¿Cuáles son los usos y beneficios de la astaxantina en la alimentación Animal?

Astaxantina es un carotenoide extraído principalmente de animales acuáticos. Tiene varias funciones fisiológicas y es por lo tanto un punto caliente de investigación en la industria de cría de animales. Debido a su extremadamente fuerte actividad antioxidante, que es más de 10 veces la de otros carotenoides y más de 550 veces la de las vitaminas, astaxantina también se conoce como la "súper vitamina". Astaxantina puede inhibieficazmente el daño oxidativo y los cambios cancerosos en las células, así como prevenir la radiación ultravioleta, mejorar el cuerpo 's resistencia, y resistir enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares. Está desempeñando un papel cada vez más importante en industrias como la salud y la producción de piensos [1]. Este artículo revisa las propiedades físicas y químicas, las características estructurales, las fuentes de producción, la aplicación en la ganadería y la seguridad de astaxantina, con el fin de proporcionar referencia teórica para la aplicación de astaxantina en China#39;s industria pecuaria.

1 propiedades fisicoquímicas y características estructurales de astaxantina

1.1 propiedades fisicoquímicas

Astaxantina, también conocida como proteína amarilla de camarón o sustancia amarilla de camarónEs un tipo de sustancia cristalina de color rojo violáceo extraído por primera vez de las langostas por el químico alemán Richard Kuhn. Por lo tanto se llama astaxantina. Más tarde, se determinó que la astaxantina era un caroteno estrechamente relacionado con el pigmento rojo de camar. Betacaroteno, luteína, cantaxantina, licopen, etc. son todos intermediarios sintéticos de los carotenoides, y astaxantina es el producto con el más alto nivel de síntesis entre los carotenoides. También es actualmente la sustancia con la actividad antioxidante más fuerte descubierta por los seres humanos en la naturaleza, con propiedades antioxidantes que superan con creces las de los antioxidantes existentes. El nombre químico de astaxantina es 3,3' dihidroxy-4,4'-dione-beta,beta' -caroten, con la fórmula molecular C40H52O4 y Masa molecular relativa 596.84, punto de fusión 215~216℃, punto de ebulli774 ℃, polvo sólido rojo, soluble en grasa, insoluble en agua.

1.2 características estructurales

La estructura molecular de astaxantina se muestra en la figura 1. La estructura media está compuesta de un doble enlace conjuque consta de cuatro unidades de isopreno, y las estructuras finales están compuestas de hexaheterociclos de -hidroxiperilleno. El C-3 y C-3' Las estructuras del anillo final son dos centros quirales. El doble enlace conjuen la estructura media puede atraer los electrones no parede de los radicales libres o proporcionar electrones a los radicales libres, eliminando así los radicales libres y jugando un papel antioxidante. Debido a la estructura especial de la cadena de doble enlace conjug, grupo cetona insatury grupo hidroxilo, astaxantina es propensa a reacciones de degradación con la luz, el calor y el oxígeno, formando astaxantina.

La astaxantina tiene dos conformaciones para cada centro quiral, y cada átomo de carbono quirpuede existir en la forma de R o S. por lo tanto, la astaxantina tiene tres isómeros: (3S, 3'S), (3R, 3'R) y (3R, 3'S) hay un total de 3 isómeros, de los cuales (3S, 3'S) y (3R, 3'R) son enantiómeros. Astaxantina existe en las estructuras trans y cis debido a las diferentes maneras en que los grupos de doble enlace carbono-carbono se vinculan. Astaxantina Natural es casi en su totalidad trans, y ambos se sintetizquímicamente. Entre ellos, la trans-forma natural de astaxantina tiene una mayor actividad biológica, mientras que la forma cis de astaxantina tiene una actividad biológica extremadamente baja. Los animales tienen una absorción débil de forma cis astaxantina. Por lo tanto, la transformación de astaxantina se selecciona generalmente en la industria ganad[2].

2 métodos de producción de astaxantina

A principios del siglo XX,Astaxantina natural se extrae principalmente de camaronesCangrejos y otros organismos que utilizan métodos naturales de purificación. Con el progreso de la ciencia y la tecnología, químicamente sintetizastaxantina en silencio salió, pero debido a las diferencias en la estructura molecular y otros aspectos, su efecto y la seguridad son mucho más bajos que el de astaxantina purinatural.

2.1 astaxantina sintética

La principal ruta sintética para la astaxantina es utilizar el carotenoide − -caroteno como punto de partida, introducir dos grupos hidroxilo y un grupo cetona en el 3 º y 4 º carbondel anillo aromático de − -caroteno, y finalmente formar astaxantina. En la actualidad, el método más ampliamente utilizado para sintetizar astaxantina es la reacción de Wittig, mientras que el método de semisíntesis utiliza carotenoides como cantaxantina, zeaxantina y luteína como materias primas para preparar astaxantina. Las principales características de la astaxantina sintetizquímicamente son su proceso de preparación simple y bajo costo. Sin embargo, existe en forma de tres estereoisómeros y contiene subproductos, y su estabilidad, seguridad y actividad antioxidante no son satisfactorias [3]. En particular, en aplicaciones prácticas de producción, la biodisponibilidad de astaxantina natural en animales es más fuerte que la de astaxantina sintética. Cuando la concentración de alimentación es baja, la concentración de astaxantina natural en la sangre de la trucha arco iris es significativamente mayor que la de astaxantina sintética, y astaxantina sintética no puede convertirse en la configuración natural en los animales. La eficacia biológica y la capacidad de coloración son mucho más bajos que los de astaxantina natural de la misma concentración [4]. En vista de esto, la gestión global de astaxantina químicamente sintetizes cada vez más estricta, y los países también han hecho las regulaciones de gestión correspondientes. La administración de alimentos y medicamentos de EE.UU. (FDA) ha prohibido el uso de astaxantina sintetizquímicamente en el mercado de alimentos saludables.

2.2 astaxantina Natural

Astaxantina Natural existe principalmente en forma de 3S, 3'S, que tiene mayor actividad biológica. Hay dos métodos principales de producción: un método es extraer krill, langosta, trucha, salmón, algas, levaduras, bacterias y desechos de procesamiento acuático [5]. En la actualidad, hay alrededor de millones de toneladas de residuos de productos acuáticos en todo el mundo cada año. Astaxantina Natural se puede obtener por tritur, rompila pared celular, hidroliz, y la extracción. Este método puede promover el desarrollo saludable de la industria acuícola y reducir la presión sobre el medio ambiente ecológico.

Sin embargo, estos residuos de productos acuáticos contienen impurezas como la quitina y las cenizas. Cómo maximizar la extracción de astaxantina y eliminar las impurezas es la clave para resolver los problemas de calidad del producto y los costos de producción. Otro método es producira través de la fermentación microbiana de Rhodotorula glutinis, Chlorella pyrenoidosa, microorganismos unicelulares como la levadura roja, Chlorella vulgaris, HaematoEl cocopluvialis, Saccharomyces cerevisiae, Gluconobacter y así sucesivamente. Este método tiene las ventajas de baja presión ambiental, productos claros y pocos subproductos [6] y es actualmente el principal método de producción de astaxantina. Sin embargo, este método tiene altos requerimientos para las condiciones de cultivo y cepas. Chi et al. [7] usaron ingeniería genética para modificar la levadura roja de alto rendimiento MK19, y la producción de astaxantina se incrementó 17 veces en comparación con el tipo silvestre. El método de fermentación de astaxantina usando fermentación de levadura roja tiene las ventajas de un tiempo de cultivo corto y un cultivo de alta densidad que se puede lograr por propagación masiva. La levadura también es una buena materia prima proteínica para piensos, por lo que la selección de variedades de levadura roja de alto rendimiento ha atraído mucha atención. Si se puede seleccionar una cepa de levadura roja de alto rendimiento, sin duda facilitará aún más la producción a gran escala de astaxantina y promover su aplicación en la cría de animales.

3 aplicación de astaxantina en la cría de animales

3.1 efecto de astaxantina en la calidad de los productos de ganado y aves de corral

El Color y la retención de agua son indicadores importantes de la calidad de los productos de ganado y aves de corral. Entre los factores que afectan a estos indicadores se incluyen el contenido de pigmentos y la actividad de enzimas antioxidantes del producto. Astaxantina tiene ventajas innen términos de coloración y propiedades antioxidantes, y es el agente colorpreferido en los alimentos acuáticos y aves de corral. Como el paso final en la síntesis de carotenoides, astaxantina puede ser almacendirectamente y depositado en el tejido muscular después de entrar en el animal's cuerpo, y no puede unirse específicamente a la mioglobina [8]. Por lo tanto, la adición de astaxantina para la alimentación puede mejorar eficazmente el color de los productos de ganado y aves de corral, mejorar su valor nutricional y la competitividad en el mercado.

Conradie et al. [9] encontraron que la adición de astaxantina a la alimentación puede hacer que las patas, la piel, los picos y las plumas de las galponaparecen en diferentes grados de rojo o amarillo dorado, aumentar el peso de los huevos enteros y las yemas de huevo, promover el crecimiento de las aves de corral, y aumentar la producción de huevos. Liu Bing [10] descubrió que la actividad de la enzima antioxidante del tejido muscular y la yema de huevo de las gallinas ponedoras aumentaba con el aumento de la cantidad de astaxantina añadia la dieta. Fu Xingzhou et al. [11] encontraron que la astaxantina puede aumentar significativamente los valores a* y L* del enrojecimiento y brillo de la carne de pollo después de la matanza. También ha habido un aumento gradual en la investigación sobre astaxantina en animales de ganado. Carballo et al. [12] encontraron que al estudiar la calidad de la carne de los corderos, la adición de astaxantina a una leche en polvo que contiene butihidrolueno comercial puede aumentar el valor a* enrojecimiento del cordero yla grasa después del sacrificio, mejorando así la estabilidad de los lípidos de la carne congelada. Li Xinjie et al. [13] encontraron que la adición de astaxantina a la dieta de los cerdos de engorpuede reducir el valor de brillo L* yel valor de amarillamiento b* del músculo lomo, profundizar el color de la carne, y la calidad es mejor.

3.2 efecto de astaxantina en el rendimiento reproductivo de ganado y aves de corral

La astaxantina puede apagar el oxígeno singlete y eliminar los radicales libres. También puede mejorar la función de defensa del sistema endógeno de enzimas antioxidantes al reducir la permede la membrana y limitar la penetración de oxidantes en las células. Astaxantina puede mejorar la calidad del semen mediante la reducción continua del nivel de daño oxidativo a los espermatozoides de ganado y aves de corral, y mejorar el rendimiento reproductivo de las hembras animales mediante el aumento de la actividad de superóxido dismutasa de células cumultérmicamente impac[14]. Estudios han demostrado que la adición de astaxantina al semen de pollo puede mejorar significativamente las actividades de superóxido dismutasa y glutatión peroxiden el semen y mejorar la integridad de la membrana plasmática del esperma [15]. En experimentos In vitro, la adición de astaxantina al medio de maduración de ovocitos porcinmejoró el crecimiento y el desarrollo en todas las etapas en diversos grados [14]. Hu Yamei [16] encontró que la cantidad adecuada de astaxantina puede mejorar significativamente la calidad del semen de cerdo a temperatura ambiente. Kamada et al. [17] encontraron que la adición de concentraciones bajas de astaxantina al medio de cultivo de células lúteas bovinas puede aumentar el contenido de progesterona en el medio de cultivo. Por lo tanto, la adición de astaxantina a la alimentación tiene el potencial de mejorar la función lútea.

3.3 efecto de astaxantina en el rendimiento de producción de ganado y aves de corral

Como un nuevo tipo de aditivo alimentario, astaxantina puede mejorar la tasa de utilización del alimento y la tasa de crecimiento de ganado y aves de corral. Algunos estudios han demostrado que la adición de astaxantina a la dieta de las gallinas ponedoras puede mejorar la estabilidad de almacenamiento de los huevos de DHA y aumentar la producción de huevos. Kumar et al. [18] encontraron que la adición de astaxantina a la dieta de los terneros puede mejorar significativamente la tasa de conversión del pienso y aumentar el peso corporal. Lin et al. [19] encontraron que una combinación de astaxantina y diacetato de sodio en los piensos para lechones puede mejorar la capacidad antioxidante y la digestibilidad de nutrientes de los lechones, mejorando así su rendimiento. Perenlei et al. [20] encontraron que la astaxantina puede aumentar el aumento de peso diario y el porcentaje de grasa abdominal de los pollos de engor. Sin embargo, otros estudios han demostrado que la adición de astaxantina natural a la dieta de las gallinas ponedoras no tiene efecto sobre el rendimiento de la producción [21,22].

3.4 efecto de la astaxantina en la inmunidad del ganado y las aves de corral

El nivel de inmunidad en el ganado y las aves de corral afecta directamente a su salud y tasa de crecimiento. El efecto de astaxantina en la inmunidad del ganado y las aves de corral se refleja principalmente en los tres aspectos siguientes: en primer lugar, su efecto antioxidante. Astaxantina tiene fuertes propiedades antioxidantes, puede eliminar los radicales libres, inhibir el estrés oxidativo, proteger las células inmunes, y prevenir que el sistema inmune de daño. En segundo lugar, aumenta el número y la actividad de las células inmun. Astaxantina puede aumentar el número de células inmuncomo linfocitos, neutrófilos y macrófagos, mejorando así el cuerpo's capacidad inmune.

Tercero, promueve la producción de inmunoglobulinas. Astaxantina puede promover la vitalidad de las células B en el sistema inmune, aumentar la producción de inmunoglobulinas (IgG, lgA e IgM), y mejorar la capacidad de respuesta inmune humoral.

En resumen, astaxantina puede ser utilizado como un antioxidante eficaz y potenciinmune en la ganadería para mejorar la inmunidad y la resistencia a las enfermedades del ganado y las aves de corral. Sin embargo, astaxantina no puede reemplazar ningún medicamento en el tratamiento de enfermedades. Al mismo tiempo, la absorción y la utilización de astaxantina por diferentes especies de animales también pueden diferir, y los ajustes y las elecciones apropiados necesitan ser hechos en la aplicación real.

4 seguridad de la astaxantina en la cría de animales

La astaxantina es segura y no tiene efectos secundarios tóxicos. Se utiliza ampliamente en la alimentación animal y, en cantidades moderadas, puede promover el crecimiento y el desarrollo de los animales sin afectar negativamente a la salud animal. Esto ha sido demostrado en muchos experimentos. Jin Wei et al. [23] llevaron a cabo un experimento de alimentación de 30 días con astaxantina en ratas, y encontraron que no había anomalías en el crecimiento y desarrollo de las ratas, y en general se desempeñbien. No se observaron cambios anormales significativos en los resultados de diversos indicadores o exámenes histopatológicos. Lin et al. [24] mostraron que, en comparación con el grupo de control, no se encontraron diferencias biológicas significativas en los parámetros clínicos como peso corporal, hematología, análisis de orina y peso orgánico en ratones que habían recibido astaxantina de forma continua durante 13 semanas. Shi Lili et al. [25] usaron métodos de evaluación toxicolcomo pruebas de toxicidad aguda, pruebas de genotoxicidad y un ensayo de alimentación con ratas de 30 días para evaluar la seguridad del consumo de astaxantina. No se observaron efectos secundarios tóxicos significativos de astaxantina. Lin Feiliang et al. [26] también revelaron que el extracto de Haematococcus pluvialisera seguro en una prueba de alimentación de 90 días y una prueba de teratología en ratas.

En todo el mundo, astaxantina se utiliza en una amplia gama de aplicaciones. En América del norte, en abril de 2009, la FDA aprobó la astaxantina como un componente de un agente colormixto para su uso en la alimentación de peces. En 2000, el polvo de Haematococcus pluvialis y Rhodopseudomonas palustris fueron aprobados para su uso en la alimentación de peces para colorear salmón, y lograron los resultados de alimentación deseados. En la Unión europea, astaxantina está aprobado como un nuevo ingrediente para suplementos dietéticos. En 2009, China aprobó astaxantina para su uso como aditivo alimentario, y Haematococcus pluvialis fue aprobado como un nuevo recurso alimentario en 2010. En general, el uso de astaxantina en la alimentación animal es seguro, pero debe evitarse si el animal es alérgico a la astaxantina, carotenoides, la fuente de astaxantina, o medicamentos que inhi5-alfa reductasa. Además, debe prestarse atención a la cantidad utilizada y a la combinación con otros ingredientes del pienso para evitar que afecte a la salud del animal.

5 resumen

La astaxantina es uno de los carotenoides más importantes en la naturaleza. Ha atraído la atención de los nutricionistas de animales debido a su importante papel en la mejora del rendimiento de crecimiento, la tasa de supervivencia, el rendimiento reproductivo y la resistencia a las enfermedades del ganado y las aves de corral. Debido a su efecto significativo en la mejora del color, el rendimiento reproductivo, el rendimiento de producción, y la inmunidad del ganado y las aves de corral, la cantidad de astaxantina utilizada en la cría de animales ha aumentado rápidamente, y tiene un gran valor de aplicación y el potencial de desarrollo. Sin embargo, no hay mucha investigación sobre la aplicación de astaxantina en la cría de ganado y aves de corral, especialmente rumiantes, y muchos de sus mecanismos de acción aún no están claros. Con la creciente demanda del mercado de astaxantina, la producción a gran escala de astaxantina a través de la biología sintética, biología molecular, ingeniería metabólica y otros nuevos métodos tecnológicos es el foco de la investigación. El cribado, extracción y purificación de cepas de astaxantina de alto rendimiento son puntos clave y dificultades. En resumen, la producción y aplicación de astaxantina es un campo extremadamente atractivo y desafiante. Se espera que con la ayuda de la nueva biotecnología, la producción a gran escala y la aplicación de astaxantina verá nuevos desarrollos.

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