¿Para qué sirve la astaxantina?

Actualmente, los principales colorantes añadidos a la acuicultura son colorantes naturales y carotensintetizquímicamente. Los colorantes naturales se refieren a los extractos de animales, plantas y microorganismos que son ricos en carotenoides y luteína. Los carotenoides sintetizquímicamente incluyen carotenoides y luteína. Astaxantina se puede extraer de forma natural o sintetizquímicamente. Es un derivado de los carotenoides que contiene oxígeno y ahora es uno de los colorantes de alimentación más utilizados en la acuicultura. Este artículo describe la estructura, las propiedades, los métodos de producción, los efectos de la aplicación en la acuicultura y las perspectivas de desarrollo de la astaxantina.

1 estructura y propiedades físicas y químicas de astaxantina

astaxantinaTambién conocido como camaramarillo, tiene el nombre químico 3,3' dihidroxy-4,4'-dione-beta,beta' -carotencon la fórmula molecular C40 H52 O4. Es un carotende tipo ceto que contiene dos grupos hidroxilo (-OH) y dos grupos ceto (=O). La mayoría de sus formas naturales existen como ésteres.

Astaxantina es un compuesto orgánico que contiene oxígeno con un color rosa. Es insoluble en agua, pero soluble en la mayoría de disolventes orgánicos. Es inestable en presencia de ácidos, oxígeno, altas temperaturas y luz ultravioleta, y se oxida y degrada fácilmente.

2. Métodos de producción de astaxantina

Hay dos métodos principales de producción de astaxantina: extracción natural y síntesis química.

2.1 extracción Natural de astaxantina

Astaxantina Natural se encuentra a menudo en ciertos animales, algas y microorganismos. Su producción se puede dividir en extracción de animales y sus subproductos, extracción de algas y fermentación microbiana.

2.1.1 extracción de animales y sus subproductos

La astaxantina está ampliamente distribuida en los cuerpos de los animales acuáticos y en las conchas de moluscos (Goodwin, 1984). Estos animales no pueden sintetizar astaxantina por sí mismos, y toda la astaxantina en sus cuerpos proviene de los alimentos (principalmente algas en el agua). Después de que Karrer et al. (1932) extrajeron por primera vez astaxantina de los huevos de cangrejo, los subproductos de los productos acuáticos de crustáceos (camarones, cangrejo) han sido la principal fuente de astaxantina natural. En Noruega, la astaxantina se extrae de cáscaras de camarón triturpor hidrólisis ácida o enzim, seguida de extracción con un solvente orgánico. El rendimiento puede alcanzar alrededor de 150 mg/kg, y el contenido de astaxantina del pigmento extraído es superior al 90%. Sin embargo, debido a que el contenido de pigmento en la mayoría de los subproductos de camarón y cangrejo es bajo, de sólo 80 a 200 mg/kg, y los costos de extracción son altos, este método no es adecuado para la producción comercial y tiene poco potencial de desarrollo.

2.1.2 extracción de algas

Muchas algas que crecen en entornos con deficiencia de nitrógeno, comoHaematococcus pluvialis, son importantes bacterias productoras de astaxantinaY se consideran tener grandes perspectivas de producción comercial. Durante el cultivo de esta alga, si hay una falta de fuentes de nitrógeno, la astaxantina puede acumularse en las algas, y el contenido de astaxantina en la materia seca puede alcanzar 0,5% a 2,0% (LWoFF et al., 1930), lo que representa más del 90% de los carotenoides totales.

 Además, Chlorococcus SP es resistente a altas temperaturas, valores de pH extremos, y crece rápidamente. (LWoFF et al., 1930), representando más del 90% de los carotenoides totales. Además, chloroccum SP tiene las ventajas de tolerancia a altas temperaturas, extrema tolerancia al pH, rápida tasa de crecimiento y facilidad de cultivo al aire libre. Se considera una alga con gran potencial para la producción de astaxantina a gran escala (Nelis et al., 1991). Sin embargo, en general, las algas tienen largos ciclos autótrofos y altos requisitos de calidad del agua, medio ambiente y luz, lo que limita la producción a gran escala. Además, el 87% de la astaxantina en Haematococcus pluvialis está presente en un estado esterificado, que se absorbe mal y se deposien en algunos animales (Kvalheim et al., 1985). Todos estos factores afectan a la producción a gran escala de astaxantina utilizando algas.

2.1.3 la fermentación microbiana

Los microorganismos conocidos por producir astaxantina incluyen Mycobacterium lacticola, Brevibacterium 103, y el hongo Pha "" ia rhodozyma. De estos, Mycobacterium lacticola solo puede producir astaxantina en medios hidrocarburpero no en agar nutriente, mientras que Brevibacterium 103 necesita crecer en petróleo. Al final de la fermentación, la producción de astaxantina es inferior a 0,03 mg/g, por lo que ninguna de las dos es de importancia práctica.

Haematococcus pluvialis es considerado como el microorganismo más valioso para la producción industrial de astaxantina. Fue aislado por primera vez del exudado de árboles caducifolios en las zonas montañde Alaska, Estados Unidos, y Hokkaido, Japón, en 1970 (Andrewes et al., 1976), y más tarde fue identificado como un género del hongo Basidiomycota. La levadura Haafu es aeróbica y puede fermentar azúcares, a diferencia de otras levaduras del mismo género. Produce más de 10 tipos de carotenoides, los principales son astaxantina, − -caroteno, y "-caroteno. El contenido de astaxantina de los hongos silvestres oscila entre 40% y 95%. Sin embargo, la cantidad total de carotenoides en la levadura silvestre Hanseniaspora generalmente no supera los 500 mg/kg de levadura seca, y las paredes celulares de la levadura son muy gruesas, por lo que es difícil para los animales digerirlos y absorberlos sin romper las paredes.

Con el fin de resolver estos problemas, en los últimos años, los académicos nacionales y extranjeros han llevado a cabo una investigación en profundidad sobre la cría de alto rendimiento astaxantina cepas y la ruptura de las paredes celulares de levadura, y han logrado resultados gratificantes. Por ejemplo, utilizando un medio de cultivo líquido de residuos de alcohol para detectar una cepa mutante de Rhodotorula glutinis NRRLY-17269, JB2, 2100 a 2270 mg de carotenoides por kilogramo de células madre (Bon et al., 1997). En un estudio realizado por caló et al. (1995), se obtuvo una cepa mutante de la levadura Phaffia con un aumento del contenido de astaxantina del 23%, alcanzando 1500 mg/kg de células madre. Los investigadores en China han obtenido mejores resultados al tratar las células con calor ácido para romper la pared celular, y luego extraer la astaxantina con acetona. Otro método es utilizar enzimas secretadas por la circulación de bacibacipara enzymáticamente romper las paredes celulares duras. En el extranjero, ya hay empresas que utilizan levadura Haver para la producción industrial de astaxantina, como la American Red star Company, cuyo contenido de pigmento de levadura es de 3000-4000 g/t de levadura seca; Igene Biotechnology Co., Ltd. tiene un producto con un contenido de astaxantina de hasta 8000 g/t.

2.2 síntesis química

elTransformación de − -caroteno a astaxantinaRequiere la adición de dos grupos cetona y dos grupos hidroxilo. La síntesis química es difícil y la mayor parte de la astaxantina producida está en la configuración cis. Hasta la fecha, la única compañía que ha utilizado la síntesis química para producir astaxantina a escala industrial es la compañía Suiza Hoffmann-La Roche, que la comercializa bajo el nombre comercial Carophyll Pink. Como astaxantina producida por fermentación tiene un menor contenido, astaxantina sintetizquímicamente tiene una ventaja competitiva. La síntesis de astaxantina involucra múltiples reacciones químicas y biocatalíticas, con la reacción biocatalítica determinando la estereoquímica de los átomos de carbono en los intermediarios o la posición de los sustituyentes en los átomos de oxígeno. El principal precursor de la síntesis química es (S) -3-acetil-4-oxo-beta-ionona, que se obtiene por hidrólisis asimétrica de (R) -terpenacetato de alcohol por diferentes microorganismos, seguido de la extracción, refy luego sometido a procesos técnicos tales como la extracción, ref.

3. Efectos de aplicación de astaxantina

3.1. Efecto colorde astaxantina

Astaxantina es el punto terminal de la síntesis de carotenoides. Después de entrar en el cuerpo animal, puede ser almacendirectamente en los tejidos sin modificación o transformación bioquímica (bj ö rndahl, 1990), dando a la piel y los músculos de algunos animales acuáticos un color saludable y vibrante, y los huevos y las aves de corral aparecen sanos de color amarillo dorado o rojo. Aunque el acaroteno se puede convertir en astaxantina en los animales acuáticos de crustáceos, la mayor parte se convierte en vitamina A, que tiene un efecto de coloración pobre, y no colorea los animales acuáticos comunes y las aves. Sólo los derivados oxigende los carotenoides (xantofila) tienen la capacidad de dar color a las yemas de huevo (Olson, 1989), y los carotenoides dihidroxi y dicetona (astaxantina) tienen un efecto colormás fuerte sobre las yemas de huevo que los monohidroxi, monocetona o epoxi carotenoides (Braeunlich, 1978).

Cuando Olsen et al. (1994) añadieron astaxantina a la dieta de Arctic char, encontraron que el enrojecimiento del pescado estaba correlacionado positivamente con la cantidad de astaxantina añadi, y que una dosis de 70 mg/kg era un período estable de formación del pigmento. Choubert et al. (1996) encontraron que la adición de 100 mg/kg de astaxantina extrade la levadura a la alimentación de la trucha arco iris aumentó el contenido de carotenoides del músculo de la trucha arco iris. Kamada etal. (1990) encontraron que la adición de extracto de pétalde de caléndula contiene 0. Con un 1% de astaxantina conteniendo extracto de pétalde de Marigold en la alimentación de la trucha arco iris, se encontró que no sólo lo hizo el fish's epiboly se volvió amarillo, pero el contenido de astaxantina en los músculos también aumentó. Li Zhansheng (1993) cree que la astaxantina es el pigmento preferido en la alimentación de salmón y trucha arco iris.

3.2 el papel de astaxantina en la mejora de la función inmune

Astaxantina es un excelente antioxidante que desempeña un papel importante en la promoción de la producción de anticuerpos, mejorar la función inmune de los animales, y apagar la producción de radicales libres. Miki (1991) encontró que la capacidad antioxidante de la astaxantina es 10 veces mayor que la de la vitamina E. estas funciones de la astaxantina ayudan a mejorar la supervivencia y la salud de los animales. Estudios han demostrado que la adición de 50 mg/kg de astaxantina a la alimentación de langostas de roca puede mejorar significativamente la tasa de supervivencia, el aumento de peso y la tasa de conversión alimentaria de los camarones.

3.3 astaxantina#39;s papel en la promoción del crecimiento y la reproducción

Los huevos de los animales acuáticos contienen altos niveles de astaxantina. Este alto nivel de astaxantina puede reducir la sensibilidad de los peces a la luz y promover el crecimiento y la reproducción de los peces (Li Shengzhan, 1993). También puede actuar como una hormona para promover la fertilización de huevos de peces, reducir la tasa de mortalidad del desarrollo embrion, acelerar el crecimiento individual, y aumentar la velocidad de maduración y fertilidad (Torrissen et al., 1994). Astaxantina también puede aumentar la tasa de producción de huevos de aves de corral.

4 direcciones de investigación para la aplicación de astaxantina

Astaxantina tiene buenas perspectivas de aplicación en la industria de la acuicultura como un agente colorexcelente alimento. En los últimos años, la demanda de astaxantina en el país y en el extranjero ha ido en aumento. Cada año, 100 toneladas de astaxantina se utilizan en el cultivo de trucha arco iris en todo el mundo, por valor de 185 millones de dólares, y el potencial de mercado es considerable.

4.1 investigación sobre la tecnología de producción de astaxantina

La producción a gran escala de astaxantina usando Haematococcus pluvialis es la dirección futura del desarrollo. La selección de cepas que producen altos niveles de astaxantina, el control de las condiciones óptimas de fermentación, la mejora de los procesos de fermentación, el uso de técnicas de modificación genética y la selección de materias primas de fermentación de bajo costo para aumentar los rendimientos y reducir los costos de producción, y la selección de técnicas adecuadas para romper las células para mejorar la tasa de utilización de astaxantina son todos los temas que requieren más investigación.

4.2 investigación para ampliar la aplicación de astaxantina

En la actualidad, hay más investigación sobre la aplicación de astaxantina en la acuicultura y la cría de aves de corral, y hay relativamente pocos informes sobre su aplicación en la ganadería. Cómo ampliar la aplicación de astaxantina en la ganadería es un área que requiere más investigación. Por ejemplo, astaxantina puede ser utilizado como un agente colorante de alimentos para los cerdos, aprovechando su capacidad de ser depositado en la superficie del cuerpo y en el tejido muscular, de modo que la piel del cerdo es brillante y los músculos son rojizo, mejorando la calidad de la carne de cerdo. Por otro lado, se debe estudiar sistemáticamente la cantidad de astaxantina añadia los piensos y analizar la correlación entre la cantidad añadiy el efecto colorpara determinar la cantidad adecuada de aditivo en diversos productos acuáticos y piensos para el ganado, con el fin de obtener los mejores resultados con una pequeña inversión.

El efecto colorde de astaxantina en el pienso está relacionado con la fórmula alimenticia, la salud de los animales y el ambiente de cría. Los lípidos, antioxidantes y vitamina E en el alimento puede proteger el agente colorde daños y son todos conducen a la absorción de astaxantina por los animales. Alimento que contiene una alta concentración de calcio y vitamina a, sin embargo, puede afectar a la deposición de astaxantina. Además, el tipo de proteína en el alimento, el estado de oxidde la grasa, el contenido de carotenoides y la presencia de factores anti-nutricionales afectan a la deposición de astaxantina en el animal. El estudio de estos factores de influencia puede explotar mejor el efecto colorde astaxantina y reducir su pérdida en el uso.

4.3 investigación sobre la seguridad de la astaxantina

Aunque actualmente hay muchos informes sobre el efecto de la astaxantina añadida durante la cría, hay pocos informes sobre sus residuos en los animales después de su uso y la toxicidad causada por la adición excesiva. Por lo tanto, la investigación sobre la seguridad del uso a largo plazo de astaxantina es también un tema a ser explorado.