¿Cuál es el beneficio del polvo de betacaroteno?

− -caroteno se utiliza como agente colory como aditivo alimenticio funcional tipo vitamina. Tiene una fuerte capacidad antioxidante y puede reducir la producción de oxidde lípidos por eliminar los radicales libres en el cuerpo. Tiene el efecto de promover el crecimiento saludable de los animales, reducir los costos de alimentación y mejorar el valor de los productos animales [1]. Este trabajo revisa las propiedades físicas y químicas y las fuentes del beta-caroten, su absorción y metabolismo en animales, sus principales funciones fisiológicas y el progreso de su aplicación en la producción animal, proporcionando una referencia para la aplicación y promoción del beta-carotenen la producción acuícola saludable moderna.

1 propiedades físicas y químicas de − -caroteno

− -caroteno es un compuesto soluble en grasa de color amarillo anaranjado. Como precursor clave del retinol, es un importante regulador de las reservas de grasa corporal. Los productos de betacaroteno son en su mayoría cristales o polvos cristalde color rojo, marrón o púrpura. Son insolubles en agua, ligeramente solubles en etanol y éter, y fácilmente solubles en disolventes orgánicos como cloroformy benceno. Tienen un punto de fusión de 176-180°C y son fácilmente degradados por el calor, la luz y el oxígeno.

La fórmula molecular del beta-carotenes C40H56, con un peso molecular de aproximadamente 537. Contiene 15 dobles enlaces insaturados conjugados y dos anillos − -ionona en cada extremo (figura 1).las estructuras comunes − -caroteno en la naturaleza son all-trans, 9-cis, 13-cis y 15-cis, entre las cuales all-trans − -caroteno es fácilmente absorbido y utilizado por los animales [2].

2 fuentes de − -caroteno

El − -caroteno se obtiene principalmente de forma natural y a través de síntesis química. Las fuentes naturales de beta-carotense extraen principalmente de plantas, microorganismos, algas y son sintetizpor microorganismos como la levadura. La síntesis química generalmente utiliza − -ionona como material de partida. Actualmente, más del 90% de los productos de caroteno son de origen de síntesis química [3]. El uso de disolventes y subproductos en la síntesis química de productos de → -caroteno puede afectar la seguridad humana, mientras que los productos de → -caroteno de fuentes naturales tienen mejores efectos médicos y nutricionales. Sin embargo, no se han encontrado problemas de seguridad en estudios de toxicidad de productos de caroteno de diferentes fuentes [4].

Debido a la poderosa bioactividad nutricional y médica del beta-caroten, la investigación sobre la tecnología de industrialización para productos de origen natural ha atraído gradualmente la atención, centrándose principalmente en la extracción y biosíntesis de Dunaliella salina. La fermentación microbiana es una tecnología popular de biosíntesis de caroteno en los últimos años, principalmente utilizando bacterias genéticamente modificadas como Brevibacterium linens [5] y Rhodafuva levaduras [6], pero aún no se ha industrializado.

En China's catálogo de aditivos alimentarios, β -caroteno está claramente definido como un producto de vitaminas y un aditivo alimenticio similar a la vitamina, y las normas nacionales para los aditivos alimenticios β -caroteno se han formulado para la fermentación natural y la síntesis química: GB/T 19370-2003 y GB 7300.901-2019. Estas normas claramente requieren que el β -carotensintetizquímicamente se utilice como un agente colorante.

3 absorción y metabolismo del beta-carotenen el cuerpo

3.1 absorción de − -caroteno en el cuerpo

En la naturaleza, el caroteno está ampliamente distribuido en verduras de hoja verde, verduras amarillas y narany frutas naran. También se almacena en bacterias y animales, pero los animales y los seres humanos no pueden sintetizarlo por sí mismos y deben obtenerlo desde el exterior. En los animales, el intestino es el órgano principal para la digestión y absorción del beta-caroten, mientras que el hígado y el bazo son los principales órganos de almacenamiento. − -caroteno es principalmente absorbido y convertido en el intestino delgado proximal y medio [7]. − -caroteno se absorbe en el intestino delgado de los animales en forma de quilomicrones intactos y se distribuye a otros órganos del cuerpo. Su absorción en el intestino se ve afectada por factores como la concentración de sales biliares intestinales y el tamaño de partícula de los quilomicrones [8].

3.2 β -metabolismo de carotenen el cuerpo

Hay dos vías metabólicas principales para el -carotendespués de la absorción [9] (figura 2), que son la conversión A vitamina A y la degradación para producir retinol o ácido retinoico.− -caroteno se convierte en vitamina APor la acción de 15, 15' -oxigenasa y reductasa retini, y ejerce su papel nutricional como vitamina A. entre estos, − -caroteno 15,15' -monooxigenasa (BCMO1) y − -caroteno 9', 10' -dioxigenasa (BCDO2) son las principales enzimas en los tejidos adultos que escinβ -caroteno para producir vitamina A.

Bajo la acción de BCMO1, el 15,15' El doble enlace de − -carotenes escindisimétricamente por oxidpara producir 2 moléculas de retinal. La retina puede ser convertida en ácido trans-retinoico por la acción de la aldehído deshidrogenasa o deshidrogenretini, que es la forma biológicamente activa de la vitamina A. el BCDO2 puede catalizar la escisión del beta-carotenpor escisión no centrosimétrica a 10' -apocaroteny − -ionona, de los cuales 10' -apocarotense puede convertir en 1 molécula de retinal. Turner et al. [10] encontraron que después de ser absorbido por las células epiteliepitelidel intestino delgado, el − -caroteno se convierte en retinal por BCMO1 y luego se convierte reversiblemente en retinol en el hígado por la reductasa retiniy se almacena. Después de ser almacenado en el hígado, el retinol se hidroliza y se combina con la proteína de Unión al retinol para su transporte a las células objetivo. El no absorbido − -carotense excreta en las heces.

4 funciones fisiológicas principales de − -caroteno

4.1 síntesis de vitamina A

Los múltiples enlaces dobles conjuginestables en − -caroteno son fácilmente oxidados e isomerizen la presencia de calor, oxígeno y luz, produciendo diversos productos de degradación tales como fitohormonas, sustancias aromáticos y vitamina A. en 1930, Moore [11] confirmó que − -caroteno es un precursor de la vitamina a al complementar a las ratas con deficiencia de vitamina a con − -caroteno, lo que aumentó significativamente los niveles de vitamina a en el cuerpo. Demostrando que el -caroteno es un precursor de la vitamina A. en humanos y ratones, las enzimas metabólicas BCMO1 y BCDO2 se expresan en varios tejidos del cuerpo, incluyendo el hígado, la grasa, la placenta y el embrión [12], lo que indica que el -caroteno puede ser utilizado como una fuente de vitamina a en varias partes del cuerpo.

4.2 función antioxidante

La estructura del beta-carotencontiene múltiples enlaces dobles de polieno conjug, que tienen una fuerte capacidad de eliminación de radicales libres y actividad antioxidante. Pueden reducir la producción de oxidlipíen las células y aliviar los efectos adversos del estrés oxidativo [13]. Zhang Xianglun et al. [14] encontraron que las propiedades antioxidantes del suero de carne de vacuno se correlacionpositivamente con la cantidad de caroteno agregado A la dieta, mientras que el contenido de vitamina A en suero no se correlacionsignificativamente con la cantidad de caroteno agregado A la dieta o propiedades antioxidantes en suero, lo que indica que el caroteno puede afectar directamente las propiedades antioxidantes del suero del ganado de carne, en lugar de la vitamina A, que es un producto del catabolismo.

Los posibles mecanismos antioxidantes de− -carotenoLa estructura de doble enlace se une a los radicales libres a través de mecanismos tales como la transferencia de átomo de hidrógeno, la adición de radicales libres y la transferencia de electrones [15], ejerciendo un efecto de eliminación de radicales libres. La disposición electrónica del núcleo del caroteno es similar a la del licopeno, y puede ejercer un efecto de extinción sobre el oxígeno singlete debido a la transferencia de energía por intercambio de electrones [16]. El beta-carotenpuede promover el proceso antioxidante al cambiar la actividad de enzimas antioxidantes como la glutationa-s-transferasa, inhibide la expresión de las subunidades NADPH oxidy aumentar la expresión/actividad de las enzimas antioxidantes [17]. Zhou Tong et al. [18] encontraron que en un modelo de deterioro cognitivo intermitente indupor la hipoxia en ratas, la alimentación con betacaroteno puede reducir la apoptosis de las células neurony restaurar la función cognitiva en ratas al buscar especies reactivas de oxígeno (ROS). El betacaroteno puede aumentar la actividad de la glutatión peroxid(GSH-Px) en el hígado y suero [19]. Una investigación más profunda ha encontrado que el beta-carotenpuede mantener el cuerpo#39;s equilibrio redox por upreregulación de la expresión de ARNm Nrf2, el aumento de la expresión de ARNm de las enzimas antioxidantes, la regulación de la actividad de la superóxido dismutasa (SOD), y la reducción de los niveles de malondialdehído (MDA) [20-21].

4.3 función antiinflaminflam

El betacaroteno ejerce su función antiinflamprincipalmente por la activación de las vías de señal como MAPK y NF-κB en el cuerpo y la regulación de la expresión de citocinas. Qiao Dong et al. [22] administraron − -caroteno a ratones por sonda e inyección intraperitoneal y encontraron que el − -caroteno podría promover la producción de citocinas inflamatorias. La intensidad del efecto sobre las citocinas varió dependiendo de la vía, y se especuló que el mecanismo inmunomoduldel beta-carotenen el cuerpo puede estar relacionado con las vías de señal tales como NF- − B y JAK-STAT.

Li et al. [23] investigaron el efecto del -caroteno sobre la activación de las vías de señalización JAK2/STAT3, MAPK y NF- β B en células RAW264.7 y macrófagos peritoneindupor lipopolisacáridos. Los resultados mostraron que el -caroteninhisignificativamente la liberación de IL-1 -, IL-6 y TNF- - y la liberación de su ARNm, y la activación indupor el LPS de JAK2/STAT3, I - B/NF- - BP65, y JNK/ P38 MAPK señalización fue significativamente y dependiente de la dosis reducida por el --caroteno. Esto indica que el − -carotenpuede reducir las respuestas inflamatorias indupor lipopolisacáridos mediante la regulación de las rutas de señalización NF- − B, JAK2/STAT3 y JNK/ P38 MAPK en macrófagos. En un estudio del estrés del retículo endoplásmico en lechones destetados, también se encontró que el -caroteninhila la activación de la vía de señalización MAPK IRE1-JNK/ P38 de una manera dependiente de la dosis, mejorando así el body's capacidad inmune y reducción de la respuesta inflamatoria [24].

4.4 función de regulación inmune

Betacaroteno se puede convertir en vitamina A en el cuerpo, participar en el desarrollo del sistema inmune, y mejorar el cuerpo's inmunidad [25-26]. También puede ejercer directamente una función inmunorreguladora regulando la expresión génica y las respuestas inmun, promoviendo la proliferación de linfocitos B y linfot, y la producción de macrófagos y citocinas [27]. Ishida et al. [28] encontraron que la adición de 500 mg/d β -caroteno a la dieta del ganado negro japonés puede aumentar la concentración de IgG1 en el calostro y la concentración de ≤ -caroteno en el plasma. Akkara et al. [29] encontraron que en un modelo de toxicidad hepática inducida por bromobencenen en ratas machos Wistar, el pretratamiento con 10 mg/kg de peso corporal de ≥ -carotenmediante alimentación por gavage puede aliviar significativamente el daño hepático y renal y la expresión de factores inflamatorios.

4.5 otras funciones

El betacaroteno también promueve la deposición de pigmentos, mejora la calidad de la carne, mejora el rendimiento reproductivo y afecta a los microorganismos intestinales [30]. Carotenoides como el betacaroteno pueden promover la deposición de pigmentos en animales acuáticos [31] y yema de huevo [32], mejorando la calidad y el precio del producto. López et al. [16] encontraron que el betacaroteno puede promover la expresión y liberación de GnRH, estimular la secreción de hormonas reproductivas como la hormona luteinizante (LH) y la hormona folicestimulante (FSH), mejorar la calidad folicular y aumentar la capacidad reproductiva. Henríquez et al. [33] encontraron que el maíz con alto contenido de carotenpuede aumentar la grasa intramuscular y mejorar la calidad del cerdo sin cambiar la tasa de carne magra de la canal. Yuan et al. [34] encontraron que complementar la dieta de la cerda con − -caroteno puede aumentar significativamente la abundancia del phylum Firmicutes en el intestino y aumentar el número de bacterias beneficiosas.

5 avance de la investigación del beta-carotenen el ganado y las aves de corral

A medida que la investigación sobre el beta-carotenen la producción animal continúa profundiz(tabla 1), se ha aprobado su uso como aditivo alimentario en 52 países y regiones de todo el mundo.

5.1 aplicación de beta-carotenen la cría de cerdos

El betacaroteno puede aliviar el estrés de los lechones destetados, mejorar la inmunidad y promover el crecimiento de los lechones. Wu Min [35] encontró que el betacaroteno puede regular la vía de señalización TLR4/MyD88/NF-kb para reducir el daño inflamindupor lipopolisacáridos en las células IPEC-J2. La adición de 200 mg/kg ² de caroteno a la dieta de lechones destetados de 28 días de edad puede aumentar significativamente la expresión relativa de los genes CCL25 e IgASC, promover la secreción de anticuerpos por las células epiteliales de los lechones, reducir la expresión de citocinas pro-inflamatorias y mejorar el rendimiento de crecimiento. En un estudio realizado por Hong Pan [36], se encontró que el → -caroteno puede reducir significativamente los niveles de MDA en los intestinos de lechones destetados, mejorar la actividad de GSH-Px y SOD, y de forma dosis dependiente inhibir los niveles de expresión de proteínas como JNK fosforilado y p38MRK, lo que indica que el → -carotenpuede aliviar la respuesta de estrés del retíreendoplasmico yla apoptosis en las células intestinales de lechdestdestet, ejercer efectos antiinflamatorios, y reducir el daño por estrés de destete. Los resultados de un estudio realizado por Zhang Xiaoyin et al. [37] mostraron que la adición de → -caroteno al alimento de las cerdas en las últimas etapas del embarazo puede aumentar el contenido de → -caroteno en las heces y también aumentar la concentración de IgA en el suero y la leche, mejorando así la función inmunitaria de la cerda.

Yu et al. [38] encontraron que el uso de − -caroteno como antioxidante puede mejorar la calidad de los oocitos e incluso la función ovári, lo que indica que el − -caroteno puede mejorar el rendimiento reproductivo de los animales. Esta hipótesis fue verificada en un estudio de Chen et al. [39], en el que la adición de -caroteno al sow's dieta aumentó significativamente la concentración de inmunoglobulinas como calostro IgM, IgG y otras concentraciones de inmunoglobulina, y mejoró el peso al nacer y el peso individual de los lechones. Kostoglou et al. [40] compararon los efectos de la adición de 400 mg/kg β de caroteno al alimento de las cerdas en diferentes etapas del embarazo o la inyección de 200 mg/kg β de caroteno a las cerdas tres veces. Encontraron que el grupo de inyección y el grupo de -caroteno aumentaron el peso al destete de los lechones. En el estudio de Yuan et al. [34], la adición de 30 mg/kg y 90 mg/kg − de -carotena a la dieta de las cerdas desde los 90 días de gesthasta el parto no mejoró significativamente el rendimiento reproductivo, como el tamaño de la camada y el peso al nacer de los lechones, pero mostró la misma tendencia de mejora.

Además, el -carotentambién tiene un cierto efecto en la calidad de la carne de cerdo. Los resultados de un estudio realizado por Yuan Dezhi et al. [41] mostraron que la adición de -caroteny bicarbonato de sodio a la dieta de los cerdos de engorpuede reducir la pérdida por goteo y extender la vida útil del cerdo. El mecanismo de acción puede ser que el efecto antioxidante del beta-carotenreduce la oxidde lípidos en las membranas celulares, manteniendo la integridad celular y por lo tanto reduciendo la exudación del fluido intracelular.

5.2 aplicación de beta-carotenen la cría de aves de corral

En la cría de aves de corral, el β -caroteno es ampliamente utilizado para mejorar el color de la carne de aves de corral y productos de huevo y aumentar el valor de los productos de aves de corral. Li Junying et al. [42] encontraron que la adición de una cantidad apropiada de -caroteno a la dieta de las gallinas ponedoras puede aumentar la producción de huevos y el peso promedio de los huevos, así como mejorar el color de la yema del huevo, con el mejor efecto logrado cuando la cantidad de aditivo es de 150 mg/kg. El estudio encontró que no hubo diferencias significativas en el crecimiento y el desempeño de las gallinas ponedoras en condiciones de cría en libertad y en jaulas, pero la proporción de yema de huevo en el grupo de gallinas en libertad fue significativamente más alta que en el grupo de gallinas criadas en ja[43], lo que puede estar relacionado con una mejor absorción y utilización del -caroteno en condiciones de cría en libertad. Khan et al. [44] encontraron que la cantidad de − -carotendepositado en las yemas de los huevos de aves de corral del alimento era muy pequeña, generalmente solo de 0,16 a 0,66%. Kristina et al. [45] mostraron que sólo el 8,85% del beta-carotenen el maíz híbrido se deposien en la yema de huevo.

El betacaroteno puede promover el desarrollo de aves jóvenes#39; Órganos inmuny crecimiento. Liu Haiyan et al. [46] encontraron que la adición de betacaroteno a la dieta puede aumentar significativamente el aumento de peso diario y la longitud de la tibia de los pollitos Hy-Line Brown en estadio temprano, y mejorar el índice del timo, el índice del bazo y el índice de la bursa. Ji Yubin et al. [47] encontraron que en los días 21 y 42 de la alimentación, los grupos − -caroteny residuo de zanahoria ambos aumentaron significativamente el contenido de IgA en el suero de pollitos Hy-Line Brown.

Otros estudios han demostrado que el beta-carotentiene un efecto promotor sobre la deposición de pigmentos en la piel y los huevos en la cría de aves de corral, pero la cantidad depositada no es alta. También tiene el efecto de prevenir el deterioro de la carne de pollo y huevos, y también puede aumentar los anticuerpos y mejorar la inmunidad [48].

5.3 aplicación de β -caroteno en la cría de rumiantes

El betacaroteno es propenso a la degradación estructural después de la estimulación por la luz y el calor, y tiene mala estabilidad, lo que limita su aplicación en la producción de rumiantes [49]. Sin embargo, también hay una gran cantidad de investigación científica que muestra que el betacaroteno todavía tiene un efecto positivo en el rendimiento de producción de rumiantes. Chen Liqing [50] descubrió que la adición de diferentes niveles de beta-carotena a la dieta puede aumentar la producción de leche y la eficiencia de la lactancia en vacas lech, y aumentar los sólidos totales, la proteína de la leche y el contenido de lactosa en la leche. También tiene un efecto positivo en la mejora de la calidad de la carne de los rumiantes. Jin Qing et al. [51] encontraron que la suplementación de beta-carotenen la dieta puede mejorar la tasa de matanza y el rendimiento neto de carne del ganado de carne. Bi Yulin et al. [52] encontraron que a medida que aumentaba el nivel de beta-carotenañadido al alimento, el brillo del color de la carne disminuía linealmente, mejorando la saturde color de la carne. Jin et al. [53] encontraron que el beta-carotenen la dieta del ganado vacuno de carne puede inhibir la deposición de grasa de espalda al inhibila síntesis de grasa y promover la hidrólide grasa.

La adición de -carotena a la dieta puede mejorar la tasa de reproducción y la tasa de concepción de los rumiantes y promover el rendimiento reproductivo. Li Ziyan et al. [54] encontraron que la adición de -caroteno a la dieta posparto de las vacas lechpuede acortar el tiempo hasta el primer estro después del parto y el tiempo hasta la inseminación, aumentar la tendencia de la tasa de concepción durante el estro y reducir el número de inseminaciones y la incidencia de mastitis. El efecto de añadir 400 mg/ cabeza es mejor que el de añadir 200 mg/ cabeza. Kawashima et al. [55] encontraron que las vacas lechque consumieron por vía oral 2.000 mg de − -caroteno por día desde 21 días antes del parto esperado hasta antes del parto tuvieron un número significativamente más alto de cuerpo lúteo activo 21 días después del parto que el grupo de control, lo que indica que el suministro de − -carotenpuede apoyar la presentación de actividad del cuerpo lúteo en la lactancia temprana. Li Qiufeng et al. [56] mostraron que el − -carotenpuede mejorar significativamente la viabilidad del semen de toro de Holstein a altas temperaturas. Eriani et al. [57] agregdiferentes concentraciones de -caroteno al semen fresco de búfalde del pantde Aceh antes de congel. Encontraron que después de añadir 0,625% (p /v) − -caroten, la viabilidad celular, la integridad del acrosoma y la integridad de la membrana plasmática eran las más altas. La tasa de embarazo de inseminartificial con semen de búfalo tratado con 0,625% β -caroteno fue del 50%.

6 resumen

− -caroteno juega una importante función biológica en la nutrición animal, la inmunidad y la salud del cuerpo. En los últimos años, se ha avanzado significativamente en la biosíntesis y extracción natural de diversos nutrientes. Con la mejora continua de la cadena de la industria de cría de animales y la expansión gradual de la demanda de cría verde, el desarrollo de aditivos alimentarios funcionales seguros y eficientes se convertirá en la tendencia principal en el desarrollo tecnológico de la industria de piensos moderna. Las funciones biológicas específicas del beta-carotenen animales, su impacto en la salud intestinal y los mecanismos de acción relacionados aún no se han aclarcompletamente y requieren más investigación. Sin embargo, los ingredientes y premezclas ricos en caroteno tendrán amplias perspectivas de aplicación en China#39;s industria ganadera y avícola.

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