Astaxanthine qu’est-ce que c’est bon pour l’aquaculture?

Astaxanthin, whose chemical name is 3,3-dihydroxy-beta,beta-carotene-4,4-dione Et en plusmolecular formula is C40H5204, is widely found dansthe living world, especially in aquatic animals such as shrimp, crab, fish and the feathers De labirds....... l’astaxanthineis a xanthophyll that is one of the most widely distributed in the animal kingdom. It is pink in color and has unique coloring properties. It can also promote the production of antibodies and enhance the animal' S immunité. En termes de sa capacité à résister à l’oxydation et à éliminer les radicaux libres, il est plus puissant que le β-carotène. Il est soluble dans l’eau et lipophile, et facilement soluble dans les solvants organiques tels que le disulfure de carbone, l’acétone, le benzène et le chloroforme. L’astaxanthine est un additif de type caroténoïde avec un grand potentiel, et a de larges perspectives dans les domaines de l’aquaculture, de l’alimentation humaine, des aliments pour animaux, des cosmétiques et de la médecine. Cet article porte sur son application en aquaculture.

1 production d’astaxanthine

1.1 Extraction de l’astaxanthine à partir de déchets de traitement aquatique

According to reports in the United States, the extraction of astaxanthin, l’astaxanthineesters and shrimp red pigment À partir decrayfish waste has an output rate of up to 153 ug/g waste. It should be noted that the lime in the waste will affect the production of astaxanthin, so it should be removed as much as possible during extraction. In recent years, countries such as Norway have used ensiling technology to treat aquatic waste, which has increased the recovery rate Par:10% and greatly improved purity. It has been proven that adding inorganic or organic acids during ensiling will break the bond between astaxanthin and the protein or skeletal parts, thereby increasing the release of astaxanthin.

Le principal procédé de production pour extraire l’astaxanthine des déchets de traitement aquatique: tout d’abord, les déchets, qui sont stockés dans un sac de vinyle à deux couches et conservés à -70°C, sont broyés en pâte lors de la production d’astaxanthine. L’huile de soja est ajoutée à un rapport de poids de 1:1, bien mélangée, et le récipient est entouré de plomb ou de platine pour le protéger de la lumière. Chauffer lentement à 90 ° C et arrêter. Utiliser une centrifugation à basse température (0 ° C, 11 000 r/min, 10 min) pour recueillir la solution huileuse et la séparer en couches. L’astaxanthine est présente dans la couche supérieure de la solution de pigment. Utilisez un séparateur de liquide pour séparer et purifier l’astaxanthine. Cette méthode a des conditions de production difficiles, des coûts de production élevés, de faibles rendements, et le produit n’est pas très pur. Par conséquent, à l’heure actuelle, seuls quelques pays utilisent cette technologie pour produire l’astaxanthine.

1.2 utilisation d’algues pour produire de l’astaxanthine

De nombreux types d’algues peuvent produire de l’astaxanthine. Pendant la croissance d’haematococcus pluvialis, en cas de manque de sources d’azote, l’astaxanthine s’accumule dans le corps; Si des ions de fer bivalents sont ajoutés pendant le processus de culture, sa capacité de synthèse sera améliorée et le dépôt d’astaxanthine sera favorisé. Il a également été rapporté que la lumière bleue peut induire la synthèse des caroténoïdes et de l’astaxanthine. Actuellement, la teneur en astaxanthine d’haematococcus pluvialis de haute qualité représente plus de 90% de la teneur totale en caroténoïdes. Le contenu est lié à la nature et à l’intensité de la lumière. Des expériences ont montré que plus l’intensité lumineuse est élevée, plus la production d’astaxanthine est élevée, et que la lumière continue est meilleure que la lumière intermittente. Cependant, les conditions de croissance de cette algue sont dures, avec des exigences élevées en matière de qualité de l’eau, d’environnement et de lumière, et la production à grande échelle est toujours difficile (Johnson et al., 1991).

1.3 Production d’astaxanthine à l’aide de levure

At present, it has been found that red yeast, red yeast BF-6, etc., can synthesize astaxanthin. Red yeast was first isolated by Phaff and others in the 1970s from the exudates of deciduous trees in Japan and the mountainous areas of Alaska, USA (Phaff et al., 1972). It is the only species in the phylum of fungi, the phylum of fungi, the subphylum of mucormycetes, the family of Cryptococcus, and the genus of red yeast. It reproduces by vegetative budding. The fungus can produce more than 10 types of carotenoids during fermentation, mainly astaxanthin, β-carotène, and “-carotene, of which astaxanthin accounts for 60% to 85%.

Les conditions optimales pour que la levure rouge produise de l’astaxanthine: la source de carbone est le glucose et le cellobiose; La source d’azote est le sulfate d’ammonium; La température optimale de culture est de 20 ~ 22℃; Le pH optimal est de 5,0; Les conditions aérobies sont également préférées, et le taux d’alimentation en oxygène devrait être supérieur à 30mmol/h. Lorsque la valeur est inférieure à ceci, la production d’astaxanthine diminuera de manière significative. La souche originale de Rhodopseudomonas palustris a une faible capacité synthétique, avec une teneur totale en caroténoïdes inférieure à 500 μg/g de masse cellulaire sèche (cDW), et l’astaxanthine à environ 350 μg/g de cDW. Johnson et al. ont augmenté la teneur en astaxanthine à 814 μg/g en ajoutant du jus de tomate (qui contient des précurseurs de l’astaxanthine) au milieu de culture.

Recently, Calo et al. added 0.1% methoxycarboxylic acid (a precursor of carotenoid synthesis) to the culture medium, and the astaxanthin and total pigment content increased by 400%. Meyer reported that the addition of acetic acid could increase the biomass of Rhodaffoeta yeasts, and the astaxanthin content in the cells reached 1430 μg/g cell dry weight (cDW). In China, Lü Yuhua and Jin Zhengyu, among others, used nitroso guanidine (NTG) to mutate the mutant strain 4-26, which significantly increased the total carotenoid production and the proportion of astaxanthin. Currently, the American companies Red Star and Euglena Bio use this yeast to Produire de l’astaxanthine.

Shi Anhui (1999) a signalé qu’en utilisant la levure rouge collante BF-6 isolée du sol de vigne comme souche de départ, et après mutagénèse aux ultraviolets et au méthanesulfonate d’éthyle, la teneur la plus élevée en astaxanthine produite par la souche mutante était de 1. 3mg/ gcDW, sa tolérance au raisin est de 6%, et le rendement en astaxanthine peut également atteindre 1.

25mg/ gcDW by fermenting with 2% molasses instead of glucose. The optimal fermentation temperature of this strain is 29-30°C, the optimal pH is 5.2-5.5, and the oxygen supply rate should be above 35mmkl/h. After adding Jus de tomate, the astaxanthin yield was as high as 1.43 mg/g DW. Recent foreign research has shown that a dark red yeast (phadotoralarubra) isolated from Bulgarian yogurt can increase astaxanthin production by 80 times compared to Rhodotorula glutinis under the same culture conditions. It also has less nutritional requirements and produces faster.

Pour favoriser la libération du pigment, Okagbue et Lewis ont utilisé l’autolyse avec de l’eau distillée et de l’acide citrique. Dans leurs expériences, Gentles et Haard ont constaté que les quatre méthodes de broyage mécanique (MY), de traitement enzymatique (EY), de séchage par pulvérisation (SY) et d’extraction du pigment avant l’alimentation (C) donnaient toutes une bonne coloration de la peau et des muscles de l’esturgeon. Après 8 semaines, la couleur du poisson avait tendance à être plus sombre pour mon > EY > SY > C > Groupe de contrôle. Il semble que le meulage mécanique des cellules soit une méthode simple et efficace. Certains chercheurs nationaux ont également obtenu de bons résultats en utilisant la méthode de broyage cellulaire à l’acide chlorhydrique chaud.

1.4 Production d’astaxanthine par synthèse chimique

Roche en Suisse produit de l’astaxanthine par synthèse chimique sous le nom commercial Carophyll Pink, avec une teneur en astaxanthine de 5 à 10%. Selon la littérature, la substance précurseur pour la synthèse chimique de l’astaxanthine est (S) -3-acétyl-4-oxo-bêta-ionone. Ce précurseur est converti par réaction en un rétinoïde à 15 carbone, et finalement deux rétinoïdes à 15 carbone réagissent avec un dicarboxaldéhyde à 10 carbone pour synthétiser l’astaxanthine (Widmer et al., 1981). Actuellement, seule Roche utilise cette méthode pour produire de l’astaxanthine.

2 Application de l’astaxanthine en aquaculture

2.1 Excellent effet de coloration

L’astaxanthine est le principal pigment caroténoïde chez les crustacés marins et les poissons. La couleur rose de la chair des fruits de mer comme le saumon et le homard est due à l’accumulation élevée d’astaxanthine dans leur corps. Cependant, les animaux d’élevage ne peuvent synthétiser l’astaxanthine eux-mêmes, et il y a un manque de sources naturelles. Par conséquent, il doit être ajouté à leur alimentation pour compléter le pigment. Une des principales utilisations de l’astaxanthine aujourd’hui est comme source de couleur en aquaculture. Il a d’abord été utilisé chez le saumon et la truite, et est maintenant largement utilisé dans divers objets d’élevage.

2.1.1 promotion de la coloration des crevettes d’élevage

If the feed for cultured shrimp lacks astaxanthin, it will result in an unhealthy body color. Studies have shown that if shrimp lacking astaxanthin are fed a diet containing 50 × 10-6 (m/m) astaxanthin for 4 weeks, their body color will return to a normal dark blue-green, while the control group will still have a sickly color. Moreover, the former will have a bright red color after cooking, while the latter will have a pale yellow color, which is not conducive to marketing.

Yamada (1990) a comparé les effets colorants de trois caroténoïdes,β-carotene, canthaxanthin and astaxanthin, on prawns. The results showed that when the same concentration of 100 × 10-6 (m/m) was added to the feed The highest accumulation of astaxanthin in the tissues of the shrimp was found when the shrimp were fed with the same amount of astaxanthin added to the feed at a concentration of 100 × 10-6 (m/m), which was 23% and 43% higher than that of canthaxanthin andβ-carotène, respectively. If the amount of astaxanthin used is increased to 200 × 10-6 (m/m), the content in the tissues can reach a maximum of 29. 1 × 10 6 (m/m), which proves that astaxanthin is the carotenoid with the best coloring effect.

2.1.2 promotion de la coloration des poissons d’élevage

Les premières études ont révélé que l’ajout d’astaxanthine à la nourriture peut également rendre la peau et les muscles des poissons d’élevage comme le saumon et l’esturgeon rouge vif. La coloration rouge-rose de la peau des pomfrets sauvages est principalement due à la présence d’astaxanthine, tandis que la teneur en astaxanthine des pomfrets d’élevage qui n’ont pas été nourries à l’astaxanthine ne représente que 5% de celle des pomfrets sauvages. L’ajout d’autres caroténoïdes (comme le β-carotène, la lutéine, la canthaxanthine et la zéaxanthine) à l’alimentation ne donne pas à la daurade une coloration rougeâtre et ne se transforme pas en astaxanthine. Les caroténoïdes sont constamment perdus de la peau et de la chair de la daurade. Par conséquent, l’astaxanthine doit être nourrie pour donner une coloration rougeâtre à la daurade d’élevage.

No other product has had such a significant and long-lasting effect on the coloring of ornamental fish as natural astaxanthin from Haematococcus pluvialis. Ornamental fish can obtain a bright color by eating carotenoids. Ako and Tamaru (1999) found that after feeding an ornamental fish with a diet containing 100 × 10-6 (m/m) astaxanthin for one week, the yellow, maroon and black colors on the fish' S surface corporelle ont été considérablement améliorées.

De plus, choubert et storebakken (1996) ont montré que l’absorption et l’utilisation de l’astaxanthine par les organismes d’élevage sont nettement meilleures que celles des autres pigments. Par exemple, la digestion et l’absorption de l’astaxanthine par la truite arc-en-ciel sont nettement meilleures que celles de la canthaxanthine, et son coefficient d’absorption apparent maximum est plus de deux fois supérieur à celui de la canthaxanthine. Lorsque la truite arc-en-ciel est nourrie avec de l’astaxanthine et de la canthaxanthine respectivement pour obtenir le même effet colorant,, il est nécessaire de donner 72 × 10 — 6 (m/m) d’astaxanthine et seulement 60 × 10 — 6 (m/m) d’astaxanthine, ce qui montre que l’astaxanthine est plus efficace que l’astaxanthine dans la coloration.

2.2 améliorer le taux de survie des objets d’élevage

ajouterastaxanthin as a feed additive can improve the survival rate of cultured animals through various channels, such as enhancing immunity, improving tolerance to harsh conditions, and improving adaptability to changes in environmental conditions. Merchie et al. (1998) studied the demand for carotenoids in feed and found that adding astaxanthin to the feed can greatly improve the immunity of cultured animals, enhance disease resistance, and improve survival rate. It can also enhance the passive resistance of late shrimp larvae to salinity and reduce the damage caused to aquatic animals by ultraviolet radiation.

De plus, chien (1996), étudiant les effets biologiques de l’astaxanthine sur les crevettes, a souligné que l’astaxanthine s’accumule dans les tissus sous forme de pigment qui peut stocker de l’oxygène entre les cellules et accroître la tolérance des poissons et des crevettes aux environnements à forte teneur en chlore et en oxygène. Il a également été rapporté que la fonction biologique de l’astaxanthine est plus forte que le β-carotène. Lorsque 100 × 10-6 (m/m) de β-carotène est ajouté à l’alimentation des crevettes, le taux de survie n’est que de 40%, tandis que le taux de survie peut être augmenté à 77% en ajoutant la même quantité d’astaxanthine. Yamada' S (1990) des recherches ont également montré que si 100 × 10-6 (m/m) astaxanthine est ajoutée à l’alimentation quotidienne, le taux de survie des crevettes peut atteindre 91%, alors que le groupe témoin n’est que 57%. Jin Zhengyu et al. (1999) ont souligné dans une expérience d’alimentation avec l’astaxanthine naturelle que le taux de survie de Litopenaeus vannamei pourrait être augmenté d’environ 21,66% en utilisant l’astaxanthine comme additif alimentaire.

Christiansen et al. (1995) ont étudié l’effet de la nourriture sur le taux de survie du saumon atlantique et ont constaté que lorsque la teneur en astaxanthine de la nourriture était inférieure à 1 × 10-6 (m/m), il y avait une mortalité massive des alevins et le taux de survie était inférieur à 50%. Cependant, dans le groupe témoin nourris avec une quantité suffisante d’astaxanthine, le taux de survie des alevins pourrait atteindre plus de 90%.

Pan et al. (2001) studied the effects of astaxanthin feeding and aquaculture water conditions on the coloring, growth and survival rate of Penaeus monodon and pointed out that in addition to increasing the coloring of prawns, astaxanthin feeding can also promote growth and increase survival rate. Experimental results show that in order to maintain high survival rates during the late larval growth of spot-knob shrimp and when the body content of astaxanthin decreases, the shrimp should be fed a certain concentration of astaxanthin.

2.3 favoriser la croissance, la reproduction et le développement des objets de culture

L’astaxanthine a un effet de promotion significatif sur la croissance des organismes d’élevage. Jin Zhengyu et al. (1999) ont signalé que l’alimentation en astaxanthine peut augmenter considérablement le taux de prise de poids de Litopenaeus vannamei. Des expériences ont montré que le taux de prise de poids après 5 semaines d’alimentation est d’environ 14,48 %.

Christiansen et al. (1995) ont mené une étude sur les effets de différentes moulées sur le taux de croissance et de survie du saumon atlantique. Les résultats ont montré que lorsque la teneur en astaxanthine de l’alimentation quotidienne des alevins de saumon atlantique était supérieure à 5,3 × 10-6 (m/m), ils maintenaient une croissance normale, alors qu’en deçà de cette valeur, les alevins grandissaient lentement.

In addition, if the feed for cultured shrimp is fed with insufficient astaxanthin, the shrimp will become sick, hindering their normal growth and development. Feeding such sick shrimp with 50 × 10-6 (m/m) astaxanthin for 4 weeks will restore normal growth, and the amount of astaxanthin in their tissues will increase by more than 300%. 26. 3 × 10 - 6 (m/m) of carotenoids could be isolated from the shells. The increase in the control group was only 14%, and the carotenoid content in the shells was (4 - 7) × 10 - 6 (m/m).

Petit et al. (1997) ont étudié l’effet de l’alimentation de l’astaxanthine sur la croissance tardive des larves de crevettes et sur leur cycle de mue, et ont constaté que l’alimentation de l’astaxanthine pouvait réduire le cycle de mue des larves tardives. L’astaxanthine peut également être utilisée comme hormone de fertilisation pour améliorer la qualité des œufs. L’ajout d’astaxanthine à l’alimentation peut améliorer le taux de survie des crevettes juvéniles ainsi que la flottabilité et le taux de survie des œufs de poisson. Il peut également augmenter les taux de fécondation, les taux de survie des œufs et les taux de croissance au stade d’alevinage, protéger les œufs contre les effets des conditions difficiles et favoriser leur croissance et leur développement. Vassallo et al. (2001) ont étudié l’effet de l’astaxanthine sur le frai de sujets d’élevage et ont constaté que l’ajout de 10 × 10-6 (m/m) d’astaxanthine à la nourriture peut augmenter le taux de frai.

2.4 amélioration des fonctions physiologiques des animaux d’élevage

Adding astaxanthin to the feed can improve the health of farmed rainbow trout, giving them better liver function, and also strengthen the structure of red tilapia liver cells and glycogen storage. Rellulka (2000) studied the effect of astaxanthin on the growth rate, various blood indicators and some physiological functions of rainbow trout, and found that feeding astaxanthin can improve the hematopoietic function and the metabolism of lipids and calcium in rainbow trout. Amar et al. (2001) added various carotenoids such as astaxanthin to the diet of rainbow trout to study the effect of these additives on the immunity of the fish. The experiment showed that among various carotenoids, carotenoids, astaxanthin and β-carotene can improve both humoral indicators such as serum defensins and lysozyme activity, and cellular indicators such as bacteriophage phagocytosis and non-specific cytotoxicity.

2.5 amélioration de la valeur nutritive des animaux d’élevage

The nutritional value of fish and shrimp is also increased by the addition of astaxanthin. In a study by Christiansen et al. (1995) on the effect of astaxanthin supplementation in feed on the physiological status of Atlantic salmon, such as immunity, it was found that after Atlantic salmon fed astaxanthin-containing feed, the vitamin A, C and E Econtent in certain tissues increased significantly. 3 × 10-6 (m/m), the lipid content also increased significantly; when 13. 7 × 10-6 (m/m) astaxanthin was added, the lipid content of Atlantic salmon meat could be increased by 20%. In the European and American markets, aquatic products with astaxanthin as a feed additive are very popular, and their prices are much higher than those of ordinary fish and shrimp.

2.6 facilite le transport et la préservation des produits aquatiques

Pendant le processus de réfrigération des produits aquatiques, l’oxydation des lipides est la principale cause de détérioration de la viande. Par conséquent, les fortes propriétés antioxydantes de l’astaxanthine jouent également un rôle positif dans le transport et la préservation des produits aquatiques. Jense et al. (1998) ont étudié la fonction antioxydante des caroténoïdes comme l’astaxanthine dans la réfrigération et la conservation des produits aquatiques.

Les résultats ont montré que la truite arc-en-ciel nourrie à différentes concentrations d’astaxanthine Jense et al. (1998) ont étudié la fonction antioxydante des caroténoïdes comme l’astaxanthine dans la réfrigération et la conservation des produits aquatiques. Les résultats ont montré qu’il y avait des différences significatives dans l’oxydation des lipides au cours du processus de réfrigération chez la truite arc-en-ciel avec différentes concentrations d’astaxanthine. De plus, pendant l’entreposage du saumon et de la truite après la capture, le saumon est sujet à la rancidité parce qu’il contient peu d’astaxanthine, tandis que la truite, qui contient plus d’astaxanthine, se stocche mieux dans les mêmes conditions. On peut donc en déduire que l’ajout d’astaxanthine dans les aliments et l’augmentation de sa teneur dans le corps des sujets aquacoles peuvent réduire dans une certaine mesure l’utilisation de conservateurs chimiques. Il peut également être utilisé comme un «conservateur biologique» spécial, très efficace pour faire des produits aquatiques durent plus longtemps, et il est absolument sans danger pour le corps humain.

L’astaxanthine a une forte capacité antioxydante et des fonctions physiologiques puissantes, et a été largement utilisé dans l’aquaculture à l’étranger. L’innocuité de l’astaxanthine naturelle a été largement reconnue, et elle contribuera au développement de l’industrie aquacole malgré les «barrières vertes» élevées. Actuellement, la demande annuelle en produits d’astaxanthine dans les pays développés est d’au moins plusieurs dizaines de tonnes, et la demande du marché est loin d’être satisfaite. La demande mondiale de produits aquatiques augmente de 24% par année, et le volume annuel du marché de l’astaxanthine dans l’alimentation du saumon à lui seul dépasse 185 millions de dollars américains, avec un taux de croissance annuel de 8%, ce qui démontre un fort potentiel commercial. Par conséquent,astaxanthin as a feed additive in aquaculture is bound to attract more and more attention and be adopted by more and more aquaculture farmers, with broad application prospects.

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