Le bêta-carotène qu’est-ce que c’est?

Le bêta-carotène est l’un des caroténoïdes les plus abondants dans la nature. Comme l’un des pigments naturels les plus stables, il est largement trouvé dans les légumes et les fruits de saison naturels, tels que les carottes, les épinards,Le brocoli, tomates, mangues et fruits étoilés. La teneur en bêta-carotène des différents légumes et fruits varie, et en général, plus la couleur est foncée, plus la teneur en bêta-carotène est riche. Depuis que wacken-röder a d’abord extraits du β-carotène des carottes dans les années 1830, il a été trouvé pour avoir un puissant antioxydant, la prolifération cellulaire et la différenciation favorisant, la transduction de signal intercellulaire régulant, l’expression génétique influençant, immunisant, anti-inflammatoire, anti-cancer, la prévention des maladies cardiovasculaires et anti-âge effets.

Beta-carotene is a relatively safe precursor form of vitamin A. There are differences in the metabolism of beta-carotene in different animals. Some studies have shown that there are specific carrier proteins in the intestines and other tissues of different animals that strictly regulate the absorption and accumulation of beta-carotene. The metabolic pathways of different species still need to be explored. In recent years, as research on β-carotene has continued to deepen, the global demand for β-carotene has become increasingly high. Currently, β-carotene has been approved for use as a Additif alimentairePour tous les animaux dans 52 pays et régions du monde. Cet article passe principalement en revue les voies métaboliques et les activités biologiques du β-carotène et ses applications, dans le but de fournir une référence pour le développement et l’utilisation du β-carotène et l’élevage sain des animaux.

1 propriétés physiques et chimiques du β-carotène

Le β-carotène (formule moléculaire C40H56) est un hexaèdre rhombique brillant rouge orangé à rouge foncé, des microcristaux ressemblant à des plaques ou une poudre cristalline avec une légère odeur particulière. Il a un point de fusion de 176-184°C, est insoluble dans l’eau, le propylène glycol et la glycérine, légèrement soluble dans l’éthanol, le méthanol et l’éther, soluble dans le chloroforme, l’hexane, le disulfure de carbone, l’acétone et le benzène, instable en présence de lumière et de chaleur, et facilement oxydé. La structure chimique du β-carotène est formée par quatre liaisons doubles d’isoprène, et il y a principalement all-trans, 9-cis, 13-cis et 15-cis. Il existe quatre formules structurelles: all-trans, 9-cis,cis et 15-cis. Dans la structure du cis, il existe un grand obstacle stérique entre les atomes d’hydrogène proches de la double liaison ou entre les atomes d’hydrogène et le groupe méthyle, ce qui rend la structure du cis instable. Par conséquent, le β-carotène naturel existe principalement dans la structure all-trans (Figure 1).

2 β-carotène voie métabolique

Chez les humains et les animaux, le β-carotène est ingéré par l’alimentation et pénètre dans les intestins par la mastication. Sous l’action des enzymes intestinales, le β-carotène est libéré des aliments, principalement dans l’intestin grêle, et émulsionné avec des substances ester pour former des chylomicrons, qui sont absorbés par les cellules de la muqueuse de l’intestin grêle par diffusion passive. Le corps &#L’absorption du β-carotène par les aliments varie considérablement, principalement en fonction de la teneur en β-carotène de l’aliment, du type de lipides, d’autres caroténoïdes et des facteurs de vitamine A, ainsi que des espèces animales.

As a highly lipophilic non-polar molecule, β-carotene mainly exists in the form of a protein complex. The steps involved in the absorption of β-carotene from food by the epithelial cells of the small intestine mucosa of animals are: (1) In the stomach, the action of pepsin and other digestive enzymes releases β-carotene from the protein complex; (2) In the duodenum, the released β-carotene forms chylomicrons with other lipid substances under the emulsifying action of bile. The chylomicrons enter the small intestine and is then absorbed by the small intestinal mucosal epithelial cells; (3) After the β-carotene-containing chylomicrons enter the small intestinal mucosal epithelial cells, they mainly go to three places. One is that β-carotene is converted into β-carotene-15,15-monooxygenase (β,β-carotene 15,15-monooxygenase, BCO Ⅰ) and β-carotene-9,10-dioxygenase (β, β-carotene 9,10-dioxygenase, BCO Ⅱ) is converted into vitamin A. The second is that β-carotene re-enters the intestine with the renewal of mucosal epithelial cells, and then excreted from the body; the third is that β-carotene enters the blood circulation through the portal vein or lymph and is further transported to the liver and other target tissues, and some of it can be converted into vitamin A in the liver, stored or involved in other biological functions of the body.

3 fonctions biologiques du β-carotène et ses applications

3.1 précurseur de la vitamine A

Des études ont montré que de nombreux caroténoïdes ont une activité de vitamine A, le β-carotène ayant l’activité la plus élevée et devenant ainsi une source importante de vitamine A dans le corps animal. Dès les années 1930, Steenkbock A découvert que le β-carotène peut avoir une activité de vitamine A. Moore A prouvé expérimentalement que le β-carotène peut être converti en vitamine A chez les animaux et exercer la fonction de la vitamine A. il y A deux façons dont le bêta-carotène est converti en vitamine A: (1) clivage central (clivage symétrique): le bêta-carotène est converti en deux molécules de vitamine A par BCO lires; (2) clivage excentrique (clivage asymétrique): le bêta-carotène est converti en une molécule de vitamine A par le BCO limone. Des études ont montré que les animaux ne peuvent pas synthétiser directement la vitamine A et ne peuvent l’obtenir qu’à partir de sources alimentaires ou de vitamine A. Lorsque le corps manque de vitamine A, la teneur en BCO et l’activité augmentent, et il peut convertir le β-carotène stocké dans le foie en vitamine A. lorsque la quantité de vitamine A dans le corps atteint le niveau requis, cette conversion s’arrête immédiatement, et il n’y aura pas d’accumulation excessive de vitamine A. en d’autres termes, les animaux ont la capacité de maintenir l’équilibre dynamique de la vitamine A dans le corps en régulant l’activité du BCO.

3.2 fonction antioxydante

Dans des conditions normales, le corps est en équilibre entre l’oxydation et l’anti-oxydation. Cet équilibre est maintenu par le système de défense antioxydante, qui est divisé en systèmes enzymatiques et non enzymatiques. Le système enzymatique comprend la superoxyde dismutase (SOD), la catalase (CAT), la glutathion peroxydase (GSH-Px), etc., et le système non enzymatique comprendGlutathion réduit (GSH), vitamine C, vitamine E et certains antioxydants naturels. Les espèces réactives d’oxygène (ROS) dans le corps sont des sous-produits formés au cours du métabolisme cellulaire normal. De faibles niveaux de ROS jouent un rôle vital en tant que molécules de signalisation dans de nombreuses voies de transduction de signaux dans le corps. Cependant, lorsque le corps est soumis à des stimuli indésirables, la production de ROS augmente. Le corps &#Le système de défense antioxydante ne peut pas les éliminer à temps, et cet équilibre est perturbé, ce qui à son tour endommage le corps.

Les ROS comprennent principalement l’anion superoxyde (O2-), le peroxyde d’hydrogène (H2O2), le radical hydroxyle (OH-), l’ozone (O3) et l’oxygène singlet (1O2). Le bêta-carotène contient une structure moléculaire spéciale des polyènes, de sorte qu’il a une forte capacité de piégeage des radicaux libres, peut éliminer les ROS et améliorer considérablement le corps et#39; S statut antioxydant. Des données de recherche montrent qu’une molécule de β-carotène peut inhiber 1000 molécules de 1O2. Actuellement, le β-carotène réagit avec les ROS principalement par trois voies: la première est le mécanisme de transfert d’électrons, la seconde est le mécanisme de transfert d’atome d’hydrogène, et la troisième est la réaction d’addition de radicaux libres. Certains chercheurs ont trouvé que le β-carotène peut activer la nf-e2-facteur 2 (Nrf2) - Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap1) - élément de réponse antioxydante (ARE) voie de signalisation pour augmenter l’expression des gènes d’enzymes antioxydants, améliorant ainsi le corps et#39; S capacité à éliminer les radicaux libres avec des enzymes antioxydantes. Keap1) - l’élément de réponse antioxydante (élément de réponse antioxydante, ARE) la voie du signal augmente l’expression des gènes enzymatiques antioxydants, améliorant ainsi le corps et#39; S la capacité de récupérer les radicaux libres avec des enzymes antioxydantes.

Szczubia found that the levels of GSH-Px, CAT and SOD in the blood erythrocytes of pregnant sows were significantly elevated after intramuscular injection of β-carotene in the late stage of pregnancy. Salem found that the level of GSH-Px was significantly increased and the content of malondialdehyde (MDA) was significantly reduced after mice were Complété avec du β-carotène....... Des études ont révélé que l’ajout d’une quantité appropriée de bêta-carotène dans l’alimentation des vaches laitières et des bovins de boucherie peut augmenter considérablement les niveaux de GSH-Px, de CAT et de SOD dans le sérum, tout en réduisant considérablement le niveau de MDA. Akcakaya et al. ont utilisé le peroxyde de H2O2 pour soumettre les cellules K562 à un essai d’effort oxydatif et ont constaté que le β-carotène n’avait aucun effet sur l’amélioration des dommages oxydatifs aux cellules quand il a été traité en même temps que H2O2 ou après le traitement, mais le prétraitement avec le β-carotène améliorait significativement les dommages oxydatifs aux cellules causés par H2O2.

3.3 amélioration de l’immunité animale

Le bêta-carotène améliore le corps et#La présente invention concerne une résistance à certaines maladies et améliore la santé animale en stimulant les réponses immunitaires cellulaires, humorales et non spécifiques. Les résultats de recherche de Zhang Xiaoyin et d’autres montrent que le β-carotène peut considérablement améliorer la viabilité cellulaire des macrophages RAW264.7 stimulés par le lipopolysaccharide (LPS). Ma et al. ont constaté que l’alimentation de souris en β-carotène après administration de cyclophosphamide (CTX) peut améliorer les dommages aux organes immunitaires causés par le CTX et augmenter les niveaux de cytokines et d’immunoglobulines dans le sérum de souris. Ji Yubin et d’autres ont montré que CTX) et ensuite supplémenté avec du β-carotène peut améliorer les dommages aux organes immunitaires causés par l’immunosuppression induite par CTX chez les souris et augmenter les niveaux de cytokines et d’immunoglobulines dans le sérum de souris. Ji Yubin et al. ont montré que l’ajout de différentes doses de β-carotène au régime alimentaire des poulets brune Hy-Line d’un jour peut augmenter significativement la teneur en immunoglobuline A (IgA) dans le sang des poussins.

Pendant ce temps, Lo et al. ont constaté que le β-carotène peut améliorer le corps et#La fonction immunitaire par régulation de la sécrétion du facteur stimulant de la colonie de granulocytemacrophage (GM-CSF), de l’interleukine-6 (IL-6) et de la métalloprotéine-9 de la matrice (MMP-9). Améliorant ainsi le corps et#39; S capacité immunitaire. Maho et al. ont constaté que l’alimentation en bêta-carotène des bovins noirs japonais augmentait significativement la teneur en immunoglobuline G (IgG) du colostrum. Liu Haiyan et al. ont ajouté différentes doses de bêta-carotène à l’alimentation des poulets bruns Hy-Line âgés de 21 jours et ont constaté que le bêta-carotène améliorait significativement l’index des organes immunitaires des poulets. Li Yanqiang a constaté que l’ajout de β-carotène à l’alimentation de base des truies enceintes peut améliorer la capacité immunitaire des porcelets nouveau-nés, augmenter le taux de santé et le poids de sevrage des porcelets, et réduire considérablement le taux de mortalité des porcelets de la naissance au sevrage.

3.4 améliorer la capacité de reproduction des animaux

Chez les animaux, le bêta-carotène peut protéger l’utérus, les ovaires et les cellules reproductrices actives contre les dommages causés par les réactions oxydatives, protégeant ainsi d’importants organes cellulaires du système reproducteur et améliorant ainsi la fertilité des animaux et les performances de production. Le bêta-carotène peut également stimuler la production de progestérone et est lié à la synthèse d’œstrogène et de progestérone et améliore leur activité.

Relevant literature reports that in production practice, after adding β-carotene to the diet of dairy cows, the incidence of retained afterbirth after calving decreased by 15%, the incidence of mastitis decreased by 17%, and the conception rate within 90 days after calving increased by 14%. Ma Jifeng et al. found that adding 100, 200, or 300 mg/kg β-carotene to the basic diet of dairy cows can improve their reproductive performance and reduce the somatic cell count in milk compared to the control group without added β-carotene.

Li Ziyan a ajouté différentes doses de β-carotène (0, 200, 400 mg/ tête · j) à l’alimentation des vaches laitières. Les résultats ont montré que l’ajout de 400 mg/ tête ·d β-carotène aux vaches laitières après le vêlage peut réduire significativement le nombre de temps d’accouplement, raccourcir le temps entre le premier oestrus après le vêlage et le premier accouplement, réduire le nombre de jours de non-reproduction, augmenter le taux de conception pendant la période de chaleur, et réduire significativement l’apparition de maladies reproductives post-partum; L’ajout de β-carotène à l’alimentation a tendance à augmenter la progestérone sérique et à augmenter significativement la teneur en hormone lutéinisante et en œstrogène. Liu Ruigang et al. ont également montré que l’ajout de β-carotène microencapsulé dans l’alimentation des truies aux derniers stades de la grossesse augmentait significativement les niveaux sériques d’oestradiol et de progestérone chez les truies. Le mécanisme possible est que le β-carotène, en tant qu’antioxydant, joue un rôle important dans la protection des cellules folliculaires et la production d’hormones stéroïdes dans l’endomètre. Arellano-Rodriguez et al. ont constaté que la supplémentation à court terme en β-carotène peut augmenter le taux d’ovulation chez les chèvres et améliorer la synthèse et la sécrétion de progestérone par le tissu du corps luteum.

3.5 améliorer la qualité des produits animaux

The special conjugated double bond structure in the β-carotene molecule determines its own color through its light absorption properties, and it also has good coloring properties. Zhang Hui et al. found that adding β-carotene to broiler feed can improve the meat color and leg coloring of broilers. Li Junying et al. showed that adding β-carotene to a corn-soybean meal diet significantly improved the color of the egg yolk. Li Xiong et al. also found that adding β-carotene to the diet of hens at peak egg production significantly improved the color of the egg yolk and improved egg quality. In addition, β-carotene has a significant regulatory effect on fat metabolism.

Jin et al. showed that β-carotene can inhibit fat deposition in beef cattle by inhibiting fat synthesis and enhancing fat hydrolysis. Some researchers have also shown that feeding too much β-carotene to beef cattle during the fattening period significantly increases the yellowish color of their meat and reduces the grade of the beef, so it is advisable to supplement an appropriate amount of β-carotene to beef cattle during the fattening period. Yuan Dezhi et al. confirmed through experiments that adding Research has shown that adding 30 mg/kg of beta-carotene to the basic diet of fattening pigs can improve the pH and color of the pork after slaughter and reduce the production of inferior meat. The mechanism may be that beta-carotene reduces lipid oxidation of cell membranes and reduces the exudation of intracellular fluid. Jin Qing et al. added 0, 600, 1200, and 1800 mg/d of β-carotene to the basic diet of beef cattle and found that the addition of β-carotene to the diet can significantly increase the β-carotene level in the liver of beef cattle, and the slaughter rate and net meat rate increase significantly with the increase of the amount added. Wu Hongjiu and Xia Yun&#La recherche a montré que l’ajout de β-carotène au régime alimentaire des vaches laitières peut améliorer considérablement la qualité du lait.

3.6 fonction anti-inflammatoire

Li et al. ont montré que le β-carotène peut inhiber les voies de signalisation du facteur nucléaire κB (facteur nucléaire κ-B, NF-κB), Janus kinase 2 (JAK2)/ transducteur de signal et activateur de transcription (STAT3) et c-Jun n-kinase terminal (JNK)/p38 protéine kinase activée par mitogène (MAPK) pour réduire l’inflammation induite par les LPS. Cho et al. ont trouvé que β-carotène JNK)/p38 mitogène activé protéine kinase (MAPK) voie de signalisation pour réduire l’inflammation induite par LPS. Cho et al. ont trouvé que le β-carotène supprime l’inflammation induite par le stress oxydatif en inhibant la protéine chimioattractant pro-inflammatoire du monocyte adipokine (MCP-1) et en régulant l’expression et la sécrétion des lymphocytes T activés, ainsi qu’en améliorant l’adiponectine dans les adipocytes. Prétraitement du β-carotène des cellules épithéliales jejunales porcines (MCP-1) et régulation de l’expression et de la sécrétion des lymphocytes T activés, ainsi que renforcement de l’adiponectine dans les adipocytes pour inhiber l’inflammation induite par le stress oxydatif. Le prétraitement des cellules épithéliales jejunales porcines (IPEC-J2) avec du β-carotène peut réduire les lésions inflammatoires induites par les LPS à l’ipec-j2.

Des études ont montré que le β-carotène peut inhiber l’expression et la médiation de gènes de cytokines pro-inflammatoires, et inhiber les réponses inflammatoires induites par les LPG en inhibant la dégradation de l’inhibiteur de NF-κB (inhibiteur de NF-κB, IκB) et ainsi inhiber l’activation de NF-κB. Le bêta-carotène peut réduire les dommages inflammatoires intestinaux causés par le sevrage, favoriser la croissance des porcelets sevrés et améliorer la morphologie intestinale. Le mécanisme possible est que le β-carotène soulage les lésions inflammatoires intestinales chez les porcelets en régulant le niveau de NF-κB, une protéine dans la voie de signalisation liée à l’inflammation. En plus d’inhiber la voie NF-κB, le β-carotène peut également soulager l’inflammation en inhibant la protéine activatrice 1 (AP-1) et la voie de signalisation MAPKs. Des études ont révélé que le bêta-carotène peut prévenir et atténuer l’inflammation et ses complications en inhibant les facteurs pro-inflammatoires et en régulant l’expression et la sécrétion des lymphocytes T normaux, ainsi qu’en inhibant l’activation des facteurs de transcription.

3.7 autres fonctions

Des études ont montré que le β-carotène peut améliorer la communication de cellule à cellule, réduire les dommages aux intestins causés par le stress externe, et donc inhiber ou réduire l’apparition de maladies. Des études ont montré que le prétraitement de β-carotène peut considérablement améliorer la viabilité et la résistance transmembranaire des cellules IPEC-J2 stressées lps-soulager la réponse de phase aiguë causée par des doses élevées de diméthylnitrosamine. Le dioxyde de titane de taille nano induit des dommages aux cellules germinales des testicules de souris, augmentant de manière significative la hauteur des villosités du duodénum et du jejunum chez les poules pondeuses brunes Hy-Line. En même temps, le β-carotène est un agent d’apoptose pour les cellules cancéreuses et n’a aucun effet négatif sur les cellules normales. Park et al. ont trouvé que le β-carotène peut induire l’apoptose dans les cellules cancéreuses gastriques. Zhou Tong et al. ont trouvé que le β-carotène peut réduire les dommages à l’apprentissage et à la mémoire causés par le syndrome d’apnée obstructive du sommeil, et pensent que le mécanisme est d’inhiber la caspase-3, qui est étroitement liée à l’expression de la protéine tau phosphorylée (p-tau).

4 résumé

En résumé, la recherche sur le β-carotène a une histoire de près de 200 ans. Il joue un rôle indéniable dans la production animale et a jeté une base certaine pour le développement vert, efficace et sain de l’industrie de l’élevage. D’une part,natural β-carotene (with multiple isomers coexisting) is relatively expensive, and chemically synthesized β-carotene (all trans) has certain toxic side effects on the body under certain conditions; in addition, the large demand for natural β-carotene in the food, cosmetics, and pharmaceutical industries has hindered its widespread use in animal husbandry to some extent. Therefore, further exploration is needed for the industrial production of β-carotene isomers. On the other hand, due to the differences in the metabolism and absorption of β-carotene by different animals, the appropriate amount to be added in animal production and the specific biological functions and metabolic mechanisms are not yet fully understood and still require further in-depth exploration.