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.

Le bêta-carotène est une forme précurseur relativement sûre de la vitamine A. il existe des différences dans le métabolisme du bêta-carotène chez les différents animaux. Certaines études ont montré qu’il existe des protéines porteuses spécifiques dans les intestins et d’autres tissus de différents animaux qui régulent strictement l’absorption et l’accumulation debêta-carotène....... Les voies métaboliques des différentes espèces doivent encore être explorées. Au cours des dernières années, alors que la recherche sur le β-carotène a continué de s’approfondir, la demande mondiale de β-carotène est devenue de plus en plus forte. Actuellement, le β-carotène a été approuvé pour une utilisation comme aAdditif 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.

En tant que molécule non polaire hautement lipophile, le β-carotène existe principalement sous la forme d’un complexe protéique. Les étapes impliquées dans l’absorption du β-carotène des aliments par les cellules épithéliales de la muqueuse de l’intestin grêle des animaux sont: (1) dans l’estomac, l’action de la pepsine et d’autres enzymes digestives libère du β-carotène du complexe protéique; (2) dans le duodénum, le β-carotène libéré forme des chylomicrons avec d’autres substances lipidiques sous l’action émulsifiante de la bile. Les chylomicrons pénètrent dans l’intestin grêle et sont ensuite absorbés par les cellules épithéliales de la muqueuse de l’intestin grêle; (3) après que les chylomicrons contenant du β-carotène entrent dans les cellules épithéliales de la muqueuse intestinale, ils vont principalement à trois endroits. La première est que le β-carotène est converti en β-carotène 15,15-monooxygénase (β, β-carotène 15,15-monooxygénase, BCO, et β-carotène 9,10-dioxygénase (β,β-carotène 9,10-dioxygénase,BCO ) est converti en vitamine A. la deuxième est que le β-carotène répénètre dans l’intestin avec le renouvellement des cellules épithéliales muqueuses, puis excrété du corps; Le troisième est que le β-carotène pénètre dans la circulation sanguine par la veine portale ou la lymphe et est ensuite transporté vers le foie et d’autres tissus cibles, et une partie de celui-ci peut être converti en vitamine A dans le foie, stocké ou impliqué dans d’autres fonctions biologiques du corps.

3 fonctions biologiques du β-carotène et ses applications

3.1 précurseur de la vitamine A

Des études ont montré que beaucoupcaroténoïdesAvoir 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 a constaté que les taux de GSH-Px, de chat et de SOD dans les érythrocytes sanguins des truies gestantes étaient significativement élevés après des traitements intramusculaires.Injection de β-carotèneAu stade avancé de la grossesse. Salem a constaté que le niveau de GSH-Px était significativement augmenté et que la teneur en malondialdéhyde (MDA) était significativement réduite après que les souris aient étéComplété 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#39; S résistance à certaines maladies et amélioreSanté animaleEn 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.

En attendant, Lo et al. ont constaté queβ-carotènePeut améliorer le body&#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.

La littérature pertinente rapporte que dans la pratique de production, après l’ajout de β-carotène au régime alimentaire des vaches laitières, l’incidence de la régénération après le vêlage a diminué de 15%, l’incidence de la mammite a diminué de 17%, et le taux de conception dans les 90 jours après le vêlage a augmenté de 14%. Ma Jifeng et al. ont constaté que l’ajout de 100, 200 ou 300 mg/kg de β-carotène à l’alimentation de base des vaches laitières peut améliorer leur performance de reproduction et réduire le nombre de cellules somatiques dans le lait par rapport au groupe témoin sans β-carotène ajouté.

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 queAjout de β-carotène microencapsuléLes taux sériques d’estradiol et de progestérone chez les truies ont augmenté de façon significative. 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

La structure de liaison double conjuguée spéciale dans leMolécule de β-carotèneDétermine sa propre couleur grâce à ses propriétés d’absorption de la lumière, et il a également de bonnes propriétés de coloration. Zhang Hui et al. ont constaté que l’ajout de β-carotène à l’alimentation des poulets de chair peut améliorer la couleur de la viande et la coloration des pattes des poulets de chair. Li Junying et al. ont montré que l’ajout de β-carotène à un régime alimentaire de tourteaux de maïs et de soja améliorait significativement la couleur du jaune d’œuf. Li Xiong et al. ont également constaté que l’ajout de β-carotène au régime alimentaire des poules à la production maximale d’œufs améliorait considérablement la couleur du jaune d’œuf et la qualité des œufs. De plus, le β-carotène a un effet régulateur important sur le métabolisme des graisses.

Jin et al. ont montré que le β-carotène peut inhiber le dépôt de graisse chez les bovins de boucherie en inhibant la synthèse des graisses et en améliorant l’hydrolyse des graisses. Certains chercheurs ont également montré qu’une alimentation excessive de β-carotène aux bovins de boucherie pendant la période d’engraissement augmente significativement la couleur jaunâtre de leur viande et réduit la qualité du bœuf, il est donc conseillé de compléter une quantité appropriée de β-carotène aux bovins de boucherie pendant la période d’engraissement. Yuan Dezhi et al. ont confirmé par des expériences que l’ajout de recherches a montré que l’ajout de 30 mg/kg de bêta-carotène à l’alimentation de base des porcs d’engraissement peut améliorer le pH et la couleur du porc après l’abattage et réduire la production de viande inférieure. Le mécanisme peut être que le bêta-carotène réduit l’oxydation lipidique des membranes cellulaires et réduit l’exsudation du liquide intracellulaire. Jin Qing et al. ont ajouté 0, 600, 1200 et 1800 mg/ j de β-carotène à l’alimentation de base des bovins de boucherie et ont constaté que l’ajout de β-carotène à l’alimentation peut augmenter significativement le taux de β-carotène dans le foie des bovins de boucherie, et le taux d’abattage et le taux net de viande augmentent significativement avec l’augmentation de la quantité ajoutée. Wu Hongjiu et 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 quePrétraitement β-carotènePeut considérablement améliorer la viabilité et la résistance transmembranaire des cellules IPEC-J2 stressées par 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,β-carotène naturel (avec de multiples isomères coexistant)Est relativement cher et le β-carotène synthétisé chimiquement (tous les trans) a certains effets secondaires toxiques sur le corps dans certaines conditions; En outre, la forte demande de β-carotène naturel dans les industries alimentaire, cosmétique et pharmaceutique a entravé son utilisation répandue dans l’élevage dans une certaine mesure. Par conséquent, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour la production industrielle d’isomères β-carotène. D’autre part, en raison des différences dans le métabolisme et l’absorption du β-carotène par les différents animaux, la quantité appropriée à ajouter dans la production animale et les fonctions biologiques spécifiques et les mécanismes métaboliques ne sont pas encore entièrement comprises et nécessitent encore une exploration plus approfondie.