Comment l’astaxanthine est-elle utilisée dans l’élevage de crevettes et de crabes?

Les caroténoïdes (terpénoïdes) comprennent plus de 700 (Zhang et al., 2021) pigments organiques liposolubles structurellement divers (Lu et al., 2021) qui sont produits dans les plantes (Fu et al., 2021), le plancton, le phytoplanctSur leet les algues (PereirA aet al., 2021); Li et al., 2021), les bactéries et certains champignons (Merhan, 2017), qui peuvent aider les animaux aquatiques (Cao Caoet al., 2021), les fruits et les feuilles de plantes à afficher des couleurs (rouge, orange et jaune). Différents caroténoïdes sont étroitement liés les uns aux autres (Dong Hongchun et al., 2021), coexistent dans de nombreux cas, peuvent être convertis les uns dans les autres, et présentent conjointement de nombreuses propriétés fonctionnelles et caractéristiques physiologiques.

Les produits aquatiques à base de crustacés comme la crevette et le crabe ont une teneur élevée en protéines et sont riches en nutriments. La Chine a d’abondantes ressources de crustacés produits aquatiques et une grande variété d’espèces, et est le monde' L lprincipal fournisseur de produits aquatiques crustacés. Avec le développement de haute qualité de l’aquaculture en Chine, le volume d’aquaculture de crustacés, principalement de crevettes et de crabes, a atteint 6,03 millions de tonnes en 2020, soit une augmentatiSur lede 6,32% par rapport à 2019. Le taux de croissance est plus élevé que celui des poissons et crustacés, montrant une tendance à la croissance rapide. La couleur du corps des espèces de crevettes et de crabes, ainsi que la couleur des gonades et de l’hépatopancréas des crabes, déterminent dans une certaine mesure leur valeur en tant qu’espèces aquatiques importantes sur le plan économique. Sur cette prémisse, les caroténoïdes qui peuvent être colorés peuvent être encouragés dans la culture des crevettes et des crabes.

1 Structure et fonctiSur lede l’astaxanthine

L’astaxanthine est l’un des caroténoïdes les plus bien étudiés (Peng Yongjian et al., 2017). Il est largement répandu dans la nature et se trouve en grande quantité dans le milieu marin. SSur lenom chimique est 3,3’-dihydroxy-4,4’-dione -β,β ’-carotène, et sa formule moléculaire est C40H52O4. Les structures des anneaux C-3 et C-3 aux extrémités de la molécule d’astaxanthine sont deux centres chiraux, qui ont tous deux les formes d’existence de R ou S. par conséquent, l’astaxanthine a trois stéréoisomères, à savoir l’astaxanthine (3S, 3S'), l’astaxanthine (3R, 3R') et l’astaxanthine (3R, 3S').

Comparée à d’autres caroténoïdes, l’astaxanthine a des propriétés uniques, à savoir une configuratiSur leplus polaire, une capacité d’estérificatiSur leplus forte et des propriétés antioxydantes plus élevées, qui sont en grande partie dues au groupe hydroxyle (OH) et au groupe cétone (C = O) présents sur chaque cycle de violone dans sa structure moléculaire (Ldanset al., 2016; Yuan et al., 2011; Peng et coll., 2008; Hussedanset coll., 2006; Martdanset al., 1999).

La forte capacité antioxydante de l’astaxanthine est liée à sa forte capacité de dSur led’électrons en tant qu’agent réducteur, qui peut neutraliser les radicaux libres endogènes (peroxyde d’hydrogène, radicaux hydroxyles et anions superoxydes), les neutraliser et les convertir en produits plus stables, tout en mettant fdansà la réactiSur leen chaîne des radicaux libres dans les organismes vivants (Dhankharet al., 2012; Guerra et coll., 2012; Ranga Rao et coll., 2010; Hussein et al., 2006). Dans la nature, l’astaxanthine est principalement estérifiée avec une ou deux unités d’acides gras (monoesters et diesters) ou liée à des protéines, par exemple dans l’exosquelette des crustacés et du muscle du saumon, pour assurer la stabilité de la molécule (Higuera-Ciapara et al., 2006; Magasin bakkenet coll., 2004; Coral-Hinostroza et al., 2002), l’astaxanthine a donc un grEt en pluspotentiel d’utilisation en santé animale et en nutrition, en grande partie grâce à sa fonction de protection des organismes contre un large éventail de facteurs de stress et de maladies infectieuses.

2 Sources d’astaxanthine

Actuellement, presque tous disponibles dans le commerceL’astaxanthine est synthétiqueNunes et al., 2021). Il peut être produit industriellement en utilisant des précurseurs de l’astaxanthine (lutéine, canthaxanthine, etc.) ou en synthétisant l’astaxanthine à partir de zéro (Sin et al., 2019). Chi et al., 2019), qui a un rendement relativement élevé (Wang WangDuoren, 2011). Cependant, l’astaxanthine synthétisée industriellement est un mélange de conformations multiples et se mélange également dans des sous-produits, et sa sécurité et sa biodisponibilité sont inférieures à celles de l’astaxanthine naturelle (Cui Haihui, 2019).

L’astaxanthine naturelle est principalement obtenue en cultivant des algues productrices d’astaxanthine (Fang et al., 2019), de la levure (Leyton (anglais)(anglais)et al., 2019) et d’autres microorganismes (Asker et al., 2018) ou extraites de sous-produits riches en astaxanthine tels que des coquilles de crevettes et des coquilles de crabe. L’astaxanthine ainsi obtenue est d’une grande pureté, a une structure claire, peut être utilisée plus efficacement par les organismes, et exerce également moins de pression sur l’environnement. Cependant, le coût actuel de la fermentation est élevé, le rendement est faible et il est urgent de trouver une souche spéciale de bactéries à haut rendement. L’utilisation de l’extraction alcaline (Tan Junxiao, 2018), de l’hydrolyse enzymatique et de l’extraction par solvant organique (Tan Junxiao et al., 2018) pour extraire des sous-produits est un processus relativement complexe qui nécessite des investissements importants. La technologie doit être continuellement améliorée.

De plus, il existe des études sur l’extraction à grande échelle d’astaxanthine à partir des eaux usées. Au niveau actuel, 10 à 13 μg d’astaxanthine peuvent être extraits de chaque millilitre d’eaux usées de cuisson des crevettes (Gecimet al., 2021), ce qui non seulement génère des revenus de l’astaxanthine, mais améliore également les eaux usées dans une certaine mesure. On peut constater qu’avec le développement de nouvelles technologies, les sources d’astaxanthine deviennent de plus en plus étendues.

3 Application de l’astaxanthine dans l’élevage de crevettes

3.1 crevettes Vannamei

La crevette Vannamei, nom scientifique LitopenaeusVannamei, également connue sous le nom de crevette blanche (Lin Liyun, 2021), présente des caractéristiques de faibles besoins en nourriture (Zhou Xinghua et al., 2002), un rendement élevé en chair (Chai Zhan et al., 2015), un taux de croissance rapide (Tang Yang et al., 2018) et une large gamme de tolérance à la salinité (Yuan Jianbo, 2014). Les avantages économiques de l’agriculture sont considérables et les zones de production sont concentrées dans les provinces côtières telles que le Guangdong, le Fujian et le Shandong. En 2020, la Chine et#La production de crevettes blanches marines s’élevait à environ 1,2 million de tonnes, soit 80,52 % de la production totale de crevettes marines d’élevage. Au cours des dernières années, le milieu universitaire a largement exploré l’ajout d’astaxanthine dans les aliments pour animaux afin d’améliorer ses résultats d’élevage.

Wang Haifang et al. (2016) ont constaté que l’ajout de 50 mg/kg d’astaxanthine à la nourriture peut améliorer la résistance au stress des juvéniles de Litopenaeus vannamei, ce qui entraîne une augmentation du taux de croissance, du taux de survie et du taux de conversion alimentaire. Liu LiuLiuet al. (2018) ont également prouvé que l’astaxanthine peut améliorer les performances de croissance, tout en augmentant le niveau d’expression d’arnm des enzymes antioxydantes. Nunes et al. (2021) ont démontré dans des expériences qu’une quantité modérée d’astaxanthine peut accroître la tolérance de la crevette blanche au stress osmotique et thermique. Yu et al. (2020) ont constaté qu’en ajoutant une certaine quantité d’astaxanthine à l’alimentation, l’astaxanthine peut réduire les dommages hépatopancréatiques et protéger l’hépatopancréas du foie blanc et du pancréas de la crevette blanche. Wang et al. (2020) ont montré que l’ajout d’astaxanthine à l’alimentation augmentait significativement l’expression d’un grEt en plusnombre de gènes liés au métabolisme du pyruvate et à la voie de glycolyse/gluconéogenèse dans le corps de la crevette blanche d’amérique du sud, ce qui explique d’abord l’effet positif de l’astaxanthine sur la croissance de la crevette blanche d’amérique du sud.

3.2 Penaeus monodon

Penaeus monodon est une crevette d’eau chaude (Lin, 1988). Sa température optimale est de 15 à 35 °C. C’est la plus grande espèce du genre Penaeus, les plus grands individus atteignant 350 mm (Gu Yu et al., 2020). Sa teneur en astaxanthine est d’environ 20% plus élevée que celle de la crevette ordinaire (Wen Weigeng et al., 2011). Il est profondément favorisé par les consommateurs et est une variété best-seller sur le marché. Sa production en Chine est la deuxième après celle de la crevette blanche.

Wen Weigeng et al. (2011) ont constaté qu’aprèsAjout d’astaxanthine à l’alimentation de Penaeus monodon, bien qu’il n’y ait pas eu d’effet significatif sur l’activité de la phosphatase alcaline (AKP), de la peroxydase (POD) et de la superoxyde dismutase (SOD), le taux de survie du Penaeus monodon a été amélioré et le taux de prise de poids, l’activité spécifique et l’activité phénoloxidase ont été significativement augmentés. Angell et al. (2018) ont également démontré que l’astaxanthine favorise la croissance de Penaeus monodon, et que des concentrations plus élevées et des temps de prise en charge plus longs de l’astaxanthine peuvent entraîner une amélioration de la couleur et des effets visuels de P. monodon cuit, augmentant ainsi sa valeur commerciale.

3.3 crevette tigre japonaise

La crevette tigre du Japon (Marsupenaeus japonicus), également connue sous le nom de crevette japonaise, est l’un des crustacés les plus importants au Japon (Bulbul et al., 2014). En 2020, la production aquacole de crevettes tigre japonaises en Chine a atteint 4 22 930 tonnes. Cependant, la couleur et l’éclat des crevettes en culture artificielle sont très différents de ceux à l’état naturel, ce qui affecte grandement leur valeur commerciale. Par conséquent, certaines expériences ont exploré l’utilisation de l’astaxanthine dans les aliments pour animaux afin d’améliorer leur couleur (Dose et al., 2016).

Mos et al. (2018) ont évalué les effets de l’astaxanthine synthétisée chimiquement sur la La performancede croissance, le taux de survie, la résistance au stress, la réponse immunitaire, la teneur en acides gras et la pigmentation des juvéniles de crevettes tigrées du Japon (Penaeus vannamei). Les résultats ont montré qu’un complément alimentaire de 400 mg/kg d’astaxanthine peut améliorer les performances de croissance des crevettes tigres japonaises et augmenter leur nombre de cellules sanguines (THC) et leur nombre de cellules viables (VC), améliorant ainsi leur fonction immunitaire. En même temps, lorsque le niveau de supplémentation en astaxanthine augmente, la rougeur et le jaunissement des crevettes augmentent. Après la cuisson, les crevettes nourries avec des aliments contenant de l’astaxanthine avaient une belle couleur rouge foncé, tandis que le groupe témoin avait une couleur rose pâle, ce qui augmentait dans une certaine mesure leur valeur commerciale. Maoka et al. (2018) ont constaté que l’alimentation des crevettes tigre japonaises avec des aliments contenant différents niveaux d’astaxanthine entraînait des taux de survie plus élevés au cours du développement et de la métamorphose des crevettes en larves tardives.

3.4 autres crevettes

Cheng et al. (2019) ont étudié les effets de l’astaxanthine alimentaire sur la performance de croissance et l’immunité non spécifique de Procambarus clarkii (communément appelée petite écrevisse). Il a été constaté que l’ajout de 200, 400 mg/kg et 800 mg/kg d’astaxanthine à l’alimentation pendant 8 semaines augmentait le poids, le taux de prise de poids, le taux de survie, l’activité lysozyme sérique (LYZ), le taux de protéines, l’activité AKP, l’activité de gazon du foie et du pancréas et l’activité de glutathion peroxydase (GPx) des écrevisses, démontrant que l’astaxanthine peut être utilisée comme complément alimentaire pour les écrevisses. Hung et al. (2010) ont constaté que l’ajout d’astaxanthine à panoulirusornatusavec une activité du cholestérol peroxydase (GPx), démontrant que l’astaxanthine peut être utilisée comme complément alimentaire pour les écrevisses.

Hung et al. (2010) ont constaté que l’ajout d’astaxanthine et de cholestérol au régime alimentaire du homard épineux (Panulirus ornatus) peut améliorer considérablement le taux de croissance, le taux de survie et le dépôt de pigments du homard épineux, ainsi que l’efficacité alimentaire et la valeur commerciale. Barclay et al. (2006) ont constaté qu’avec l’ajout d’astaxanthine dans l’alimentation, la teneur en caroténoïdes des tissus du homard augmentait et la pigmentation de l’exosquelette augmentait, ce qui assommait visuellement le homard. Ces études montrent que l’ajout d’astaxanthine à l’alimentation des homards peut avoir une grande importance pour leur fonction immunitaire et leur commercialisation.

4 Application de l’astaxanthine dans l’élevage du crabe astaxanthine dans l’élevage du crabe

4.1 crabe chinois à mitaines

Le crabe à mitaine chinois (Eriocheir sinensis, communément appelé crabe des rivières) est l’un des plus importants crabes d’élevage en eau douce en Chine (Zu Lu, 2020). Il a une viande tendre et est riche en nutriments (Qi Ziyuan et al., 2021; Peng Jing et al., 2019), en particulier ses gonades matures et son foie et son pancréas, qui sont beaux en couleur, délicieux et parfumés (Fu et al., 2021; Peng Jingwen et al., 2019), sont des trésors aquatiques traditionnels chinois. Bien que la production de crabes de rivière soit énorme, les produits de l’élevage en étang ont le problème que la couleur de la coquille, du foie et du pancréas, et les gonades sont relativement légères après la cuisson, ce qui affecte leur valeur marchande (Kumar:et al., 2021; ShiPar:et coll., 2021; Wang et al., 2020; Kong et al., 2017). On considère que l’astaxanthine améliore la qualité des crabes ainsi que la couleur et la La nutritiondes œufs et de la pâte de crabe.

Ji et al. (2020) ont constaté que l’ajout de 60 mg/kg d’astaxanthine microalgues à l’alimentation peut améliorer considérablement la performance de croissance et le taux de survie des crabes de rivière, ainsi que la capacité antioxydante, l’immunité non spécifique, la teneur en astaxanthine dans les tissus et la résistance au stress lié à l’azote ammoniacal. Ma et al. (2017) ont ajouté de l’astaxanthine synthétique à la nourriture d’engraissement des crabes de rivière, et après l’alimentation, la quantité totale de caroténoïdes, la couleur et la capacité antioxydante dans la carapace, l’hépatopancréas et les ovaires des crabes ont été considérablement améliorées. Wang et al. (2018) ont mené des expériences sur la vulnérabilité de l’élevage en étang de crabe de rivière à un stress élevé par le pH. Les résultats ont montré que lorsque l’astaxanthine a été fournie, les symptômes causés par le stress élevé du pH, tels que l’apoptose hémocyte et les dommages structuraux de l’hépatopancréas, étaient généralement améliorés. Ces études démontrent pleinement le potentiel d’application de l’astaxanthine dans l’élevage de crabes chinois à mitaines.

4. 2. Crabe à cheval à trois épines

Le crabe à cheval à trois épines (Portunus trituberculatus) est l’un des crustacés marins les plus populaires en Chine. Il est connu pour son goût tendre et sa nutrition riche (Yuan et al., 2020), et a un grEt en pluspotentiel pour élargir l’échelle de l’aquaculture et améliorer la valeur nutritive. Dans les zones côtières ont déjà effectué l’élevage artificiel du crabe à trois épines à cheval, et il provient principalement de l’élevage de l’étang. En raison de l’environnement de croissance et de la structure d’alimentation, la couleur de la coquille et des ovaires du crabe est plus légère que celle du crabe sauvage à cheval (Sun et al., 2022), ce qui limite objectivement l’amélioration de la qualité des crabes à cheval élevés en étangs. En réponse à ce problème, la communauté académique a réalisé une série d’expériences.

Ha n et al. (2018) ont démontré que l’ajout d’astaxanthine à la nourriture augmentait la rougeur des crabes cuits et augmentait également la La concentrationd’astaxanthine dans tout le corps, la coquille et l’hépatopancréas des crabes. En même temps, la supplémentation en astaxanthine peut réduire le stress oxydatif et augmenter la concentration d’acides gras hautement insaturés n-3 (HU-FA) dans tout le corps, améliorant ainsi la valeur nutritive du produit et favorisant la santé. Yu Xiao Jun (2018) et Wu Renfu et al. (2018) ont également montré que l’astaxanthine a un effet positif sur la pigmentation du crabe nageant, mais la première expérience a complété l’alimentation avec une quantité appropriée d’astaxanthine pour améliorer la capacité antioxydante totale (T-AOC), la GPx et l’activité de phosphatase acide (ACP) de la lymphe sanguine du crabe nageant, et améliorer la teneur totale en lipides et en glucides des tissus comestibles.

4. 3 autres crabes

Daly et al. (2013) ont ajouté de l’astaxanthine au régime alimentaire de juvéniles crabes communs du kamtchatka (Paralithodes camtschaticus, communément appelés crabes royaux) aux stades C1 à C4. Après une alimentation de 56 jours, il a été constaté que l’astaxanthine peut améliorer considérablement le taux de survie des crabes roi juvéniles, fournir une alimentation ou améliorer leur système immunitaire. En même temps, l’analyse des photos numériques a révélé que l’alimentation en astaxanthine peut améliorer la saturation de la couleur de la coquille du crabe royal et améliorer sa qualité. Thien et al. (2017) ont constaté que l’ajout de 500 mg/kg d’astaxanthine peut améliorer considérablement le taux de maturité, le taux de frai, l’indice gonadique et le diamètre des ovocytes des crabes femelles, ce qui a un effet significatif sur la performance de reproduction du crabe pourve, et peut améliorer considérablement le taux de survie des larves amiboïdes du deuxième stade et augmenter la survie des larves.

5 résumé et perspectives

Les animaux aquatiques présentent généralement une faible synthèse de novo de l’astaxanthine (Kong et al., 2012), qui est le principal pigment chez les crevettes (86%-98% du total des caroténoïdes) et les autres crustacés (Okada et al., 1994). La couleur du corps des crustacés est étroitement liée à la teneur et à la composition des caroténoïdes dans leur corps. Bien que Les crustacés ne peuvent pas synthétiser l’astaxanthine à partir de zéro (Najoan, 2021), mais peuvent utiliser des caroténoïdes exogènes dans l’alimentation et les convertir en astaxanthine par la synthèse de canthaxanthine (Nguyen, 2013) ou stocker directement d’autres caroténoïdes et l’astaxanthine dans le corps pour obtenir une coloration appropriée.

Par conséquent, la couleur des crustacés est grandement influencée par la composition des aliments. Des études ont montré que (Nguyen, 2013) ou en stockant directement d’autres caroténoïdes et l’astaxanthine dans l’appât dans le corps pour obtenir la coloration appropriée. Par conséquent, la composition de la nourriture a un plus grEt en plusimpact sur la couleur des crustacés. Des études ont montré que l’astaxanthine peut améliorer la couleur des crevettes et du crabe et rendre le foie et le pancréas plus lumineux et beau. Chez la truite saumonée, les cichlidés et les poissons d’ornement sont également souvent complétés avec de l’astaxanthine pour améliorer leur couleur.

Par exemple, compléter les aliments avec de l’astaxanthine peut améliorer considérablement la coloration musculaire et la teneur totale en caroténoïdes de la truite arc-en-ciel (Kumar:et al., 2021) (Dong et al., 2021). L’ajout d’astaxanthine naturelle à l’appât peut effectivement améliorer la couleur du corps et augmenter sa valeur de rougeur (Jiang Jufeng et al., 2021). Ajouter une quantité appropriée d’astaxanthine à l’alimentation des poissons ornementaux rouges comme le koi et le perroquet de sang (Mou Chunyan, 2015); Wu Songqing et al., 2014) et rainbow tetra (Song Xuelu, 2017) peuvent considérablement améliorer la couleur du corps et améliorer la valeur ornementale.

En même temps, l’astaxanthine peut réduire le stress oxydatif en activant la voie Nrf2/Keap1 et en inhibant la voie NF-kappa B (Mon - sunet al., 2020), et certaines études ont également signalé les propriétés de réparation de l’adn de l’astaxanthine (Singhet al., 2020; Davinelliet al., 2018). En outre, l’astaxanthine est également considérée comme un facteur de croissance essentiel dans le développement précoce de certaines espèces de crevettes (Dall, 1995).

Cependant, des doses élevées d’astaxanthine peuvent ne pas être bénéfiques pour la performance de croissance, car elles peuvent inhiber l’expression de certains gènes importants ou favoriser l’expression anormale d’autres gènes importants (Saleh et al., 2018), ce qui peut perturber la croissance normale et le métabolisme. Par conséquent, il a été démontré que l’astaxanthine a un effet positif sur l’élevage de crevettes et de crabes, mais la quantité d’additif, le temps d’alimentation et les méthodes d’utilisation doivent être ajustés en fonction des espèces spécifiques et des conditions d’élevage réelles.

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