Quels sont les avantages de l’astaxanthine pour l’alimentation des poissons?

l’astaxanthine is a keto-type carotenoid that is widely found in algae, shrimp, crabs Et en plusother organisms. It has powerful antioxidant properties Et en plusvarious biological activities, including anticancer, anti-inflammatory, anti-hypertensive and anti-obesity properties, and is already widely used [1-3]. Astaxanthin also plays a key role in the survival, growth, reproductiSur leand development De lafish [4-6].

En tant qu’antioxydant puissant, l’astaxanthine peut protéger les membranes cellulaires des poissons contre l’attaque d’espèces réactives d’oxygène et d’espèces réactives d’azote, réduire le Le stressoxydatif, améliorer la performance de croissance et renforcer l’immunité [7]. Dans le même temps, l’astaxanthine a un effet colorant, qui peut améliorer la couleur des muscles et de la peau des poissons d’élevage, améliorer la qualité de la viande et la valeur commerciale, et est largement utilisé dans l’alimentatiSur ledes poissons ornementaux pour répondre à la demande des poissons ornementaux pour une couleur de corps brillante [8]. Les poissons ne peuvent synthétiser seuls l’astaxanthine. En milieu naturel, les poissons obtiennent de l’astaxanthine en mangeant des algues riches en astaxanthine. Dans des conditions d’élevage artificiel, l’astaxanthine ne peut être obtenue qu’en l’ajoutant à l’aliment [9]. Par conséquent, l’ajout d’astaxanthine pendant l’élevage artificiel des poissons peut effectivement favoriser la croissance saine des poissons et améliorer l’efficacité de l’élevage.

1 propriétés physiques et chimiques de l’astaxanthine

L’astaxanthine est un dérivé des caroténoïdes contenant de l’oxygène, contenant un système conjugué insaturé long et existant dans de multiples isomères optiques. Sa formule moléculaire est C40H52O4 et son nom chimique est 3,3' dihydroxy-4,4' -dione-bêta-carotène [10, 11]. L’astaxanthine est relativement stable, avec un point de fusion d’environ 215°C. Il est liposoluble et pas facilement soluble dans l’eau [12]. De plus, l’astaxanthine est plus soluble dans les solvants eutectiques acides que dans l’éthanol ou le chlorure de tributyle (octyle)phosphonium liquide ionique [13]. La structure moléculaire de l’astaxanthine a une longue chaîne de liaisons doubles conjuguées, et la fin a à la fois un groupe cétone insaturé et un groupe hydroxyle (Figure 1). Ces structures spéciales peuvent attirer des radicaux libres ou fournir des électron aux radicaux libres, éliminant ainsi les radicaux libres et présentant ainsi d’excellentes propriétés antioxydantes [14].

2 Sources d’astaxanthine

Currently, l’astaxanthineis mainly prepared by two methods: biosynthesis and chemical synthesis. Biosynthesis refers to the isolation and obtainment from crustacean shells, algae, yeast or prokaryotes. This source of natural astaxanthin has a clear structure, few by-products and is environmentally friendly. Products made using this method can be used as food additives [15]. Chemical synthesis methods can be divided into chemical semi-synthesis and chemical total synthesis. This method uses carotenoids such as canthaxanthin, lutein, zeaxanthin, or synthetic chemical materials to produce astaxanthin. Although astaxanthin prepared by semi-synthesis has high activity, the yield is relatively low. In contrast, the chemical total synthesis method is commonly used to produce industrial raw materials or feed because the materials are readily available and the overall yield is high [16].

2.1 synthèse de l’astaxanthine par microalgues

Avec le développement de la biotechnologie, l’application de microalgues est passée de la production de biomasse simple à la production de produits de valeur. La synthèse de l’astaxanthine est l’un des domaines importants [17]. Haematococcus pluvialis mature (Figure 2) présente une forte concentration d’astaxanthine dans ses cellules et la teneur en astaxanthine des souches sauvages peut également atteindre 4% du poids sec des cellules.

Il a été identifié comme l’une des sources prometteuses d’astaxanthine naturelle pour la production commerciale [18]. Elle et Dunaliella salina peuvent synthétiser l’astaxanthine et le précurseur de l’astaxanthine, le β-carotène [19]. Haematococcus pluvialis peut réduire efficacement l’isomérisation de la trans-astaxanthine par le traitement alcalin et la saponification, produisant ainsi des cristaux d’astaxanthine de haute pureté [20]. En outre, Synechocystis peut également être transformé en usine de production d’astaxanthine de haute valeur. Cette microalgues a également les caractéristiques d’être facile à cultiver, facile à manipuler génétiquement, et a un background génétique clair [21].

2.2 synthèse de l’astaxanthine à base de levure

À l’heure actuelle, la principale source de levure pour synthétiser l’astaxanthine naturelle est Phaffia rhodozyma (Figure 3), et ses produits d’astaxanthine ont été largement utilisés dans le traitement des aliments pour poissons [15]. Des études ont révélé que la concentration d’astaxanthine synthétisée par la levure de phaffia rouge sauvage varie de 200 à 400 μg/g [22]. La mutagénèse et le dépistage peuvent être utilisés pour obtenir des souches de levure de phaffia rouge avec des rendements plus élevés [15]. Les cellules de levure de phaffia rouge sont riches en lipides, ce qui contribue à distribuer uniformément l’astaxanthine dans les cellules et à faciliter le stockage [23]. En outre, cette levure se caractérise par sa croissance indépendante de la lumière, son taux de croissance rapide et sa culture à haute densité. Après l’extraction de l’astaxanthine, ses sous-produits riches en nutriments peuvent également être utilisés comme additifs alimentaires nutritionnels [22].

2.3 astaxanthine synthétisée chimiquement

Chemical methods pourthe preparation of astaxanthin include total chemical synthesis and semi-synthesis. Total chemical synthesis is a method that starts from raw materials and synthesizes the target compound through a series of chemical reactions. Using α-ionone as the starting material, astaxanthin can be synthesized using the 2C15+C10 →C40 route [24].

De plus, il existe des voies pour synthétiser l’astaxanthine par des étapes telles que l’hydrolyse et l’isomérisation des esters de lutéine, la bromation et l’oxydation de la zéaxanthine [25], et l’oxydation de la zéaxanthine par un oxydant pour synthétiser l’astaxanthine [26]. La semi-synthèse chimique se réfère généralement à une méthode qui commence avec un produit naturel ou ses dérivés et le convertit partiellement en composé cible à l’aide d’une série de réactions chimiques. Cette technique comporte plusieurs étapes telles que l’hydrolyse des esters de lutéine, l’isomérisation de la lutéine, et la bromation et l’oxydation de la zéaxanthine [25]. Quelle que soit la méthode utilisée, la synthèse chimique de l’astaxanthine nécessite un contrôle précis des conditions de réaction et des étapes pour assurer des résultats de synthèse efficaces et à haut rendement.

3 effet de l’astaxanthine ajoutée à l’alimentation des poissons

L’astaxanthine a de nombreuses fonctions biologiques et, en pisciculture, ses principales valeurs d’application sont ses effets favorisant la croissance, colorant, antioxydant et améliorant le système immunitaire.

3.1 améliore les performances de croissance

Ajouter la bonne quantité d’astaxanthine peut effectivement améliorer la performance de croissance des poissons. Différentes espèces de poissons ont des besoins différents en astaxanthine. Wang Junhui et al. [27] ont constaté qu’avec l’augmentation de la quantité d’astaxanthine dans l’alimentation, le poids final, le taux de prise de poids et le taux de croissance spécifique du koi affichaient une tendance à la hausse, puis à la baisse. Lorsque la quantité ajoutée était de 400 mg/kg, les paramètres ci-dessus ont atteint leurs valeurs les plus élevées. Yao Jinming et al. [28] ont constaté que la dose optimale pour la carpe de boue à grande échelle était de 100mg /kg.

Li Meixin et al. [29] showed that adding 100–200 mg/kg astaxanthin to the feed can significantly increase the growth rate and feed utilization rate of snakeheads. Zatˇkov et al. [30] reported that the weight gain rate, specific growth rate and feed utilization rate of channel catfish were significantly improved after they were fed a diet rich in astaxanthin. The mechanism of astaxanthin' S favorise la croissance peut être attribuée à ses excellentes propriétés antioxydantes.

Des études ont montré qu’une dose spécifique d’astaxanthine peut maintenir le corps et#39; S équilibre oxydatif-antioxydant normal en piégant l’excès de radicaux oxygénés (ROS) dans les cellules, améliorant ainsi la vitalité et réduisant les réponses de stress, et favorisant finalement la croissance [31-33].

Certaines études ont également montré qu’une supplémentation excessive en astaxanthine peut inhiber la performance de croissance des poissons. Zhao Fuyang et al. [34] ont montré dans une étude sur le poisson zèbré que si la supplément en astaxanthine dépasse 0,6%, le taux de prise de poids et le taux de croissance spécifique seront significativement inférieurs à ceux du groupe témoin, et la valeur de croissance de la longueur corporelle est également significativement inférieure à celle du groupe témoin. La raison de l’inhibition de la croissance causée par des doses élevées d’astaxanthine peut être que l’astaxanthine excessive accélère le poisson et#39; S le métabolisme, expulsant ainsi l’excès de nutriments du corps et consommant le poisson.#39; S énergie en même temps [27]. En résumé, il existe une certaine relation dose-dépendante entre la quantité d’astaxanthine ajoutée et la croissance des poissons. L’ajout de la bonne quantité d’astaxanthine peut avoir un effet positif sur la croissance des poissons. Des doses plus faibles n’ont pas d’effet significatif, tandis que des doses plus élevées n’ont pas d’effet significatif sur la croissance et peuvent même avoir un effet suppresseur.

3.2 améliore la couleur du corps

Actuellement, dans le milieu de l’élevage artificiel intensif, parce que les animaux aquatiques ont de la difficulté à obtenir suffisamment d’astaxanthine de l’extérieur, leur couleur de corps est généralement légère [35]. Pour les poissons d’ornement, la couleur du corps est formée par l’accumulation de phytoène et de phytofluène dans le corps. Ces deux pigments ne peuvent être synthétisés par eux-mêmes et doivent être ingérés à partir de la nourriture [4]. Par conséquent, l’alimentation nécessaire à la reproduction des poissons ornementaux devrait tenir compte des besoins de leur croissance et de leur développement et maintenir une couleur de corps brillante [36].

Wang Junhui et al. [27] found that after koi were fed with a diet containing different levels of astaxanthin poura period of time, the redness value (a* value), yellowness value (b* value) and carotenoid content of the skin of the group fed 400 mg/kg d’astaxanthine were significantly higher than those of the control group, and the ornamental value was improved. For fish such as salmon and tilapia that are intended for human consumption, the redness value of the muscle is an important indicator of the quality of the fish [37]. Feeding food containing astaxanthin can significantly improve the color of the skin and muscles of food fish, giving them a more reddish hue. It can also increase the umami flavor of the meat to meet consumer demand [38].

Zhang Chunyan et al. [39] studied the effect of adding different doses of astaxanthin to the feed on the body color and meat quality of rainbow trout. The synthetic astaxanthin added to the feed of the Ast group was 1.0 g/kg, while the Haematococcus pluvialis extract added to the feed of the HE Egroup contained 100 mg/kg astaxanthin, which was 4.4 g/kg. The control group feed was the basic daily ration. After 6 weeks of feeding, the muscle a* and b* values, tissue astaxanthin content, and serum carotenoid content of the Ast and HE groups were significantly higher than those of the control group.

Les résultats de Gong Cuiping et al. [40] ont montré qu’après avoir reçu différentes quantités d’astaxanthine, la teneur en caroténoïdes dans divers tissus et organes du tilapia rouge augmentait, et la couleur du corps du poisson devenait également plus dynamique. L’ajout de 400 mg/kg d’astaxanthine à la nourriture a augmenté considérablement le dépôt de caroténoïdes dans les tissus des poissons. Dans une étude réalisée par Yi et al. [41] sur la croaker jaune, la teneur en caroténoïdes de la peau a été considérablement augmentée en administrant un régime contenant 90 mg/kg d’astaxanthine.

Les études ci-dessus montrent que l’astaxanthine a un effet significatif sur la croissance et la couleur du corps des poissons. Ajouter une quantité appropriée d’astaxanthine à la nourriture peut augmenter considérablement la teneur en caroténoïdes chez les poissons, ce qui rend leur couleur de corps plus dynamique. Il améliore également la qualité du poisson, augmente le goût et améliore les avantages économiques. Les différentes couleurs de la peau des poissons sont essentiellement causées par le mouvement de différentes particules de cellules pigmentaires dans le corps. Parmi ceux-ci, les mélanocytes sont le type de cellule clé qui contrôle la couleur de la peau, des yeux, des nageoires et d’autres parties. Frank et al. [42] ont montré que l’astaxanthine peut affecter la couleur du corps des poissons en modifiant les voies de signalisation dans les mélanocytes, par exemple en affectant les niveaux d’amp cyclique, et en favorisant ou en inhibant l’agrégation ou la dispersion des pigments.

3.3 améliorer la capacité antioxydante

Les espèces réactives d’oxygène (ROS) sont des produits du métabolisme aérobie dans les organismes vivants. Si des quantités modérées sont bénéfiques, des quantités excessives sont néfastes [43]. Pour réduire les dommages, les organismes ont développé un système sophistiqué de défense antioxydante, dont les caroténoïdes non enzymatiques font partie. Étant donné que les poissons sont riches en acides gras polyinsaturés n-3 et sont donc très sensibles aux attaques des espèces réactives d’oxygène [44], l’ajout d’astaxanthine à l’alimentation est crucial pour maintenir l’équilibre du corps et#39;s antioxidant defense system. Superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GSH-Px) are involved in the antioxidant process in fish, and their antioxidant effects are achieved by inhibiting and eliminating free radicals. In fish, free radicals react with lipids to cause a peroxidation reaction, producing malondialdehyde (MDA). MDA can be used as a common indicator of oxydatifstress and reflects the degree of oxidation in biological tissues. Wang Junhui et al. [27] found that supplementing the feed of koi carp with astaxanthin had a significant effect on the antioxidant capacity of the fish' S foie.

L’étude a montré que lorsque l’on compare le groupe d’essai avec une augmentation graduelle de l’astaxanthine avec le groupe témoin, les activités de gazon, de chat et de GSH-Px dans le foie des poissons koi augmentaient graduellement, puis diminuaient. Lorsque la quantité d’addition a atteint 400 mg/kg, elle était significativement plus élevée que celle des autres groupes d’essai. La teneur en MDA dans le foie de la carpe koi a montré une tendance à d’abord diminuer, puis à augmenter avec l’augmentation de la teneur en astaxanthine.

Lorsque la quantité d’addition était de 400 mg/kg, la teneur était la plus faible, ce qui indique que l’ajout de 400 mg/kg d’astaxanthine peut donner à la carpe koi la meilleure capacité antioxydante. Yao Jinming et al. [28] ont montré que la capacité antioxydante du foie et du pancréas du méné de grande taille peut être considérablement améliorée en ajoutant la bonne quantité d’astaxanthine, comme en témoignent les activités accrues du gazon, du chat et du GSH-Px, l’augmentation de la teneur en GSH et la réduction des niveaux de MDA. Li Meixin et al. [29] sont parvenus à la même conclusion dans leur étude des indicateurs antioxydants du sérum et du foie de la tête de serpent. Les résultats de recherche ci-dessus montrent qu’une quantité modérée d’astaxanthine peut aider à améliorer la capacité antioxydante des poissons, éliminer les radicaux libres d’oxygène, réduire le stress oxydatif, et prévenir les dommages au corps.

Une analyse approfondie montre que la raison pour laquelle l’astaxanthine peut exercer ses propriétés antioxydantes peut être que sa structure chimique lui permet de se lier étroitement aux membranes cellulaires, de maintenir la structure et la fluides des membranes, et d’agir comme un «paratonnerre» d’électrons pour aider le transport et la neutralisation des électrons, protégeant ainsi les membranes cellulaires des attaques par des espèces réactives d’oxygène et d’azote [45], Et il peut également agir en synergie avec d’autres antioxydants [46] pour augmenter l’effet antioxydant.

It should be noted that although astaxanthin can significantly improve the total antioxidant capacity of fish, astaxanthin itself is a strong antioxidant that can strongly scavenge free radicals in the body. Under certain conditions, it can lead to a decrease in the substrate of SOD, GSH-Px, etc. in the body, thereby significantly reducing the activity of antioxidant enzymes [47]. Sun Liu-juan et al. [48] found that after feeding on feed supplemented with astaxanthin, the total antioxidant capacity of blood parrot fish was enhanced, but the activity of SOD was reduced. According to Wang et al. [49], increasing the content of astaxanthin in the feed can lead to a varying degree of reduction in the activity of the antioxidant enzymes SOD and GSH-Px in the serum of fat carp. The reason for this phenomenon may be related to the antioxidant status in the fish, but the exact reason still needs to be further explored.

3.4 amélioration du système immunitaire

Les maladies en pisciculture se caractérisent par leur propagation rapide et leur traitement difficile, et sont devenues un facteur important limitant le développement de l’industrie aquacole. Par conséquent, l’amélioration du système immunitaire des poissons et la réduction des dommages causés par les agents pathogènes au corps sont particulièrement importants pour le développement sain et durable de l’industrie piscicole. De nombreuses études ont montré que l’astaxanthine peut améliorer le système immunitaire des organismes. Wang Junhui et al. [27] ont constaté qu’avec l’augmentation de l’astaxanthine ajoutée, l’activité de la LZM, de la ACP et de l’akp dans le sérum de la carpe koi et la teneur en C3 et C4 montraient une tendance d’abord à la hausse, puis à la baisse. Lorsque 400 mg/kg d’astaxanthine ont été ajoutés, les indicateurs ci-dessus ont atteint une valeur maximale et étaient significativement plus élevés que ceux du groupe témoin sans astaxanthine ajoutée.

Les résultats de Shubin et al. [50] ont montré que l’ajout de 100 mg/kg d’astaxanthine à la nourriture augmentait significativement les concentrations sériques d’igg et d’igm de l’achigan noir à grande bouche. Lim et al. [51] ont constaté qu’après l’infection du sang de l’achigan à grande bouche par le Vibrio, le fait de lui donner de la nourriture enrichie en astaxanthine augmentait significativement les niveaux de complément C3 et C4 dans le sang et augmentait significativement l’activité LZM. Les études ci-dessus ont montré que l’astaxanthine peut améliorer la fonction immunitaire des poissons et améliorer leur résistance aux maladies. Dans des études sur des rats, les chercheurs ont constaté que le mécanisme par lequel l’astaxanthine améliore l’immunité est d’inhiber le dysfonctionnement mitochondrial, réduisant ainsi les dommages oxydatifs, et d’inhiber le stress oxydatif en bloquant la transduction du signal et l’activité de l’activateur de transcription 3 (STAT3), réduisant ainsi l’inflammation et augmentant l’immunité [52,53].

4 résumé et perspectives

ajouterastaxanthin to fish feed not only improves the body color of fish, but also its powerful antioxidant capacity can protect fish cell membranes from active substances, thereby indirectly improving growth performance and immune capacity. Therefore, astaxanthin has broad application prospects and significant economic value in the field of fish farming. However, despite the huge development potential of astaxanthin, there are still some gaps and challenges in practical applications.

Premièrement, l’astaxanthine est instable et isomérise lorsqu’elle est exposée à la lumière, à la chaleur et à l’oxygène. La façon de maintenir son efficacité et sa stabilité dans la production est un sujet de recherche important [54]. Deuxièmement, il n’existe pas de règle fixe quant à la quantité optimale d’astaxanthine à ajouter à l’alimentation de diverses espèces de poissons. La concentration d’astaxanthine requise pour obtenir les meilleurs résultats varie selon les espèces de poissons, ce qui nécessite une grande quantité de données expérimentales pour la recherche et la détermination. Cependant, avec l’approfondissement de la recherche sur l’astaxanthine et l’amélioration continue de la technologie aquacole, son application dans l’industrie de la pisciculture deviendra plus étendue et mature, et elle peut fournir un appui solide pour le développement durable de l’industrie de la pisciculture.

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