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japonaisQuelles sont les Sources de l’astaxanthine?
L’astaxanthine est un caroténoïde de type céto-soluble nSur levitaminique a qui est largement distribué chez les animaux et les plantes marins, les microalgues et la levure [1]. Sa structure chimique unique lui donne la capacité de éteindre efficacement l’oxygène actif, ce qui en fait de lodansl’antioxydant le plus fort trouvé dans la nature. L’astaxanthine ne peut pas être synthétisée dans le corps humain et ne peut être obtenue que par l’apport alimentaire. La Food Et en plusDrug Administration (FDA) américaine interdit la synthèse chimique de l’astaxanthine pour utilisation dans la production alimentaire comme complément alimentaire, mais approuve son utilisation comme agent colorant dans les aliments pour animaux et aquatiques et dans l’industrie chimique quotidienne. La Commission européenne approuve l’utilisation de l’astaxanthine naturelle comme colorant alimentaire dans l’industrie alimentaire [2].
Dans la nature, les principales sources alimentaires d’astaxanthine naturelle sont les aliments marins et Haematococcus pluvialis[3]. À l’heure actuelle, l’efficacité de l’astaxanthine sur la santé humaine a été confirmée par un grEt en plusnombre d’études, et l’astaxanthine est le seul caroténoïde à être capable de pénétrer les barrières héma-encéphalo-héma-rétine, ce qui peut avoir un effet positif sur le système nerveux central et la fonction cérébrale [4]. Par conséquent, l’utilisation d’astaxanthine naturelle comme complément alimentaire dans les aliments, les produsonde santé ou les produits pharmaceutiques est d’une importance pratique pour l’amélioration de la santé humaine. Cet article donne un aperçu des sources, de la distribution, de l’activité physiologique, de l’absorption et du métabolisme de l’astaxanthine, et intègre et analyse des données pertinentes, en vue de fournir une référence efficace pour le développement et l’application des ressources en astaxanthine.
1 caractéristiques structurelles, sources et formes de l’astaxanthine
1.1 caractéristiques structurelles de l’astaxanthine
l’astaxanthine, également connu sous le nom de pigment jaune de la crevette ou pigment de la coquille du homard, a le nom chimique 3,3’-dihydroxy-4,4’-dione -β, β ’-carotène, avec la formule moléculaire C40H52O4. Sa structure chimique est composée de quatre unités d’isoprène reliées par de doubles liaisons conjuguées, avec deux unités d’isoprène à chaque extrémité formant une structure à six cycles [2]. D’une part, il y a deux atomes de carbone chiral, 3C et 3’c, et chaque atome de carbone chiral peut avoir deux conformations (c.-à-d., R ou S), donc il y a trois isomères optiques: une paire d’astaxanthine racémique (3S, 3’S et 3R dextrorotatoire, 3’r) et une méso-astaxanthine (3S, 3’r). D’autre part, la structure conjuguée à longue chaîne formée par de multiples liaisons carbone-carbone doubles dans la molécule d’astaxanthine la rend susceptible à l’isomérisation cis-trans, formant une variété d’isomères géométriques [5].
Dans la configuration cis, il y a généralement un grEt en plusobstacle stérique entre les atomes d’hydrogène près de la double liaison cis ou entre les atomes d’hydrogène et le groupe méthyle. Par conséquent, dans la nature, la majeure partie de l’astaxanthine à l’état libre existe en tant qu’astaxanthine entièrement trans, qui ne fait pas concurrence pour la position spatiale du groupe branché (groupe méthyle) de cet isomère, lui donnant une stabilité structurelle relativement bonne [6]. Cependant, l’astaxanthine all-trans est sensible aux réactions d’isomérisation géométriques dues à l’influence de facteurs tels que les propriétés des solvants, la lumière, la chaleur, l’oxygène et les ions métalliques, qui la convertissent en une variété d’isomères configurés par le cis-[7-8]. La littérature rapporte actuellement [7] [traduction]que les principales formes des isomères cis de l’astaxanthine sont: 9-cis-astaxanthine, 13-cis-astaxanthine, 15-cis astaxanthine (15-cis-astaxanthine), 13,15-di-cis-astaxanthine (13,15-di-cis-astaxanthine), la structure de chaque isomère d’astaxanthine est montrée dans la Figure 1.
1.2 sources et formes d’astaxanthine
1.2.1 sources d’astaxanthine
Les produits à base d’astaxanthine actuellement commercialisés sont principalement dérivés d’haematococcus pluvialis, de levure rouge, d’astaxanthine synthétique et de certains produits à base d’huile de crevette riches en astaxanthine. Les chercheurs ont découvert que Haematococcus pluvialis est une bonne Source:d’astaxanthine naturelle en analysant et en mesurant la teneur en astaxanthine dans différentes ressources biologiques [9]. L’astaxanthine représente environ 4 à 5% du poids sec de la poudre d’algues; L’astaxanthine dans la levure de fava rouge représente environ 0,12 % du poids sec [10]; La Figure 2 montre la teneur totale en astaxanthine de plusieurs autres ressources aquatiques communes. Les données montrent que la teneur totale en astaxanthine dans le krill Antarctique est d’environ 120 mg/kg, chez la crevette et la crevette douce, d’environ 30 mg/kg à 60 mg/kg, chez le crabe, d’environ 30 mg/kg, et chez le saumon, d’environ 15 mg/kg à 20 mg/kg [11-12] (tous calculés sur la base du poids sec).
1.2.2 formes d’astaxanthine
Les principales formes deL’astaxanthine dans la natureSont la forme libre et la forme estérifiée (monoester et diester, comme le montre la Figure 3), et il y a des différences importantes entre les espèces. Des études ont montré que l’astaxanthine est principalement présente à l’état libre chez la truite saumonée et la levure rouge [13-14], alors qu’elle est principalement présente à l’état estérifié chez les algues, les crevettes et les crabes, avec des concentrations relativement faibles d’astaxanthine libre [15-17]. Miao Fengping [17] a signalé que l’astaxanthine libre, les monoesters et les diesters de l’astaxanthine dans Haematococcus pluvialis représentaient environ 5%, 70% et 25% respectivement. Gladis et Bjerkeng [16] [traduction]ont étudié Les composants pigmentaires du crabe commun, les résultats ont montré que parmi les caroténoïdes totaux, l’astaxanthine libre représentait environ 10%, les monoesters de l’astaxanthine environ 12%, et les diesters de l’astaxanthine environ 70%. Les pourcentages relatifs d’astaxanthine libre et d’astaxanthine estérifiée dans plusieurs ressources aquatiques courantes sont présentés à la Figure 4.
En outre, les chaînes d’acides gras liés à l’astaxanthine sont principalement des acides gras à longue chaîne. Parmi eux, les acides gras de la structure de l’ester d’astaxanthine d’haematococcus pluvialis sont principalement l’acide octadécanique et l’acide hexadécanique. Dans le cas de la crevette blanche, du krill Antarctique et du crabe nageant, les chaînes d’acides gras des esters d’astaxanthine existent principalement sous la forme de C20:5 et C22:6. Il est à noter que les animaux ne peuvent synthétiser l’astaxanthine et les esters d’astaxanthine [18] [traduction]et ne peuvent les obtenir qu’à partir de la nourriture. L’astaxanthine se trouve principalement sous forme estérifiée dans les organismes aquatiques tels que les crevettes, mais dans les poissons Sont principalement à l’état libre, ce qui indique que l’absorption, la conversion et l’accumulation de l’astaxanthine chez les animaux est très sélective. D’un point de vue biomimétique, cela fournit de nouvelles idées pour étudier et améliorer l’utilisation de l’astaxanthine dans le corps humain.
D’autre part, l’astaxanthine libre dans la nature existe principalement dans les configurations géométriques de all-trans-astaxanthine et 13-cis-astaxanthine, mais les configurations optiques de l’astaxanthine dans différents organismes varient considérablement. Les auteurs ont recherché des recherches nationales et étrangères pertinentes [10, 17, 19] et ont résumé la composition en isomères optiques de l’astaxanthine chez différentes espèces (comme le montre la Figure 5). Les données montrent que l’astaxanthine chez Haematococcus pluvialis, le saumon et le krill Antarctique existe principalement dans les 3 S, 3 'S, tandis que l’astaxanthine chez Rhodopseudomonas palustris est toute dans le 3R, 3' configuration R. Dans les crevettes et les crabes, le contenu relatif des 3S, 3 et#39;S et 3S, 3 'R configurations est relativement élevée, et l’astaxanthine synthétique est un mélange des trois formes d’astaxanthine (3S, 3 'S 25%, 3R, 3 'R 25%, 3S, 3 et#39;R 50%) [9, 10, 16, 20-21].
2 recherches sur la fonction biologique, l’absorption et le métabolisme de l’astaxanthine.
2. Fonction biologique de l’astaxanthine
L’anneau spécial β-ionone et la longue chaîne conjuguée Structure de l’alkène dans la structure moléculaire de l’astaxanthine Donnez-lui la fonction d’extinction efficace de l’oxygène actif. C’est de loin l’antioxydant naturel le plus fort dans la nature, et sa capacité à piéger les radicaux libres est 500 fois supérieure à celle de la vitamine E Eet d’autres caroténoïdes (lutéine, lycopène et bêta-carotène) par 500 fois [22]. L’astaxanthine est actuellement le seul caroténoïde à être capable de pénétrer les barrières hémato-encéphalique et hémato-rétine [4]. Plusieurs de ses structures et propriétés font que l’astaxanthine présente d’excellentes fonctions biologiques.
Un grEt en plusnombre d’expériences animales ont montré que l’astaxanthine A anti-tumorale [23], anti-inflammatoire [24], anti-diabétique [25], réduit les dommages oxydatifs [26], améliore l’immunité [27], améliore la fonction motrice [28], et prévient les maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires [29] [en]et d’autres fonctions. Les rapports de recherche actuels sur l’activité biologique de l’astaxanthine sont résumés dans le tableau 1. En outre, des études nationales et étrangères ont montré que les fonctions biologiques des différents isomères de l’astaxanthine sont différentes. 3S,3'S astaxanthine a de meilleures fonctions biologiques et une activité antioxydante plus forte que 3R,3'R et 3S,3 R ont de meilleures fonctions biologiques et des activités antioxydantes plus fortes [9]; Liu et al. [30] [en]ont prouvé par divers tests de simulation in vitro que, comparativement à l’astaxanthine all-trans, la 9-cis- et la 13-cis- astaxanthine présentent une capacité antioxydante plus élevée dans de multiples systèmes simulés.
2.1 recherches actuelles sur l’absorption et le métabolisme de l’astaxanthine
En tant que caroténoïde, le facteur clé pour savoir si l’astaxanthine peut exercer une activité biologique après l’ingestion est la proportion de celui-ci qui est absorbée et utilisée ou stockée dans le corps. Son taux d’utilisation est principalement influencé par des facteurs tels que la structure moléculaire, la liaison physique dans les aliments, la teneur en matières grasses dans l’alimentation, et la teneur en enzymes pancréatiques et en sels biliaires dans le tractus gastro-intestinal [49].
À l’heure actuelle, il y a relativement peu de recherches sur les processus métaboliques d’absorption de l’astaxanthine dans le corps, et il y a peu de rapports sur la digestion et l’absorption des composés de l’astaxanthine avec différentes structures moléculaires dans le corps. Ranga et al. [20, 32] et Olson et al. [50] [traduction]ont signalé que la biodisponibilité de l’astaxanthine peut être efficacement améliorée en ajoutant des lipides à l’alimentation, ce qui suggère que le type et la teneur en lipides dans la matrice alimentaire sont des facteurs importants affectant la biodisponibilité de l’astaxanthine dans le corps.
østerlie et al. [51] [traduction]et Coral et al. [52] [traduction]ont étudié la présence d’astaxanthine dans le sérum humain après l’ingestion orale d’astaxanthine et d’esters d’astaxanthine. Les résultats ont montré qu’après l’ingestion d’astaxanthine libre, il se lie aux lipoprotéines dans le sang; Après ingestion d’esters d’astaxanthine, seule l’astaxanthine libre a été détectée dans le sang, et aucune astaxanthine estérifiée n’a été détectée. La valeur de réponse dans le sang était 4-5 fois inférieure à celle de l’ingestion de la même quantité d’astaxanthine libre. Il est spéculé que l’astaxanthine libre peut être directement absorbée et utilisée par le corps humain, tandis que l’astaxanthine estérifiée doit être hydrolysée en astaxanthine libre dans le tractus digestif, puis absorbée par le corps humain sous la forme d’astaxanthine libre. Cette étude fournit des preuves que les esters d’astaxanthine exercent la même efficacité biologique que l’astaxanthine libre dans le corps, mais il y a un manque de données de recherche intuitive et systématique pour prouver l’exactitude de cette spéculation.
Fukami et al. [53] [traduction]ont synthétisé des mono- et diesters d’astaxanthine à l’aide de méthodes chimiques et ont étudié leur pharmacocinétique à l’aide d’un modèle de rat. Les résultats ont montré que la biodisponibilité de l’ester d’astaxanthine à chaîne moyenne présumée était meilleure que celle de l’ester d’astaxanthine à chaîne longue. La biodisponibilité du monoester d’astaxanthine et de l’acide octanoïque chez le rat était plus élevée que celle du diester d’astaxanthine et de l’acide octanoïque, et plus élevée que celle de l’extrait d’astaxanthine commerciald’haematococcus pluvialis (mélange d’astaxanthine et d’ester d’astaxanthine). En outre, la concentration métabolique maximale d’astaxanthine dans le foie était environ trois fois plus élevée que dans le sérum. Selon Fuka- mi&#En conclusion, les esters d’astaxanthine à chaîne moyenne ont une biodisponibilité plus élevée. Les résultats de cette étude montrent qu’il existe une corrélation entre la composition en chaîne d’acides gras des esters d’astaxanthine et leur biodisponibilité. Cependant, la relation structure-biodisponibilité entre les esters d’astaxanthine n’est pas claire à l’heure actuelle et nécessite des recherches plus poussées.
3 Conclusion
L’astaxanthine naturelle est d’une grande importance pratique pour l’amélioration de la santé humaine, mais elle est extrêmement instable et facilement oxydée et dégradée par des facteurs externes tels que la lumière, la chaleur et l’oxygène, ce qui entraîne une diminution de l’apparence et de la valeur nutritionnelle de l’aliment. Par conséquent, l’astaxanthine ajoutée aux aliments doit exister dans un état moléculaire relativement stable avec une puissance biologique élevée.
En outre, la stabilité et la biodisponibilité de l’astaxanthine sont affectées non seulement par la structure moléculaire, mais aussi par des facteurs externes tels que le système alimentaire. Cependant, la compréhension actuelle de l’influence et du mécanisme des différentes formes moléculaires de la structure de l’astaxanthine et des systèmes alimentaires sur sa stabilité, son absorption et son métabolisme n’est pas encore claire. Par conséquent, le développement de tels travaux de recherche à l’avenir est particulièrement important.
Il a non seulement une importance théorique importante pour révéler les facteurs, les lois et les mécanismes affectant la stabilité et la biodisponibilité de l’astaxanthine, mais fournit également une base pour le dépistage des formes moléculaires de l’astaxanthine à haute stabilité et biodisponibilité, ainsi que la conception de produits alimentaires à haute biodisponibilité des esters de l’astaxanthine. Enfin, il explore de nouvelles stratégies et solutions pour l’utilisation à haute valeur ajoutée des ressources en astaxanthine et des régimes nutritionnels scientifiques.
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