Quelles sont les utilisations et les avantages de l’astaxanthine dans l’alimentation animale?
L’astaxanthine est un caroténoïde extrait principalement d’animaux aquatiques. Il a diverses fonctions physiologiques et est donc un point chaud de recherche dans l’industrie de l’élevage. En raison de son activité antioxydante extrêmement forte, qui est plus de 10 fois celle des autres caroténoïdes et plus de 550 fois celle des vitamines, l’astaxanthine est également connue sous le nom de «super vitamine». L’astaxanthine peut effectivement inhiber les dommages oxydatifs et les changements cancéreux dans les cellules, aussi bien que prévenir le rayonnement ultraviolet, améliorer le corps et#39; S résistance, et de résister aux maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires. Elle joue un rôle de plus en plus important dans des secteurs tels que la santé et l’élevage des animaux [1]. Cet article examine les propriétés physiques et chimiques, les caractéristiques structurelles, les sources de production, l’application dans l’élevage et la sécurité de l’astaxanthine, en vue de fournir une référence théorique pour l’application de l’astaxanthine en Chine et#39; S industrie de l’élevage.
1 propriétés physico-chimiques et caractéristiques structurelles de l’astaxanthine
1.1 propriétés physico-chimiques
Astaxanthine, également connue sous le nom de protéine jaune de crevette ou substance jaune de crevette, est une sorte de substance cristalline rouge violacé d’abord extraite des homards par le chimiste allemand Richard Kuhn. On l’appelle donc astaxanthine. Plus tard, on a déterminé que l’astaxanthine était un caroténoïde étroitement apparenté au pigment rouge de la crevette. Le bêta-carotène, la lutéine, la canthaxanthine, le lycopène, etc. sont tous des intermédiaires synthétiques des caroténoïdes, et l’astaxanthine est le produit avec le plus haut niveau de synthèse parmi les caroténoïdes. C’est également actuellement la substance ayant l’activité antioxydante la plus forte découverte par l’homme dans la nature, avec des propriétés antioxydantes qui dépassent de loin celles des antioxydants existants. Le nom chimique de l’astaxanthine est 3,3' dihydroxy-4,4' -dione-bêta, bêta ' -carotène, de formule moléculaire C40H52O4 et Masse moléculaire relative 596,84, point de fusion 215~216℃, point d’ébullition 774℃, poudre solide rouge, soluble dans la graisse, insoluble dans l’eau.
1.2 caractéristiques structurelles
La structure moléculaire de l’astaxanthine est illustrée à la Figure 1. La structure moyenne est composée d’une double liaison conjuguée composée de quatre unités d’isoprène, et les structures d’extrémité sont composées d’hexaheterocycles α-hydroxy-périllène. Le C-3 et C-3' Des structures de l’anneau d’extrémité sont deux centres chiraux. La double liaison conjuguée dans la structure centrale peut attirer les électrons non appariés des radicaux libres ou fournir des électrons aux radicaux libres, éliminant ainsi les radicaux libres et jouant un rôle antioxydant. En raison de la structure spéciale de la chaîne de liaison double conjuguée, du groupe cétone insaturé et du groupe hydroxyle, l’astaxanthine est sujet à des réactions de dégradation avec la lumière, la chaleur et l’oxygène, formant l’astaxanthine.
L’astaxanthine a deux conformations pour chaque centre chiral, et chaque atome de carbone chiral peut exister sous la forme de R ou S. par conséquent, l’astaxanthine a trois isomères: (3S, 3'S), (3R, 3'R) et (3R, 3'S) il y a un total de 3 isomères, dont (3S, 3'S) et (3R, 3'R) sont des énantiomères. L’astaxanthine existe dans les structures trans et cis en raison des différentes manières dont les groupes de double liaison carbone-carbone sont liés. L’astaxanthine naturelle est presque entièrement trans, et les deux sont synthétisées chimiquement. Parmi eux, la transforme naturelle de l’astaxanthine a une activité biologique plus élevée, tandis que la forme de ciss de l’astaxanthine a une activité biologique extrêmement faible. Les animaux ont une faible absorption de l’astaxanthine sous forme de cis. Par conséquent, la transforme de l’astaxanthine est généralement choisie dans l’industrie de l’élevage [2].
2 méthodes de Production de l’astaxanthine
Au début du xxe siècle,L’astaxanthine naturelle a été principalement extraite des crevettes, le crabe et d’autres organismes utilisant des méthodes de purification naturelles. Avec les progrès de la science et de la technologie, l’astaxanthine synthétisée chimiquement est sortie tranquillement, mais en raison de différences dans la structure moléculaire et d’autres aspects, son effet et la sécurité sont beaucoup plus faibles que celui de l’astaxanthine naturellement purifiée.
2.1 astaxanthine synthétique
La principale voie de synthèse pour l’astaxanthine est d’utiliser le β-carotène caroténoïde comme point de départ, d’introduire deux groupes hydroxyle et un groupe cétone sur les 3ème et 4ème charbons de l’anneau aromatique du β-carotène, et enfin former l’astaxanthine. À l’heure actuelle, la méthode la plus utilisée pour synthétiser l’astaxanthine est la réaction de Wittig, tandis que la méthode de semi-synthèse utilise des caroténoïdes tels que la canthaxanthine, la zéaxanthine et la lutéine comme matières premières pour préparer l’astaxanthine. Les principales caractéristiques de la synthèse chimique de l’astaxanthine sont son processus de préparation simple et son faible coût. Cependant, il existe sous forme de trois stéréoisomères et contient des sous-produits, et sa stabilité, sa sécurité et son activité antioxydante ne sont pas satisfaisantes [3]. En particulier, dans les applications pratiques de production, la biodisponibilité de l’astaxanthine naturelle chez les animaux est plus forte que celle de l’astaxanthine synthétique. Lorsque la concentration d’alimentation est faible, la concentration d’astaxanthine naturelle dans le sang de la truite arc-en-ciel est significativement plus élevée que celle de l’astaxanthine synthétique, et l’astaxanthine synthétique ne peut pas être convertie dans la configuration naturelle chez les animaux. L’efficacité biologique et la capacité de coloration sont beaucoup plus faibles que celles de l’astaxanthine naturelle de même concentration [4]. Dans cette optique, la gestion globale de l’astaxanthine synthétisée chimiquement devient de plus en plus stricte, et les pays ont également pris des règlements de gestion correspondants. La Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a interdit l’utilisation d’astaxanthine synthétisée chimiquement sur le marché des aliments de santé.
2.2 astaxanthine naturelle
L’astaxanthine naturelle existe principalement sous la forme de 3S, 3'S, qui a une activité biologique plus élevée. Il existe deux méthodes principales de production: l’une consiste à l’extraire du krill, du homard, de la truite, du saumon, des algues, de la levure, des bactéries et des déchets de traitement aquatique [5]. À l’heure actuelle, il y a environ des millions de tonnes de déchets de produits aquatiques dans le monde chaque année. L’astaxanthine naturelle peut être obtenue en écrasant, en brisant la paroi cellulaire, en hydrolysant et en extrayant. Cette méthode peut favoriser le développement sain de l’industrie aquacole et réduire la pression sur l’environnement écologique.
Cependant, ces déchets de produits aquatiques contiennent des impuretés comme la chitine et les cendres. Comment maximiser l’extraction de l’astaxanthine et éliminer les impuretés est la clé pour résoudre les problèmes de qualité du produit et les coûts de production. Une autre méthode consiste à le produire par fermentation microbiale de Rhodotorula glutinis, Chlorella pyrenoidosa, micro-organismes unicellulaires tels que la levure rouge, Chlorella vulgaris, Haematocoquespluvialis, Saccharomyces cerevisiae, Gluconobacter et ainsi de suite. Cette méthode présente les avantages d’une faible pression environnementale, de produits clairs et de peu de sous-produits [6] et est actuellement la principale méthode de production d’astaxanthine. Cependant, cette méthode présente des exigences élevées en fonction des conditions et des souches d’élevage. Chi et al. [7] ont utilisé le génie génétique pour modifier la levure rouge MK19 à haut rendement, et la production d’astaxanthine a été augmentée de 17 fois par rapport au type sauvage. La méthode de fermentation de l’astaxanthine utilisant la fermentation de levure rouge présente les avantages d’un temps de culture court et d’une culture à haute densité qui peut être obtenue par propagation de masse. La levure est également une bonne matière première protéique alimentaire, et la sélection de souches de levure rouge à haut rendement a donc attiré beaucoup d’attention. Si l’on peut choisir une souche de levure rouge à haut rendement, cela facilitera certainement la production à grande échelle d’astaxanthine et favorisera son application dans l’élevage.
3 Application de l’astaxanthine dans l’élevage
3.1 effet de l’astaxanthine sur la qualité des produits d’élevage et de volaille
La couleur et la rétention d’eau sont des indicateurs importants de la qualité des produits du bétail et de la volaille. Les facteurs influant sur ces indicateurs comprennent la teneur en pigments et l’activité enzymatique antioxydante du produit. L’astaxanthine a des avantages innés en termes de propriétés colorantes et antioxydantes, et est l’agent colorant préféré dans les aliments aquatiques et de volaille. En tant que dernière étape de la synthèse des caroténoïdes, l’astaxanthine peut être directement stockée et déposée dans le tissu musculaire après être entrée dans l’animal.#39; S corps, et peut se lier non spécifiquement à la myoglobine [8]. Par conséquent, l’ajout d’astaxanthine à l’alimentation peut améliorer efficacement la couleur des produits d’élevage et de volaille, améliorer leur valeur nutritive et la compétitivité sur le marché.
Conradie et al. [9] ont constaté que l’ajout d’astaxanthine à la nourriture peut faire apparaître les pattes, la peau, le bec et les plumes des poules pondeuses à des degrés divers de rouge ou de jaune doré, augmenter le poids des œufs entiers et des jaunes d’œufs, favoriser la croissance de la volaille et augmenter la production d’œufs. Liu Bing [10] a constaté que l’activité enzymatique antioxydante du tissu musculaire et du jaune d’œuf des poules pondeuses augmentait avec l’augmentation de la quantité d’astaxanthine ajoutée à l’alimentation. Fu Xingzhou et al. [11] ont constaté que l’astaxanthine peut augmenter de façon significative les valeurs a* et L* de la rougeur et de la luminosité de la viande de poulet après l’abattage. Les recherches sur l’astaxanthine chez les animaux d’élevage ont également progressivement augmenté. Carballo et al. [12] ont constaté que, lors de l’étude de la qualité de la viande des agneaux, l’ajout d’astaxanthine à une poudre de lait butylé contenant de l’hydroxytoluène peut augmenter la valeur de rougeur a* de l’agneau et de la graisse après l’abattage, améliorant ainsi la stabilité lipidienne de la viande congelée. Li Xinjie et al. [13] ont constaté que l’ajout d’astaxanthine au régime alimentaire des porcs à l’engraissement peut réduire la valeur de luminosité L* et la valeur de jaunissement b* du muscle de loin, approfondir la couleur de la viande, et la qualité est meilleure.
3.2 effet de l’astaxanthine sur les performances de reproduction du bétail et de la volaille
L’astaxanthine peut éteindre l’oxygène unique et récupérer les radicaux libres. Il peut également améliorer la fonction de défense du système enzymatique antioxydant endogène en réduisant la perméabilité de la membrane et en limitant la pénétration des oxydants dans les cellules. L’astaxanthine peut améliorer la qualité du sperme en réduisant continuellement le niveau de dommages oxydatifs aux spermatozoïdes du bétail et de la volaille, et améliorer la performance de reproduction des femelles en augmentant l’activité de superoxyde dismutase des cellules du cumulus thermiquement choquées [14]. Des études ont montré que l’ajout d’astaxanthine au sperme de poulet peut améliorer significativement les activités de superoxyde dismutase et de glutathion peroxydase dans le sperme et améliorer l’intégrité de la membrane plasmatique du sperme [15]. Dans des expériences In vitro, l’ajout d’astaxanthine au milieu de maturation des oocytes porcins a amélioré la croissance et le développement à tous les stades à des degrés divers [14]. Hu Yamei [16] a constaté que la quantité appropriée d’astaxanthine peut améliorer considérablement la qualité du sperme de porc à température ambiante. Kamada et al. [17] ont constaté que l’ajout de faibles concentrations d’astaxanthine au milieu de culture de cellules lutéales bovines peut augmenter la teneur en progestérone dans le milieu de culture. Par conséquent, l’ajout d’astaxanthine à la nourriture a le potentiel d’améliorer la fonction lutéale.
3.3 effet de l’astaxanthine sur les performances de production du bétail et de la volaille
En tant que nouveau type d’additif alimentaire, l’astaxanthine peut améliorer le taux d’utilisation des aliments et le taux de croissance du bétail et de la volaille. Certaines études ont montré que l’ajout d’astaxanthine au régime alimentaire des poules pondeuses peut améliorer la stabilité de stockage des œufs de DHA et augmenter la production d’œufs. Kumar et al. [18] ont constaté que l’ajout d’astaxanthine au régime alimentaire des veaux peut améliorer considérablement le taux de conversion alimentaire et augmenter le poids corporel. Lin et al. [19] ont constaté qu’une combinaison d’astaxanthine et de diacétate de sodium dans l’alimentation des porcelets peut améliorer la capacité antioxydante et la digestibilité des nutriments des porcelets, améliorant ainsi leur rendement. Perenlei et al. [20] ont constaté que l’astaxanthine peut augmenter le gain de poids quotidien et le pourcentage de graisse abdominale des poulets de chair. Cependant, d’autres études ont montré que l’ajout d’astaxanthine naturelle au régime alimentaire des poules pondeuses n’a aucun effet sur les performances de production [21,22].
3.4 effet de l’astaxanthine sur l’immunité du bétail et de la volaille
Le niveau d’immunité chez le bétail et la volaille affecte directement leur santé et leur taux de croissance. L’effet de l’astaxanthine sur l’immunité du bétail et de la volaille se reflète principalement dans les trois aspects suivants: premièrement, son effet antioxydant. L’astaxanthine a de fortes propriétés antioxydantes, peut récupérer les radicaux libres, inhiber le stress oxydatif, protéger les cellules immunitaires, et prévenir le système immunitaire des dommages. Deuxièmement, il augmente le nombre et l’activité des cellules immunitaires. L’astaxanthine peut augmenter le nombre de cellules immunitaires telles que les lymphocytes, les neutrophiles et les macrophages, améliorant ainsi le corps et#39; S capacité immunitaire.
Troisièmement, il favorise la production d’immunoglobulines. L’astaxanthine peut favoriser la vitalité des cellules B dans le système immunitaire, augmenter la production d’immunoglobulines (IgG, lgA et IgM), et augmenter la capacité de réponse immunitaire humorale.
En résumé, l’astaxanthine peut être utilisée comme antioxydant efficace et activateur immunitaire dans l’élevage des animaux pour améliorer l’immunité et la résistance aux maladies du bétail et de la volaille. Cependant, l’astaxanthine ne peut remplacer aucun médicament dans le traitement des maladies. En même temps, l’absorption et l’utilisation de l’astaxanthine par différentes espèces d’animaux peuvent également différer, et des ajustements et des choix appropriés doivent être faits lors de l’application réelle.
4 innocuité de l’astaxanthine dans l’élevage
L’astaxanthine est sûre et n’a aucun effet secondaire toxique. Il est largement utilisé dans l’alimentation animale et, en quantités modérées, peut favoriser la croissance et le développement des animaux sans nuire à la santé animale. Cela a été démontré dans de nombreuses expériences. Jin Wei et al. [23] ont mené une expérience d’alimentation à base d’astaxanthine de 30 jours sur des rats, et ont constaté qu’il n’y avait aucune anomalie dans la croissance et le développement des rats, et ils ont généralement donné de bons résultats. Aucun changement anormal significatif n’a été observé dans les résultats de divers indicateurs ou examens histopathologiques. Lin et al. [24] ont montré que, par rapport au groupe témoin, aucune différence biologique significative n’a été observée dans les paramètres cliniques comme le poids corporel, l’hématologie, l’analyse d’urine et le poids des organes chez les souris qui ont reçu de l’astaxanthine de façon continue pendant 13 semaines. Shi Lili et al. [25] ont utilisé des méthodes d’évaluation toxicologique comme des essais de toxicité aiguë, des essais de génotoxicité et un essai d’alimentation de 30 jours chez le rat pour évaluer l’innocuité de la consommation d’astaxanthine. Aucun effet secondaire toxique significatif de l’astaxanthine n’a été observé. Lin Feiliang et al. [26] ont également révélé que l’extrait d’haematococcus Pluvialis:était sans danger lors d’un test d’alimentation de 90 jours et d’un test de tératologie chez le rat.
Dans le monde entier, l’astaxanthine est utilisée dans un large éventail d’applications. En amérique du nord, en avril 2009, la FDA a approuvé l’astaxanthine comme composant d’un colorant mixte utilisé dans l’alimentation des poissons. En 2000, Haematococcus pluvialis powder et Rhodopseudomonas palustris ont été approuvés pour la coloration du saumon dans l’alimentation des poissons et ont obtenu les résultats souhaités en matière d’alimentation. Dans l’union européenne, l’astaxanthine est approuvé comme nouvel ingrédient pour les compléments alimentaires. En 2009, la Chine a approuvé l’utilisation de l’astaxanthine comme additif alimentaire, et Haematococcus pluvialis a été approuvé comme nouvelle ressource alimentaire en 2010. En général, l’utilisation de l’astaxanthine dans l’alimentation animale est sans danger, mais elle devrait être évitée si l’animal est allergique à l’astaxanthine, aux caroténoïdes, la source de l’astaxanthine, ou aux médicaments qui inhibent la 5-alpha réductase. En outre, il convient de porter une attention particulière à la quantité utilisée et à la combinaison avec d’autres ingrédients des aliments pour animaux afin d’éviter d’affecter la santé de l’animal.
5 résumé
L’astaxanthine est l’un des caroténoïdes les plus importants dans la nature. Il a attiré l’attention des nutritionnistes des animaux en raison de son rôle important dans l’amélioration de la performance de croissance, du taux de survie, de la performance de reproduction et de la résistance aux maladies du bétail et de la volaille. En raison de son effet significatif sur l’amélioration de la couleur, de la performance de reproduction, de la performance de production et de l’immunité du bétail et de la volaille, la quantité d’astaxanthine utilisée dans l’élevage a augmenté rapidement, et il a une grande valeur d’application et un potentiel de développement. Cependant, il n’y a pas beaucoup de recherche sur l’application de l’astaxanthine dans l’élevage du bétail et de la volaille, en particulier les ruminants, et beaucoup de ses mécanismes d’action sont encore peu clairs. Avec la demande croissante du marché pour l’astaxanthine, la production à grande échelle d’astaxanthine par la biologie synthétique, la biologie moléculaire, l’ingénierie métabolique et d’autres nouvelles méthodes technologiques est au centre de la recherche. Le criblage, l’extraction et la purification des souches d’astaxanthine à haut rendement sont des points clés et des difficultés. En bref, la production et l’application de l’astaxanthine est un domaine extrêmement attrayant et stimulant. On s’attend à ce qu’avec l’aide de la nouvelle biotechnologie, la production à grande échelle et l’application de l’astaxanthine connaîtront de nouveaux développements.
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