Изучение содержания каротеноида ликопена в рационе питания животных

Окислительный стресс серьезно угрожает продуктивности и здоровью скота и птицы, нанося огромный экономический ущерб животноводческой отрасли- да. В процессе производства животноводческой и птицеводческой продукции такие факторы, как экологические изменения, физиологические изменения и экзогенные патогенные токсины (например, микотоксины), могут вызывать окислительный стресс, нарушая тем самым редокс-баланс животных. Чрезмерное производство химически активных видов кислорода (ROS) и химически активных видов азота (RNS) может привести к необратимому повреждению липидов клеток, белков и ДНК, тем самым влияя на физиологические функции и производительность животных.

Антиоксидантная защита определяется как процесс антиоксидантной защиты в живых организмах. Антиоксиданты в организме в основном делятся на две категории: одна синтезируется самим телом, а другая получается из пищи. При особых обстоятельствах, таких как высокие температуры, отлучение от груди и беременность, дополняющие экзогенные антиоксиданты (такие как растительные полифенолы и каротеноиды) могут эффективно снизить окислительный стресс домашнего скота и птицы, уменьшить окислительный ущерб, а также улучшить здоровье и производительность домашнего скота и птицы.

Устойчивость к антибиотикам и остаточные продукты оказывают негативное воздействие на животноводство, здоровье человека и экологическую устойчивость. В 2006 году европейский союз запретил использование антибиотиков в качестве кормовых добавок в кормах для животных, а в июле 2020 года Китай официально запретил использование антибиотиков в кормах для животных. Поэтому настоятельно необходимо разработать естественные, зеленые и безопасные альтернативы антибиотикам.

Ликопен (C40H56) — каротеноид, который является естественным пигментом растений, в основном встречается в фруктах и овощах, таких как помидоры, морковь, арбузы и гранаты. Ликопен был включен в список питательных веществ и пищевых добавок во многих странах и широко используется в пищевой промышленности, медицине, косметике, сельском хозяйстве и других областях. Ликопен состоит из двух неконъюгированных двойных облигаций и 11 конъюгированных двойных облигаций в своей структуре, и его химическая структура дает ему наибольшую антиоксидантную способность. Ликопенгаген и Швеция#39. Роль сильного антиоксиданта является основой для его воздействия на здоровье, включая противовоспалительный, антиканцерологический и гипогликемический потенциал, защиту сердечно-сосудистой системы, нейробиологию и гипотензивные эффекты. Все больше исследований показывают, что ликопен может использоваться в качестве функциональной кормовой добавки для скота и птицы и, как сообщается, повышает производительность, качество мяса, качество яиц, антиоксидантные свойства, иммунную функцию, липидный метаболизм и физиологическую функцию кишечника.

I. структура, абсорбция и биологические функции ликопена

1. 1. Ликопен источники и структура

В богатой семействе каротеноидов насчитывается около 60 видов, присутствующих в пище, и только 20 видов могут быть обнаружены в крови и тканях человека и животных. Из-за своих конджурованных связей (по крайней мере 7), они дают пищу его цвет, в основном желтый и красный. Различия в структуре различают две группы каротиноидов: каротиноиды (ликопен, антраксантин, антраксантин и т.д.) и ксантофилы (лютеин, астаксантин, кантаксантин и т.д.).

Ликопен был обнаружен в помидорах в 1876 годуИ был назван в честь научного имени Lycopersicon esculentum 27 лет спустя. Ликопен широко распространен в помидорах, а также в овощах и фруктах, таких как морковь, сладкий картофель, тыквы, арбузы, абрикосы, папайи, грейпфруты и гуавы. Основным источником ликопена являются помидоры (80%), которые являются основным источником извлечения ликопена, а также самым дешевым ингредиентом. Содержание ликопена в томатах значительно варьируется в зависимости от таких факторов, как разнообразие, зрелость, климат и географическое положение выращивания. Технология извлечения ликопена из сырья обычно включает химическую экстракцию, микроволновую и ультразвуковую экстракцию, сверхкритическую экстракцию жидкости и экстракцию фермента. Для крупномасштабного производства ликопена был разработан целый ряд биотехнологий, среди которых микробная ферментация является типичной традиционной биотехнологией производства ликопена. Кроме того, была использована современная биотехнология, включая генную инженерию, белковую инженерию и метаболическую инженериюПрименяется при производстве ликопена.

В отличие от большинства каротеноидов, ликопен имеет линейную структуру. Ликопен является полиэленовой цепью, состоящей из 13 двойных облигаций, 11 из которых соединены в линейном порядке, что делает его длиннее, чем другие каротеноиды. Ликопен является красной восковой пигмент, который встречается в природе как тонкие иглы, как кристаллы.Ликопен жирорастворим, нерастворимыми в воде и растворимыми в бензоле, хлороформе и ацетоне. Ликопен встречается в природе в основном во всетранс-конфигурации, которая относительно стабильна, но не менее 50% изомеров СНГ находятся в плазме крови и тканях человека. Распространенными формами являются изомеры 5- СНГ, 9- СНГ, 13- СНГ и 15- СНГ, что свидетельствует о Том, что изомеры СНГ легче поглощаются и используются людьми и животными. Пищевая промышленность на самом деле является шагом, повышающим добавленную стоимость, потому что после термической обработки ликопен становится более биодоступным. Если томатный сок подвергается воздействию температуры приготовления пищи, образуются изомеры СНГ, которые считаются более биологически доступными. Двойная связь ликопена может быть изомеризирована от all-trans до монополиса или полиса под воздействием света, температуры или химических реакций. Ликопен является acyclic, имеет симметричную планарную структуру и особенно подвержен окислительному разложению как высококонгированный полилен. Физические и химические факторы, такие как высокие температуры, воздействие света, кислорода, экстремальные значения pH и молекулы с реактивными поверхностями могут повредить двойную связь ликопена. К сожалению, нет.Деградация ликопенаЭто влияет не только на сенсорное качество конечного продукта, но и на здоровье людей и животных.

1.2. Поглощение ликопеном

Ликопен является каротеноидом с самой высокой концентрацией плазмы крови у человека, со средней концентрацией в зависимости от пищевых привычек. С точки зрения поглощения наиболее широко изучается- о, каротинНе ликопен и другие каротиноиды. Хотя необходимы дальнейшие исследования, факторы, влияющие на абсорбцию грава-каротина, вероятно, окажут аналогичное воздействие на ликопен. Подобно другим каротеноидам, ликопен встроен в пищевую матрицу и не может эффективно поглощаться людьми и животными. Ликопен поглощается так же, как и липиды, главным образом путем пассивного рассеивания. Ликопен в пищевой матрице высвобождается действием желудочной кислоты, желчных кислот и ферментов. Как только он попадает в кишечник, он связывается с липидами, образуя chylomicrons, которые затем попадают в брыжеечную лимфатическую систему через диффузию и осмоз и, наконец, попадают в циркуляцию воротной вены. Это основной путь всасывания ликопена из желудочно-кишечного тракта.

После выхода из пищевой матрицы ликозол, принимаемый в пищу, должен быть эмульсифицирован и растворен в chylomicrons, прежде чем он может быть поглощен слизистой оболочкой кишечника.Ликопен также может поглощаться транспортным белкомТранспортер B-type, 1 (ГТД -1), который предусматривает активный процесс. Транспортер типа B рецептора "падальщик" находится главным образом в тонком кишечнике, печени, надпочечниках, яичниках, плаценте, почках, предстательной железе и мозге и частично отвечает за транспортировку каротеноидов из липобелков в ткани и из тканей в липобелки. Ликопин поставляется через диету и переваривается в желудочно-кишечном тракте на 10-30%. Ликопен и его метаболиты высвобождаются и переносятся через липопротеин с низкой плотностью и липопротеин с очень низкой плотностью и, наконец, распределяются по целевым тканям. Они циркулируют через организм и преимущественно накапливаются в яичниках, надпочечниках, печени, предстательной железе и жировой ткани. Это неравномерное распределение указывает на то, что они обладают уникальными биологическими функциями в этих тканях, такими как регулирование липидного метаболизма в печени.

1.3. Биологическая функция ликопена

Ликопен порошокЯвляется одним из сильнейших антиоксидантов среди каротиноидов после астаксантина. Другие антиоксиданты включают в себя грау-токоферол, каротин, криптокантин, зеаксантин, грау-каротин и лютейн. Ликопен является мощным антиоксидантом, который лежит в основе его воздействия на здоровье. Самыми распространенными каротеноидами в человеческой плазме являются:1. ЛутейнЗеаксантин и ликопен. Эти шесть основных каротеноидов составляют 70% всех каротеноидов в плазме и тканях человека. Что касается биологической функции, то ликопен в основном выступает в качестве единственного кислорода и пероксилового радикального мусорщика. Ликопенгаген и Швеция#39; уникальная структура двойной связи делает его гораздо выше других каротеноидов в выкопании как человеческих, так и животных пероксильных радикалов. Ликопен в два раза эффективнее бета-каротина и в 10 раз эффективнее альфа-токоферола при уборке синглетного кислорода (тип рос). Механизм действия ликопена на активные вещества можно объяснить тремя возможными механизмами: образованием аддуктов, передачей электронов свободным радикалам, извлечением аллиллического водорода. Среди них формирование аддуктов, свободных радикалов, прикрепленных к полиэленовой цепи, то есть, сильно сдвоенные связи ликопена, сформировать ликопенгаген-пероксильные аддукты.

Помимо нейтрализации роз, ликопен также активирует выражение генов, кодирующих NAD(P)H:Глутатионная редуктаза и глутатионС-трансферазы, которые помогают собирать свободные радикалы и уменьшить воспалительные повреждения. Эти ферменты считаются антиоксидантными и детоксикационными ферментами, также известными как ферменты защиты клеток фазы II. Промоутер области промышленных генов, кодирующих эти ферменты содержат, которые, после привязки к Nrf2, приводит к увеличению выражения этих генов. Nrf2/ сигнализирующий путь является важным эндогенным антиоксидантным защитным механизмом. Ликопен действует главным образом в качестве антистрессового агента, ослабляя окислительный стресс и поддерживая здоровье птицы путем инициирования Nrf2/ARE транскрипционной системы. Keap1 — специфический рецептор для гена Nrf2. Ликопен блокирует переплет Nrf2/Keap1, высвобождая Nrf2, который затем транспортируется в клеточный ядр и упрегулирует выражение ферментов защиты клеток фазы II у птицы, испытывающей тепловую нагрузку. Кроме того, растущее количество исследований показало, что ликопен обладает противовоспалительным, антиканцеровым и антидиабетическим потенциалом. Было также доказано, что ликопен имеет сердечно-сосудистые защитные эффекты, нейробиологические эффекты, а также понижающее давление в крови и антитромбоцитное агрегирование.

2. Применение ликопена в животноводстве

2.1. Влияние на эффективность производства

Солнце и др. сообщили, что aЕжедневная доза 50 мг/кг ликопенаВо время беременности и лактации может быть улучшена репродуктивная деятельность свиней, в Том числе увеличена рождаемость живых свиней, рождаемость отнятых свиней, рождаемая масса отнятых свиней, масса отнятых свиней и снижается рождаемость мертвых свиней. Окончательный вывод заключался в Том, что ликопен может улучшить репродуктивную функцию свиней путем регулирования состава молока, плацентального иммунитета и антиоксидантной способности. В период откорма пищевая добавка ликопена не влияет на производительность животноводства. Фачинело и др. отметили, что различные уровни ликопеновых добавок (12,5, 25, 37,5 и 50 мг/кг) не влияют на показатели роста свиней, оканчивающих свиней, и что кормление свиней, оканчивающих свиней, 12,5, 25, 37,5 и 50 мг/кг ликопена не влияет на их характеристики туши или относительные веса органов.

Это было продемонстрировано в исследовании, посвященном питанию птицы, и др20 мг/кг ликопенаИли 1,7% томатной пасты в рационе в течение 28 дней увеличивают вес яйца и производство яиц у коричневых цыплят. Wan et al. показали, что 10, 20 или 30 мг/кг ликопена увеличивают среднесуточный прирост веса бройлеров. Однако в исследовании Lee et al., когда томатная паста использовалась в качестве источника ликопена, не было отмечено никакого позитивного воздействия диеты, содержащей 10 или 20 мг/кг ликопена или 17 г/кг томатной пасты, на показатели роста и относительный вес органов броилеров. Доказано, что ликопен оказывает стимулирующее рост воздействие на животных в условиях стресса (например, теплового стресса) и загрязнения микотоксинов кормами. В условиях теплового стресса добавление 0,200 и 400 мг/кг ликопена 42 дня подряд также позволило линейно улучшить показатели роста бройлеров Ross 308, о чем свидетельствует увеличение совокупного потребления кормов, увеличение массы тела и снижение коэффициента преобразования кормов. Саркер и др. В условиях кормового вызова афлатоксином в1 ликопейная добавка при дозе 100 мг/кг увеличила среднесуточную прибавку веса бройлеров с 1 до 12 суток, а ликопейная добавка при дозе 200 мг/кг и 400 мг/кг увеличила среднесуточную прибавку веса бройлеров соответственно с 22 до 42 и с 1 до 42 суток.

2.2. Влияние на качество мяса и яиц

Ликопен, как естественная кормовая добавка, привлек широкое внимание в животноводстве для улучшения качества мяса и яиц. Wen et al. сообщили, что добавление ликопена в рацион улучшает качество мяса свиней, включая снижение значений L* и b*, увеличение значений a* и увеличение содержания внутримышечного жира и сырого белка в мышцах longissimus dorsi. Было также показано, что ликопен способствует преобразованию типов мышечного волокна у свиней, что имеет важное значение для определения качества мяса. В исследовании Wen et al., добавление ликопена привело к упрегуляции mRNA уровней миофибриллярных маркеров, таких как цитохром с, миозин тяжелой цепи IIa и миозин тяжелой цепи IIx в длинносимусовой мышцы дорси свиней. Окисление липидов может оказывать негативное воздействие на цвет, питательную ценность и вкус мяса, а также на срок его годности. Wen et al. также показали, что добавление ликопена улучшило антиоксидный статус мышц longissimus dorsi финиширующих свиней, о чем свидетельствуют увеличение общего объема димутазы супероксида и каталазы, снижение уровней MDA и регулируемые выше уровни mRNA SOD1, SOD2, CAT, GPX1, GST, GR и Nrf2 (все они являются окислительными факторами реакции на стресс). Аналогичные результаты были получены Correia et al., которые отметили улучшение окислительной стабильности длинноспины спины свиней после кормления 5% помидоров помасом в течение 5 недель. Однако, и др. обнаружили, чтоДобавление 20 мг/кг ликопена + 3,4% томатной пастыИли 10 мг/кг ликопена + 1,7% томатной пасты в корм не оказали влияния на жирокислотный состав брюшного мяса свиней при 28- дневном кормовом испытании.

С точки зрения качества яиц, шевченко и др. показали этоДобавление ликопена (20, 40, 60 мг/кг)К диете кур-несушек высокой линии W36 в течение 90 дней улучшилось качество яиц, с повышенным уровнем каротеноидов и желчного цвета в свежих яйцах и яйцах хранятся на 4 и 12°C. Орхан и др. показали, что кормление лохмана ЛSL кур 20 мг/кг ликопена чистым порошком или томатным порошком в течение 84 дней увеличило вес яйца, желчный цвет, желчный вес, соотношение желтка к яйцу и желчного ликопена, а также снизило уровни желтка мда и холестерина. В исследовании An et al., добавив 10 и 20 мг/кг ликопена в корм в течение 28 дней, повысил желчный цвет яиц и уровень ликопена и понизил уровень MDA в коричневых яйцах.