Каковы виды применения и преимущества астаксантина в кормлении животных?

Astaxanthin — каротеноид, извлеченный в основном из водных животных. Она имеет различные физиологические функции и, следовательно, является точкой исследования в животноводческой отрасли. Благодаря своей чрезвычайно сильной антиоксидантной активности, которая более чем в 10 раз превышает активность других каротиноидов и более чем в 550 раз-витамины, астаксантин также известен как «супер витамин». Астаксантин может эффективно подавлять окислительные повреждения и раковые изменения в клетках, а также предотвращать ультрафиолетовое излучение, усиливать организм и#39;s сопротивление, и противостоять сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний. Она играет все более важную роль в таких отраслях, как здравоохранение и кормовое хозяйство [1]. В настоящем документе рассматриваются физические и химические свойства, структурные характеристики, источники производства, применение в животноводстве и безопасность астаксантина с целью обеспечения теоретической основы для применения астаксантина в китае#39. Животноводство.

1 физико-химические свойства и структурные характеристики астаксантина

1.1 физико-химические свойства

Astaxanthin, также известный как желтый белок креветок или желтое вещество креветокЭто что-то вроде пурпурного красного кристаллического вещества, впервые извлеченного из омаров немецким химиком ричардом куном. Поэтому его называют астаксантин. Позднее было установлено, что астаксантин является каротеноидом, тесно связанным с красным пигментом креветок. Бета-каротин, лютейн, кантаксантин, ликопен и т.д. являются синтетическими промежуточными веществами каротеноидов, а астаксантин является продуктом с самым высоким уровнем синтеза среди каротеноидов. Кроме того, в настоящее время это вещество с сильнейшей антиоксидантной активностью, обнаруженной человеком в природе, с антиоксидантными свойствами, которые значительно превосходят свойства существующих антиоксидантов. Химическое название - астаксантинсоставляет 3,3 и#39;- дигидрокс -4,4'- дион-бета, бета'- каротин с молекулярной формулой C40H52O4 и Относительная молекулярная масса 596.84, точка плавления 215~216

1.2 структурные характеристики

Молекулярная структура астаксантина показана на рис. 1. Средняя структура состоит из комбинированной двойной связи, состоящей из четырех изопреновых единиц, а конечная структура состоит из грава-гидроксипериллена-гексагетероцициклов. C-3 и C-3&#- 39; В конце кольцевых структур два хиральных центров. Сдвоенная связь в средней структуре может привлечь не состоящих в паре электронов свободных радикалов или обеспечить электронами свободных радикалов, тем самым удалив свободные радикалы и играя антиоксидантную роль. Из-за особой структуры комбинированной двойной цепи связи, ненасыщенной группы кетонов и гидроксиловой группы астаксантин подвержен реакции разложения с помощью света, тепла и кислорода, формируя астаксантин.

Astaxanthin имеет две конформации для каждого центра хирала, и каждый хиральный атом углерода может существовать в виде R или S. поэтому Astaxanthin имеет три изомера: (3S, 3&)#39;S; (3р, 3&)#39; р; и (3R, 3'S) есть в общей сложности 3 изомера, из которых (3S, 3'S; и (3R, 3&)#39; р. - энантиомеры. Астаксантин существует в транс-и СНГ структурах из-за различных способов, в которых углерод-углеродные группы двойных облигаций связаны. Природный астаксантин почти полностью транснациональный, и оба химически синтезированы. Среди них естественная транс-форма астаксантина имеет более высокую биологическую активность, в то время как форма СНГ астаксантина имеет крайне низкую биологическую активность. У животных слабое усвоение астаксантина в форме СНГ. Таким образом, трансформа астаксантина, как правило, выбирается в животноводческой отрасли [2].

2 методы производства астаксантина

В начале 20 века,Природный астаксантин в основном был извлечен из креветок, крабов и других организмов, использующих естественные методы очистки. С развитием науки и техники химически синтезированный астаксантин незаметно вышел, но из-за различий в молекулярной структуре и других аспектах, его эффект и безопасность значительно ниже, чем у очищенного естественным путем астаксантина.

2.1 синтетический астаксантин

Основным синтетическим маршрутом для астаксантина является использование в качестве отправной точки каротеноидных грау-каротин, введение двух гидроксильных групп и группы кетонов на 3 - м и 4 - м углероде ароматического кольца грау-каротина, и, наконец, формирование астаксантина. В настоящее время наиболее широко используемым методом синтеза астаксантина является реакция виттига, в то время как метод полусинтеза использует каротеноиды, такие как кантаксантин, зеаксантин и лютейн, в качестве сырья для подготовки астаксантина. Основными характеристиками химически синтезирующего астаксантина являются его простой процесс подготовки и низкая стоимость. Однако он существует в виде трех стереоизомеров и содержит побочные продукты, а его стабильность, безопасность и антиоксидантная активность не являются удовлетворительными [3]. В частности, на практике биодоступность природного астаксантина у животных выше, чем у синтетического астаксантина. При низкой концентрации корма концентрация природного астаксантина в крови радужной форели значительно выше, чем у синтетического астаксантина, и синтетический астаксантин не может быть преобразован в естественную конфигурацию у животных. Биологическая эффективность и способность окраски значительно ниже, чем у природного астаксантина той же концентрации [4]. С учетом этого глобальное управление химически синтезированным астаксантином становится все более строгим, и страны также приняли соответствующие правила управления. Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами США (FDA) запретило использование химически синтезированного астаксантина на рынке здоровой пищи.

2.2 природный астаксантин

Природный астаксантин в основном существует в виде 3S, 3'S, которая имеет более высокую биологическую активность. Существует два основных метода производства: Один из них — извлечение из криля, лобстера, форели, лосося, водорослей, дрожжей, бактерий и отходов водной переработки [5]. В настоящее время в мире ежегодно образуется около миллионов тонн отходов водных продуктов. Природный астаксантин можно получить путем дробления, разрушения клеточной стенки, гидролиза и экстракции. Этот метод может способствовать здоровому развитию аквакультуры и снизить нагрузку на окружающую среду.

Однако эти отходы водных продуктов содержат такие примеси, как читин и зола. Как максимально увеличить извлечение астаксантина и удалить примеси является ключом к решению проблем качества продукции и производственных затрат. Другой метод заключается в его производстве путем микробного ферментации глютиниса родоторулы, пиреноидной хлореллы, одноклеточных микроорганизмов, таких как красные дрожжи, хлурелла вулгарис, гематококковая плювиалиса, Saccharomyces cerevisiae, Gluconobacter и так далее. Этот метод имеет преимущества низкого экологического давления, прозрачных продуктов и небольшого количества побочных продуктов [6] и в настоящее время является основным методом астаксантинского производства. Однако этот метод имеет высокие требования к культурным условиям и нагрузкам. Chi et al. [7] использовали генную инженецию для модификации высокоурожайных красных дрожжевых изделий MK19, а производство астаксантина увеличилось в 17 раз по сравнению с диким типом. Метод ферментации астаксантина с использованием красной дрожжевой ферментации имеет преимущества короткого времени культуры и высокой плотностью культуры, которые могут быть достигнуты за счет массовой пропаганды. Дрожжи также хорошее кормовое белковое сырье, и выбор высокопроизводительных красных дрожжевых штаммов привлекает большое внимание. Если можно будет выбрать высокопродуктивный штамм красных дрожжей, то это, безусловно, будет способствовать крупномасштабному производству астаксантина и способствовать его применению в животноводстве.

3 применение астаксантина в животноводстве

3.1 влияние астаксантина на качество продукции животноводства и птицеводства

Цвет и водоудержание являются важными показателями качества продукции животноводства и птицеводства. Факторы, влияющие на эти показатели, включают в себя содержание пигмента и антиоксидантную ферментную активность продукта. Астаксантин обладает врожденными преимуществами с точки зрения окраски и антиоксидантных свойств и является предпочтительным красителем в водной и птицеводческой кормах. В качестве последнего шага в каротеноидном синтезе астаксантин может непосредственно храниться и сдаваться в мышечную ткань после входа в animal' тело, и не может быть конкретно привязано к миоглобину [8]. Таким образом, добавление астаксантина в корм может эффективно улучшить цвет продукции животноводства и птицеводства, повысить их питательную ценность и конкурентоспособность на рынке.

Conradie et al. [9] пришли к выводу, что добавление астаксантина в корм может привести к появлению ног, кожи, клювов и перьев кур-несушек в различной степени красного или золотого желтого цвета, увеличению веса целых яиц и яичных желтков, стимулированию роста птицы и увеличению производства яиц. Лю бинь [10] обнаружил, что антиоксидантная ферментная активность мышечной ткани и яичного желтка кур-несушек возросла с увеличением количества астаксантина, добавленного в рацион питания. Фу синьчжоу и др. [11] обнаружили, что астаксантин может значительно увеличить значения a* и L* красности и яркости куриного мяса после убоя. Наблюдается также постепенное расширение исследований астаксантина на животных. Carballo et al. [12] пришли к выводу, что при изучении качества мяса ягнят добавление астаксантина к коммерческому бутилированному гидрокситоловому молочному порошку может повысить покраснение послеубойного ягненка и жира, повышая тем самым липидную устойчивость замороженного мяса. Li Xinjie et al. [13] обнаружили, что добавление астаксантина в рацион откорма свиней может уменьшить яркость L* и желтость b* мышц спинной части, углубить цвет мяса, и качество лучше.

3.2 влияние астаксантина на репродуктивную функцию домашнего скота и птицы

Астаксантин может погасить синглет кислорода и собирать свободные радикалы. Это также может улучшить защитную функцию эндогенной антиоксидантной ферментной системы путем снижения проницаемости мембран и ограничения проникновения оксидантов в клетки. Астаксантин может улучшить качество спермы за счет постоянного снижения уровня окислительного повреждения спермы домашнего скота и птицы, а также улучшить репродуктивную функцию женских животных за счет повышения активности дисмутазы супероксида термошокированных кумулятивных клеток [14]. Исследования показали, что добавление астаксантина в сперму курицы может значительно повысить активность димутазы супероксида и глутатиона пероксидазы в сперме и улучшить целостность мембраны плазмы спермы [15]. Эксперименты In In vitro, добавляя астакзантин к среде созревания свинины oocytes улучшили рост и развитие на всех стадиях в различной степени [14]. Ху ямей [16] пришел к выводу, что соответствующее количество астаксантина может значительно улучшить качество свиной спермы при комнатной температуре. Kamada et al. [17] пришли к выводу, что добавление низких концентраций астаксантина в культурный сред лютеальных клеток крупного скота может увеличить содержание прогестерона в культурном среде. Таким образом, добавление астаксантина в корм имеет потенциал для улучшения лютеальной функции.

3.3 влияние астаксантина на производительность животноводства и птицеводства

В качестве нового вида кормовой добавки астаксантин может улучшить коэффициент использования кормов и темпы роста поголовья скота и птицы. Некоторые исследования показали, что добавление астаксантина в рацион кур-несушек может повысить стабильность хранения яиц DHA и увеличить производство яиц. Kumar et al. [18] пришли к выводу, что добавление астаксантина в рацион телят может значительно улучшить скорость преобразования кормов и увеличить вес тела. Лин и др. [19] пришли к выводу, что сочетание астаксантина и диацетата натрия в пиглетных кормах может повысить антиоксидантную способность и пищеваренность пиглетов, тем самым повышая их производительность. Perenlei et al. [20] обнаружили, что астаксантин может увеличить ежедневный прирост веса и процент брюшного жира бройлеров. Однако другие исследования показали, что привнесение природного астаксантина в рацион кур-несушек не влияет на производительность производства [21,22].

3.4 влияние астаксантина на иммунитет домашнего скота и птицы

Уровень иммунитета животных и птицы напрямую влияет на их здоровье и темпы роста. Влияние астаксантина на иммунитет животных и птицы проявляется главным образом в следующих трех аспектах: во-первых, в его антиоксидантном действии. Астаксантин обладает сильными антиоксидантными свойствами, может собирать свободные радикалы, подавлять окислительный стресс, защищать иммунные клетки и предотвращать повреждения иммунной системы. Во-вторых, это увеличивает количество и активность иммунных клеток. Астаксантин может увеличить количество иммунных клеток, таких как лимфоциты, нейтрофилы и макрофаги, тем самым повышая тело '. Иммунная способность.

В-третьих, это способствует производству иммуноглобулинов. Астаксантин может способствовать жизненной активности клеток в иммунной системе, увеличить производство иммуноглобулинов (IgG, lgA и IgM), а также повысить способность к гумно-иммунной реакции.

Подводя итог, астаксантин может быть использован в качестве эффективного антиоксиданта и иммунного усилителя в животноводстве, чтобы улучшить иммунитет и устойчивость к болезням животных и птицы. Тем не менее, астаксантин не может заменить какое-либо лекарство при лечении заболеваний. В то же время поглощение и использование астаксантина различными видами животных также могут различаться, и при фактическом применении необходимо вносить соответствующие коррективы и делать выбор.

4 безопасность астаксантина в животноводстве

Astaxanthin является безопасным и не имеет токсичных побочных эффектов. Он широко используется в кормах для животных и в умеренных количествах может способствовать росту и развитию животных без ущерба для здоровья животных. Это было продемонстрировано во многих экспериментах. Цзинь вэй и др. [23] провели 30- дневный эксперимент по астаксантинному кормлению крыс и обнаружили, что аномалии роста и развития крыс отсутствуют и в целом функционируют хорошо. Каких-либо существенных аномальных изменений в результатах различных показателей или гистопатологических обследований отмечено не было. Лин и др. [24] показали, что по сравнению с контрольной группой не было обнаружено существенных биологических различий в клинических параметрах, таких как вес тела, гематология, моча и вес органов у мышей, которые непрерывно вводились астаксантин в течение 13 недель. Ши Лили и др. [25] использовали такие методы токсикологической оценки, как тесты на острую токсичность, генотоксичность и 30- дневное испытание крыс на кормление для оценки безопасности потребления астаксантина. Каких-либо значительных токсичных побочных эффектов астаксантина отмечено не было. Лин фейлян и др. [26] также показали, что экстракт свеклы гематококка был безопасен при 90- дневном испытании крыс на корм и тератологическом испытании.

Astaxanthin используется во всем мире в самых различных областях применения. В северной америке в апреле 2009 года улх утвердило астаксантин в качестве компонента смешанного красителя для использования в кормах для рыб. В 2000 году порошок HaematoКокк (coccus)6. Плювиалис (pluvialis)и сухое сухое Rhodopseudomonas palustris были одобрены для использования в корме для рыб с цветным лососом и достигли желаемых результатов кормления. В европейском союзе астаксантин утвержден в качестве нового ингредиента для пищевых добавок. В 2009 году Китай одобрил астаксантин для использования в качестве кормовой добавки, а Haematococcus pluvialis был утвержден в качестве нового продовольственного ресурса в 2010 году. В целом, использование астаксантина в корме для животных безопасно, но его следует избегать, если у животного аллергия на астаксантин, каротеноиды, источник астаксантина или препараты, ингибирующие 5- альфа редуктазу. Кроме того, следует обратить внимание на количество и сочетание с другими кормовыми ингредиентами, чтобы избежать воздействия на здоровье животных.

5. Резюме

Астаксантин является одним из самых важных каротиноидов в природе. Она привлекла внимание специалистов по питанию животных в связи с ее важной ролью в улучшении показателей роста, выживаемости, репродуктивной функции и устойчивости животных и птицы к болезням. Благодаря своему значительному воздействию на улучшение цвета, репродуктивной функции, производительности и иммунитета животных и птицы, количество астаксантина, используемого в животноводстве, быстро растет, и имеет большую ценность применения и потенциал развития. Тем не менее, мало исследований по применению астаксантина в животноводстве и птицеводстве, особенно жвачных животных, и многие из его механизмов действия до сих пор неясны. В условиях растущего рыночного спроса на астаксантин основное внимание в исследованиях уделяется крупномасштабному производству астаксантина на основе синтетической биологии, молекулярной биологии, метаболической инженерии и других новых технологических методов. Ключевыми моментами и трудностями являются сортировка, извлечение и очистка высокоурожайных штаммов астаксантина. Одним словом, производство и применение астаксантина является чрезвычайно привлекательным и сложным направлением. Ожидается, что с помощью новой биотехнологии будут развиваться масштабное производство и применение астаксантина.

Справочные материалы:

[1] спиллер GA, Dewell A. безопасность богатого астаксантином гема-то - coccus  pluvialis  - водоросли Экстракт: рандомизированные клинические испытания [J]. Журнал лекарственных средств. 2003, 6(1):51-56.

[2] чжан чэнь, тан сювэнь, ван фачун и др. Прогресс в исследованиях по применению астаксантина в животноводстве [J]. Шаньдун животноводство и ветеринария, 2018, 39(6):80 — 82.

[3] Miao Liqing, Ma Xuhui, Li Suzhen и др. Биосинтез и промышленное применение астаксантина [J]. Китайский доклад о сельскохозяйственной науке и технике, 2023, 25(3):21-29.

[4] лю хунчао. Извлечение и комплексное использование биоактивных веществ из корпусов креветок [D]. Чжанцзян: гуандунский океанский университет, 2010.

[5] хао конгли, чжан че. Научно-исследовательский прогресс в области добычи и очистки природного астаксантина [J]. Канал гуандун, 2023, 32(11):31-34.

[6] чжан чэнь, сюй хуэй, чжу кунфу и др. Научный прогресс в микробном производстве астаксантина [J]. Китай пивоварение, 2021, 40(10):29-35.

[7] Chi S, He Y, Ren J, et al. Чрезмерное сжатие двухфункционального en-zyme, CrtS, усиливает astaxanthin синтез через два пути в Phaffia rhodozyma [J]. Микробные клеточные заводы, 2015(14):90.

[8] ли чжаохуа, лю пэн. Прогресс в функционировании и применении астаксантина [J]. Продукты питания и медикаменты, 2005(9):17-20.

[9] Conradie TA, Pieterse E, Jacobs K. применение Paracoccus marcusii в качестве потенциальной кормовой добавки для кур-несушек [J]. Наука о птице, 2018, 97(3):986 — 994.

[10] лю б. исследование влияния и механизма питания Селена и дха для улучшения качества яиц у кур-несушек позднего возраста [D]. Вуси: цзяньнаньский университет, 2021.

[11] Fu XZ, Lu ZF, Li D. влияние соединений астаксантина на показатели роста и качество мяса бройлеров [J]. Животноводство и ветеринария, 2017, 49(1):27 — 30.

[12] Carballo DE, Giraldez FJ, Andres S, et al. Влияние пищевых добавок астаксантина на окислительную стабильность мяса сосущих ягнят, питаемого коммерческим молочным заменителем, содержащим буты - Латированный гидрокситолуол [J]. Мясо Sci, 2019(156):68-74.

[13] Li Xinjie, Zhu Wei, Jiang Wei и др. Влияние природного астаксантина на качество и устойчивость к окислению уток [J]. Зернокомбикормовая промышленность, 2012(6):43-45.

[14] ли лей, чжан ли, лин шудай и др. Физиологические функции астаксантина и его применение в охране и производстве генетических ресурсов животных [J]. Китай животноводство, 2022, 18(12):19-26.

[15] ши вен. Исследование влияния добавления астаксантина в разбавленный раствор на эффект консервации спермы курицы [D]. Наньнин: гуаньси университет, 2020.

[16] ху ямей. Исследование влияния астаксантина на сохранение свиной спермы при комнатной температуре [D]. Янглинг: северо-западный университет A&F, 2018.

[17] камада х, акаги с, ватанабэ с. астаксантин увеличивает производство прогестерона в культурологических клетках крупного рогатого скота [J]. Журнал ветеринарной медицины, 2017, 79(6):1103 — 1109.

[18] Kumar S, Singh SV. Ингибирование NF-κB сигнального пути астаксантина Дополнительное питание для Меры по предупреждению Соединенные Штаты америки - теплота Вызванные стрессом воспалительные изменения и апоптоз в теликах Karan Fries [J]. Здоровье и производство тропических животных, 2019, 51 (5):1125-1134.

[19] линь джей кей, го рп. Влияние астаксантина и диацетата натрия на производительность и антиоксидантную способность отнятых поросят [J]. Feed Research, 2014(13):28-32.

[20] Perenlei G, Tojo H, Okada T, et al. Влияние диетических богатых дрожжей astaxanthin, fhaffia rhodozyma, на качество мяса кур бройлеров [J]. М. : наука, 2014, 85(10):895-903.

[21] Walker LA, Wang T, Xin H и др. Добавка корма для лежачих кур с пальмовым токосандом - водоросли astaxanthin  для Яйцо (яйцо) - йолк, йолк. Обогащение питательными веществами [J]. Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии, 2012 г. 60(8):1989-1999 годы.

[22] ли рунхуа, ни хемин, го ё н и др. Влияние природного астаксантина на производительность и качество яиц кур-несушек [J]. Журнал пекинского сельскохозяйственного колледжа, 2019, 34(4):100-103.

[23] цзинь вэй, лей лин. 30- дневное исследование астаксантинских мягких капсул [J]. Гигиена труда и здоровья, 2021, 37(5):595-598.

[24] линь, юй-джей, линь-джи, ван-дс и др. Оценка безопасности астаксантина, полученная на основе технологии Escherichia coli K-12, повторяется 13 недель 3. Доза Устный перевод Токсичность для окружающей среды Обучение и пренатальный уход Исследование токсичности для развития крыс [J]. Нормативная токсикология и фармакология, 2017(87):95 — 105.

[25] ши Лили, хан чао, чжао джинпенг и др. Токсикологическая оценка безопасности астаксантина [J]. Китай Food and Nutrition, 2019, 25(1):31-35.

[26] лин фейлян, чжан менгюн, панг динго и др. 90- дневный испытательный и тератологический анализ экстракта гематококковой плавиалии у крыс [J]. Журнал токсикологии, 2016, 30(1):85 — 87.