虾青素在水产观赏鱼领域应用
- 格式:pdf
- 大小:662.24 KB
- 文档页数:12
虾青素的功能及国内研究进展作者:刘艳冯印李佳来源:《农业与技术》2013年第07期摘要:虾青素的化学名称为3,3′-二羟基-4,4′-二酮基-β,β′-胡萝卜素,是一种红色素,可以赋予观赏鱼、三文鱼、虾和火烈鸟粉红的颜色。
其化学结构类似于β-胡萝卜素。
虾青素是类胡萝卜组的一种,也是类胡萝素合成的最高级别产物。
本文主要介绍工业上天然虾青素的功能及国内外研究进展。
关键词:虾青素;功能应用;国内外研究进展中图分类号:Q562 文献标识码:A虾青素(astaxanthin)是一种次要的类胡萝卜素,它具有较强的抗氧化性,也被报道称对人体有益,广泛地应用于食品,化妆品和制药行业[1],虾青素在促进抗体产生、增强动物的免疫功能、抗氧化、淬灭自由基的产生方面起着重要的作用。
抗氧化剂可以消灭人体内的自由基,不但可以缓解衰老、神经系统疾病、心血管疾病等,甚至可以防止这些疾病的发生。
由于这些好的疗效及其无毒害的特点,虾青素一定会在生活中普遍应用,故此进行研究与检测。
目前市场上的虾青素主要是人工合成的产品,利用微藻生产虾青素还存在一些技术性难题。
但是随着人们对天然产品的逐渐认可和微藻生物技术的不断进步,大规模培养红球藻商业化生产天然虾青素是一种很有开发前景的产业。
1 虾青素在化妆品中的应用虾青素作为自然界中最强的抗氧化维生素,具有“超级维生素E”的美誉,其抗氧化活性是维生素E的550倍,能够有效的保护皮肤免受紫外线(UVA,UVB)的损害,在皮肤受到光照时消耗腐胺,作为潜在的光保护剂,用于阻止皮肤光老化防止诱发皮肤癌。
其超强的消灭自由基的能力,可以防止皮肤细胞受到自由基的损伤,减少皱纹及雀斑的产生。
虾青素除了具有许多药用和添加剂用途外,现阶段作为新型化妆品原料以其优良的特性广泛应用于膏霜、乳剂、唇用香脂、护肤品等各类化妆品中。
2 在饲料工业上的应用蛋鸡饲料中加入2.95%的红法夫酵母,蛋黄的最大吸光度从571nm提高到593nm,而加入10.85%的黄玉米时,仅提高到575nm。
饲料中添加虾青素对血鹦鹉体色的影响血鹦鹉(Blood Parrot)是观赏鱼市场上的主流品种之一,由台湾观赏鱼繁育者利用紫红火口(C ichlasoma citr inellum)和红魔鬼鱼(Ciehlasoma synspilus)杂交而成。
刚孵化出的血鹦鹉仔鱼为黑色,与成年血鹦鹉的体型和体色完全不同,孵化3周后部分仔鱼的外型开始发生变化,包括头部隆起,身体变圆,鱼体上黑色逐渐褪去,另有相当一部分仔鱼因为体色未褪或体型不符合血鹦鹉的品种标准而遭淘汰。
黑色完全褪去的血鹦鹉在饲喂天然饵料的情况下可以逐渐增红,但需要几个月甚至更长的时间,并且自然增色的效果达不到观赏鱼爱好者的审美需求。
在实际生产和家庭饲养中,必须饲喂添加着色剂的专用饲料才能达到快速增色和保持体色的目的。
在观赏鱼增色饲料中使用的着色剂种类主要是虾青素及其富含虾青素的天然物质。
很多宠物食品企业都开发出了添加螺旋藻或化学合成的虾青素的血鹦鹉专用鱼粮,但上述来源的虾青素价格非常昂贵,致使血鹦鹉专用鱼粮价格一直居高不下。
这严重影响观赏鱼爱好者的养殖热情,更制约着血鹦鹉养殖的经济效益,因此,必须研究血鹦鹉饲料中虾青素最适添加量及其着色规律,以提高虾青素的利用效率、降低经济成本,同时给观赏鱼的从业者和养殖爱好者以理论指导。
1材料与方法1.1 材料试验鱼为珠江水产研究所观赏鱼基地自行繁殖。
挑选褪色面积达95%以上的鱼用作增色试验,体长(7.18 +0.40)era。
基础日粮的营养水平:粗蛋白30%;粗纤维25.4%;粗灰分11.6%;总磷0.6%;钙0.5% -1.2%;水分13.2%。
由广州澳洋饲料公司生产。
虾青素为德国巴斯夫的产品,甲基睾酮为广州侨光制药厂生产。
1.2方法1.2.1试验设计。
试验鱼随机分为4组,150尾/组。
各试验饲料组分别添加3%0、5%0和8%0的“露康定”商品虾青素,D4组为5%0“露康定”配合20 ~g/kg的甲基睾酮(表1)。
2020.11咨询热线:4008-1212-60**************绿科生物科技专栏江苏绿科生物技术有限公司路庆鹏金雪霞邢建亮(江苏绿科生物技术有限公司,江苏高邮225600)虾青素是类胡萝卜素的一种,不仅具有良好的着色效果,而且具有优异的抗氧化和增强机体免疫力的功效,在水产养殖业中可起到保鲜增色、防治病害等作用,越来越受到水产养殖从业者的关注。
一、虾青素的性质和来源虾青素的化学名称为3,3′-二羟基-4,4′-二酮基-β,β′-胡萝卜素,分子式为C 40H 52O 4,色泽为粉红色,熔点215~216℃,具脂溶性,不溶于水,可溶于有机溶剂如氯仿、丙酮等。
虾青素的主要特性是抗氧化性,可降低脂质过氧化、有效地抑制自由基引起的脂质过氧化。
虾青素分子结构中的共轭双键链及共轭双键链末端的不饱和酮基和羟基,具有比较活泼的电子效应,能向自由基提供电子或吸引自由基的未配对电子,有效地猝灭氧化性极强的单线态活性氧以及环境中其他自由基,从而起到清除自由基和抗氧化作用。
与具有相同结构的其他物质相比较,虾青素的抗氧化能力是最强的,其抗氧化能力比β-胡萝卜素、番茄红素、叶黄素、维生素C、维生素E、花青素和茶多酚高出数十倍甚至数千倍。
此外,虾青素可以通过增加生物机体中抗氧化酶活性和蛋白质的表达来达到抗氧化的效果。
研究表明,不同剂量的虾青素可使动物细胞内过氧氢化酶和超氧化歧化酶的蛋白质表达显著增加,生物学活性也显著提高,从而在体内起到较好的抗氧化作用。
天然虾青素来源于藻、微生物、甲壳动物、鱼、鸟、家禽等,其中藻和微生物是其主要来源。
研究显示,多种藻如衣藻、裸藻等都含有虾青素,其中绿藻门的雨生红球藻所含虾青素量最高,可达到其细胞干重的4%,故是目前天然虾青素最佳的生物来源。
而在微生物中,红法夫酵母被认为是目前真菌发酵生产中最为合适的虾青素来源。
从红法夫酵母中提取虾青素是生产虾青素的主要途径之一。
目前虾青素的生产方式主要是天然生物提取和化学合成两种。
南方农业South China Agriculture第17卷第9期Vol.17No.92023年5月May.2023大泷六线鱼(Hexagrammos otakii )又名六线鱼,欧式六线鱼,隶属于鲉形目六线鱼科六线鱼属,俗称“海黄鱼”,可在8~23℃水温中生长,为冷温性海洋岩礁性鱼类,营底栖生活,在北太平洋西北部的朝鲜半岛、日本、中国及俄罗斯远东诸海都有自然分布,在中国主要分布于渤海和黄海[1]。
大泷六线鱼肉质鲜美细嫩,肌肉氨基酸组成种类齐全且含量较高,富含大量多不饱和脂肪酸,有较高的营养价值,出肉率高,经济价值较高,市场前景广阔[2]。
大泷六线鱼人工养殖过程中环境和摄食等与自然生长环境状态存在较大差异,导致其鱼体在体色等方面与自然环境下生长鱼体会存在着较大差异,影响了养殖大泷六线鱼的商品价值[3]。
类胡萝卜素中虾青素对大泷六线鱼体色有决定性作用,在基础饲料中添加虾青素可明显改善其体色。
此外,虾青素还具有一定的抗氧化功能,一方面可以抑制机体组织氧化进程,促进生长和发育;另一方面虾青素能阻断由不饱和脂肪酸降解而引发的自由基连锁反应,从而降低或防止自由基的生成[4]。
饲料中添加虾青素可改善鱼类的生长,以大泷六线鱼幼鱼为研究对象,通过在基础饲料中添加不同剂量的虾青素,研究其对大泷六线鱼幼鱼生长、体色和抗氧化能力的影响,为高效人工养殖提供科学指导。
1材料与方法1.1试验材料1.1.1饲料虾青素购自江苏康之健生物科技有限公司,净含量为5%;基础饲料购自山东升索饲料科技有限公司,为海水鱼专用饲料。
试验饲料营养水平(干物质含收稿日期:2022-12-06基金项目:辽宁省科技重大专项(2020JH1,10200002);辽宁省博士科研启动基金计划项目(2020-BS-220)。
作者简介:王宏宇(1998—),男,山西大同人,硕士,主要从事水产养殖、水产营业饲料研究。
E-mail :*****************。
虾青素的功能及应用进展李兆华(山东省环科院,济南,250013)摘要:虾青素是一种极具潜力的类胡萝卜素,具有抗氧化、增强免疫和预防癌症等功效。
本文主要综述了国内外在虾青素的功能及应用方面的进展。
关键词:虾青素,类胡萝卜素,抗氧化,1 虾青素的结构虾青素,是一种氧化型的类胡萝卜素,化学名称为3,3'-二羟基-4,4'-二酮基-β,β’-胡萝卜素,分子式为C40H52O4。
在某些绿藻、细菌和某些酵母菌中,作为次生类胡萝卜素积累。
在虾青素分子中,不仅同其他类胡萝卜素一样具有很长的共轭双键,而且在共轭双键链的末端还有不饱和酮基和羟基,羟基和酮基又构成α-羟基酮(见图1)。
这些结构都具有比较活泼的电子效应,能向自由基提供电子或吸引自由基的电子,使其极易与自由基发生反应而清除自由基,从而起到抗氧化作用。
因而,虾青素不仅具有一般类胡萝卜素的生理功能,而且,由于它特有的结构赋予的超强抗氧化特性,使其具有更为突出的生理功能[1]。
图1 虾青素的分子结构Figure 1 Molecular structure of astaxanthin2 虾青素的功能2.1 虾青素的抗氧化能力虾青素同其他类胡萝卜素一样具有抗氧化活性,在生物体中表现为猝灭单线态氧[2],清除自由基,阻止脂质过氧化[3-6]等功能。
并且越来越多的证据显示虾青素的抗氧化特性强于β-胡萝卜素[7]、玉米黄素(zeaxanthin, 3,3'-二羟基-β-胡萝卜素)[8]、角黄质(4,4'-二酮基-β-胡萝卜素)、维生素C和维生素E[9]。
虾青素是一类断链抗氧化剂,它特有的结构使其具有比其他类胡萝卜素更强的抗氧化特性。
Di等[10]研究了多种类胡萝卜素猝灭分子氧的能力,发现猝灭分子氧的能力为:虾青素﹥α-胡萝卜素﹥β-胡萝卜素﹥红木素﹥玉米黄质﹥黄体素﹥胆红素﹥胆绿素。
Terao等[7]利用测定甲基亚麻酸氢过氧化物的生成来测验类胡萝卜素的抗氧化功能,发现虾青素由于在α-羟基酮环的C-4和-4’位置上含有氧基团,可有效地延缓氢化过氧化物的形成,而且虾青素的自催化氧化速度比β-胡萝卜素和玉米黄素慢得多,虾青素是比β-胡萝卜素更有效的抗氧化剂。
安徽农学通报2023年17期动物科学虾青素的提取与合成工艺及在水产养殖中的应用陈雯(庐江县白湖镇农业技术推广服务站,安徽庐江231500)摘要由于虾青素其特殊的结构,近年来关于虾青素在水产养殖中的多种重要的生理功能已被报道。
本文梳理了虾青素的提取与合成在水产养殖中发挥的各种重要作用,并着重介绍了虾青素的着色功能,促进生长、繁殖、发育等方面的功能,为虾青素在水产养殖中的大规模应用提供参考。
关键词虾青素;工艺;水产养殖;应用中图分类号S963.7文献标识码A文章编号1007-7731(2023)17-0067-06虾青素是类胡萝卜素的一种,对水产动物不仅具有较好的着色效果,且可以起到防止变色、变质等保鲜作用[1]。
虾青素具有高效抗氧化、抗癌变、增强免疫、保护眼睛和中枢神经系统等功能,目前已广泛应用于医药、饲料、食品、化妆品等生产[2]。
虾青素来源包括人工合成和天然提取,目前国内外常见的天然虾青素产品主要来源于水产品废弃物、微生物和转基因植物等。
在水产养殖业中,虾青素主要作为新型高效的饲料添加剂被广泛应用。
1虾青素简介虾青素(Astaxanthin)分子式为C40H52O4。
虾青素属于一种脂溶性及水溶性的色素。
晶体状虾青素熔点224℃,是一种深紫褐色粉末,色泽为粉红色,不溶于水,易溶于丙酮、苯、氯仿等有机溶剂。
虾青素广泛存在于生物体内,尤其是鱼、虾、蟹体内和鸟类的羽毛中,例如火烈鸟、朱鹭的羽毛、大麻哈鱼的肉、鲑鱼的肉、虾蟹的甲壳等。
由于动物不能自行合成虾青素,虽然有些甲壳类动物可以将其他类胡萝卜素转化为虾青素,但无法达到体内需求量,所以需要从食物中摄取。
海产鱼类和甲壳类动物大多数体内含有虾青素,这些虾青素一般是通过食物链从浮游植物和浮游动物中获得[3-4]。
虾青素不仅能使水产动物具有良好的外观品质,它还是动物生长和发育所必需的营养物质。
虾青素分子两端末端环状结构上各有一个羟基(-OH),可与脂肪酸形成单酯、双酯结构。
1 前言虾青素(astaxanthin),3,3'- 二羟基-4,4'-二酮基-beta,beta-胡萝卜素,是一种酮式类胡萝卜素,色泽为粉红色,具脂溶性,不溶于水,易溶于氯仿、丙酮、苯和二硫化碳等有机溶剂。
它广泛存在于生物界中,特别是水生动物的虾、蟹、鱼和鸟类的羽毛中,起显色的作用。
其可调节色素的沉积,不同于黄体素。
在饲料中添加虾青素,家禽食用后沉积在蛋黄中,可使颜色加深。
虾青素是一种非维生素A源的类胡萝卜素,在动物体内不能转变为维生素A,但虾青素是一种断链抗氧化剂,有极强的抗氧化能力。
动物实验表明,虾青素可以清除N02、硫化物、二硫化物,也可降低脂质过氧化作用,有效的抑制自由基引发的脂质过氧化。
另外,虾青素还具有很强的抑制肿瘤发生、增强免疫功能等生理作用。
因而在食品添加剂、水产养殖、化妆品、保健品和医药工业方面有广阔的应用前景。
随着高档水产养殖的迅猛发展,自20世纪80年代中期出现了对虾青素的巨大市场需求,并于近年有急剧增加的趋势。
2 虾青素的来源2.1 化学合成虾青素是类胡萝卜素合成的终点,由brta-胡萝卜素转变为虾青素需加上2个酮基和羟基。
人工化学合成比较困难,而且大多为J顷式结构。
美国FDA(食品和药品管理局)仅批准反式结构的虾青素用作水产养殖的添加剂。
因此,人工合成的反式虾青素价格昂贵(现国际市场价约2 000美元/kg),限制了其广泛应用。
目前,由于生物来源的虾青素含量还不够高,化学合成的虾青素仍具有一定的竞争优势。
瑞士F.Hoffmann-latoche已完成了全反式虾青素的合成,并被批准用于大麻哈鱼的饲料添加剂。
虽然如此,一些含虾青素的微生物因具有生长速度快,发酵周期短,以及虾青素提取后菌体单细胞蛋白可作为饵料、饲料添加剂等优点,随着全天然食品在全球的兴起,它将逐渐成为目前的研究重点。
2.2 生物来源相比而言,从生物体内提取的虾青素大多为反式结构,使用安全并具有环境友好性,有广阔的发展前景。
虾青素在鱼类饲粮中的应用研究虾青素具有显色、抗氧化和增强免疫力等作用,能使鲑鱼的肉呈桃红色,虾和蟹的壳呈深红色,保证了水产动物具有良好的市场价值(Steine等,2005),对提高水产动物存活率以及促进生长、繁殖和发育等方面也具有积极作用。
Spiller等(2003)研究表明,虾青素具有抗肿瘤、抗衰老等重要生理功能,且对人体绝对安全,在国外已被广泛应用于食品、医药和饲料等行业,市场前景广阔。
虾青素是中华人民共和国农业部第318号公告(饲料添加剂品种目录)中允许使用的8种饲料着色剂中的一种。
本文就虾青素的理化性质及来源、生物学功能及其在鱼类饲粮中的应用研究进行综述。
1 虾青素的理化性质及来源1.1 虾青素的理化性质虾青素是动物中广泛存在的一种非维生素A源的类胡萝卜素,呈粉红色,分子式为C40H52O4,化学名称为3,3'-二羟基-4,4'-二酮-β-胡萝卜素,β-胡萝卜素的2个紫罗酮(β环)上的2个氢被羟基和酮基取代便是虾青素。
分子由中央多聚烯链和位于两侧的芳香环组成,具有独特的着色功能,具有水溶性和亲脂性,易溶于二硫化碳、丙酮、苯和氯仿等有机溶剂。
化学基团的改变决定了虾青素与β-胡萝卜素的性质不同,虾青素分子中有很长的共轭双键,以及羟基和在共轭双键链末端的不饱和酮,其中羟基和酮基又构成了α-羟基酮。
这些结构都具有比较活泼的电子效应,能向自由基提供电子或者吸引自由基的未配对的电子,结构特点使其极易与自由基反应而清除自由基,起到抗氧化的作用。
1.2 虾青素的来源虾青素的来源主要有人工合成和天然获取。
人工合成的虾青素是以类胡萝卜素为原料,由β-胡萝卜素转变为虾青素需加上2个酮基和羟基,合成虾青素在鱼肌肉中沉积率要比天然的高,着色效果更好(Georges等,2006)。
天然虾青素是从红发夫酵母、雨生红球藻和水产加工废弃物等中提取的3种主要生物来源。
Andrews等(1976)发现,红发夫酵母生产虾青素具有生产速度快、培养条件温和等优点;雨生红球藻生产虾青素具有更强的优势。
虾青素的生理功用及应用中图分类号:ts 文献标识码:a 文章编号:1007-0745(2011)10-0099-01摘要:虾青素是类胡萝卜素的一种,具有很重要的生理功用,本文叙述了虾青素的生理功用以及应用前景。
关键词:虾青素生理功用应用0 概述虾青素是一种氧化型类胡萝卜素,常为某些水生动物体内和少量酵母菌作为次生代谢物在体内合成。
虾青素是一种非维生素a源类胡萝卜素,在体内不转变为维生素a而发挥作用,具有多重生理功效。
具有亲脂性,易溶于二硫化碳、丙酮、苯和氯仿等有机溶剂。
虾青素是一种极具潜力的类胡萝卜素添加剂,在食品、饲料、化妆品、医药等领域有着广阔的前景。
1生理功用1.1抗氧化虾青素的重要性质之一在于它的抗氧化性,它是一种优良的抗氧化剂,在猝灭自由基方面起着重要的作用。
在虾青素分子中,有很长的共扼双键、羟基和在共轭双键链末端的不饱和的酮基,其中羟基和酮基又构成β-羟基酮。
这些结构都具有比较活泼的电子效应,能向自由基提供电子或吸引自由基的未配对电子。
虾青素的结构特点使其极易与自由基反应而清除自由基,起到抗氧化作用。
其抗氧化能力比胡萝卜素高10倍以上,比维生素e高500倍以上。
已经被认为是“超级维生素”。
有学者比较了虾青素和其它类胡萝卜素与生育酚清除自由基的能力,发现虾青素最强。
另外,manabe 等发现虾青素对糖尿病肾病的小鼠模型的ⅱ型糖尿病具有强效的保护作用。
在这项研究中,虾青素可以防止进展糖尿病肾病主要是通过在线粒体的系膜细胞清除活性氧的作用,预计对预防糖尿病肾病将非常有用。
虾青素可清除二氧化氮、硫化物、二硫化物,也可以通过amvn 降低脂质过氧化作用,保护蛋黄中磷脂酰胆碱脂质免受过氧化基团氧化,整合进膜系统的虾青素也表现出对脂质的保护作用。
将虾青素添加到鼠肝微粒体,可有效地抑制自由基引发脂质的过氧化作用。
1.2抗癌类胡萝卜素具有抑制及预防癌变的能力,对膳食类胡萝卜素摄入量和癌症发病率或死亡率间关系的调查发现,癌症总发病率或死亡率与类胡萝卜素的摄入量呈显著负相关。
虾青素在水产养殖中的应用
虾青素是一种天然的红色类胡萝卜素,可以在海洋生物中发现。
虾青素在水产养殖中被广泛应用,因为它具有以下优点:
1. 美化鱼体颜色:虾青素可以增加鱼体的红色和橙色色素,让鱼体色泽更加鲜艳、美观,使鱼类更具市场竞争力。
2. 促进养殖业发展:虾青素可以增强海洋养殖品质,提高水产品的市场价值和生产效益,对养殖业的发展有很大的推动作用。
3. 增强抗氧化能力:虾青素具有强大的抗氧化性,可以减少人工饲料中的氧化物,防止饲料变质,保持营养成分的稳定性。
4. 提高养殖环境的水质:虾青素可以帮助清除水体中的有害物质,提高养殖环境的水质,从而减少疾病发生率,保证养殖效益和鱼类健康。
总之,虾青素的应用可以提高水产养殖的发展水平和养殖效益,有利于推动水产养殖业的发展。
- 1 -。
第22卷 第3期台 湾 海 峡 Vol.22, No.3 2003年8月J OU RNAL O F OC EANO GRA P H Y IN TAI WAN S TRAI T Aug.,2003天然虾青素在水产养殖业中的应用研究进展Ξ蔡明刚1,2,王杉霖1,李文权1,郑爱榕1,陈清花1,王 宪1,齐安翔1(1.厦门大学海洋与环境学院,福建厦门 361005;2.厦门大学化学与化工学院,福建厦门 361005)摘要:本文介绍了天然虾青素的基本生理功能,并较详细地论述了其作为饲料添加剂在海洋水产养殖中的应用研究进展;通过比较人工合成虾青素和不同天然来源的虾青素在安全、生物效价等性能上的差异,指出基于微藻培育的虾青素在水产应用方面具有不可替代的应用开发价值,文章最后初步探讨了天然虾青素在水产饵料方面的存在问题和发展方向.关键词:海洋水产养殖;应用研究进展;综述;天然虾青素中图分类号:S963.73 文献标识码:A文章编号:100028160(2003)0320377209虾青素是一种红色的天然类胡萝卜素,广泛的存在于自然界,尤其是海洋环境中[1].虾青素的化学名称为3,3′2二羟基-β,β′2胡萝卜素24,4′2二酮,具体构型如图1:图1 虾青素的构型Fig.1 Structure of astaxanthin天然虾青素独特的分子结构,使其具有强大的清除氧自由基、抑制单线态氧的能力[2],是一种比β2胡萝卜素、维生素E更为有效的抗氧化剂[3].天然虾青素的抗氧化活性比其它的类胡萝卜素高10倍,比维生素E高550倍,因而被称为“超级维生素E”[2,4].大量研究证明,虾青素具有抗癌症、抗衰老、增强免疫力等重要的生理功能,而且对人体绝对安全[5,6].具体主要表现在以下几个方面:保护皮肤免受紫外线的伤害,改善老化现象,增强免疫系统功能,降低心血管疾病和由化学因素诱发的癌症发病率,增加对滤过性病毒、细菌、真菌及寄生生物的抵抗力[1,7~9];维护眼睛和中枢神经健康[10,11];强化肌体需氧代谢,增强肌肉力量和耐受力.鉴于虾青素卓越的生理功能,它在国外已被应用于食品、医药和饲料等行业,市场前景广阔.但就目前而言,虾青素在国际上主要作为新型高效的饲料添加剂被应用于水产养殖业中.Ξ收稿日期:2003203207基金项目:福建省科技项目(2002Y052)和福建省海洋与渔业局课题联合资助.作者简介:蔡明刚(1974~),男,博士后.鉴于以上所述,本文主要对天然虾青素在水产养殖中的应用及其研究进展做出较为详细的介绍.1 虾青素在水产养殖中的应用大量研究证明,虾青素在增加养殖对象着色,提高存活率,促进生长、繁殖、发育等方面均具有积极的意义[12~32].目前,虾青素已被广泛应用于鲑鱼、鳟鱼、对虾等各种养殖对象,且已被美国、欧盟、加拿大及日本等国的食品监察机构确定为安全、高效的动物饲料[5,33].其在水产养殖中的作用可概括如下.1.1 卓越的着色作用虾青素是海洋甲壳类动物和鱼类体内色素中主要的类胡萝卜素[34],鲑鱼、龙虾等海产品红润的肉色即是由于虾青素在其体内大量累积,但养殖对象自身无法合成虾青素,且缺乏天然来源,因此必须在其饲料中给予添加,以起到补充色素的作用[1,13~15].当前虾青素主要的用途之一即是作为水产养殖中的色素来源,最初应用于鲑鱼和鳟鱼,现已广泛的应用于各种养殖对象[1].1.1.1 促进养殖对虾着色 若养殖对虾的饲料中缺乏虾青素,则会导致对虾呈现不健康的体色.研究表明若给缺乏虾青素的对虾喂食4周含50×10-6(m Πm )虾青素的饲料,可使其体色恢复为正常的深青蓝色,而对照组仍呈现病态的颜色;而且,前者在煮熟后呈鲜艳的红色,后者则呈苍白的黄色,不利于市场销售[35].Yamada (1990)比较了β2胡萝卜素、角黄素和虾青素等3种类胡萝卜素对对虾的着色效果,结果表明同样以100×10-6(m Πm )浓度饲料添加量喂食对虾,虾青素在其组织中积累量最高[16.5×10-6(m Πm )],分别比角黄素和β2胡萝卜素高23%和43%;若虾青素使用量增至200×10-6(m Πm ),则组织中含量最高可达29.1×10-6(m Πm ),证明虾青素是着色效果最好的类胡萝卜素[12].1.1.2 促进养殖鱼类着色 早期的研究发现,在饲料中添加虾青素还可以使鲑鱼和鲟鱼等养殖鱼类的皮肤、肌肉呈鲜红色[1,13].野生乌鲂(B ram a bram a )微红色的表皮着色即主要是由于虾青素的存在,而没有喂食虾青素的养殖乌鲂体内的虾青素含量仅为野生的5%.在饲料中添加其它类胡萝卜素(如β2胡萝卜素、叶黄素、角黄素和紫黄质)均不能使乌鲂着色,也不能转化为虾青素,类胡萝卜素将不断从乌鲂的皮肤和鱼肉中流失.因此,必须喂食虾青素以使养殖的乌鲂获得微红的着色[1].在观赏鱼养殖的着色问题中,目前还没有任何一种产品能像由雨生红球藻(Haem atococ 2cus pl uvialis )提供的天然虾青素那样效果显著且持久[1].观赏鱼通过进食类胡萝卜素,可以获得明亮的色彩.Ako 和Tamaru (1999)对某种观赏鱼喂食含100×10-6(m Πm )虾青素的饵料1周后,该鱼体表的黄色、栗色和黑色等颜色均明显加强[14].此外,Choubert 和Storebakken (1996)研究表明,养殖生物对虾青素的吸收利用率要优于其他色素.例如,虹鳟鱼对虾青素的消化吸收情况明显优于角黄素,其最大表观吸收系数是角黄素的两倍多;分别以虾青素和角黄素喂食虹鳟鱼(O ncorhynchus m ykiss ),达到同样的着色效果时,必需喂食角黄素72×10-6(m Πm ),而只需虾青素60×10-6(m Πm ),说明虾青素较角黄素的着色效率高[15].・873・ 台 湾 海 峡 22卷1.2 提高养殖对象的存活率将虾青素作为饲料添加剂投放,可通过增强免疫力、提高对恶劣条件的耐受力和对环境条件变化的适应力等多种渠道提高养殖对象的存活率.Merchie 等(1998)研究饲料中类胡萝卜素的需求情况的结果表明,在饲料中添加虾青素可使养殖对象的免疫力获得较大提高,增强抗病力,提高存活率.还可以增强对虾后期幼体对盐度波动的抵抗能力,减弱紫外辐射对水产动物的伤害[16].此外,Chien (1996)在研究虾青素对虾的生物学影响时指出,虾青素在组织中作为色素积累,可以起到在细胞间贮存氧的作用,增强鱼虾对高氮、低氧环境的耐受力.同时还报道,虾青素的生物学功能要强于β2胡萝卜素,在虾饲料中添加100×10-6(m Πm )的β2胡萝卜素时其存活率仅为40%,添加等量虾青素即可使其存活率升至77%[1].而Yamada (1990)的研究结果也表明,若在日常饲料中添加100×10-6(m Πm )的虾青素,对虾存活率可达91%,而对照组仅为57%[12].金征宇等(1999)通过开展天然虾青素的喂食实验指出,以虾青素作为饲料添加剂可使罗氏沼虾的存活率增加21.66%左右[17].Christiansen 等(1995)研究饲料对大西洋鲑鱼(S al mo salar )的存活率影响情况时指出,在饲料中虾青素少于1×10-6(m Πm )时,鱼苗大量死亡,存活率尚不足50%;而喂食充足虾青素的对照组中,鱼苗存活率可达90%以上[18].Pan 等(2001)研究虾青素的喂食、养殖水体条件对斑节对虾的着色、生长及存活率的影响时指出,喂食虾青素除了可以增加对虾着色外,还可以促进其生长、提高存活率.实验结果表明,为在斑节对虾后期幼体生长、体内虾青素含量减少时保持高存活率,应给对虾喂食一定浓度的虾青素[19].1.3 促进养殖对象生长、繁殖和发育虾青素对养殖生物的生长有显著的促进作用.金征宇等(1999)报道指出,喂食虾青素可使罗氏沼虾的增重率明显提高,实验表明喂食5周后增重率约达到14.48%[17].Christiansen 等(1995)开展了不同饲料对大西洋鲑鱼的生长状况及存活率的影响研究.结果表明,当大西洋鲑鱼鱼苗的日常饲料中虾青素含量高于5.3×10-6(m Πm )时,其保持正常生长,而低于该值时,鱼苗生长缓慢[18].此外,若养殖对虾饲料中所投喂的虾青素含量不足时,对虾将出现病态,阻碍其正常的生长发育,给这种病虾喂食4周50×10-6(m Πm )的虾青素时,则恢复正常生长,并且其组织内虾青素增加量超过300%,从虾壳中可以分离出26.3×10-6(m Πm )的类胡萝卜素;而对照组的增加量仅为14%,虾壳中的类胡萝卜素含量为(4~7)×10-6(m Πm )[35].Petit 等(1997)针对喂食虾青素对对虾幼体后期生长及其蜕皮周期的影响开展了研究,发现喂食虾青素可缩短对虾后期幼体的蜕皮周期[20].虾青素又可作为受精激素,改善卵质.在饲料中添加虾青素,可提高幼虾的存活率和鱼类的卵浮力和存活率,在鲑鱼育苗期也能增加受精率、卵的存活率和生长率,保护卵抵御恶劣条件的影响且促进其生长发育[21~24].Vassallo 等(2001)研究了虾青素对养殖对象产卵情况的影响,结果表明,在饲料中添加10×10-6(m Πm )的虾青素可提高其产卵率[25].1.4 改善养殖对象的生理功能在饲料中添加虾青素可改善养殖虹鳟鱼健康状况,可使其具有更好的肝功能,还可以强化・973・ 3期 蔡明刚等:天然虾青素在水产养殖业中的应用研究进展 红罗非鱼肝细胞的结构和糖元储存[21,26].Rehulka (2000)研究了虾青素对虹鳟鱼的生长速率、血液中的各种指标及部分生理功能的影响,发现通过喂食虾青素,可以改善虹鳟鱼的造血功能和类脂及钙的新陈代谢功能[27].Amar 等(2001)在虹鳟鱼的饵料中添加虾青素等各种类胡萝卜素,研究了这些添加剂对鱼类免疫力的影响,实验表明,在各种类胡萝卜素中,虾青素和β2胡萝卜素既可改善如血清防御素和溶菌酶活性等体液指标,又可改善噬菌作用和非特定细胞毒性等细胞指标[28].1.5 提高养殖对象的营养价值虾青素的加入使鱼虾的营养价值也有所增加.Christiansen 等(1995)研究饲料中虾青素的添加对大西洋鲑鱼的免疫力等生理状况的影响时发现,在大西洋鲑鱼进食含有虾青素的饲料以后,某些组织中的维生素A 、C 、E 的含量明显增加,而且,当饲料中添加的虾青素含量高于5.3×10-6(m Πm )时,其类脂含量也明显增加;加入13.7×10-6(m Πm )的虾青素时,大西洋鲑鱼鱼肉中类脂含量可增高20%[29].在欧美市场这种以虾青素作饲料添加剂的水产品很受青睐,其价格也比普通的鱼虾高出许多[13].1.6 便于水产品运输及保存在水产品的冷藏过程中,脂类的氧化是肉质腐败的主要原因[30].因此,虾青素强烈的抗氧化性在水产品的运输及保存中也体现出积极作用.Jensen 等(1998)对虾青素等类胡萝卜素在水产品冷藏保鲜中的抗氧化功能进行了研究,结果表明,喂食不同浓度虾青素的虹鳟鱼在冷藏过程中,脂类氧化情况存在明显差异,喂食浓度低的虹鳟鱼脂类氧化现象严重,而喂食高浓度的虾青素,则可在生肉冷藏期间起到明显保鲜作用[31].此外,在鲑鱼及鳟鱼被捕后的贮藏过程中,鲑鱼因鱼肉中含虾青素少[4.9×10-6(m Πm )],易于酸败,而鳟鱼鱼肉中虾青素含量较高[9.1×10-6(m Πm )],同样条件下贮藏保存效果较鲑鱼好[32].由此可以推断在饲料中添加虾青素,增加其在水产养殖对象体内的含量,可以在一定程度上减少化学防腐剂的使用,并作为一种特殊的、高效的“生物防腐剂”,使水产品贮存得更久,而且对人体绝对安全.2 源于雨生红球藻的虾青素优势2.1 天然与人工合成虾青素的差异目前,虾青素的生产具有人工合成和生物获取两种方式.人工合成虾青素不仅价格昂贵,而且同天然虾青素在结构、功能、应用及安全性等方面差别显著.在结构方面,虾青素具有3S 23′S ;3R 23′S ;3R 23′R3种构型,其中人工合成虾青素为3种结构虾青素的混合物,并以顺式结构———3R 23′S 型为主,与鲑鱼等养殖生物体内的虾青素(以反式结构———3S 23′S 型为主)截然不同[36].在生理功能方面,人工合成虾青素的稳定性和氧化活性亦比天然虾青素低[37].在应用效果上,人工虾青素的生物吸收效果也较天然虾青素差,喂食浓度较低时,人工虾青素在虹鳟鱼血液中浓度明显低于天然虾青素[38],且在体内无法转化为天然构型[5],其着色能力和生物效价更比同浓度的天然虾青素低的多[35,39].在生物安全方面,利用化学手段合成虾青素时将不可避免的引入杂质化合物,如合成过程中产生的非天然副产物等,将降低其生物利用安全性[3].随着天然虾青素的兴起,世界各国对化学合成虾青素的管理也越来越严,如美国食品与药・083・ 台 湾 海 峡 22卷物管理局(FDA )已禁止化学合成的虾青素进入保健食品市场[5].目前,虾青素的生产一般倾向于开发天然虾青素的生物来源,并由此进行大规模生产.2.2 天然虾青素的生物来源目前,天然虾青素的生物来源一般有3种:水产品加工工业的废弃物、红发夫酵母(Phaf 2f ia rhodoz y m a )和微藻(雨生红球藻).其中,废弃物中虾青素含量较低,且提取费用较高,不适于进行大规模生产.天然的红发夫酵母中虾青素平均含量也仅为0.40%.相比之下,雨生红球藻中虾青素含量为1.5%~3.0%,被看作是天然虾青素的“浓缩品”.大量研究表明雨生红球藻对虾青素的积累速率和生产总量较其它绿藻高,而且雨生红球藻所含虾青素及其酯类的配比(约70%的单酯,25%的双酯及5%的单体)与水产养殖动物自身配比极为相似,这是通过化学合成和利用红发夫酵母等提取的虾青素所不具备的优势[40,41].此外,雨生红球藻中虾青素的结构以3S 23′S 型为主,与鲑鱼等水产生物体内虾青素结构基本一致;而红发夫酵母中虾青素结构则为3R 23′R 型[33].当前,雨生红球藻被公认为自然界中生产天然虾青素的最好生物,因此,利用这种微藻提取虾青素无疑具有广阔的发展前景,已成为近年来国际上天然虾青素生产的研究热点.3 天然虾青素饲料应用研究的问题及发展方向综合国内外研究情况来看,各种类胡萝卜素对水产养殖对象的应用效果仍存在一定争议[42~46].Yanar 和Tekelioglu (1999)研究表明胡萝卜素醇等色素对金鱼的着色效果优于虾青素[42].Buttle 等(2001)研究了不同色素对养殖的大西洋鲑鱼着色及色素在其体内积累情况的影响差异,结果表明,虹鳟鱼对虾青素的利用率比角黄素高很多,但对于大西洋鲑鱼的情况却不是如此[43].而Baker 等(2002)研究了大西洋鲑鱼对虾青素和其他色素的吸收情况及着色效果差异,认为角黄素的着色效果与虾青素基本无差异,同时指出色素的吸收情况与喂食的色素量存在一定的线性关系[44].还有一些报道则认为对于大西洋鲑鱼和虹鳟鱼,虾青素的着色效果均优于角黄素[45,46].由此可见,不同水产养殖对象对虾青素的应用效果仍存在争议,有待进一步研究,以确定虾青素对不同水产养殖对象的应用效价比.G omes 等(2002)研究比较了不同来源(人工合成及不同天然生物来源)的虾青素对乌颊鱼(S parus aurata )的着色效果,实验表明各种不同来源和种类的类胡萝卜素对该鱼类的着色效果无明显差异,同时指出,仅通过喂食方式来确定某种色素调节乌颊鱼皮肤着色的效果仍存在困难[39].但是,其他很多学者的研究则表明,对于养殖生物(虹鳟鱼等)而言,天然虾青素在吸收效果、着色能力和生物效价等方面均优于化学合成的虾青素[1,37].因此,不同来源(人工合成及不同天然生物来源)的虾青素的生物应用效价比仍有待进一步研究,并确定养殖生物对各种来源的虾青素的吸收利用机制.在虾青素喂食研究中,不同学者所采用的喂食浓度不尽相同.而对不同的养殖生物,虾青素的最适投喂量及投喂方式应存在一定差异,为开展更为广泛的虾青素应用效价研究,有必要继续开展虾青素在水产养殖中的最适使用量及投喂方式等方面内容的研究.目前,国内几乎未见有关虾青素在水产养殖方面应用的报道,仅金征宇等(1999)在罗氏沼虾(M acrobrachi um rosenbergii )的饲料中添加含虾青素的红发夫酵母,研究其中的虾青素对罗氏沼虾体色及生长状况的影响[17].但就虾青素生产的发展趋势来看,雨生红球藻无疑将成为・183・ 3期 蔡明刚等:天然虾青素在水产养殖业中的应用研究进展 主要的天然虾青素生物来源.因此,国内目前亟待开展天然虾青素的水产养殖应用研究,尤其是源自雨生红球藻的虾青素的水产养殖应用效果研究.4 结语虾青素具有极强的抗氧化能力、生理功能强大,在国外已广泛应用于水产养殖业.本文着重介绍了虾青素在水产养殖中的增加养殖对象着色,提高存活率,促进生长、繁殖、发育等方面功用,并对这些方面的应用研究进展作出较详细的叙述.此外,针对利用雨生红球藻生产的虾青素的优越性进行了阐述,并就目前研究中存在的问题做出分析,提出未来的研究发展方向.天然虾青素的安全性已得到广泛的认可,在“绿色壁垒”高筑的情况下,有助于水产业的进一步发展.因此,将虾青素作为水产养殖中的饲料添加剂必然受到越来越多的关注,为更多的水产养殖业者所采用,具有广阔的应用前景.目前,发达国家每年对虾青素产品的需求至少在几十吨以上,市场需求远远得不到满足.而全球水产品以每年24%的比例递增,对于虾青素的需求,仅鲑鱼饲料一项的年市场容量就超过1.85亿美金,并以每年8%的速率递增,显出极大的市场潜力[47].但是,由于天然虾青素的生产中仍存在一些瓶颈,仅有国外的少数几家大公司实现了虾青素的规模生产,造成技术垄断,导致目前国际上虾青素的价格高达每千克2500美元以上[1].因此,国内应加快虾青素的水产养殖应用和生产方面的研究进程,以顺应市场要求.参考文献:[1] L orenz R T ,Cysewski G R .Commercial p otential f or Haemat ococcus microalgae as a natural source ofastaxant hin [J ].Tib t e c h ,2000,18:160~167.[2] Naguib Y M A .A ntioxidant activities of astaxant hin and related carotenoids [J ].J Agric Food Chem ,2000,48:1150.[3] J ohnson E A ,A n G H .Astaxant hin f rom microbial sources [J ].Cri t ic al Re vie w s in Bio t e c hnology ,1991,11:297~326.[4] Nakagawa K ,Kang S ,Par k D ,et al .Inhibition by beta 2carotene and astaxant hin of NAD P H 2dep endentmicrosomal p hosp holipid p eroxidation [J ].J Nu t ri t S ci Vi t amin ,1997,43:345.[5] 魏东,严小君.天然虾青素的超级抗氧化活性及其应用[J ].中国海洋药物,2001,82:45~50.[6] Nishikawa Y ,Minenaka Y ,Ichimura M .Physiological and biochemical eff ects of carotenoid (beta 2car 2otene and astaxant hin )on rat [J ].K as hie n Daigku K iyo ,1997,25:19.[7] L ee S H ,Cherl W P ,Wong S P ,et al .Inhibition of benzo (a )p yrene 2induced mouse f orest omach neo 2plasia by astaxant hin containing egg yolks [J ].Agric Chem Biole c hnol ,1997,40:490.[8] Chew B P ,Par k J S ,Wong M W ,et al .A comp arison of t he anticancer activities of dietary beta 2caro 2tene ,cant haxant hin and astaxant hin in mice in vivo [J ].An t ic anc er Re s e arc h ,1999,19:1849.[9] J yonouchi H ,Sun S ,Mizokami M ,et al .Eff ects of various carotenoids on cloned ,eff ect or 2stage T 2help er cell activity [J ].Nu t r Canc er ,1996,26:313.[10] Snodderly D M .Evidence f or p rotection against age 2related macular degeneration by carotenoids andantioxdant vitamins [J ].Amer J Clinic al Nu t r ,1995,62S :1448.[11] Dawson V L ,Dawson T M .Nit ric oxide neurot oxicity [J ].J Chem Ne uroana t ,1996,10:179.[12] Yamada S .Pigmentation of p raw n (Penaeus jap onicus )wit h carotenoids I .eff ect of dietary astaxan 2・283・ 台 湾 海 峡 22卷t hin ,beta 2carotene and cant haxant hin on pigmentation [J ].Aquac ul t ure ,1990,87:323~330.[13] 施安辉,萧海杰.目前国内外虾青素研究的进展[J ].生物工程进展,1999,(1):29~31.[14] A ko H ,Tamaru C S .A re f eeds f or f ood fish p ractical f or aquarium fish ?[J ].In t l Aqua Fe e ds ,1999,2:30~36.[15] Choubert G ,St orebakken T .Digestibility of astaxant hin and cant haxant hin in rainbow t rout as af 2f ected by dietary concent ration ,f eeding rate and water salinity [J ].Annale s de Zoo t e c hnie ,1996,45:445~453.[16] Merchie G ,Kontara E ,L avens P ,et al .Eff ect of vitamin C and astaxant hin on st ress and disease re 2sistance of p ostlarval tiger shrimp ,Penaeus monodon (Fabricius )[J ].Aqua Re s e ac h ,1998,29:579~585.[17] 金征宇,过世东,吕玉华.饲料中添加富含虾青素的法夫酵母对罗氏沼虾的体色及生长状况的影响[J ].饲料工业,1999,(20):29~31.[18] Christiansen R ,L ie ,Torrissen O J .Growt h and survival of Atlantic salmon ,Salmo salar L ,f ed dif 2f erent dietary levels of astaxant hin :First 2f eeding f ry .[J ].Aquac ul t ure Nu t ri t ion ,1995,1:189~198.[19] Pan C H ,Y H ,Cheng J H .Eff ects of light regime ,algae in t he water ,and dietary astaxant hinon pigmentation ,growt h ,and survival of black tiger p raw n Penaeus monodon p ost 2larvae [J ].Zoologi 2c al S t udie s ,2001,40:371~382.[20] Petit H ,NegreSadargues G ,Castillo R ,et al .The eff ects of dietary astaxant hin on growt h and moult 2ing cycle of p ostlarval stages of t he p raw n ,Penaeus jap onicus (Cr ustacea ,Decap oda )[J ].Comp ara 2t ive Bioc hemis t ry and Phys iology A 2p hys iology ,1997,117:539~544.[21] Torrissen O J ,Christiansen R .Requirements f or carotenoids in fish diets [J ].J Appl Ic h t hyol ,1995,11:225.[22] Kawakami T ,Tsushima M ,Katabami Y ,et al .Eff ect of beta 2carotene ,b 2echinenone ,astaxant hin ,f u 2coxant hin ,vitamin A and vitamin E on t he biological def ense of t he sea urchin Pseudocentrot us dep re 2ssus [J ].J Exp Mar Bio Ec ol ,1998,226:165.[23] Craik J C A .Egg quality and egg pigment content in salmonid fishes [J ].Aquac ul t ure ,1985,47:61~68.[24] Torrissen O J .Pigmentation of salmonids 2eff ect of carotenoids in eggs and start 2f eeding diet on sur 2vival and growt h rate [J ].Aquac ul t ure ,1984,43:185~193.[25] Vassallo A R ,Imaizumi H ,Watanabe T ,et al .The influence of astaxant hin supplemented dry p elletson sp aw ning of st rip ed jack [J ].Fis herie s S cie nc e ,2001,67:260~270.[26] Nakano T ,Tosa M ,Takeuchi M .Imp rovement of biochemical f eatures in fish healt h by red yeast andsynt hetic astaxant hin [J ].J Agric Food Chem ,1995,43:1570~1573.[27] Rehulka J .Influence of astaxant hin on growt h rate ,condition ,and some blood indices of rainbowt rout [J ].Aquac ul t ure ,2000,190:27~47.[28] A mar E C ,Kiron V ,Sat oh S ,et al .Influence of various dietary synt hetic carotenoids on bio 2def encemechanisms in rainbow t rout ,Oncorhynchus mykiss (Walbaum )[J ].Aqua Re s e arc h ,2001,32:162~173.[29] Christiansen P ,Glette J ,L ie O ,et al .A ntioxidant statis and immunity in Atlantic salmon ,Salmo sal 2ar ,f ed semi 2p urified diets wit h and wit hout astaxant hin supplementation [J ].J Fis h Dis e as e s ,1995,102:333.[30] Scaif e J R ,O nibi G E ,Murray I ,et al .Influence of alp ha 2t ocop herol acetate on t he short 2and long 2・383・ 3期 蔡明刚等:天然虾青素在水产养殖业中的应用研究进展 ter m st orage p rop erties of fillets f rom Atlantic salmon Salmo salar f ed a high lipid diet [J ].Aqua Nu t ri t ion ,2000,6:65~71.[31] J ensen C ,Bir k E ,J okumsen A ,et al .Eff ect of dietary levels of f at ,alp ha 2t ocop herol and astaxant hinon colour and lipid oxidation during st orage of f rozen rainbow t rout (Oncorhynchus mykiss )and dur 2ing chill st orage of smoked t rout [J ].Zei t s c hrif t Fur Le be ns mi t t el 2Un t ers uc hung ,Und 2Fors c hung A 2Food Re s e arc h and Te c hnology ,1998,207:189~196.[32] 王菊芳,吴振强,梁世中.虾青素的生理功能及其应用[J ].食品与发酵工业,1999,(2):66~69.[33] Sommer T R ,Potts W T ,Morrissy N M .U tilization of microalgal astaxant hin by rainbow t rout (On 2corhynchus mykiss )[J ].Aquac ul t ure ,1991,94:79~88.[34] Felix V L ,Higuera C I ,Goycoolea V F ,et al .Sup ercritical CO 2Πet hanol ext raction of astaxant hinf rom blue crab (Callinectes sapidus )shell waste [J ].J of Food Proc e s s Engine ering ,2001,24:101~112.[35] Menasveta P .Correction of black tiger p raw n (Penaeus monodon )coloration by astaxant hin [J ].Aquac ul t ure Engine ering ,1993,12:203~213.[36] Turujman A ,Wamer W G ,Wei R R ,et al .Rapid liquid chromat ograp hic met hod t o distinguish wildsalmon f rom aquacultured salmon f ed synt hetic astaxant hin [J ].J ournal of AOAC In t erna t ional ,1997,80:622~632.[37] L im G B ,L ee S Y ,L ee E K ,et al .Sep aration of astaxant hin f rom red yeast Phaffia rhodozyma by su 2p ercritical carbon dioxide ext raction [J ].Bioc hemic al Engine ering J ournal ,2002,11:181~187.[38] Barbosa M J ,Morais R ,Choubert G .Eff ect of carotenoid source and dietary lipid content on bloodastaxant hin concent ration in rainbow t rout (Oncorhynchus mykiss )[J ].Aquac ul t ure ,1999,176:331~341.[39] Gomes E ,Dias J ,Silva P ,et al .U tilization of natural and synt hetic sources of carotenoids in t he skinpigmentation of gilt head seabreams (Sp ar us a urata )[J ].Europ e an Food Re s e arc h and Te c hnology ,2002,214:287~293.[40] St orebakken T ,Foss P ,Aust reng E ,et al .Carotenoids in diets f or salmonids II .epimerization studieswit h astaxant hin in Atlantic salmon [J ].Aquac ul t ure ,1985,44:259~269.[41] Orosa M ,Valero J F ,Herrero C ,et al .,Comp arison of t he accumulation of asaxant hin in Haemat o 2coccus pluvialis and ot her green microalgae under N 2starvation and high light conditions [J ].Bio t e c h Le t t ,2001,23:1079~1085.[42] Yanar M ,Tekelioglu N .The eff ect of natural and synt hetic carotenoids on pigmentation of gold fish(Carassi us a urat us )[J ].Turkis h J ournal of Ve t erinary and Animal S cie nc e s ,1999,23:501~505.[43] Buttle L G ,Cramp t on V O ,Williams P D .The eff ect of f eed pigment typ e on flesh pigment dep osi 2tion and colour in f ar med Atlantic salmon ,Salmo salar [J ].Aquac ul t ure Re s ,2001,32:103~111.[44] Baker R T M ,Pf eiff er A M ,Schoner F J ,et al .Pigmenting efficacy of astaxant hin and cant haxant hinin f resh 2water reared Atlantic salmon ,Salmo salar [J ].Animal Fe e d S cie nc e and Te c hnology ,2002,99:97~106.[45] St orebakken T ,Foss P ,Schiedt K ,et al .Carotenoids in diets f or salmonids IV .Pigmentation of Atlan 2tic salmon wit h astaxant hin ,astaxant hin dip almitate and cant haxant hin [J ].Aquac ul t ure ,1987,65:279~292.[46] St orebakken T ,N o H K .Pigmentation of rainbow t rout [J ].Aquac ul t ure ,1992,100:209~229.[47] 魏东,臧晓南.大规模培养雨生红球藻生产天然虾青素的研究进展和产业现代化[J ].中国海洋药物,・483・ 台 湾 海 峡 22卷2001,83:4~8.Adva nc e s i n appli c a t i on s t udi e sof na t ural as t a xa n t hi n i n a qua c ul t ureCA I Ming 2gang1,2,WAN G Shan 2lin 1,L I Wen 2quan 1,ZHEN G Ai 2rong 1,CHEN Qing 2hua 1,WAN G Xian 1,Q I An 2xiang1(1.College of Oceanograp hy and Environment ,Xiamen U niversity ,Xiamen 361005,China ;2.College of Chemist ry and Engineering ,Xiamen U niversit y ,Xiamen 361005,China )A bs t ra c t :Current situation of application study of natural astaxanthin as feedstuff additive in marine aquaculture was reviewed in present paper.And physiological function of astaxanthin was introduced.The unequaled high value in aquaculture of natural astaxanthin from microalgae was expatiated after comparing its biological safety and efficiency with that of synthetic astaxanthin.Existing problems and developing direction were also proposed.Ke y w ords :marine aquaculture ;advances in application studies ;summarigation ;natural astaxan 2thin ・583・ 3期 蔡明刚等:天然虾青素在水产养殖业中的应用研究进展 。
如果鱼儿会说话――它一定会说:我也要吃天然的虾红素!天然虾红素――鱼吃的保健化妆品。
为什么养观赏鱼?咱养观赏鱼是为了什么?对一般的老百姓来说,就是为了休闲娱乐,观赏、好看、好玩。
但谁都知道鱼儿本身是不能合成鲜艳色彩,必须从食物中获得,因此,观赏鱼粮变得很关键,它不同于普通经济鱼的鱼粮,其扬色和保健功能意义远超过促进其生长的意义,扬色和保健成份在观赏鱼粮中的成本也是占较大部分,这就需要咱们观赏鱼粮的生产企业和养殖场改变过去传统观念,科学地调整配方以适应观赏鱼玩家的需要。
右图显示60PPM纯天然虾红素(左旋反式酯化虾青素)7天后的表现(各种颜色增艳)。
鱼儿怎样获得健康鲜艳的色彩?――左旋反式酯化的虾红素我国的鱼粮生产企业做了很多研究,取得了一定的成效,但效果不是十分理想,作为观赏鱼在自然界本身是存在的,它们食用天然食物就可以获得健康体魄、持久的鲜艳的色彩。
众所周知:在自然界,观赏鱼吃什么?虾和浮游生物。
虾吃什么?藻类。
因此虾和藻类是它们最好的食物,鱼从虾体内就能获得足量的天然虾红素和蛋白质维生素等营养物质,持久保持鲜艳的色彩。
从下面表中我们可以看到自然状态下,食物链中的虾红素的含量。
TABLE 1 - NATURAL SOURCES OF ASTAXANTH(虾红素的天然来源)TABLE 1(源于)Astaxanthin natural source Astaxanthin concentration(ppm)Salmon s(三文鱼)5Plankton(浮游生物)60Krill(虾) 120Arctic shrimp(北极虾)1200作为观赏鱼主要食物的虾,体内虾红素的含量就是80-120PPM,也就是说食物(鱼粮)中120ppm的虾红素对观赏鱼来说已经是足够了,模拟鲜虾的营养结构来制造鱼粮毫无疑问是最科学的,这是千年进化的结果,但在过去的实践中我们每吨饲料加了3-4kg巴斯夫(BASF)虾红素(含量10%)添加剂,算起来就是300-400PPM(克/吨),但扬色效果仍然不十分理想,而且经过一段时间后出现掉色现象,且只显红色,这到底是为什么呢?对于上述问题,科学界早就探索清楚了。
原来,虾红素和自然界的其他物质一样存在同分异构现象,也就是说同样是虾红素,分子式都是C40H52O4,但由于其空间、几何结构、酯化状态不一样,其生理功能、在鱼体组织间的分布、与蛋白结合的程度以及代谢速度都会大不一样。
从以下几个方面来阐述:1.虾红素存在立体异构和几何异构体两种状态(如下图示)。
从下图可以看出由于其分子两端的羟基(-OH)空间结构不一样,存在(3S,3’S)左旋,(3R,3’S)消旋,(3R,3’R)右旋三种空间异构体。
藻源的天然虾红素与虾体内的虾红素是完全一致的,100%都是(3S,3’S)左旋,无论是巴斯夫(BASF)还是帝斯曼(DSM)合成虾红素都是混合物状态的虾红素,三种含量的比例分别是(3S,3’S):(3R,3’S):(3R,3’R)=1:2:1,红法夫酵母菌虾红素主要是(3R,3’R)结构,也就是说合成虾红素只有25%和虾体内的虾红素是一致的。
在性成熟期,水产动物的皮肤、鱼鳞和卵巢主要分布的异构体是左旋(3S、3’S)异构形态虾红素,少部分(3R、3’R)异构形态,极少或者没有(3R、 3’S)异构形态;(3R、3’S)虾红素是没有生物活性的,也就是说没有抗氧化活性,(3R、3’R)有部分生物活性,只有(3S、 3’S)异构形态才具有强抗氧化活性。
无论是帝斯曼(DSM)还是德国巴斯夫(BASF)合成的虾红素,其中只有25%是(3S、3’S)异构形态,天然藻源的虾红素则100%是(3S、3’S)异构形态,因此如果说合成 虾红素是10%含量的,其中只有2.5%会分布并沉积在鱼的皮肤、鱼鳞组织中。
这就解释了为什么在观赏鱼饲料中使用合成虾红素即使达到了300-400PPM仍然扬色并不理想的问题,因为实际上只有1/4沉积在了鱼的皮肤和鱼鳞。
由于分子内两个碳原子间形成的双键(C=C)导致不能旋转,形成了顺式和反式的几何异构体形态。
俗称就是E和Z结构(即反式E顺式Z),随着顺式反式脂肪酸的宣传,民众对之有所了解。
几何异构体主要影响的是虾红素吸收,全Z结构是不能被动物吸收利用的,FDA已经禁止顺式称虾红素上市。
现在随着合成技术水平的提高,合成虾红素绝大部分也是E结构,天然的虾红素98%都是全E结构。
上述这些异构形态,通过磁共振扫描监测可以看得很清楚,而且在动物体内这些异构形态是不能相互转化的,当今的合成技术已经解决了几何异构体的问题,但全球还没有能力解决立体异构体的问题。
这也就决定了天然产品可以部分被合成替代,但还不可能被完全替代。
(3S,3’S)左旋反式虾红素无论从生物学功能以及在鱼不同组织间分布都是其他异构体不可替代的。
2.虾红素酯化与游离态差异由于虾红素分子两端的两个羟基(-OH)是可以被酯化的,这就形成了单酯、双酯和游离态的差异,其酯化基团是虾红素与鱼鳞皮蛋白质结合的桥梁,没有这个桥梁虾红素就不能与蛋白质结合。
藻源虾红素(20%双酯75%单酯5%游离),合成虾红素100%是游离的。
从下图用有机溶媒提取不同来源的虾红素跑电泳(薄层层析)的图片看的比较清楚。
上图看出藻源虾红素与虾体内的虾红素基本是一致的,而酵母和合成虾红素则完全不同。
游离与酯化状态主要影响虾红素在动物体内的稳定性、与蛋白结合的程度和代谢的速度。
游离的虾红素很难与蛋白结合,因此只能呈现红色,不能呈现白、蓝、黑等颜色,同时更加容易被代谢排除。
这就解释了为什么合成虾红素即使有25%是(3S、3’S)异构形态,会分布在鱼的皮肤和鱼鳞,但如果不及时补充的话,会很快代谢掉,因此导致鱼儿皮肤褪色。
很典型的例子就是健康对虾体表是青色,煮熟的对虾是红色(酯化虾红素与蛋白质分离的结果),但一定是酯化的虾红素,合成的全游离虾红素只显红色,不会增艳其他颜色的。
因为合成虾红素100%是游离态,天然藻源或虾源的虾红素5%是游离态,95%是酯化态(20%双酯75%单酯)。
Lorenz R T也实验正实:在观赏鱼养殖的着色问题中,目前还没有任何一种产品能像由雨生红球藻(Haematococ.pluvialis)提供的天然虾红素那样效果显著且持久,主要是因为酯化度高,结合蛋白牢靠,代谢缓慢. Ako和Tamaru(1999)对某种观赏鱼喂食含100ppm 虾红素的饵料1周后,该鱼体表的黄色、栗色和黑色等颜色均明显加强。
从上图可以不同来源的虾红素虽然分子式是一样的,但空间结构、几何结构、酯化状态有非常显著的差异,虾与藻源虾红素是完全一致的,因为虾的主要食物就是藻类,而在自然界观赏鱼的食物是虾,因此只有鲜虾和藻源的虾红素对观赏鱼的着色和健康最有价值,而且藻源的虾红素已经大量被用做了人类保健食品、食品添加剂和化妆品的添加剂,包括世界著名的KOSE(右图示)和雅士兰黛都推出了含天然虾红素的化妆品。
成为全球女士趋之若鹜的产品。
合成虾红素是绝对不能用的。
综上所述:可以说天然虾红素〔(3S,3’S)左旋反式酯化虾红素〕是观赏鱼吃的保健品化妆品。
随着天然虾青素产业的兴起,世界各国对化学合成虾红素的管理也越来越严,如美国食品与药物管理局(FDA)已禁止化学合成的虾青素(又称虾红素)进入食品和食品相关动物市场.欧盟也禁止合成饲料添加剂用于饲料。
目前,虾青素的生产一般倾向于开发天然虾青素的生物来源,并由此进行大规模生产。
因此,天然藻源的称虾红素的确是观赏鱼饲料制造企业的最佳(有效、安全、经济)的选择。
如果鱼儿会说话,我相信它会说:我也要吃天然的虾红素。
天然虾青素在使用中的常见问题1.你们的NaturAsta天然虾青素怎么能跟巴斯夫和帝斯曼相比呢?他们可是国际大公司,大品牌啊?答:没错BASF和DSM都是全球卓越的化学制造企业,不过作为原料,本公司产品也主要是出口到发达国家,包括上述两家生产企业所在国,您想一想那他们为什么要进口我们的产品用于饲料呢?迷信洋人的时代已经过去了,本公司的技术也是来自于中国科学院,大股东也是CAAS(那斯达克上市公司)。
如果这两家确实是懂得化学的人他也不得不承认以下的事实――左旋酯化虾青素是观赏鱼皮鳞着色的根本点。
稍有化学知识的人都知道左旋多巴胺和多巴胺几乎是完全不同的两种物质。
2.你们公司的产品质量到底怎么样?答:我公司是生产企业,质量是企业的生命,绝大部分产品都是出口到发达国家,他们的要求比我们都要苛刻,我们产品标明的虾青素含量客户都可以到当地的质检中心去送检,按照国际通行的方法去检测,如果果出现差异我们愿意两倍赔偿客户。
恰巧是一家台湾饲料企业称是进口的天然虾青素含量为1%(¥500多元/kg),在我公司及政府的质检中心检测为0.3%,显然上当了。
3.我是一家观赏鱼养殖场,我不懂你讲的哪些化学结构、什么同分异构体之类,我只在乎虾青素的价格和着色效果。
答:大家都很清楚左旋多巴胺和多巴胺完全是两回事,虾青素也是一样。
对商家来说当然成本是很重要的因素,节约的成本就是纯利润,合成虾青素巴斯夫的虾青素到客户手中是2200-2300元/公斤,我们的虾青素是元/公斤。
理论上原先每吨饲料加多少1550-1600公斤合成虾青素现在就加多少公斤的天然虾青素,如果是5kg的话,每吨饲料节约成本5*(2300-1500)=4000元,尤其是对我们养殖场来说意义重大,因为鱼还没有卖出去之前都要吃渔场的饲料啊。
那我又担心显色效果达不到怎么办?那也好办,您要实在担心,可以计算每吨饲料加了多少钱的合成虾青素,打九折换成天然的虾青素,这样效果就更好了,例:原先每吨饲料加6600元(3kg)合成虾青素,现在换成6000元(4kg)天然虾青素,效果肯定更好了,其次是因为天然虾青素因为与皮肤及鱼鳞蛋白结合牢固持续时间长,渔场在养殖过程中不需要象过去持续投喂扬色的饲料,这样又再次节约了成本,具体间隔时间大家可以摸索。
同时您卖出的鱼不会因为一周左右掉色了客户跟你扯皮。
4.我是一家观赏鱼的饲料生产企业,我也不懂你讲的那些化学结构之类,我也不关心饲料的安全与否,反正人又不吃观赏鱼,我也只关心饲料的扬色效果和价钱。
答:没错,商人的核心目的就是利益最大化,但在众多的观赏鱼生产企业中,您的企业、产品如何才能脱颖而出?不就是那些有敏锐嗅觉而且率先采用先进技术来降低成本,而且采用差异化营销的企业才能脱颖而出吗?使用纯天然虾青素毫无疑问会增加您的产品的卖点,吸引那些崇尚天然的客户,养鱼的大都不是价格敏感的,但没有人知道在这个鱼龙混杂的市场如何选择好的饲料,全凭销售员在那乱讲,也讲不出个子丑寅卯。
如果您能明确的告诉客户鱼鲜艳的色彩是如何扬起的,真诚对待客户而不是欺瞒客户,同时标明左旋酯化虾青素的含量,我想正规的企业自然能在这个混乱的市场中脱颖而出。