Avances en el estudio de las propiedades funcionales de la astaxantina y su aplicación en alimentos funcionales

Astaxantina (Astaxanthin), también conocido como astaxantina, astaxantina, camarones y conchas de cangrejo, ostras, salmón y algunas algas contienen derivados carotenoides de oxígeno, puede apagar eficazmente las especies reactivas del oxígeno, tiene un alto valor nutricional y de salud.

Ya en los años treinta del siglo XX, los investigadores de la cáscara de camarón y cangrejo aislado astaxantina, pero su función fisiológica hasta los años ochenta del siglo XX ha atraído la atención generalizada a los animales y los estudios experimentales clínicos han demostrado que la astaxantina tiene un fuerte antioxidante, anti-cáncer y la inhibición del cáncer, la mejora de la inmunidad, la prevención de enfermedades cardiovasculares y otras funciones de cuidado de la salud, con una amplia perspectivas de aplicación.

Propiedades físicas y químicas de la astaxantina

Astaxantina cristalina es de color rosa, punto de fusión de 215 ℃ ~ 216 ℃, insoluble en agua, con soluble en grasa, soluble en cloroformo, acetona, benceno y otros disolventes orgánicos. Astaxantina estructura molecular de la cadena de doble enlace conjugado y su extremo del grupo cetona insaturado e hidroxilo, tiene un efecto electrónico más activo, puede atraer a los radicales libres electrones no apareados o para proporcionar electrones a los radicales libres, a fin de eliminar los radicales libres, tiene un fuerte efecto antioxidante.

La estructura también hace que sea fácil interactuar con la luz, el calor, los óxidos, los cambios estructurales en la degradación de la astaxantina. Se encontró que la luz visible sobre la astaxantina tiene un pequeño impacto, y la luz ultravioleta sobre la astaxantina tiene un gran efecto destructivo; 70 ℃ por debajo, la temperatura de la astaxantina tiene un pequeño impacto, 70 ℃ o más, la astaxantina comenzó a ser destruido por el calor; en el rango de pH4 ~ 11, pH en astaxantina tiene un impacto muy pequeño, pH 13 astaxantina comenzó a ser degradado; Ca2 ＋, Mg2 ＋, K ＋, Na ＋, Zn2 + y otros iones metálicos en astaxantina básicamente no tiene ningún efecto, Fe2 +, Fe3 +, Cu2 + en astaxantina tiene un efecto destructivo significativo, de los cuales Fe3 + tiene el mayor impacto.

La astaxantina se encuentra principalmente en estado libre y en forma esterificada. Astaxantina libre es extremadamente inestable, fácil de ser oxidado, por lo general químicamente sintetizado astaxantina para la forma libre. Esterificado astaxantina se debe a la astaxantina estructura de anillo terminal cada uno tiene un grupo hidroxilo es fácil de formar ésteres con ácidos grasos y estable, la piel de animales acuáticos y astaxantina shell, algas rojas, astaxantina levadura roja son principalmente en el estado esterificado es principalmente esterificado estado de acuerdo a su combinación de ácidos grasos se dividen en monoéster astaxantina y diéster astaxantina. Cuando la astaxantina se esterifica, aumenta su hidrofobicidad, y el diéster es más lipofílico que el monoéster; al mismo tiempo, la astaxantina en estado esterificado formará complejos con proteínas para producir diferentes colores.

Fotografía
Propiedades funcionales de la astaxantina

En los últimos años, con las importantes funciones fisiológicas y el gran valor económico de la astaxantina gradualmente conocido, la investigación nacional y extranjera sobre las propiedades funcionales de la astaxantina es cada vez mayor, especialmente en el antioxidante, contra el cáncer y la inhibición del cáncer, la mejora de la inmunidad, anti-hipertensión, la prevención de enfermedades cardiovasculares, anti-radiación ultravioleta y así sucesivamente.

2.1 Antioxidante
La astaxantina es un antioxidante rompedor de cadenas con efectos antioxidantes extremadamente potentes. El organismo puede producir una pequeña cantidad de radicales libres de oxígeno durante las actividades normales de la vida, como la transferencia de electrones en la cadena respiratoria y la oxidación de otras sustancias en el cuerpo, y se producirá un gran número de radicales libres de oxígeno cuando sea estimulado por reactivos químicos y radiación ultravioleta.

Estos radicales libres pueden causar peroxidación de lípidos, oxidación de aminoácidos, degradación de proteínas y daños en el ADN de las membranas biológicas, sino también hacer que los ácidos grasos insaturados en la reacción en cadena de la membrana celular, lo que afecta a la composición de las células. La astaxantina no sólo puede apagar el oxígeno lineal simple, la eliminación directa de los radicales de oxígeno, sino también bloquear la reacción en cadena de ácidos grasos.

Se descubrió que la capacidad de múltiples carotenoides para apagar el oxígeno molecular sigue el siguiente orden: astaxantina > α-caroteno > β-caroteno > rododendro > zeaxantina > luteína > bilirrubina > bilirrubina, Lee et al. descubrieron que el papel de cinco carotenoides y sus derivados, a saber, la luteína, la zeaxantina, el licopeno, la isozeaxantina y la astaxantina, que tienen diferentes números de enlaces conjugados, en la fotooxidación del aceite de soja, en el apagado de las especies reactivas del oxígeno, y descubrieron que el apagado de las especies reactivas del oxígeno es un factor muy importante para el desarrollo del aceite de soja. Se descubrió que la capacidad de apagar las especies reactivas de oxígeno aumentaba con el incremento de dobles enlaces conjugados, y que la astaxantina tenía el mayor rendimiento de apagado.

Algunos investigadores también han aplicado el método del ácido tiobarbitúrico para comprobar la ED50 (véase la Tabla 1) de la dosis de medio efecto de eliminación de radicales libres de los carotenoides y sus derivados y del α-tocoferol (VE) para cada sujeto, utilizando proteínas hemo que contienen iones ferrosos como generadores de radicales libres y ácido linoleico como aceptor, y han descubierto de forma similar que la astaxantina tiene la mayor capacidad de eliminación de radicales.

En los últimos años, también se ha investigado continuamente para demostrar que el efecto antioxidante de la astaxantina es más de 100 veces superior al del α-tocoferol, y se la conoce como "super VE". Al mismo tiempo, la astaxantina puede prevenir eficazmente la peroxidación de los fosfolípidos y otros lípidos. Además, la astaxantina también puede aumentar la actividad de las enzimas antioxidantes y la expresión de proteínas, diferentes dosis de astaxantina en células animales peroxiredoxina y la expresión de la proteína superóxido dismutasa se han incrementado significativamente, y su actividad biológica también se ha mejorado significativamente.

Fotografía

2.2 Anticancerígeno
Se descubrió que la relación entre la ingesta de carotenoides en la dieta y la incidencia o mortalidad por cáncer era significativamente negativa [14].Nishino [15] comparó la actividad anticancerígena de varios carotenoides y concluyó que la astaxantina tenía el efecto anticancerígeno más potente.

Savoure et al. demostraron que el efecto tumorigénico de la astaxantina reside en la inhibición de la proliferación tumoral. En la actualidad, los estudios han demostrado que la comunicación de la unión celular (Gap Junction Communication) desempeña un papel importante en la regulación de la proliferación y diferenciación normal de las células y la estabilidad de los tejidos, y que la inhibición o destrucción de su función es un mecanismo importante en la etapa de procarcinogénesis.

El efecto anticancerígeno de la astaxantina está estrechamente relacionado con su capacidad para inducir la comunicación de la brecha de unión celular, que puede aislar las células cancerosas y reducir la conexión entre ellas, reforzando la conectividad entre las células normales para controlar su crecimiento y evitar la transformación tumoral.

Un gran número de estudios en el país y en el extranjero han demostrado además que la astaxantina tiene un efecto inhibidor o preventivo significativo en una variedad de cánceres, como Tanaka et al. observaron a través de experimentos con animales que la astaxantina tiene un efecto preventivo sobre el cáncer oral y el cáncer de vejiga; Gradelet et al. demostraron que la astaxantina tiene un efecto significativo en la inhibición del carcinoma hepatocelular; también se ha demostrado que la astaxantina previene el crecimiento y la transformación de fibroblastos humanos (1BR-3), melanocitos (HEMAc) y tumores intestinales. (HEMAc) y las células intestinales CaCo-2 de los daños en el ADN causados por la radiación ultravioleta, reduciendo así la aparición de cáncer de piel.

2.3 Mejora de la inmunidad
En un estudio de Jyonouchi et al. sobre los efectos inmunomoduladores de la astaxantina y los carotenoides en linfocitos de ratón en un sistema de cultivo de tejidos in vitro, se observó que la astaxantina tenía un fuerte efecto inmunomodulador. Se demostró que la astaxantina promueve significativamente la producción de anticuerpos en los esplenocitos de ratón en respuesta al antígeno dependiente del timo (TD-Ag) y mejora la conclusión de las respuestas inmunes humorales dependientes de antígenos T-específicos.

Asimismo, se observó que tanto la astaxantina como los carotenoides favorecían significativamente la producción de anticuerpos en respuesta a la estimulación con TD-Ag y aumentaban el número de células secretoras de IgG e IgM en un estudio in vitro de células sanguíneas humanas, mientras que la suplementación con astaxantina restablecía parcialmente la producción de anticuerpos en respuesta a la TD-Ag en ratones envejecidos, contribuyendo al restablecimiento de la inmunidad humoral en animales envejecidos.

Los resultados del estudio de Chew et al. sobre los efectos de la ingestión de β-caroteno, astaxantina y amarillo de mejillón cebra en la función de los esplenocitos en ratones mostraron que el β-caroteno y la astaxantina tenían el efecto de mejorar significativamente la función de los linfocitos esplénicos en ratones con el fin de mejorar la inmunidad del organismo.

Además, la astaxantina también aumenta la producción de inmunoglobulina humana, así como la capacidad de liberar interleucina-1 y factor de necrosis tumoral en ratones, que es más fuerte que el β-caroteno y la queratina. Así pues, la astaxantina tiene una fuerte actividad inductora de la división celular y un importante efecto inmunomodulador.

2.4 Antihipertensivos
Hussein et al [27] investigaron el efecto antihipertensivo de la astaxantina en ratas espontáneamente hipertensas (SHR), y los resultados mostraron que la alimentación continua de astaxantina durante 14 días dio lugar a una reducción significativa de la presión arterial en SHR; la alimentación continua de astaxantina (50 mg-kg-1) durante 5 semanas en SHR propensas al ictus dio lugar a una reducción significativa de la presión arterial, y también retrasó la aparición del ictus en SHR.

En cuanto al mecanismo de acción del efecto antihipertensivo de la astaxantina, algunos estudios han demostrado que la astaxantina puede regular la reología sanguínea, incluida la vía del receptor simpatoadrenérgico, garantizar la normalización de la sensibilidad del receptor α-adrenérgico, así como atenuar la vasoconstricción inducida por la Ang II y las especies reactivas del oxígeno como medio de reparar el estado de tensión vascular y conseguir el efecto antihipertensivo.

Harry et al. realizaron experimentos utilizando como modelo ratas con ácido graso Juk (ZFR), demostrando que la astaxantina tiene capacidad para resistir la hipertensión y reducir la actividad del sistema renina-angiotensina (SRA).

2.5 Prevención de las enfermedades cardiovasculares
Los estudios clínicos han demostrado que la oxidación de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) es una causa importante de aterosclerosis, y cuanto mayor es la concentración de LDL en el cuerpo humano, unida al depósito de plaquetas que hace que los vasos sanguíneos sean más delgados e impide la velocidad del flujo sanguíneo, mayor es el riesgo de aterosclerosis en el organismo [30].

Normalmente las LDL existen en estado no oxidado, las lipoproteínas de baja densidad oxidadas (ox-LDL) convierten las células en células espumosas y estrías lipídicas, y la presencia de células espumosas en la pared vascular inflamada provoca un aumento de la capacidad oxidativa, la proliferación de células musculares lisas periféricas y el estrechamiento arterial.

Los datos epidemiológicos y clínicos sugieren que los antioxidantes dietéticos previenen las enfermedades cardiovasculares. Esta es una razón importante por la que la astaxantina es eficaz en la prevención de la aterosclerosis. Además, la astaxantina reduce la infiltración de macrófagos en las placas arteriales, lo que impide la formación de material aterosclerótico y tiene un efecto estabilizador sobre las placas.

Murillo et al. a través del estudio encontró que la astaxantina en el cuerpo tiene un aumento significativo de HDL, reducir la eficacia de LDL. Por lo tanto, la astaxantina tiene el papel de la prevención de enfermedades cardiovasculares como la aterosclerosis, enfermedad coronaria y daño cerebral isquémico.

2.6 Radiación anti-ultravioleta
Los estudios han demostrado que la piel y otros tejidos expuestos a la luz brillante, especialmente a la luz ultravioleta, pueden hacer que las membranas celulares y los tejidos produzcan oxígeno monoatómico y radicales libres, por lo que el organismo se ve sometido a daños oxidativos.

Estos daños pueden reducirse eficazmente cuando el organismo consume suficientes antioxidantes, como los carotenoides representados por el β-caroteno procedente de los alimentos. En la naturaleza, los carotenoides desempeñan un papel importante en la protección de los tejidos contra la oxidación UV.

La astaxantina, por su parte, tiene la propiedad de prevenir los daños de la radiación UV con mayor eficacia que el betacaroteno y la luteína, etc. Por otra parte, la astaxantina tiene un efecto especial sobre la enzima glutamina transglutaminasa (Transglutaminasa), que es capaz de consumir putrescina cuando la piel se expone a la luz, con el fin de evitar la acumulación de putrescina.

En Japón, la astaxantina fue probado para la protección de la piel, y los resultados mostraron que la astaxantina tenía una mejora significativa en la tensión de la piel, el contenido de humedad, el tono, la elasticidad y suavidad. Por lo tanto, la astaxantina se puede utilizar como un agente potencial de protección contra la radiación UV, para la protección de las membranas celulares y las membranas mitocondriales del daño oxidativo, para prevenir el fotoenvejecimiento de la piel, y mantener la salud de la piel juega un papel importante.

Fotografía
Aplicación en alimentos funcionales

Un gran número de estudios en el país y en el extranjero han demostrado que la astaxantina puede eliminar eficazmente los radicales libres generados por el ejercicio en las células musculares, fortalecer el metabolismo que demanda oxígeno, con un efecto significativo contra la fatiga y el envejecimiento lento; puede mejorar significativamente la inmunidad humana; es el único carotenoide que puede pasar la barrera hematoencefálica, con la ventaja de la protección antioxidante de los ojos, con una variedad de características importantes y únicas de la función de cuidado de la salud. También se puede utilizar en la capacidad de nuevos aditivos alimentarios funcionales como colorantes alimentarios, antioxidantes, etc, para mejorar la calidad de los alimentos y la percepción de los alimentos.

3.1 Aplicación en alimentos funcionales antienvejecimiento
El envejecimiento del organismo es causado principalmente por un gran número de radicales libres generados en la reacción de oxidación en cadena en la mitocondria, si no se elimina a tiempo dará lugar a daño oxidativo mitocondrial, acelerando el envejecimiento de las células del organismo. La astaxantina tiene una fuerte actividad antioxidante, puede ser eficaz para eliminar los radicales libres de oxígeno, su eficiencia es más de 100 veces la de VE.

La astaxantina no sólo mantiene una fuerte capacidad antioxidante, sino que también ralentiza el declive funcional relacionado con la edad y ayuda a resistir el envejecimiento. Por tanto, añadir astaxantina a los alimentos funcionales ayudará a prevenir una serie de enfermedades causadas por el envejecimiento de los órganos y mejorará la salud de las personas.

En la actualidad, países extranjeros han llevado a cabo la investigación y el desarrollo de alimentos funcionales antienvejecimiento con astaxantina, como la empresa estadounidense Cyanotech, que lanzó las cápsulas de astaxantina natural Derma Astin (Derma).

Además, la combinación de astaxantina y factor de belleza con la producción de alimentos de belleza anti-envejecimiento, y cosméticos con el uso, mejorar su efecto anti-envejecimiento. Según la encuesta, 90% de las marcas internacionales de cosméticos de primera línea han lanzado un alimento de belleza que contiene astaxantina, como "cara viva G + C" de Shiseido.

3.2 Aplicación en alimentos para mejorar la función inmunitaria
La astaxantina puede promover significativamente la capacidad de los esplenocitos para producir anticuerpos en presencia de antígenos, y aumentar la producción de inmunoglobulinas en las células sanguíneas estimuladas por células T en el cuerpo humano.

La astaxantina también potencia la respuesta inmunitaria humoral específica en la fase inicial de invasión del antígeno. La astaxantina tiene una actividad inductora de la citocinesis óptima que potencia la producción de inmunoglobulinas en el organismo, lo que tiene una importante función inmunomoduladora.Goswami et al. descubrieron que la astaxantina puede ser de gran utilidad como inmunomodulador.

Por lo tanto, la aplicación de la astaxantina para mejorar la salud inmunológica del cuerpo de alimentos es una dirección importante para el desarrollo de la astaxantina. Japón ha lanzado una variedad de productos de astaxantina, como la marca Fancl "astaxantina 30 días" y otros productos nutricionales que mejoran el sistema inmunológico.

Japón Suntory aplicación de la empresa de la astaxantina y otros extractos funcionales con el método, la producción de una variedad de papel funcional de los nuevos productos más altos. Tales como la astaxantina y otros carotenoides grupo con, con el fin de fortalecer su inmunidad.

3.3 En la función de protección ocular de las aplicaciones alimentarias
Las principales enfermedades que causan daños visuales e incluso ceguera son la degeneración macular asociada a la edad (DMAE) y la catarata senil, ambas relacionadas con el proceso de fotooxidación en el interior del ojo. La retina humana contiene más ácidos grasos poliinsaturados y una alta concentración de oxígeno que cualquier otro tejido, y cuando se aplica luz azul de alta energía a la retina, el oxígeno mono-lineal producido por la foto-oxidación y los radicales de oxígeno causarán daños peroxidativos en la retina. Daño peroxidativo.

En humanos y otros animales, los carotenoides de la dieta, esenciales para la salud ocular, apagan estas especies reactivas del oxígeno dañinas y ayudan a la retina a resistir el daño oxidativo. Los estudios han demostrado que la astaxantina puede atravesar la barrera hematoencefálica y prevenir eficazmente la oxidación de la retina y el daño de las células fotorreceptoras, lo que sugiere que la astaxantina es eficaz para prevenir y tratar la "degeneración macular asociada a la edad" y mejorar la función de la retina.

Por lo tanto, la astaxantina aplicada a la protección de la vista, el mantenimiento de la salud ocular de alimentos funcionales es la actual investigación nacional y extranjera temas candentes. Como Japón se astaxantina y extracto de arándano grupo con, con el fin de fortalecer el efecto de protección de la visión; los Estados Unidos ha desarrollado una astaxantina natural cápsulas y otros productos salieron, dedicada a la protección de la vista, para mejorar el envejecimiento de la degeneración macular retiniana.

3.4 Aplicación en aditivos alimentarios funcionales
En la industria alimentaria, la astaxantina no sólo puede utilizarse como potenciador inmunológico, agente antienvejecimiento y otros ingredientes funcionales añadidos a los alimentos, sino que también puede desempeñar eficazmente un papel en la conservación de la frescura, el color, el sabor, la calidad, etc., como agente colorante alimentario, antioxidante, etc. Se utilizan para mantener los nutrientes originales de los alimentos sin dañar la pérdida o mejorar las propiedades sensoriales, aumentar el atractivo de los alimentos para los consumidores.

La astaxantina es un pigmento liposoluble de color rojo brillante, natural y realista, con gran capacidad de deposición de pigmentos, fuerte poder colorante, seguro y no tóxico, baja dosificación, sin olor peculiar y buen sabor. Puede utilizarse en la coloración de muchos productos sanitarios, así como en la coloración del recubrimiento de azúcar de comprimidos y cápsulas. También puede utilizarse directamente en productos alimenticios, como grasas y aceites comestibles, margarina, helados, caramelos, pasteles, fideos, condimentos, etc. Especialmente los productos alimenticios que contienen más lípidos, que tienen a la vez un buen efecto colorante y un notable efecto de conservación. También se puede utilizar para la coloración de bebidas, especialmente para zumos de frutas que contienen VC es el más adecuado.

En Japón, el uso de la astaxantina como aditivo alimentario funcional ha sido más común, el aceite rojo que contiene astaxantina es ampliamente utilizado en verduras, algas y frutas marinadas, en la bebida, fideos, condimentos colorantes y así sucesivamente también se han reportado.

Fotos
Conclusión y perspectivas

Un gran número de estudios nacionales e internacionales han demostrado que la astaxantina tiene potenciales efectos especiales sobre la salud del cuerpo humano, por lo que la astaxantina es cada vez más popular. En la actualidad, las principales fuentes de astaxantina incluyen la síntesis química y la extracción natural.

La astaxantina sintetizada químicamente y la astaxantina natural en la estructura, la naturaleza, la aplicación y la seguridad son algunas diferencias, su estabilidad, antioxidante, colorante y otras propiedades importantes son significativamente más bajos que la astaxantina natural, astaxantina natural extracción eficiente y la preparación de la astaxantina es el foco del desarrollo de la astaxantina en el futuro, en particular, el uso de levadura, algas y otros microorganismos de fermentación industrial la producción de astaxantina, el ciclo de producción es corto, prometedor.

Por lo tanto, el cribado de cepas de alto rendimiento, la mejora del proceso de fermentación, la introducción de la tecnología de mejora genética en el momento adecuado, el aumento del rendimiento y la reducción del coste ayudarán en gran medida a un mayor desarrollo y aplicación de la astaxantina.

Astaxantina en el campo de las aplicaciones de alimentos funcionales, los países extranjeros se encuentran principalmente en su eficacia para fortalecer el sistema inmunológico, anti-cáncer, anti-envejecimiento, protección de la retina, anti-inflamatorio, la prevención del daño oxidativo a la sangre de lipoproteínas de baja densidad de colesterol (LDL-C), la investigación y el desarrollo de la producción de una serie de cuidado de la salud de alimentos nutricionales que contienen astaxantina, suplementos dietéticos y así sucesivamente.

Y China se encuentra todavía en la etapa primaria. Con el estudio en profundidad de las propiedades funcionales de la astaxantina, la tecnología de producción para mejorar la perfecta, mientras que la combinación de nuestra tradicional "medicina y la alimentación" concepto, el uso de la astaxantina desarrollo de alimentos nutricionales funcionales, tendrá excelentes perspectivas para la aplicación de gran alcance importancia para el desarrollo.