我要购买虾青素: 订购热线 400-624-2782 在线订购
各种虾青素对观赏鱼增色:天然VS合成=4:1

 

各种虾青素对观赏鱼增色:天然VS合成=4:1

 

                            ---农业部长江水产研究所  郭竞东

 

虾青素(ASTA)是一种广泛存在于生物体的红色素,尽管“虾青素(又称虾红素)”一词在日常生活中不常使用,但虾青素(又称虾红素)存在于许多种人类食物之中。大多甲壳类动物如虾、龙虾、螃蟹等呈现的红色均因虾青素(ASTA)积累所致,有一些鱼肉如鲑鱼的肉色也是虾青素(又称虾红素)积累的结果,大家熟知的观赏鱼红金龙、七彩神仙、花罗汉、以及血鹦鹉等鱼皮、鳞的鲜艳的色彩更是虾青素(ASTA)积累的结果。“虾青素(又称虾红素)”自己显现出的是红色,当它和多种具有吸光性的蛋白质结合时,它就可以显现出绿色,黄色,蓝色,和褐色等。现在被证明当甲壳动物被煮时显现出的红色是由蛋白质的性质发生改变,以及虾青素(又称虾红素)发光团释放造成的。黑色、红色、蓝色和绿色是虾青素(又称虾红素)和蛋白质以及壳质的复合造成的。在蓝色白颊黑雁体内以及体外组织和它们的蛋中都检测出超过90%纯度的虾青素(又称虾红素)。龙虾的卵在孵化前,绿色虾青素(ASTA)蛋白有短暂的存留,之后一部分蛋白质被释放,虾青素(又称虾红素)也被释放。

 

在实际生产中,虾青素(又称虾红素)常用作鱼虾等水产养殖动物的饲料添加剂,以便弥补人类膳食中虾青素(又称虾红素)的缺乏,同时改善水产养殖产品的质量,提高观赏价值。天然虾青素(又称虾红素)是一种安全的添加剂。鱼类和甲壳类对虾青素(又称虾红素)的吸收和积累要比其他类胡萝卜素如角黄质、叶黄素、和玉米黄质有效得多。在水产养殖用饲料中添加虾青素(又称虾红素)的作用有:(1)使水产品着色;(2)维持和促进养殖物正常生长;(3)防止水产加工品如虹鳟鱼因脂质氧化而变质 ;(4)为人类食物提供丰富的虾青素(又称虾红素)来源

 

虾青素(又称虾红素)属类胡萝卜素,自然界主要由植物和微藻产生,动物不能合成类胡萝卜素,只能通过食物链从植物或藻类中获得。近几年从红球藻(haematococcus pluvialis)生产虾青素(又称虾红素)发展很快,因为红球藻生长快、虾青素(又称虾红素)质量浓度高,其他获取天然虾青素(又称虾红素)的方法还有:(1)红酵母(phaffia rhodozyma)发酵生产;(2)从甲壳类如南极鳞虾(superba)加工副产品中提取。由于目前使用的虾青素(又称虾红素)大部分为化学合成品,国内水产饲料界,尤其是观赏鱼彭化饲料领域,对虾青素(又称虾红素)的人识还比较肤浅,特别是合成虾青素(又称虾红素)与天然虾青素(又称虾红素)有什么区别不是太清楚,加上观赏鱼饲料市场暴利和管理混乱,甚至出现每吨饲料加5kg10%合成虾青素(又称虾红素),标识为“5‰虾青素(又称虾红素)鱼粮”出售的笑话。因此有比要将之间的区别阐述清楚,避免混淆视听。


 

1. 立体异构体(就是我们比较熟知的左旋、右旋、消旋)

虾青素(ASTA)有两个手性(或不对称)中心,它们是分子中两端环结构的C-3C-3’ 。一个手性中心可以有两种构象,虾青素(又称虾红素)的两个手性碳原子C-3C-3’ 都能以RS的形式存在,这样就有3种立体异构体:3S3’S3R3’S3R3’R

        虾青素的立体异构体

其中3S3’S3R3’R异构体互为镜像(对映体),每一对映体有着相反的旋光性,能使平面偏振光向左或向右旋转,3R3’S无旋光性。 

 

A:在生物界,绝大多数生物活性物质比如说酶和免疫球蛋白等都是左旋的,消旋体大都没有生物活性,藻源虾青素(又称虾红素)是100%的左旋(3S3’S),酵母源的100%右旋(3R3’R),合成虾青素(又称虾红素)是混合物50%消旋,25%左旋,25%右旋。就是说合成虾青素(又称虾红素)只有1/4是左旋的异构体,也就是说相当于藻源虾青素(又称虾红素)1/4含量的是左旋(3S3’S)异构的。

 

B: 在动物体界,不同的性成熟时段,不同组织中分布的立体异构体是不相同,在性成熟期观赏鱼体内的虾青素(又称虾红素)很大一部分转移到皮肤、鱼鳞、和卵巢,而最主要与该部位蛋白质结合的异构体是左旋(3S3’S)异构形态,要知道高等植物花瓣(植物性器官)和动物体表鲜艳的色彩之所以存在,都是为了吸引昆虫传粉、吸引异性交配繁衍下一代而经过数百万年进化的结果,而数万年来自然界都没有(3R3’S)的虾青素(又称虾红素),鱼类怎可能在数10年完全接收呢?

 

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(Haematococpluvialis)提供的天然虾青素(ASTA)那样效果显著且持久AkoTamaru(1999)对某种观赏鱼喂食含100ppm虾青素(又称虾红素)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。

 

BOWEN J也证实:动物体对化学合成的虾青素(又称虾红素)吸收能力较弱,并且与天然虾青素(又称虾红素)相比其着色能力和生物效价低得多,随着天然虾青素(又称虾红素)产业的兴起,这种低效的产品会逐渐被淘汰。目前,由于生物来源的虾青素(又称虾红素)产量还不够高,化学合成的虾青素(又称虾红素)在水产养殖中仍具有一定的竞争优势。

 

C立体异构体的差异上是天然与合成在生理功能,组织分部差异的主要原因。而且这几种不同立体异构状态在动物体内是不能互相转化的。(3R3’S)虾青素(又称虾红素)是没有生物活性的,也就是说没有抗氧化活性,(3R3’R)有部分生物活性,因此合成虾青素(又称虾红素)抗氧化活性相当于天然藻源虾青素(又称虾红素)的1/4左右,加上合成的过成中不可避免其他化学品的带入,因此对观赏鱼的健康不利,这可能是倒致鱼存活期缩短,活力不强的主要原因。


2 .几何异构体(就是我们熟知的顺式和反式)

CC双键结合的原子的排列方式是可以完全不同的,因为原子不能绕双键扭曲或旋转,除非双键断裂重排,如果两个基团位于双键的同一侧称为z结构(来源于德语zusammen;共同,一起),过去称为顺式(C )结构,如果两个基团位于双键的对应面称为E结构(来源于德语entgenen;相反),过去称为反式(tran)结构,虾青素(又称虾红素)在其分子的线型部分有多个双键,每个双键都可以是z式或E式,全-E结构是最稳定的结构,因为分支基团(甲基)不竞争空间位置。合成虾青素(又称虾红素)和天然虾青素(又称虾红素)的几何异构体大多为全E结构(含有少部分E/Z混合),全Z结构是不能被动物吸收利用的,FDA已经禁止顺式虾青素(又称虾红素)上市。


3. 游离虾青素(ASTA)和虾青素(又称虾红素)酯

虾青素(ASTA)在其末端环状结构中各有一个羟基,这种自由羟基可与脂肪酸形成酯。如果其中一个羟基与脂肪酸成酯,称虾青素(又称虾红素)单酯;如果两个羟基都与脂肪酸成酯,则称为虾青素(又称虾红素)二酯。酯化后,其疏水性增强,双酯比单酯的亲脂性强。虾青素(又称虾红素)以游离或酯化形式在中肠被吸收,在血液中以与脂蛋白结合的方式转运;肝脏是虾青素(又称虾红素)代谢的主要器官;对于未成熟鲑鳟鱼类,虾青素(又称虾红素)主要以游离形式存在于肌肉中,在性成熟过程中,从肌肉转移到皮肤和卵巢。

 

A:游离态的虾青素(又称虾红素)极不稳定,很容易被氧化,而合成虾青素(又称虾红素)100%为游离态,这也就是为什么BASFDSM的虾青素(又称虾红素)必需包埋的原因。红球藻中虾青素(又称虾红素)单酯占90%以上、双酯约占8%,游离虾青素(又称虾红素)约为1%。红酵母中的主要类胡萝卜素为虾青素(又称虾红素),98%酯化。

 

B:由于游离的虾青素(又称虾红素)(3S.3’S)不容易与皮肤和鱼鳞的蛋白结合,因此只能呈现自己本身的颜色橙色至红色,而不能呈现黑色、蓝色、褐色等颜色,必需另配其他颜色的着色剂来增色。而天然虾青素(又称虾红素)(酯化3S.3’S)可以与其鳞、皮的吸光蛋白结合而呈现黑色、蓝色、褐色等颜色,不需要另外再配其他色彩的着色剂来增色。

 

C:由于游离态虾青素(又称虾红素)分子较小,因此代谢速度远比酯化虾青素(又称虾红素)快,所以出现刚买回来的观赏鱼在喂饲一段时间后出现明显的退色现象,需要加大着色剂的剂量才能维持原有的色彩,使用藻源天然虾青素(又称虾红素)因为可以与鳞、皮的蛋白较牢固结合,代谢速度较慢,因此只需要25-30ppm虾青素(又称虾红素)就能维持观赏鱼很好的色彩。

 

    虾青素的对比图

 


总之,虾青素(又称虾红素)可根据立体异构体、几何异构体、酯化程度和酯化与否分为多种。所有这些结构形式都在自然界存在,如南极鳞虾中虾青素(又称虾红素)的主要立体异构体为3R3’R,且被酯化 ;野生鲑鱼中虾青素(又称虾红素)的主要立体异构体为(3S3’S),鲑鱼肉中的虾青素(又称虾红素)为游离性的;天然虾青素(又称虾红素)主要为3S3’S酯化结构。

 

观赏鱼的饲料除了要满足其生长和发育等生理活动的需要外,还要满足保持观赏鱼鲜艳体色的需要。虾青素(又称虾红素)尤其是由微藻生产的虾青素(又称虾红素)是目前发现的最好的着色剂,可以使观赏鱼类在捕捉过程中保持良好的自然色。商业化规模下,在活饵料或彭化饵料中添加30PPM的虾青素(又称虾红素)就可以起到显著改善某些种类的鱼体色素沉积的效果,如七彩鱼和金龙鱼等. Ito et al.给鱼喂食不同的虾青素(又称虾红素)的效果。将鱼群分开称量,平均270不管是100ppm的游离虾青素(又称虾红素)或者脂化虾青素(又称虾红素)。在喂食游离的虾青素(又称虾红素)的组里,表皮中的类胡萝卜素在一个1月内很有提高,但是到达了一个饱和点之后就没有更进一步的增加了。在喂食了脂化虾青素(又称虾红素)的的那个组里,表皮里的类胡萝卜素在2次抽样中都有提高。2个月之后,喂饲了脂化虾青素(又称虾红素)的那个组比喂食游离状态的虾青素(又称虾红素)的那个组在表皮里类胡萝卜素的含量要高(13.23毫克/ 千克比之7.94毫克/ 千克)。因此,喂饲脂化虾青素(又称虾红素)要比喂饲游离虾青素(又称虾红素)要更为有利。脂化虾青素(又称虾红素)造成的胡萝卜素积累要比游离虾青素(又称虾红素)造成的要高2.3(Nakazoe et al., 1984)

 

比较合成虾青素(又称虾红素)和天然虾青素(又称虾红素)饲养花罗汉鱼的效果表明:以含相同量合成虾青素(又称虾红素)或天然虾青素(又称虾红素)的饲料分别喂养花罗汉鱼,结果却大不一样,用天然虾青素(又称虾红素)饲料喂养的花罗汉鱼,其鱼鳞和鱼皮积累更多的虾青素(又称虾红素)。同样45ppm浓度合成虾青素(又称虾红素)和天然藻源虾青素(又称虾红素),前者需要40天达到商业着色的效果,而后者只需要10天就能达到同样的效果。

 

藻源天然虾青素(又称虾红素)在饲料中的用量跟据鱼种的不同大约在45-90PPM,也就是说2%的虾青素(又称虾红素)粉2-4.5kg加到1吨饲料中,成本3000-6800元人民币/吨饲料,就有非常卓越的增色效果,大概相当于180-360ppm的合成虾青素(又称虾红素)的效果。

 

上述的理论和实践都充分说明:天然与合成虾青素(又称虾红素)在观赏鱼领域应用有显著的差异,差异表现在:在结构方面,虾青素(又称虾红素)具有3S-3’S3R3’S3R3’R3种构型,其中人工合成虾青素(又称虾红素)为3种结构虾青素(又称虾红素)的混合物,并以反式结构—3R3’S型为主,与鲑鱼、金龙鱼、红七彩、花罗汉、血鹦鹉等养殖生物体内的虾青素(又称虾红素)(以反式结构 —3S-3’S型为主)截然不同。在生理功能方面,人工合成虾青素(又称虾红素)的稳定性和氧化活性亦比天然虾青素(又称虾红素)低75%在应用效果上,人工虾青素(又称虾红素)的生物吸收效果也较天然虾青素(又称虾红素)差,喂食浓度较低时,人工虾青素(又称虾红素)在上述鱼种血液中浓度明显低于天然虾青素(又称虾红素),且在体内无法转化为天然构型,其着色能力和生物效价更比同浓度的天然虾青素(又称虾红素)低得多.在生物安全方面利用化学手段合成虾青素(又称虾红素)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.

 

随着天然虾青素ASTA)的兴起,世界各国对化学合成虾青素(又称虾红素)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)进入保健食品市场.目前,虾青素(又称虾红素)的生产一般倾向于开发天然虾青素(又称虾红素)的生物来源,并由此进行大规模生产。因此,天然藻源的虾青素(又称虾红素)是观赏鱼饲料制造企业的最佳(有效、安全、经济)的选择

 

             添加虾青素饲料喂养前后的对比

 

           上图显示60ppm藻源虾青素(又称虾红素)饲料喂养6天的效果


参考文献:

1.  Lorenz R TCysewski G RCommercial potential for Haematococcus microalgae as a natural source of astaxanthin[J]Tibtech200018l60167

2.  Ako HTamaru C SAre feeds for food fish practical for aquarium fish? [J]Intl Aqua Feeds1999230 36

3.  Johnson E AAn G HAstaxanthin from microbial sources[J]Critical Reviews in Biotechnology1991II297326

4.  蔡明刚,王杉霖 天然虾青素(又称虾红素)在水产养殖业中的应用研究进展〔J〕台湾海峡, 2003,22:378-385

5.  BOW EN JLAGOCKI SComparison of astaxanthin accumulation in rainbow trout(Oncorhynchus mykiss)fed algal and synthetic astaxanthin Abstracts of the 12th International Carotenoid SymposiumAustraliaCairusl999201

6.  Todd Lorenz Natural Astaxanthin as a Carotenoid and VitaminSource for Ornamental Fish and Animals

7.  Fox, D. Biochromy. Natural Coloration of Living things. 1979. University of California Press,Ltd. London, England.

8.  Ronneberg, H. G. Borch, D. Fox, and S. Liaaen Jensen. 1979. Animal carotenoids 19. Alloporin,a new carotenoprotein. Comp. Biochem. Physiol.

9.  于孝东,姚维志,虾青素(又称虾红素)的开发及其在水产养殖上的应用 [J], 饲料博览 2005,42-45.

10. 李浩明,高蓝, 虾青素(又称虾红素)的结构、功能与应用精细化工,2003,1,32-37.

11. 王 鸣 马晶晶,虾青素(又称虾红素)在水产饲料与养殖中的应用研究饲料研究 2006(1):10-14

12. 王锐,费小红.四种增色剂在观赏鱼中应用的研究.饲料研究,2005(4)3738