这是养虾大利器-虾青素

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水产篇
2024/02/15 17:07
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【摘要】:

虾青素,是海洋生物中常见的一种类胡萝卜素色素,它能够促使生物体呈现微红色或粉红色。

今天,小编带大家了解更多有关该活性成分的作用、用法和副作用的信息。

一、什么是虾青素?

虾青素(化学式:C40H52O4)是一种类胡萝卜素色素,存在于三文鱼、微藻、酵母和虾等海洋生物中。这种物质最常见于三文鱼,使鱼呈浅粉红色。而且虾青素是一种抗氧化剂,具有许多健康益处。

虾青素是一种化合物中的酮类胡萝卜素,该活性物质是玉米黄质和角黄素的代谢产物,含有羟基和酮两组。它是一种具有红色着色特性的脂溶性颜料,虾青素是在微藻雨生红球藻和树状酵母中天然产生的。当藻类因缺乏营养、盐度增加或过度阳光而受到压力时,它们会产生虾青素。

吃藻类的动物,如三文鱼、鳟鱼、红鲷鱼和甲壳类动物(虾、斑节对虾、软体动物、螃蟹、龙虾和小龙虾),会反射出红橙色的虾青素色素。虾青素用作人类、动物和水产养殖的膳食补充剂。

来自藻类、合成来源和细菌的虾青素在美国被普遍认为是安全的。美国食品和药物管理局已批准虾青素作为食用色素(或着色添加剂),用于动物食品和鱼类的特定用途。

欧盟委员会将其视为食品染料,编号为E-E161j。截至2019年,欧洲食品安全局已将每日耐受摄入量确定为每公斤体重0.2毫克。

虾青素被认为是甲壳类动物的外壳和内脏中的主要色素,占类胡萝卜素总量的86%-98%,并已被证明在虾加工过程中具有诱人的色泽。测试表明,在虾饲料中添加同样含量为100ppm的虾青素、角黄素和虾青素-角黄素混合物。

因此,与角黄素相比,添加虾青素的饲料在壳中的类胡萝卜素积累量高出 128%,比虾青素-角黄素混合物高135%。

二、天然虾青素来源和天然虾青素生物合成

这种活性物质存在于大多数红色水生生物中,数量因物种而异,而且因个体而异,因为它高度依赖于饮食和生活条件。在许多北极物种中也发现了虾青素和其他化学相关的虾红素类胡萝卜素。

工业生产虾青素的主要天然来源包括:

 

1、太平洋磷虾(Euphausia pacifica)

2、磷虾(南极磷虾)

3、雨生红球藻(藻类)

4、北极虾(北极虾)

5、Xanthophyllomyces dendrorhous,酵母。

自然界中虾青素的浓度约为:

1、三文鱼 ~ 5;

2、浮游生物 ~ 60;

3、磷虾 ~ 120;

4。北极虾 (P borealis) ~ 1200;

5、酵母 ~ 10000;

6、雨生红球藻 ~ 40,000

藻类是水生食物链中虾青素的主要天然来源。微藻雨生红球藻似乎在自然界中积累了最高浓度的这种活性物质,目前是天然虾青素生产的主要工业来源,从一公斤干生物质中可以获得超过40克虾青素。

微藻雨生红球藻富含虾青素

雨生红球藻的产量优势是每周翻一番,这意味着扩大规模不应该成为问题。具体来说,微藻分两个阶段生长。首先,在绿色期,细胞被供给大量的营养物质,促进细胞增殖。在随后的红色阶段,细胞被剥夺营养,并受到强烈的阳光照射以诱导胡萝卜素生成,其中细胞产生大量虾青素作为抵御环境压力的机制。然后收获含有高浓度虾青素的细胞。

在贝类中,虾青素几乎全部集中在壳中,仅少量存在于肉中,并且大多数活性成分仅在烹饪过程中色素与与其结合的变性蛋白质分离时才存在。虾青素是从南极磷虾和虾加工废物中提取的。12000磅湿虾壳可生6-8加仑虾青素/甘油三酯油混合物。

虾青素生物合成始于三分子异戊烯基焦磷酸 (IPP) 和一分子二甲基烯丙基焦磷酸 (DMAPP) 通过IPP异构酶结合,并通过GGPP合酶转化为香叶基香叶基焦磷酸 

然后两个GGPP分子通过八氢番茄红素合酶结合形成八氢番茄红素。接下来,八氢番茄红素去饱和酶在八氢番茄红素分子中产生四个双键以形成番茄红素。去饱和后,番茄红素环化酶首先将番茄红素的开链ψ端之一转化为β环,然后将另一端转化为β-胡萝卜素,从而形成γ-胡萝卜素。

在β-胡萝卜素中,水解酶(蓝色)负责添加两个3-羟基,酮醇酶(绿色)负责添加两个4-酮基,形成许多中间分子,直到获得最终分子虾青素。

三、合成虾青素来源

合成虾青素的结构于1975年首次被描述。几乎所有用于水产养殖的虾青素都是合成生产的,截至2012年7月,年销售额超过2亿美元,售价约为5000-6000美元/公斤。市场增长到超过2016年为5亿美元,预计将随着水产养殖业的发展,虾青素的需求将继续增长。

合成虾青素提取需要高效的发酵生产系统,并且化学合成的复杂性。因此,这种活性成分的商业价格已经上涨得相当高。细菌代谢技术可以通过玉米黄质或角黄素从β-胡萝卜素高效生产虾青素。

四、虾青素在水产养殖(对虾养殖)中的应用

对于出口养殖的虾种,如:今天的南美白对虾、斑节对虾,其市场价值很大程度上取决于体色,而这些虾不能合成虾青素;因此,在养殖过程中,必须在饲料中添加少量虾青素,才能形成消费者喜欢的颜色。

在水产养殖特别是养虾业中,虾青素被用作膳食补充剂和饲料补充剂,可以作为虾的着色剂。不仅如此,虾青素还具有抗氧化能力,帮助虾不受到压力或惊吓,同时为虾补充营养,增强抵抗力。

虾青素是主要色素,占虾类胡萝卜素总量的86-98%,该化合物作为补充饲料提供,以提高虾类的抗性和成活率;同时增强养殖虾的色素,有助于改善虾煮熟后的红色。

虾营养中缺乏虾青素会导致金刚虾(斑节对虾)出现蓝色综合症,恢复虾固有的绿棕色色素。Menasveta (1993) 的研究表明,补充虾青素可使实验虾组织中的类胡萝卜素含量增加近318%;相比之下,在未补充该化合物的虾组织中,该浓度仅为14%。

斑节对虾的蓝色综合症

斑节对虾虾饲料中虾青素的缺乏被认为是导致“蓝色综合症”的原因。病虾煮熟后呈浅黄色,而不是天然的红色。一项研究表明,当给患有“蓝色综合症”的虾补充50ppm的虾青素4周后,虾就恢复了正常颜色。

实验组的组织分析证实,病虾补充虾青素后,类胡萝卜素含量增加了318%;剩下的一组没有添加虾青素,只使用普通的饲料,类胡萝卜素的增加量仅为14%,并且仍然呈“蓝色”。

五、亲虾和虾苗如何使用虾青素

根据Menasveta 1993年的一项研究,在对虾养殖中添加虾青素还可以将虾苗的存活率和生长率从25%提高到85%;将畸形苗率从21%降低至仅4%;帮助虾肠均匀美观从49%,提升到96%。

所需的色素含量可能与类胡萝卜素的相似性直接相关。因此,建议在亲虾饲料中添加虾青素和β-胡萝卜素。由于亲虾眼柄切除术影响类胡萝卜素代谢中涉及的大部分生化反应,并且可以阻断类维生素A(维生素A的衍生物)的生物活性,因此,类维生素A被认为可以激活胚胎成熟所需的内分泌机制。

亲虾和虾苗补充虾青素可提高成活率

虾青素是一种具有很强抗氧化能力的物质,因此虾青素有助于保护亲虾的营养储备,同时避免胚胎氧化。此外,虾青素在为胚胎和幼虫储存深色色素方面也发挥着重要作用,以确保色素细胞的发育。

虾青素还具有提高虾苗成活率和生长的作用。添加100ppm虾青素可使虾苗在4-8 周后的存活率提高91%。在新鲜食物中补充2%的类胡萝卜素,也能显着提高Zoea2号糠虾的成活率。

在饲料中添加50 毫克/千克虾青素可提高斑节对虾虾的产卵量。使用150 ppm虾青素用于亲虾,可显着提高无节幼体质量和幼体存活率。

虾青素有助于提高牲畜的产量和质量

虾青素也是一种强抗氧化剂,有助于保护亲虾的营养储备和发育中的胚胎免受氧化。它还在胚胎和幼苗中储存色素等活动中发挥作用,以促进色素细胞、眼斑的发育,并作为维生素A的前体。虾青素还可以促进虾的繁殖,增加应激耐受力,提高免疫力。

另一方面,在对虾养殖中补充虾青素还有助于促进对虾的繁殖过程,帮助对虾增强免疫力,抵抗应激。虾苗持续补充类胡萝卜素,有效提高糠虾II的成活率,从25%提高到85%;肠道均匀美观从49%减少到96%,畸形虾苗的比例从21%减少到4%(Wyban 1996)。

可见,在对虾养殖中添加虾青素,为虾农带来了从作物品质到收入等诸多显着效益。在虾养殖中添加虾青素有助于虾获得标准色素,从而增加作物的商业价值。

六、如何给虾添加虾青素

虾青素天然存在于细菌、微藻、真菌、鲑鱼和虾肉中。或者虾青素是通过制药工业的化学反应合成的。在自然环境条件下,虾不能合成虾青素,也不能通过进食浮游生物、甲壳类或海藻来吸收。

虾青素有助于为虾创造美丽的颜色

对于有机虾或半精养来说,虾可以从环境中存在的海藻中吸收虾青素。但对于超精养或精养的环境,为了让虾有漂亮的颜色,池塘里需要相对大量的海藻。然而,相对大量的海藻供应需要养殖户妥善管理虾的栖息地,否则很容易导致倒藻,或者虾的健康很容易受到碱度、pH、有毒气体等环境因素的影响,

此外,虾农可以使用生虾青素直接补充到虾的饲料中。使用合成形式的虾青素将帮助虾农更轻松地控制环境,并且将带来比天然虾青素更高的效率。