Propiedades funcionales y avances en la investigación de la astaxantina
extracto de haematococcus pluvialis Astaxantina (Astaxantina), también conocida como astaxantina, ahora astaxantina 10 mg, es un derivado carotenoide que contiene oxígeno contenido en las conchas de camarones y cangrejos, ostras, salmón y algunas algas, que puede suprimir eficazmente las especies reactivas del oxígeno y tiene un alto valor nutricional y para el cuidado de la salud.
Ya en la década de 1930, los investigadores aislaron la astaxantina de los caparazones de gambas y cangrejos, pero sus funciones fisiológicas no atrajeron la atención generalizada hasta la década de 1980. Los experimentos clínicos y con animales han demostrado que el suplemento de astaxantina pura tiene potentes propiedades antioxidantes, anticancerígenas y contra el cáncer, mejora la inmunidad, previene las enfermedades cardiovasculares y otras funciones sanitarias, y tiene amplias perspectivas de aplicación.
Propiedades fisicoquímicas de la pureza astaxantina
Cristal ivarssons astaxantina es de color rosa, punto de fusión es 215 ℃~216 ℃, insoluble en agua, soluble en grasa, soluble en cloroformo, acetona, benceno y otros disolventes orgánicos astaxina 120. Las cadenas de doble enlace conjugado en la estructura molecular de la astaxantina y el grupo cetona insaturado y el grupo hidroxilo en el extremo de los productos de pureza astaxantina tienen efectos electrónicos relativamente activos, que pueden atraer electrones no apareados de los radicales libres o proporcionar electrones a los radicales libres, eliminando así los radicales libres, y tienen fuertes efectos antioxidantes.
Su estructura también facilita la interacción con la luz, el calor y los óxidos, y se degrada en astaxantina tras el cambio estructural.
Se encontró que la luz visible tenía poco efecto sobre la investigación deportiva astaxantina , mientras que la luz ultravioleta tenía gran efecto destructivo sobre la astaxantina. Por debajo de 70 ℃, la temperatura tiene poco efecto sobre la astaxantina, y por encima de 70 ℃, la astaxantina comienza a ser dañado por el calor. En el rango de pH4~11, el efecto del pH sobre la astaxantina fue pequeño, y la degradación de la astaxantina comenzó cuando pH 13. Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Zn2+ y otros iones metálicos no tienen efecto sobre la astaxantina, Fe2+, Fe3+, Cu2+ tienen efectos destructivos obvios sobre la astaxantina, entre los cuales Fe3+ tiene el mayor efecto.
Astaxantina existe principalmente en forma libre y esterificada.
La astaxantina libre es muy inestable y fácil de oxidar. La astaxantina suele sintetizarse químicamente en su forma libre. La astaxantina esterificada es estable porque hay un grupo hidroxilo en la estructura del anillo final de la astaxantina, que es fácil de formar ésteres con ácidos grasos. La astaxantina presente en la piel y el caparazón de los animales acuáticos, el Rhodococcus vulcanis y la levadura roja está principalmente esterificada. La astaxantina esterificada puede dividirse en monoéster de astaxantina y diéster de astaxantina según los diferentes ácidos grasos a los que se une. Tras la esterificación, aumenta la hidrofobicidad de la astaxantina y la lipofilia del éster doble es mayor que la del éster simple. Al mismo tiempo, la astaxantina esterificada formará complejos con proteínas para producir diferentes colores.
Propiedades funcionales de astaxantina
En los últimos años, a medida que la gente ha ido reconociendo las importantes funciones fisiológicas y el enorme valor económico de la astaxantina, se han llevado a cabo cada vez más investigaciones sobre las propiedades funcionales de la astaxantina en el país y en el extranjero, especialmente en los aspectos de antioxidación, anticancerígeno y antitumoral, mejora inmunológica, antihipertensión, prevención de enfermedades cardiovasculares y anti-radiación ultravioleta.
Antioxidante
La astaxantina es un antioxidante de cadena rota con un fuerte efecto antioxidante. 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 del organismo, y producirá una gran cantidad de radicales libres de oxígeno cuando sea estimulado por reactivos químicos y radiación ultravioleta.
Estos radicales libres pueden causar peroxidación lipídica, oxidación de aminoácidos, degradación de proteínas y daños en el ADN en la biopelícula, y también pueden causar reacciones en cadena de ácidos grasos insaturados en la membrana celular, afectando así a la composición de las células. La astaxantina no sólo puede apagar el oxígeno singlete, eliminar directamente los radicales libres de oxígeno, sino también bloquear la reacción en cadena de los ácidos grasos.
Se descubrió que la capacidad de múltiples carotenoides para apagar el oxígeno molecular se clasificaba como astaxantina > alfa-caroteno > β-caroteno > eritroxantina > zeaxantina > luteína > bilirrubina > biliverdina.
Al comparar los efectos de la luteína, la zeaxantina, el licopeno, la isozeaxantina, la astaxantina, los 5 carotenoides y sus derivados en la mitigación de las especies reactivas del oxígeno en la fotooxidación del aceite de soja, Lee et al. descubrieron que la capacidad de mitigar las especies reactivas del oxígeno aumentaba con el incremento de dobles enlaces conjugados, y que la astaxantina tenía la mayor capacidad de mitigación.
Algunos investigadores también utilizaron el método del ácido tiobarbitúrico para detectar la dosis media eficaz ED50 de los carotenoides y sus derivados y el α-tocoferol (VE) para eliminar los radicales libres utilizando proteína hemo que contiene iones ferrosos como productor de radicales libres y ácido linoleico como receptor (véase la Tabla 1). También se observó que la astaxantina tenía la mayor capacidad de eliminación de radicales libres.
En los últimos años, continuos estudios han demostrado que el efecto antioxidante de la astaxantina es más de cien veces superior al del α-tocoferol, conocido como "super VE". Mientras tanto, 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, y diferentes dosis de astaxantina puede aumentar significativamente la expresión de proteínas de la peroxihidrogenasa y la superóxido dismutasa en células animales, y sus actividades biológicas también se mejoran significativamente.
Contra el cáncer
A través del estudio sobre la relación entre la ingesta de carotenoides en la dieta y la incidencia o mortalidad por cáncer, se descubrió que la incidencia o mortalidad por cáncer estaba correlacionada negativamente de forma significativa con la ingesta de carotenoides [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 inhibidor de la astaxantina sobre la tumorigénesis radica 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 importante papel regulador en la proliferación y diferenciación normales de las células y en la estabilidad de los propios tejidos, y la inhibición o destrucción de su función es un mecanismo importante para promover la carcinogénesis.
El efecto anticancerígeno de la astaxantina está estrechamente relacionado con su capacidad para inducir la comunicación de conexión entre células. Puede fortalecer la capacidad de conexión entre las células normales, aislar las células cancerosas, reducir la conexión entre las células cancerosas, controlar su crecimiento y prevenir la transformación tumoral.
Un gran número de estudios nacionales e internacionales han demostrado además que la astaxantina tiene un importante efecto inhibidor o preventivo sobre diversos tipos de cáncer. Por ejemplo, Tanaka et al. han observado que la astaxantina tiene un efecto preventivo sobre el cáncer oral y el cáncer de vejiga mediante experimentos con animales. Los resultados de la investigación de Gradelet et al. muestran que la astaxantina tiene un efecto significativo en la inhibición del cáncer de hígado. También se ha demostrado que la astaxantina previene los daños en el ADN inducidos por la radiación UV en fibroblastos humanos (1BR-3), melanocitos (HEMAc) y células intestinales CaCo-2, reduciendo así la incidencia del cáncer de piel.
Refuerzo inmunitario
El estudio de Jyonouchi et al. sobre los efectos inmunomoduladores de la astaxantina y los carotenoides en el sistema de cultivo de tejidos de linfocitos de ratón in vitro reveló que la astaxantina tiene un fuerte efecto inmunomodulador. Los resultados mostraron que la astaxantina puede promover significativamente la producción de anticuerpos en la respuesta de las células del bazo al antígeno dependiente del timo (TD-Ag), y mejorar la conclusión de la respuesta inmune humoral dependiente del antígeno T-específico.
Al mismo tiempo, estudios in vitro de células sanguíneas humanas también han encontrado que la astaxantina y los carotenoides promueven significativamente la producción de anticuerpos cuando son estimulados por TD-Ag, y el número de células secretoras de IgG e IgM aumenta, mientras que la suplementación de astaxantina puede restaurar parcialmente la producción de anticuerpos en ratones ancianos en respuesta a TD-Ag, y ayudar a restaurar la inmunidad humoral de los animales ancianos.
El estudio de Chew et al. sobre los efectos de los β-carotenoides, la astaxantina y la cantaridina en la función de las células del bazo en ratones demostró que los β-carotenoides y la astaxantina mejoraban significativamente la función de los linfocitos del bazo en ratones, con lo que se potenciaba la inmunidad del organismo.
Además, la astaxantina aumentó la producción de inmunoglobulinas humanas y potenció la capacidad de los ratones para liberar interleucina-1 y factor de necrosis tumoral con más fuerza que el betacaroteno y la queraxantina. Por lo tanto, la astaxantina tiene una fuerte actividad en la inducción de la división celular y desempeña un papel importante en la regulación inmunológica.
Antihipertensión
Hussein et al. [27] estudiaron el efecto antihipertensivo de la astaxantina en ratas espontáneamente hipertensas (SHR), y los resultados mostraron que la alimentación continua de astaxantina durante 14 días podía reducir significativamente la presión arterial de las SHR. La administración continua de astaxantina (50 mg-kg-1) a ratas SHR propensas a sufrir accidentes cerebrovasculares durante 5 semanas redujo significativamente la presión arterial y retrasó la aparición de accidentes cerebrovasculares en ratas SHR.
En cuanto al mecanismo de acción del efecto antihipertensivo de la astaxantina, los estudios han demostrado que la astaxantina puede regular la hemorreología, incluida la vía del receptor adrenérgico simpático, garantizar la normalización de la sensibilidad del receptor α-adrenérgico y debilitar la capacidad de vasoconstricción causada por la AngⅡ y las especies reactivas del oxígeno, con el fin de reparar la tensión vascular y lograr el efecto antihipertensivo.
Harry et al. utilizaron la rata Zucker de ácidos grasos (ZFR) como modelo para realizar experimentos, demostrando que la astaxantina tiene capacidad para reducir la actividad del sistema renina-angiotensina (SRA) y antihipertensión.
Prevención de enfermedades cardiovasculares
Los estudios médicos clínicos han demostrado que la oxidación de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) es una causa importante de arteriosclerosis. Cuanto mayor es la concentración de LDL en el cuerpo humano, y cuanto más delgados son los vasos sanguíneos y la obstrucción del flujo sanguíneo causada por la deposición de plaquetas, mayor es el riesgo de arteriosclerosis [30].
Las LDL suelen existir en estado no oxidado, y las lipoproteínas de baja densidad oxidadas (ox-LDL) pueden transformar las células en células espumosas y producir líneas de grasa, mientras que la presencia de células espumosas inflamatorias de la pared vascular provocará un aumento de la capacidad de oxidación, la proliferación de las células musculares lisas circundantes y el estrechamiento de la arteria.
Los datos epidemiológicos y clínicos sugieren que los antioxidantes dietéticos protegen contra las enfermedades cardiovasculares. Esta es también una razón importante por la que la astaxantina puede prevenir eficazmente la aterosclerosis. Además, la astaxantina también puede reducir la infiltración de macrófagos en la placa arterial, prevenir la formación de aterosclerosis y desempeñar un papel en la estabilización de la placa.
Murillo et al. descubrieron que la astaxantina tiene el efecto de aumentar significativamente las HDL y disminuir las LDL en el organismo. Por lo tanto, la astaxantina tiene el efecto de prevenir enfermedades cardiovasculares como la arteriosclerosis, la cardiopatía coronaria y la lesión cerebral isquémica.
Protección contra la radiación ultravioleta
Los estudios han demostrado que la piel y otros tejidos expuestos a una luz intensa, especialmente la ultravioleta, pueden hacer que la membrana celular y el tejido produzcan oxígeno monatómico y radicales libres, causando daños oxidativos en el organismo.
Cuando el organismo toma de los alimentos suficientes antioxidantes, como los carotenoides representados por el betacaroteno, puede reducir eficazmente estos daños. En la naturaleza, los carotenoides desempeñan un papel importante en la protección de los tejidos contra la oxidación UV.
La astaxantina es más eficaz que el betacaroteno y la luteína en la prevención de los daños causados por la radiación UV. Por otra parte, la astaxantina tiene un efecto especial sobre la transglutaminasa, que puede consumir la putrescina cuando la piel se expone a la luz para evitar la acumulación de putrescina.
En Japón, se ha llevado a cabo la correspondiente prueba de protección cutánea de la astaxantina, y los resultados muestran que la astaxantina tiene un efecto de mejora significativo sobre la tensión, la humedad, el tono, la elasticidad y la suavidad de la piel, entre otros aspectos. Por lo tanto, la astaxantina puede utilizarse como un potencial protector contra la radiación UV, que desempeña un papel importante en la protección de la membrana celular y la membrana mitocondrial frente al daño oxidativo, la prevención del fotoenvejecimiento cutáneo y el mantenimiento de la salud de la piel.
Aplicaciones 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 producidos por el ejercicio en las células musculares, fortalecer el metabolismo aeróbico y tener importantes efectos antifatiga y antienvejecimiento. Puede mejorar significativamente la inmunidad humana; Es el único carotenoide que puede pasar la barrera hematoencefálica, tiene la ventaja de la protección antioxidante para los ojos, y tiene una variedad de propiedades importantes y únicas de la función de la salud. También puede utilizarse como nuevo aditivo alimentario funcional, como colorante alimentario, antioxidante, etc., para mejorar la calidad de los alimentos y aumentar su percepción.
Aplicación en alimentos funcionales antienvejecimiento
El envejecimiento del organismo está causado principalmente por un gran número de radicales libres producidos en la reacción de oxidación en cadena en las mitocondrias, si no se eliminan a tiempo, se producirá un daño oxidativo de las mitocondrias y se acelerará el envejecimiento de las células del organismo. La astaxantina tiene una fuerte actividad antioxidante y puede eliminar eficazmente los radicales libres de oxígeno, y su eficacia es más de 100 veces superior a la del VE.
La astaxantina no sólo mantiene una fuerte capacidad antioxidante, sino que también ralentiza el declive funcional relacionado con la edad y ayuda a combatir el envejecimiento. Por lo tanto, añadir astaxantina a los alimentos funcionales ayudará a prevenir una serie de enfermedades causadas por el envejecimiento de los órganos y a mejorar 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 (Dema).
Además, la astaxantina también se combina con factores de belleza para producir alimentos de belleza antienvejecimiento, que se utilizan con cosméticos para potenciar su efecto antienvejecimiento. Según la encuesta, 90% de las marcas internacionales de cosméticos de primera línea han lanzado alimentos de belleza que contienen astaxantina, como "Living face G+C" de Shiseido.
Aplicación en alimentos que mejoran la función inmunitaria
La astaxantina puede promover significativamente la capacidad de las células del bazo para producir anticuerpos en presencia de antígenos, y mejorar las células T para estimular la producción de inmunoglobulina en las células de la sangre humana.
La astaxantina también puede potenciar la respuesta inmunitaria humoral específica en la fase inicial de invasión del antígeno. La astaxantina tiene la mejor actividad para inducir la división celular, puede mejorar la producción de inmunoglobulina humana y tiene un papel importante en la regulación inmunitaria. Goswami et al. descubrieron que la astaxantina puede desempeñar un gran papel como inmunomodulador.
Por lo tanto, la aplicación de la astaxantina para mejorar la salud inmunológica del cuerpo de alimentos es una dirección importante para desarrollar la astaxantina. Japón ha lanzado una variedad de productos de astaxantina, como la marca Fancl "astaxantina 30 días" y otros productos nutricionales para mejorar la función inmune.
La empresa japonesa Suntory utiliza la astaxantina y otros extractos funcionales para elaborar una variedad de nuevos productos con mayores efectos funcionales. Por ejemplo, la astaxantina se combina con otros carotenoides para reforzar su inmunidad.
Aplicación en alimentos funcionales para el cuidado de los ojos
Las principales enfermedades que causan daños visuales e incluso ceguera son la degeneración macular asociada a la edad (DMAE) y las cataratas seniles, ambas relacionadas con el proceso de fotooxidación en el interior del ojo. La retina humana contiene más ácidos grasos poliinsaturados y altas concentraciones de oxígeno que cualquier otro tejido. El oxígeno singlete y los radicales libres de oxígeno producidos por la fotooxidación causarán daños por peroxidación en la retina.
Para los seres humanos y otros animales, los carotenoides de la dieta son necesarios para proteger la salud ocular apagando estas dañinas especies reactivas del oxígeno y ayudando a la retina a resistir el daño oxidativo. Los estudios han demostrado que la astaxantina puede prevenir eficazmente la oxidación de la retina y el daño de las células fotorreceptoras a través de la barrera hematoencefálica, lo que indica que la astaxantina tiene un buen efecto en la prevención y el tratamiento de la "degeneración macular asociada a la edad" y en la mejora de la función de la retina.
Por eso, la aplicación de la astaxantina en alimentos funcionales para proteger la vista y mantener la salud ocular es un tema candente dentro y fuera del país. Por ejemplo, en Japón se combina la astaxantina con extracto de arándanos para reforzar el efecto protector sobre la visión; en Estados Unidos se han desarrollado cápsulas de astaxantina natural y otros productos para proteger la visión y mejorar la degeneración macular asociada a la edad.
Aplicación en aditivos alimentarios funcionales
En la industria alimentaria, la astaxantina no sólo puede utilizarse como potenciador del sistema inmunitario, agente antienvejecimiento y otros ingredientes funcionales añadidos a los alimentos, sino que también puede desempeñar eficazmente la función de preservación, color, sabor y calidad, como agente colorante de alimentos, antioxidante, etc. Se utiliza para evitar que se dañe el contenido nutricional original de los alimentos o para mejorar las propiedades sensoriales y aumentar el atractivo de los alimentos para los consumidores.
Astaxantina es un pigmento soluble en grasa, que es de color rojo magnífico, natural y realista, con fuerte capacidad de pigmentación, fuerte poder colorante, seguro y no tóxico, menos dosificación, sin olor y buen sabor. Se puede utilizar para colorear muchos productos sanitarios y para colorear tabletas, glaseados y cápsulas. También se puede utilizar directamente en alimentos, como aceite comestible, margarina, helados, dulces, pasteles, fideos, condimentos, especialmente los alimentos que contienen más grasa, que tiene un buen efecto colorante y un importante efecto de conservación de la calidad. También se puede utilizar para la coloración de bebidas, especialmente para los zumos que contienen CV.
En Japón, el uso de la astaxantina como aditivo alimentario funcional ha sido relativamente común, y el aceite rojo que contiene astaxantina se utiliza ampliamente en el encurtido de verduras, algas y frutas, y también se ha reportado en bebidas, fideos, colorantes de condimentos.
Un gran número de estudios en el país y en el extranjero han demostrado que la astaxantina tiene potenciales efectos especiales para el cuidado de la salud en el cuerpo humano, lo que hace que la astaxantina sea cada vez más favorecida por la gente. En la actualidad, las principales fuentes de astaxantina incluyen la síntesis química y la extracción natural.
La síntesis química de la astaxantina y la astaxantina natural tienen ciertas diferencias en estructura, propiedades, aplicación y seguridad, y su estabilidad, antioxidante, coloración y otras propiedades importantes son significativamente inferiores a las de la astaxantina natural. La extracción y preparación eficiente de la astaxantina natural será el foco del desarrollo de la astaxantina en el futuro, especialmente la fermentación industrial de la astaxantina por levaduras, algas y otros microorganismos con un ciclo de producción corto. Las perspectivas son prometedoras.
Por lo tanto, el desarrollo y la aplicación ulteriores de la astaxantina se verán facilitados en gran medida por el cribado de cepas de alto rendimiento, la mejora de la tecnología de fermentación y la introducción de la tecnología de mejora genética a tiempo para aumentar el rendimiento y reducir el coste.
La aplicación de la astaxantina en el campo de los alimentos funcionales, los países extranjeros posicionan principalmente su efecto en el fortalecimiento de la inmunidad, anti-cáncer, anti-envejecimiento, protección de la retina, anti-inflamación, prevención del daño oxidativo del colesterol de lipoproteínas de baja densidad (LDL-C) en la sangre, etc, la investigación y el desarrollo y la producción de muchos alimentos de nutrición de la salud y suplementos dietéticos que contienen astaxantina.
Pero nuestro país se encuentra aún en la fase inicial. Con la profundización de la investigación sobre las propiedades funcionales de la astaxantina, la mejora de la tecnología de producción y la combinación del concepto tradicional chino de "medicina y alimentación", el uso de la astaxantina para desarrollar alimentos nutricionales funcionales tendrá excelentes perspectivas de aplicación y un significado de desarrollo de gran alcance.
Referencias: Tao Shuying, Ming Jian, Progresos de la investigación sobre las propiedades funcionales de la astaxantina y su aplicación en los alimentos funcionales.
Andy
