PARTIE 1
Qu'est-ce que l'astaxanthine
L'astaxanthine, également connue sous le nom de flavine d'algue panachée ou astaxanthine, est un composé terpénique insaturé, le nom chimique est 3,3′-dihydroxy-4,4′-dicéto-β, β′-carotène, la formule moléculaire du C40H52O4. dans les conditions de 100kPa, le point de fusion de 216°C, le point d'ébullition de 774°C.
L'astaxanthine est largement présente dans les animaux (par exemple les animaux aquatiques, les oiseaux), les plantes, les champignons, les algues et les bactéries, et est connue sous le nom de « miracle rouge » pour ses bienfaits évidents pour la santé humaine. Actuellement, l'astaxanthine est conditionnée comme aliment santé vendu sur le marché, avec des effets antioxydants, anti-âge, antitumoraux et de prévention des maladies cardiovasculaires.
PARTIE 2
Comment est produite l’astaxanthine
1, méthode de synthèse chimique
Selon les différences dans la méthode de synthèse, la méthode de synthèse de l'astaxanthine est divisée en deux types : l'une est la méthode de synthèse indirecte, c'est-à-dire par l'oxydation d'autres caroténoïdes ; la seconde est la méthode de synthèse directe, c'est-à-dire par la synthèse couramment utilisée de monomères caroténoïdes directement synthétisés.
La synthèse chimique de l'astaxanthine présente les avantages d'un coût de production inférieur, d'un rendement élevé, la pureté de l'astaxanthine peut atteindre plus de 96 %, mais son absorption et son utilisation de l'astaxanthine synthétique dans les organismes sont faibles, sa stabilité, sa sécurité et son activité antioxydante sont inférieures à celles de l'astaxanthine extraite naturellement. .
2, méthode d'extraction naturelle
L'astaxanthine naturelle existe principalement dans les organismes marins. La méthode d'extraction naturelle consiste à utiliser des crevettes et des crabes écrasés et d'autres sous-produits de transformation riches en astaxanthine, à éliminer la chaux, à utiliser des solvants organiques et à d'autres moyens d'extraire l'astaxanthine. Cette méthode peut favoriser le développement de l’industrie aquacole et réduire la pollution des sous-produits aquatiques résiduels sur l’environnement. Cependant, en raison de la teneur élevée en cendres et en chitine des crustacés des crevettes et des crabes rejetés, ainsi que de la faible teneur en astaxanthine, le processus d'extraction sera compliqué, ce qui posera le problème des coûts d'extraction élevés.
3. Fermentation microbienne
L’utilisation de levures, d’algues et de bactéries pour produire de l’astaxanthine est appelée fermentation microbienne. Les principales souches comprennent les algues vertes unicellulaires, les algues rouges, la Chlorella vulgaris, la levure rouge Fife, la levure rouge collante, la levure gomme rouge et les Paracoccidioides.
L'astaxanthine produite par une machine de fermentation en bioréacteur a une structure bien définie, peu de sous-produits et est respectueuse de l'environnement. Cependant, elle est limitée par des facteurs tels qu'un faible rendement, des conditions de culture strictes et un coût de culture élevé. L’utilisation de matières premières de culture bon marché et la sélection de souches de haute qualité à haut rendement afin qu’elles puissent être appliquées à la production industrielle sont les facteurs clés de la production d’astaxanthine par fermentation microbienne.
PARTIE3
Microorganismes producteurs d'astaxanthine
1、Algues
De nombreuses algues peuvent produire de l'astaxanthine, comme les algues rouges, la chlamydospermum, les algues parapluie, les algues nues, etc. Les algues rouges sont des algues vertes unicellulaires d'eau douce, son astaxanthine intracellulaire principalement pour l'astaxanthine à double estérification et l'astaxanthine à estérification simple existe, une petite quantité de forme libre existe, est la principale production d'astaxanthine d'algues.
Cependant, la période de croissance de Robodocs rainier est longue, les conditions de culture sont exigeantes, nécessitant de la lumière, le site de production est limité et l'astaxanthine existe sous forme de spores à parois épaisses, avec un faible taux d'extraction et une mauvaise continuité.
2、Bactéries
L'astaxanthine se trouve dans diverses bactéries telles que Pseudomonas aeruginosa, Paracoccidioides spp. et Bacteroides lactis. Bien que la teneur en astaxanthine de la plupart des bactéries soit bien inférieure à celle des algues et de la levure de fifre rouge, le problème de la faible production bactérienne d'astaxanthine peut être amélioré en introduisant des gènes liés à la synthèse de l'astaxanthine dans les bactéries.
La production d'astaxanthine par fermentation bactérienne peut réduire considérablement le coût de production de l'astaxanthine naturelle, ce qui est important pour la future production industrielle d'astaxanthines.
3. Levure
Production de fermentation de levure d'astaxanthine, les principales souches utilisées comprennent la levure rouge Fife, la levure rouge collante, la levure rouge marine et la levure cramoisie. La production d’astaxanthine de levure Red Fife présente les avantages suivants :
1. Peut utiliser une variété de sources de carbone et d’azote pour produire de l’astaxanthine.
2. Croissance et reproduction cellulaires rapides, une culture à haute densité peut être obtenue
3. Cycle de production court et faible coût
4. Facile à absorber par le corps humain, et la levure extraite peut être directement utilisée comme additif alimentaire.
La voie de biosynthèse de l’astaxanthine par la levure est divisée en deux étapes : la première étape est la synthèse du β-carotène ; la deuxième étape est la génération d’astaxanthine à partir du β-carotène par oxydation et hydroxylation. La voie de synthèse de l’astaxanthine de levure est la suivante :
Synthesis pathway of yeast astaxanthin
PART4
Astaxanthin purification method
1, Astaxanthin wall-breaking processing method
Astaxanthin is an intracellular product, which generally needs to go through the steps of wall-breaking, extraction and purification before it can be extracted from yeast body. Commonly used wall-breaking methods include mechanical method, chemical method, enzymatic method and heat treatment.
Mechanical method is the use of mechanical equipment to tear the cell wall, through the cell osmotic pressure to release inclusions, the main way of ultrasonic crushing method, bead milling method, spray impact crushing method, and high-pressure homogenization method. The operation is simple but easy to cause part of the location of the solution temperature is too high resulting in astaxanthin loss.
Chemical methods mainly include dimethyl sulfoxide method, acid and alkali heating method and organic solvent penetration. The wall-breaking of alkaline extraction and acid digestion requires the consumption of a large amount of alkali and organic acid, which increases the amount of effluent discharge, causes environmental pollution, and the stronger acid and alkali will cause damage to astaxanthin. The use of 5.55 mol/L lactic acid concentration, 30 ℃ crushing temperature for wall-breaking extraction can reduce the damage to astaxanthin.
Enzymatic treatment conditions are mild, the requirements for equipment are low, the process causes less pollution to the environment, and the extracted astaxanthin is more stable than astaxanthin obtained by other methods.
A variety of modern extraction methods have been developed for the extraction of active components, such as pulsed electric fields, high-pressure micro fluidization, ionic liquids and other emerging technologies.
2, Astaxanthin extraction method
Astaxanthin is a fat-soluble substance, soluble in organic solvents insoluble in water, can be extracted using acetone, ethanol, methanol, petroleum ether and other polar organic solvents. Due to the limited extraction effect of a single solvent, so the researchers found that the content of astaxanthin extracted by acid-heat method utilizing a 2:1 mixture of ethyl acetate and ethanol as an extraction solution was significantly higher than that of a single solution.
3, Astaxanthin purification and detection methods
Astaxanthin purification mainly with thin layer chromatography and column chromatography, thin layer chromatography can be used for the simple determination of the composition of the crude extract, column chromatography is the most commonly used purification method because of the inexpensive equipment, the replacement of stationary phases and mobile phases is convenient.
Thin-layer chromatography and column chromatography are suitable for the pre-purification process, and preparative high-performance liquid chromatography (HPLC) can be used for the post-purification process, which can make the purification effect more than 98%, but the preparation cost is higher. In order to quickly determine the amount of astaxanthin production in the experiment, usually use UV-visible spectrophotometry.
PART 5
Concluding remarks
Astaxanthin has a broad development potential, in medicine, cosmetics, health products, feed additives and other aspects have great utilization value and development space.