Журнал для руководителей и специалистов сельскохозяйственных предприятий. Издается с 1997 года


Подписка на обновления


Выставки

Золотая осеньAgroBF
graintek_rus_100x100.gifФермаЭкспо
воронежагро2018.GIF

Популярные темы

Корма и кормовые добавки

Производство каротиноидов: вопросы и ответы 03.08.2018

Производство каротиноидов: вопросы и ответы

Вопрос: Каротиноиды присутствуют в природе. Почему для целей кормления животных и птицы, а также питания человека все необходимое количество каротиноидов не получают из натуральных источников?

Ответ: Кантаксантин (придаёт оранжево-красную окраску) и астаксантин (придаёт розовую окраску) можно найти в грибах, дрожжах, водорослях, бактериях, креветках и рыбе; β-апо-8’-каротиновую кислоту (придаёт жёлтую окраску) — в люцерне, зелёных растениях и цитрусовых фруктах; β-каротин — в моркови, грибах, водорослях и бактериях.

Многие кормовые добавки производятся сегодня с помощью микробиологического процесса. В то же время очень малое число организмов способно аккумулировать достаточно каротиноидов, чтобы быть хорошим источником для их индустриального производства.

Некоторые водоросли и дрожжи могут генерировать и хранить каротиноиды в большом количестве. Однако для экономически выгодного и безопасного применения в кормлении такие организмы должны культивироваться при соблюдении ряда жёстких условий и использовании соответствующих питательных веществ. Более того, процесс ферментации требует затрат электроэнергии.

Вопрос: Да, но не является ли самым эффективным методом производства просто дать возможность природе сделать свою работу?

Ответ: По данным недавнего обзора Фрайбургского экоинститута (Германия), астаксантин (основной пигмент, используемый в рыбоводстве), произведённый путём химического синтеза, легко превзошёл так называемые природные источники, в частности по снижению негативного воздействия на окружающую среду. Кроме того, для производства достаточного количества биомассы с целью экстракции и последующего коммерческого применения натуральных каротиноидов, как указано выше, требуется значительное количество электроэнергии. К тому же получаемый из природных источников продукт имеет низкую концентрацию, а это увеличивает затраты на транспортировку, что вносит свою лепту в экологическую нагрузку при использовании препаратов, произведённых, например, с помощью дрожжей.

Вопрос: Однако на рынке присутствует ряд продуктов, произведённых из натуральных растительных источников. В чем их отличие от синтезированных?

Ответ: Хотя большинство каротиноидов в природе встречается во многих растениях, для экстракции с целью применения в кормлении или питании используются лишь цветки бархатцев, красный перец и семена аннато. Цветки бархатцев являются натуральным источником лютеина (придаёт бледную лимонно-жёлтую окраску) и зеаксантина (придаёт жёлтую окраску), красный перец — источник капсантина (придаёт красную окраску), а семена аннато — источник биксина (последний используется в основном в питании и косметологии). Однако вышеназванные каротиноиды (лютеин, зеаксантин и капсантин) обладают менее выраженными красящими способностями, чем синтетические кантаксантин и β-апо-8’-каротиновая кислота. Так, для достижения одинакового красящего эффекта для желтка яйца необходимо до трёх раз больше активного вещества каротиноидов из цветков бархатцев по сравнению с β-апо-8’-каротиновой кислотой. Это связано c более низким уровнем усвоения лютеина, зеаксантина, а также капсантина в желудочно-кишечном тракте.

Стоит также упомянуть, что лютеин, зеаксантин и капсантин не обладают активностью провитамина А, в то время как синтетические и натуральные кантаксантин, астаксантин и β-апо-8’-каротиновая кислота могут конвертироваться в слизистой кишечника в витамин А. Данный факт также подтверждает идентичность синтетических и натуральных форм данных каротиноидов (см. табл).

Источники некоторых каротиноидов в природе и индустриальном производстве (FEFANA, 2014)

 

Каротиноид

Источник в природе

Страны – производители синтетических форм в Европе

Кантаксантин

Грибы, дрожжи, водоросли, бактерии и креветки

Германия, Щвейцария

Астаксантин

Цветки некоторых растений, грибы, дрожжи, водоросли, бактерии и креветки

Германия, Щвейцария

β-апо-8’-каротиновая кислота

Люцерна, зелёные растения и цитрусовые фрукты

Германия, Щвейцария

β-каротин

Морковь, грибы, водоросли и бактерии

Германия, Щвейцария

Цитранаксантин

Цитрусовые фрукты

Германия

 

FEFANA — Европейская Ассоциация по специальным кормовым ингредиентам и их смесям: http://fefana.org/

Вопрос: В целом считается, что «натуральное» лучше, чем «синтетическое». Многие производители яйца или мяса птицы сознательно предпочитают продукты на основе натуральных каротиноидов. Что можно сказать по этому поводу?

Ответ: Каждый производитель решает сам, какой продукт использовать. Можно лишь сказать, что синтетические каротиноиды используются в кормлении более 45 лет, и за это время не поступало сообщений о каких-либо негативных эффектах при их использовании для здоровья животных и человека. Синтетические и натуральные астаксантин, кантаксантин и β-апо-8’-каротиновая кислота являются идентичными по структуре молекулами.

С научной точки зрения утверждение «натуральное лучше, чем синтетическое» является предвзятым. Наглядным примером этому может служить наша боязнь синтетических пестицидов. Мы часто сознательно выбираем продукты, которые не содержат «химию», используемую для борьбы с болезнями и вредителями растений. Насколько мы заблуждаемся, показывают нашумевшие исследования Брюса Эймса и коллег, результаты которых были опубликованы в одном из самых авторитетных в мире научных журналов Proceedings of the National Academy of Sciences (Издания Национальной академии наук). В статье «Пестициды в питании (99,99% всех являются натуральными)» эти учёные показали, что подавляющее количество всех пестицидов в питании людей приходится на натуральные химические соединения, которые растения вырабатывают, чтобы защитить себя от грибков, насекомых и животных.

Вопрос: Как получают натуральные каротиноиды из растительного сырья?

Ответ: На самом деле для экстракции каротиноидов и производства конечных продуктов из растительных клеток также используются химические вещества и химические реакции.

Цветки бархатцев сначала силосуют, затем перед экстракцией их могут подвергнуть дополнительной механической обработке. Красный перец на начальном этапе высушивается для улучшения его измельчения. Экстракция происходит с помощью органических растворителей (ацетон, метанол или гексан). В последующем растворитель удаляется с помощью дистилляции, а остаточный экстракт каротиноидов омыляется (сапонифицируется). Процесс сапонификации включает в себя подогрев с щелочной обработкой. Конечный омыленный экстракт стабилизируется антиоксидантом и добавляется на носитель.

Вопрос: Если мы говорим о синтетическом астаксантине, кантаксантине и β-апо-8’-каротиновой кислоте, то в чем отличие химического синтеза от такового в водорослях и дрожжах?

Ответ: Бактерии, растения, дрожжи и водоросли генерируют каротиноиды, направляя вещества-прекурсоры по определённому пути биохимических реакций. Ферменты катализируют трансформацию исходных молекул в конечные формы каротиноидов. Это происходит в клетках, поэтому клетки как бактерий, так и водорослей и дрожжей содержат не только конечные формы пигментов, но и различные промежуточные продукты. Соответственно так называемые натуральные источники каротиноидов представляют собой смесь различных каротиноидов и их прекурсоров.

Химический синтез даёт возможность в строго контролируемых условиях получать из простых молекул более сложные, которые идентичны таковым в природе. Поэтому разница между химическим синтезом, контролируемым человеком, и биохимическим синтезом в живых клетках следующая:

1) в отличие от живых клеток, во время химического синтеза используют точно спроектированные реакционные ёмкости;

2) для получения каротиноидов во время химического синтеза вместо ферментов используются изолированные одношаговые реакции;

3) с помощью химического синтеза получают высокоочищенные специфичные компоненты, а не смесь, состоящую из ряда неизвестных компонентов;

4) производство синтетических каротиноидов менее негативно влияет на окружающую среду по сравнению с биотехнологическими производствами, генерирующих коммерчески релевантный уровень таких каротиноидов.

Вопрос: Как производят синтетические каротиноиды?

Ответ: По большому счёту так же, как и большинство витаминов, которые мы потребляем сегодня. Например, из алифатического альдегида цитраля синтезируется сначала витамин А, а затем β-каротин. Из последнего синтезируется кантаксантин. То есть витамин А и β-каротин являются прекурсорами для производства кантаксантина. В природе у многих видов млекопитающих и птиц существует способность разворачивать данный процесс в обратном направлении для удовлетворения потребности организма в витамине А, то есть они могут преобразовывать в метаболизме кантаксантин и бета-каротин в витамин А.

Вопрос: Так почему же всё-таки синтетические продукты чаще обсуждаются в прессе?

Ответ: К сожалению, конечный потребитель по большей части сталкивается с негативными сообщениями, касающимися химического синтеза, например о нежелательных побочных веществах, загрязнителях и пестицидах в окружающей среде и продуктах питания. На самом деле благодаря высокому уровню точности, с которым можно контролировать химические реакции, конечные продукты могут быть очень чистыми, безопасными и обладающими заданными свойствами.

Ранее было упомянуто, что химический синтез, например, астаксантина обладает менее негативным воздействием на окружающую среду по сравнению с «естественным» процессом. Производство синтетических витаминов практически искоренило болезни, связанные с витаминной недостаточностью в животноводстве. Более того, ясно, что одних только натуральных источников сегодня недостаточно для покрытия потребности современного сельского хозяйства.


Количество показов: 372
Автор:  Е. Шастак, доктор аграрных наук, BASF SE, отдел кормления животных, Лампертхайм, Германия
Источник:  Производство каротиноидов: вопросы и ответы
Компания:  BASF

Возврат к списку


Материалы по теме:




 



Создание и продвижение сайтов - ПродвигаеФФ.ру