انواع کاروتنوئیدها در خوراک دام، طیور و آبزیان: طبقه‌بندی ساختاری و کاربرد در انتخاب افزودنی

کاروتنوئیدها گروهی از رنگدانه‌های محلول در چربی‌اند که جانوران نمی‌توانند آن‌ها را از پایه بسازند و باید از راه خوراک دریافت کنند [4]. به همین دلیل، رنگ زرده تخم‌مرغ، پوست جوجه گوشتی و گوشت ماهی یا میگو به افزودنی‌ای بستگی دارد که در جیره قرار می‌دهیم. وقتی ساختار شیمیایی کاروتنوئیدها را بشناسیم، برگه مشخصات محصول را بهتر می‌خوانیم و رنگدانه‌ها را منصفانه‌تر با هم مقایسه می‌کنیم. در این مقاله، کاروتنوئیدها را از دید همین کاربرد در خوراک طبقه‌بندی می‌کنیم.

کاروتنوئید چیست؟

اغلب کاروتنوئیدها اسکلت ۴۰ کربنی (C40) دارند. در ساختار آن‌ها زنجیره‌ای از پیوندهای دوگانه متناوب وجود دارد که منشأ رنگ است. هرچه این زنجیره مزدوج بلندتر باشد، رنگ از زرد به نارنجی و قرمز می‌رود [1][2]. طبیعت صدها کاروتنوئید دارد، ولی در خوراک دام، طیور و آبزیان فقط تعداد محدودی از آن‌ها کاربرد تجاری دارند.

کاروتن‌ها و گزانتوفیل‌ها

مهم‌ترین تقسیم‌بندی بر پایه وجود اکسیژن است:

• کاروتن‌ها فقط کربن و هیدروژن دارند. بتاکاروتن و آلفاکاروتن از این گروه‌اند.
  
• گزانتوفیل‌ها مشتقات اکسیژن‌دار کاروتن‌ها هستند. بر اساس نوع گروه اکسیژن‌دار، سه دسته دارند: هیدروکسی (لوتئین، زیگزانتین)، اپوکسی (ویولاگزانتین) و کتو یا کربونیل (کانتاگزانتین، کپسانتین). آستاگزانتین هم گروه هیدروکسی دارد و هم کتو.

در مسیر زیستی، کاروتن‌ها پیش‌ساز گزانتوفیل‌ها هستند. برای نمونه، افزودن گروه هیدروکسی به بتاکاروتن، زیگزانتین می‌دهد و آلفاکاروتن به لوتئین تبدیل می‌شود [2][3]. این مسیرها در گیاهان، جلبک‌ها و مخمرها رخ می‌دهد، نه در بدن دام و طیور.

حلقوی یا غیرحلقوی؟

در طبقه‌بندی دیگر، به شکل انتهای زنجیره نگاه می‌کنیم. لیکوپن غیرحلقوی است، اما بتاکاروتن در دو انتهای خود حلقه دارد. این تفاوت به فعالیت ویتامین A مربوط است (در ادامه می‌آید).

طول اسکلت کربنی

بیشتر کاروتنوئیدها C40 هستند. ترکیباتی که کمتر از ۴۰ کربن دارند و از شکستن اسکلت C40 به دست می‌آیند، آپوکاروتنوئید نام دارند. دو آپوکاروتنوئید مهم در خوراک طیور عبارت‌اند از:

• آپو-استر (اتیل‌استر بتا-آپو-۸′-کاروتنوئیک‌اسید):
  از اسید کاروتنوئیکی با اسکلت C30 ساخته می‌شود. چون گروه اتیل دارد، فرمول کل آن C32H44O2 است [6][7]. در جیره طیور رنگ زرد می‌دهد و طبق گزارش دی‌اس‌ام، مؤثرترین و رایج‌ترین رنگدانه زرد برای زرده تخم‌مرغ است [4].
• سیترانگزانتین: آپوکاروتنوئیدی با اسکلت حدود C33 است. دی‌اس‌ام ۱٫۵ گرم از آن را معادل ۱ گرم کانتاگزانتین می‌داند و آن را برای رنگ‌دهی پوست جوجه به کار نمی‌برد [4].

رنگ و منشأ رنگدانه‌های خوراکی

در خوراک طیور معمولاً ترکیب رنگدانه‌های زرد و قرمز لازم است. دی‌اس‌ام گزارش می‌دهد که برای رنگ نارنجی مطلوب بازار گوشت مرغ، کانتاگزانتین همراه با کاروتنوئیدهای زرد و با مقدار کمتر از ۱۰ ppm به کار می‌رود [4]. همچنین پاسخ رنگی زرده به رنگدانه‌های قرمز بیشتر از زرد است و ترکیب زرد و قرمز مقرون‌به‌صرفه‌تر است [8].

از نظر منشأ، رنگدانه‌ها دو دسته‌اند:

• مصنوعی: آپو-استر، کانتاگزانتین، سیترانگزانتین و بخش عمده آستاگزانتین بازار.
• استخراجی از منابع طبیعی: لوتئین و زیگزانتین از عصاره گل جعفری (Tagetes)، و کپسانتین و کپسوروبین از پاپریکا [4].

آستاگزانتین را از ریزجلبک Haematococcus pluvialis و مخمر Phaffia rhodozyma هم می‌توان به دست آورد. با این حال، مروری در Critical Reviews in Food Science and Nutrition تأکید می‌کند که در بازار جهانی، شکل مصنوعی آستاگزانتین غالب است [5]. این نکته برای خریداری که منبع طبیعی می‌خواهد مهم است، چون منابع طبیعی و مصنوعی در دسترسی و هزینه تفاوت دارند.

کاروتنوئیدهای مهم در خوراک: جدول مقایسه

فعالیت ویتامین A

بتاکاروتن، آلفاکاروتن و بتاکریپتوگزانتین پیش‌ساز ویتامین A هستند، اما لوتئین، کانتاگزانتین و آستاگزانتین چنین نقشی ندارند و عمدتاً برای رنگ به کار می‌روند. میزان تبدیل پیش‌ساز به ویتامین A بین گونه‌های جانوری یکسان نیست.

جمع‌بندی

هر رنگدانه را می‌توان هم‌زمان در چند محور توصیف کرد: کاروتن یا گزانتوفیل بودن، نوع گروه عاملی، طول اسکلت، رنگ، منشأ و نقش پیش‌ساز ویتامین A. برای مثال، آستاگزانتین گزانتوفیلی با گروه‌های کتو و هیدروکسی است که رنگ صورتی‌قرمز می‌دهد و بیشتر در تغذیه آبزیان به کار می‌رود، در حالی که بتاکاروتن کاروتنی حلقوی و دارای فعالیت ویتامین A است. این نگاه چندمحوری، مقایسه برگه مشخصات را دقیق‌تر می‌کند. برای انتخاب رنگدانه‌ای متناسب با گونه و هدف رنگ‌دهی، می‌توانید با کارشناسان بهامین دارما پژوه مشورت کنید.

مراجع

[1] Britton, G., Liaaen-Jensen, S., & Pfander, H. (Eds.). (2004). Carotenoids Handbook. Birkhäuser.https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-0348-7836-4

[2] Maoka, T. (2020). Carotenoids as natural functional pigments. Journal of Natural Medicines, 74(1), 1–16. https://doi.org/10.1007/s11418-019-01364-x

[3] Rodriguez-Concepcion, M., Avalos, J., Bonet, M. L., et al. (2018). A global perspective on carotenoids: Metabolism, biotechnology, and benefits for nutrition and health. Progress in Lipid Research, 70, 62–93. https://doi.org/10.1016/j.plipres.2018.04.004

[4] Lozano, C., & Umar Faruk, M. (2021). The Pigmentation of Poultry Products I: Sources of Carotenoids. dsm-firmenich Animal Nutrition & Health. https://www.dsm-firmenich.com/anh/news/feed-talks/articles/the-pigmentation-of-poultry-products-i-sources-of-carotenoids.html

[5] Higuera-Ciapara, I., Félix-Valenzuela, L., & Goycoolea, F. M. (2006). Astaxanthin: a review of its chemistry and applications. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 46(2), 185–196. https://doi.org/10.1080/10408690590957188

[6] EFSA FEEDAP Panel (2016). Safety and efficacy of ethyl ester of β-apo-8′-carotenoic acid as a feed additive for poultry for fattening and poultry for laying. EFSA Journal, 14(4), 4439. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2016.4439

[7] Commission Implementing Regulation (EU) 2020/1400 of 5 October 2020 concerning the authorisation of ethyl ester of β-apo-8′-carotenoic acid as a feed additive for chickens for fattening, laying hens and minor poultry species.

[8] dsm-firmenich. Egg yolk pigmentation guidelines. https://www.dsm-firmenich.com/anh/news/feed-talks/articles/eggyolk-pigmentation-guidelines.html