專利名稱：色素的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鮭亞目魚飼料中的新色素，含該色素的新飼料和該色素的應(yīng)用。該色素還適用作加速養(yǎng)殖魚生長的作用劑。
在養(yǎng)殖的鮭亞目魚飼料中必須添加色素以得到所要求的鮮魚肉顏色。最常用的色素是蝦青素，不過，也可應(yīng)用其它色素(例如，雞油菌素)。這些色素都是類胡蘿卜素。這樣的色素暴露于空氣中和在較高溫度下很不穩(wěn)定。所以，這些色素在飼料加工和貯存期間有一定程度的降解。
此外，可商購的蝦青素產(chǎn)品很貴，而且它們的生物保留率很低。如上所述，蝦青素是一種很不穩(wěn)定的化合物，這當(dāng)然是又一個缺點。蝦青素的低穩(wěn)定性是由于氧化作用的緣故。商品色素產(chǎn)品都經(jīng)過配制以避免或減小氧化。蝦青素的典型配方是與明膠和淀粉復(fù)配。然而，應(yīng)用的配方就色素的生物利用率來說通常不是最適宜的。
在挪威專利No.309386(NO-309386)中，公開了在一定程度上解決上述問題的一種新色素。該色素包括用羧酸制備的蝦青素二酯，其中所述羧酸是ω-3脂肪酸和/或具有1～12個碳原子的羧酸。NO-309386中還公開了一種包含所述蝦青素二酯的鮭亞目魚飼料，以及所述蝦青素二酯作為鮭亞目魚飼料的色素的應(yīng)用。
在挪威專利申請No.20013354(NO-20013354)中，公開了NO-309386的蝦青素二酯在加速養(yǎng)殖的魚生長中的應(yīng)用。
當(dāng)分別用作色素和生長提高劑時，用如NO-309386和NO-20013354中所定義的相同羧酸制備的雞油菌素和其它類胡蘿卜素的二酯將有望給出與這兩份專利說明書中所述類似的效果。
通過NO-309386，發(fā)現(xiàn)了比游離蝦青素和其它商品化色素產(chǎn)品更穩(wěn)定的、生物利用率更高的色素。盡管NO-309386的色素與游離蝦青素和其它商品化色素產(chǎn)品相比得到了改善，但它不是最適宜的，所以，在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中仍然強烈希望和需要尋找適用于鮭亞目魚飼料生產(chǎn)的、穩(wěn)定的而且甚至在生物上更有效的色素。
蝦青素在3和3′位置具有兩個不對稱碳原子，并且存在三種旋光異構(gòu)體，即對映體(3R，3′R)和(3S，3′S)，以及內(nèi)消旋形式(3R，3′S)(


圖1)。

圖1蝦青素的旋光異構(gòu)體化學(xué)合成給出這些旋光異構(gòu)體的等量混合物。因此工業(yè)生產(chǎn)的合成蝦青素(它目前是加到水產(chǎn)養(yǎng)殖的鮭魚飼料中的主要色素形式)是大致比率為1∶2∶1的(3R，3′R)-、內(nèi)消旋-和(3S，3′S)-蝦青素的混合物。另一方面，來自天然源的蝦青素的旋光異構(gòu)體組成因來源的不同而在寬范圍內(nèi)變化。藻Haematococcus pluvialis中的主要異構(gòu)體是(3S，3′S)，而酵母Phaffia rhodozyma主要具有(3R，3R′)-蝦青素[Johnson，E.A.和An，G.H.，CRC Critical Reviews in Biotechnology 11(1991)297]。
通常認(rèn)為，當(dāng)喂食含有呈游離形式的(即未酯化的)蝦青素的食物時，蝦青素的旋光異構(gòu)體被同樣好地吸收并沉積在鮭亞目魚的魚肉中[Foss，P.等，水產(chǎn)養(yǎng)殖(Aquaculture)，41(1984)213-226；Kamata等，Nippon Suisan Gakkaishi 56(1990)789]。另一方面，當(dāng)喂食含有呈酯形式的色素時，鮭亞目魚可能對于吸收和沉積蝦青素的旋光異構(gòu)體表現(xiàn)一定的選擇性。已知鮭亞目魚利用(3R，3′R)-蝦青素的二棕櫚酸酯比利用(3S，3′S)-蝦青素的二棕櫚酸酯更好[Torrissen，O.J.等，CRCCritical Reviews in Aquatic Sciences 1(1989)209；Foss，P.等，水產(chǎn)養(yǎng)殖，65(1987)293；Katsuyama等，比較生物化學(xué)與比較生理學(xué)86B(Comp.Biochem.Physiol.86B，(1987)1；Schiedt，K.等，純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)(Pure & Appl.Chem.)，57(1985)685)。然而，野生鮭魚在肉中具有與它們的食物中存在的大致相同的蝦青素立體異構(gòu)體分布，即使所述食物主要含二酯[Lura，H.等，Can.J.Fish Aquat.Sci.，48(1991)429；Turujman，S.A.等，JAOAC 80(1997)622]。這暗示可能的異構(gòu)效果是適中的。
如下文實施例1中所述，按和以前描述的相同方法(NO-309386)，用合成蝦青素與ω-3脂肪酸的二酯和來自鮭魚腸的粗酶制劑進(jìn)行水解試驗。分析反應(yīng)產(chǎn)物的立體異構(gòu)體組成。將結(jié)果給出于表1中。
實施例1通過常規(guī)化學(xué)合成從商購的合成蝦青素與ω-3脂肪酸濃縮物制備蝦青素的二酯，所述濃縮物包含90％以上ω-3脂肪酸，主要是EPA(二十碳五烯酸)和DHA(二十二碳六烯酸)。應(yīng)用的蝦青素是通過化學(xué)合成制備的，按關(guān)于二醇級分所述的方法測定的旋光異構(gòu)體(3R，3′R)、內(nèi)消旋體和(3S，3′S)的分布分別是25.9∶50.2∶23.9。
用從不久前喂食的鮭魚(Salmo salar)腸新鮮制備的酶混合物處理起始蝦青素二酯達(dá)48小時。然后，通過制備性薄層色譜法將色素分成三個級分；即，兩個羥基都水解了的二醇級分，一個羥基水解了的單酯級分，和余下的二酯級分。通過與(-)-樟腦酰氯反應(yīng)，將二醇級分中的蝦青素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的(-)-樟腦酸的二酯，并且通過二樟腦酸酯的高效液相色譜(HPLC)測定蝦青素旋光異構(gòu)體的分布。先通過膽固醇酯酶催化的水解反應(yīng)將單酯級分中的蝦青素轉(zhuǎn)化為二醇，隨后用(-)-樟腦酸處理和如上述那樣分析。利用膽固醇酯酶將剩余二酯級分中的蝦青素轉(zhuǎn)化為二醇的嘗試沒有成功，因為沒有達(dá)到完全的轉(zhuǎn)化。所以，沒有測定剩余二酯級分中的蝦青素旋光異構(gòu)體分布。
鮭魚腸酶混合物對蝦青素的R構(gòu)型表現(xiàn)出意外地高的對映選擇性(表1)。蝦青素二醇級分(即，游離的蝦青素)幾乎僅具有(3R，3′R)構(gòu)型，只含痕量的內(nèi)消旋形式。單酯級分主要包含內(nèi)消旋形式的蝦青素。沒有獲得剩余未水解二酯級分中的蝦青素旋光異構(gòu)體分布，不過，考慮到起始二酯、二醇和單酯級分的組成，很可能剩余二酯級分中主要具有(3S，3′S)形式的蝦青素。不同級分中色素的相對摩爾量與基于旋光異構(gòu)體分布預(yù)期的相符。
表1.得自鮭魚腸的酶水解蝦青素ω-3脂肪酸二酯的對映選擇性研究結(jié)果
aND未檢測到基于前文引用的文獻(xiàn)，可以期望對R構(gòu)型的一定程度的對映選擇性。但是，由于野生鮭魚中的蝦青素異構(gòu)體組成與食物中的大致相同，用本發(fā)明的酯證實的極度專一性很意外。
這一意外的發(fā)現(xiàn)很重要。從NO-309386已知，增加的酶促水解和鮭魚肉中蝦青素的增加的淀積量相關(guān)。本發(fā)明證明了(3R，3′R)-和(3S，3′S)-異構(gòu)體之間水解速度差異很大，表明基于(3R，3′R)-異構(gòu)體的蝦青素二酯比基于(3S，3′S)-異構(gòu)體的二酯將具有顯著更高的生物攝取量。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)懂得，蝦青素的高生物攝取量表明好的色素形成效果。
基于純化的立體異構(gòu)成分的蝦青素二酯產(chǎn)品將顯然比外消旋的或不太純的產(chǎn)品更昂貴。文獻(xiàn)中關(guān)于對(3R，3′R)-異構(gòu)體攝取的一定的優(yōu)先性方面的論述一直沒有這樣啟示本領(lǐng)域技術(shù)人員生產(chǎn)(3R，3′R)-二酯的高成本會通過增大的生物利用率得到補償。從酵母Phaffiarhodozyma生產(chǎn)蝦青素的生產(chǎn)商的聲明中強調(diào)了這一點。已知得自P.rhodozyma的蝦青素主要包含(3R，3′R)-異構(gòu)體。該生產(chǎn)商稱，利用Phaffia產(chǎn)品的好處是它主要包含沒有酯化的蝦青素，人們認(rèn)為它比酯化的蝦青素被利用得更好(Igene Biotechnology Inc.的宣傳小冊子‘ AstaXinNaturally！’，它是在2001年8月特隆赫姆的Aquanor展覽會上分發(fā)的)。相反，本發(fā)明人證實，含ω-3脂肪酸的(3R，3′R)-蝦青素二酯的生產(chǎn)，將給出比(3S，3′S)酯化產(chǎn)品所發(fā)現(xiàn)的明顯更高的攝取量。利用合成的或天然的(3R，3′R)-蝦青素的二酯當(dāng)然觀察到相同的效果?；贜O-309386的啟示，本發(fā)明人認(rèn)為，利用(3R，3′R)-蝦青素和短鏈脂肪酸的二酯將具有相似的益處。
蝦青素是很昂貴的，而且蝦青素或其它類胡蘿卜素的添加被認(rèn)為是鮭魚飼料的生產(chǎn)中最高的成本因素。本發(fā)明顯示，生產(chǎn)由(3R，3′R)-蝦青素和羧酸(其中該羧酸是ω-3脂肪酸和/或短鏈酸)的二酯組成的色素將具有商業(yè)價值。
為簡便起見，下文的術(shù)語“ω-3脂肪酸”還用來表示ω-3脂肪酸的濃縮物。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白這一點。
本發(fā)明一個主要目的是提供一種鮭亞目魚飼料的色素，它是穩(wěn)定的并且比以前已知的鮭亞目魚色素生物效果更好。
本發(fā)明另一個目的是提供一種色素，它可以以比以前已知的色素更少的量加到飼料中并且仍給出令人滿意的肉色素形成。通過附后的權(quán)利要求實現(xiàn)了該目的和其它目的。
本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案是(3R，3′R)-蝦青素的二酯，其中該二酯是用ω-3脂肪酸制備的，所述脂肪酸包含總量為18～100％的二十碳五烯酸(EPA)(全部順式C205 n-3)和/或二十二碳六烯酸(DHA)(全部順式C226 n-3)。
本發(fā)明一個更優(yōu)選的實施方案是(3R，3′R)-蝦青素的二酯，其中該二酯是用ω-3脂肪酸制備的，所述脂肪酸包含總量為40～100％的二十碳五烯酸(EPA)(全部順式C205 n-3)和/或二十二碳六烯酸(DHA)(全部順式C226 n-3)。
本發(fā)明另一個優(yōu)選的實施方案是(3R，3′R)-蝦青素的二酯，其中該二酯是用ω-3脂肪酸制備的，所述脂肪酸包含8～98％的二十碳五烯酸(EPA)(全部順式C205 n-3)和/或8～98％的二十二碳六烯酸(DHA)(全部順式C226 n-3)。
本發(fā)明一個更優(yōu)選的實施方案是(3R，3′R)-蝦青素的二酯，其中該二酯是用ω-3脂肪酸制備的，所述脂肪酸包含25～98％的二十碳五烯酸(EPA)(全部順式C205 n-3)和/或15～98％的二十二碳六烯酸(DHA)(全部順式C226 n-3)。
本發(fā)明又一個優(yōu)選的實施方案是(3R，3′R)-蝦青素的二酯，其中該二酯是用ω-3脂肪酸制備的，所述脂肪酸包含大約50％的二十碳五烯酸(EPA)(全部順式C205 n-3)和大約35％的二十二碳六烯酸(DHA)(全部順式C226 n-3)。
本發(fā)明又一個優(yōu)選的實施方案是(3R，3′R)-蝦青素的二酯，其中該二酯是用短鏈羧酸甲酸制備的。
本發(fā)明的蝦青素產(chǎn)品可從游離蝦青素生產(chǎn)，它是通過化學(xué)、生物化學(xué)或酶促合成獲得的。優(yōu)選的是，用來生產(chǎn)本發(fā)明的蝦青素產(chǎn)品的蝦青素是從天然源獲得的。
已知真菌Phaffia rhodozyma生產(chǎn)高百分含量的未酯化形式的(3R，3′R)-蝦青素。所以，本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方案是從通過P.rhodozyma生產(chǎn)的蝦青素制備的如前述定義的(3R，3′R)-蝦青素二酯。
本發(fā)明的蝦青素產(chǎn)品包含用羧酸制備的主要是(3R，3′R)-蝦青素的二酯，其中所述羧酸是ω-3脂肪酸和/或具有1～12個碳原子的羧酸。
優(yōu)選地，所述蝦青素產(chǎn)品包含50～100％(3R，3R′)-蝦青素的二酯，更優(yōu)選的是，所述蝦青素產(chǎn)品包含80～100％(3R，3R′)-蝦青素的二酯，最優(yōu)選的是，所述蝦青素產(chǎn)品包含90～100％(3R，3R′)-蝦青素的二酯。
權(quán)利要求
1.可用于鮭亞目魚的色素形成的、包含主要是(3R，3R′)-蝦青素、雞油菌素或其它類胡蘿卜素的二酯的色素，其中所述二酯是用羧酸制備的，其特征在于，該羧酸是ω-3脂肪酸和/或具有1～12個碳原子的羧酸。
2.權(quán)利要求1的色素，其中所述二酯是50～100％(3R，3R′)-蝦青素。
3.權(quán)利要求1或2的色素，其中所述二酯是80～100％(3R，3R′)-蝦青素。
4.權(quán)利要求1～3任一項的色素，其中所述二酯是90～100％(3R，3R′)-蝦青素。
5.權(quán)利要求1的色素，其中所述ω-3脂肪酸包含的二十碳五烯酸(EPA)(全部順式C20:5 n-3)和/或二十二碳六烯酸(DHA)(全部順式C22:6 n-3)總量是18～100％。
6.權(quán)利要求1的色素，其中所述ω-3脂肪酸包含的二十碳五烯酸(EPA)(全部順式C20:5 n-3)和/或二十二碳六烯酸(DHA)(全部順式C22:6 n-3)總量是40～100％。
7.權(quán)利要求1的色素，其中所述ω-3脂肪酸包含8～98％的二十碳五烯酸(EPA)(全部順式C20:5 n-3)和/或8～98％的二十二碳六烯酸(DHA)(全部順式C22:6 n-3)。
8.權(quán)利要求1的色素，其中所述ω-3脂肪酸包含25～98％的二十碳五烯酸(EPA)(全部順式C20:5 n-3)和/或15～98％的二十二碳六烯酸(DHA)(全部順式C22:6 n-3)。
9.權(quán)利要求1的色素，其中所述ω-3脂肪酸包含大約50％的二十碳五烯酸(EPA)(全部順式C20:5 n-3)和大約35％的二十二碳六烯酸(DHA)(全部順式C22:6 n-3)。
10.權(quán)利要求1的色素，其中所述具有1～12個碳原子的羧酸是甲酸。
11.權(quán)利要求1的色素，其中所述二酯是從天然源獲得的蝦青素制備的。
12.權(quán)利要求11的色素，其中所述天然源是Phaffia rhodozyma。
13.鮭亞目魚的飼料，它包含25～70wt％的蛋白質(zhì)，5～60wt％的脂質(zhì)和0～40wt％的碳水化合物，色素，以及0～15wt％一種或多種另外的組分，例如填料，粘合劑，防腐劑，維生素和礦物質(zhì)，其中所述色素是用ω-3脂肪酸和/或短鏈羧酸制備的主要是(3R，3′R)-蝦青素、雞油菌素或其它類胡蘿卜素的二酯，它可用于鮭亞目魚的色素形成。
14.用ω-3脂肪酸和/或短鏈羧酸制備的、可用于鮭亞目魚的色素形成的、主要是(3R，3′R)-蝦青素、雞油菌素或其它類胡蘿卜素的二酯在鮭亞目魚的色素形成中的應(yīng)用。
15.用ω-3脂肪酸和/或短鏈羧酸制備的、可用于鮭亞目魚的色素形成的、主要是(3R，3′R)-蝦青素、雞油菌素或其它類胡蘿卜素的二酯作為鮭亞目魚飼料中的色素的應(yīng)用。
16.用ω-3脂肪酸和/或短鏈羧酸制備的、可用于鮭亞目魚的色素形成的、主要是(3R，3′R)-蝦青素、雞油菌素或其它類胡蘿卜素的二酯用于提高養(yǎng)殖魚生長的應(yīng)用。
17.用ω-3脂肪酸和/或短鏈羧酸制備的、可用于鮭亞目魚的色素形成的、主要是(3R，3′R)-蝦青素、雞油菌素或其它類胡蘿卜素的二酯作為養(yǎng)殖魚飼料中的生長提高劑的應(yīng)用。
18.用ω-3脂肪酸和/或短鏈羧酸制備的、可用于鮭亞目魚的色素形成的、主要是(3R，3′R)-蝦青素、雞油菌素或其它類胡蘿卜素的二酯作為養(yǎng)殖魚飼料中的開胃劑的應(yīng)用。
19.用ω-3脂肪酸和/或短鏈羧酸制備的、可用于鮭亞目魚的色素形成的、主要是(3R，3′R)-蝦青素、雞油菌素或其它類胡蘿卜素的二酯用于增加養(yǎng)殖魚飼料的利用率的應(yīng)用。
20.用ω-3脂肪酸和/或短鏈羧酸制備的、可用于鮭亞目魚的色素形成的、主要是(3R，3′R)-蝦青素、雞油菌素或其它類胡蘿卜素的二酯用于優(yōu)化養(yǎng)殖魚的健康和安寧的應(yīng)用。
21.權(quán)利要求16～20任一項的應(yīng)用，其中所述養(yǎng)殖魚是鮭亞目魚。
全文摘要
本發(fā)明涉及鮭亞目魚飼料中的新色素，含該色素的新飼料和該色素的應(yīng)用。該色素包含用ω－3脂肪酸和/或短鏈羧酸制備的、可用于鮭亞目魚的色素形成的主要是(3R，3′R)－蝦青素、雞油菌素或其它類胡蘿卜素的二酯。通過本發(fā)明提供了一種鮭亞目魚飼料的色素，它與游離蝦青素和以前已知的蝦青素二酯以及可商購的蝦青素和雞油菌素產(chǎn)品相比更穩(wěn)定或一樣穩(wěn)定，而且在生物上更有效。所述二酯還適用于提高養(yǎng)殖的魚生長，作為養(yǎng)殖魚飼料中的生長提高劑，作為魚飼料中的開胃劑以及用于增加養(yǎng)殖魚飼料的利用率，還用于優(yōu)化養(yǎng)殖魚的健康和安寧。
文檔編號A23K1/18GK1589296SQ02823140
公開日2005年3月2日 申請日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者H·布雷維克, B·A·安尼森, E·庫拉斯 申請人:諾爾斯海德公司