Acuicultura: Pigmentación de peces

Zoología. Absorción. Metabolización. Factores. Tamaño. Genética. Dieta

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INTRODUCCION.

La acuicultura como fuente de producción para el hombre no es una idea nueva. Esta ya se practicaba 2000 años A.C, en china (Mendez y Munifa).

Este tipo de cultivo ha sido impulsado fundamentalmente por la disminución del producto silvestre. De esta forma se ha establecido una nueva area productiva con un crecimiento explosivo y un mercado en continua expansión.

El cultivo comercial se inicia en chile a fines de la década de los 70, aunque ya en 1932 se había introducido y establecido el cultivo de la trucha (Oncorhynchus mykis), pero solo en forma ornamental.

El criterio fundamental de aceptación del salmón, por parte del publico consumidor, es el impacto visual dado por la coloración rosada o roja de su carne. Esta es la característica distintiva de esta especie y lo que contribuye a darle el sello de exclusividad a su imagen a diferencia de otros productos alimenticios de origen animal que son juzgados básicamente por su sabor, textura, frescura, etc. Por consiguiente, el grado de pigmentación de la carne es un factor preponderante en la determinación del precio del mercado que alcance el salmón, en cualquier de sus formas de presentación.

La coloración de la carne de estos peces anádromos esta dado por la absorción y depósitos de carotenoides en su carne (Kanemitsu y Aoe, 1987). Estos carotenoides pueden ser sintetizados solamente por plantas, levaduras y fitoplacton, por lo cual en vida silvestre los peces los consumen a través de la cadena trófica.

En salmonideos bajo condiciones de crianza artificial, al no contar con una fuente de pigmentación en su dieta, la coloración de su carne es blanca, debido a que son incapaces de sintetizar estos compuestos.

Los caratenoides encontrados en salmonideos corresponden básicamente ha Astaxantina (3.3'-dihidroxi- 4.4'-diceto-( caroteno) y cantaxantina(4.4'-diceto-( caroteno) (Steves, 1948). También es posible encontrar, aunque en menores concentraciones tisulares, adenorrubina, zeaxatina, luteina y otros compuestos caratenoides (Hata y Hata, 1973).

Dada la fuerte expansión de la salmonicultura y la necesidad de pigmentar estos peces, se ha generado una gran demanda mundial por fuentes pigmentantes. Entre los productos utilizados se ha recurrido ha fuentes naturales de carotenoides, como crustáceos o desechos del procesamiento de crustáceos, plantas, algas y levaduras, con resultados variables (Torrissen et al, 1989), y fuente artificial de pigmento, de las cuales solo existe el Carophyll red 10%( (cantaxantina sintetica) y Carophyll pink 8%( ( astaxantina sintética). Estos pigmentos son marca registrada de F. Hoffman- La Roche y Co. Ltda. Suiza.

Los productos sintéticos, Hasta la fecha, han sido hasta la fecha, la fuente de pigmentos mas utilizada por la acuicultura mundial y nacional, por ser productos estandarizados, con una alta concentración de carotenoides y de fácil manejo. Estos sin embargo, ofrecen ese único aporte a la dieta a un precio extremadamente alto, representando entre al 15 al 20% del costo de la dieta (Sinnott, 1989), y dado que son productos importados significan una continua salida de divisas para el país. Por otro lado su autorización como aditivo alimentario aun no es general a nivel mundial.

REVISION BIBLIOGRAFICA.

Pigmentación en peces

1° GENERALIDADES.

La coloración rosada de los salmonideos esta dada por la presencia de carotenoides oxigenados en su tejido muscular, principalmente astaxantina y en forma abundante cantaxantina, aunque también se pueden encontrar pequeñas cantidades de otros carotenoides como zeaxantina, luteina, capsantina, etc..(Torrissen et al, 1989)

Esta coloración, aunque depende de los pigmentos retenido por el tejido muscular, no guarda una relación directa con la concentración muscular de carotenoides . A bajo nivel de carotenoides, la asociación es lineal entre la intensidad de pigmentación y la concentración muscular, si embargo, por sobre los 3 a 4 mg/kg esta relación se pierde debido a que el ojo humano no tiene la sensibilidad para captar diferencias de pigmentación por sobre las concentraciones antes mencionadas (Torrissen et al, 1989). Otro factor que influye sobre esta relación es la presencia de grasa intermusculares despigmentadas que, si se encuentran en alta cantidad, puede enmascarar la pigmentación visual de la carne. Así, se plantea que con un prolongado ayuno previo a la cosecha, movilizara estas grasas, y de este modo, se apreciaría una mejor pigmentación en el producto.

Por lo tanto se sugiere que 4 mg de carotenoide por kg de músculo seria la concentración mínima requerida para alcanzar una pigmentacion visual aceptable para la comercialización de la carne de los salmonideos (Torrissen et al, 1989)

2.1- Absorción.

El lugar de absorción de la cantaxantina fue medida a través del coeficiente de digestivilidad de la astaxantina en diferentes secciones del tracto gastro intestinal de los peces, con lo que se determino que el pigmento es absorbido principalmente en la parte posterior del intestino.

Sin embargo se ha planteado que los carotenoides, al ser liposolubles, probablemente son emulsificados en el micelio y absorbidos junto con la bilis y lípidos a nivel intestinal.

La velocidad de absorción en la cantaxantina en trucha arcoiris fue determinada, usando cantaxantina marcada con tritio, con lo cual se describio que este pigmento aparece recién a las 3 horas, siendo su máxima concentración a las 24 horas, y que a las 72 horas todavía podían verse grandes cantidades en el plasma. Con lo que se puntualiza que la absorción de la cantaxantina en la trucha es un proceso lento, comparado con la absorción de nutrientes esenciales como los aminoácidos y los ácidos grasos.

Además se ha planteado que la absorción puede ser incrementada por la incorporación de grupos hidoxilos en el esqueleto del caroteno. Esta hipótesis es sostenida por varios autores quienes demuestran que los coeficientes de absocion obtenidos para la astaxantina han sido 1.3 y 1.7 veces mas altos que para cantaxantina, lo cual estaría fundamentado por la mejor absorción intestinal, debido a la ausencia en este ultima de grupos hidroxílicos en su estructura y a un mejor depósito del pigmento en el tejido muscular, de la astaxantina.

2.2 -TRANSPORTE.

En este sentido, los trabajos realizados en salmón chum (Oncorhynchus keta) con astaxantina, y en trucha arcoiris, con cantaxantina concuerdan que, en salmonideos los carotenoides son transportados en la sangre unidos, mediante enlaces no covalentes, a lipoproteínas. Estos son sintetizados en el hígado, donde podria ocurrir una eventual reubicacion de la quilomicra en las diversas lipoproteínas portadoras. Además la lipoproteina en alta densidad (HDL), es la principal portadora de carotenoides, con yn 61.04% del total.

En hembras de salmón chum, durante el desove, se observo que la astaxantina es transportada por la vitelogenia (proteína especifica de las hembras) desde el músculo o el tracto gastro-intestinal, hasta los ovarios. Una ves localizados en las ovas, estos carotenoides, principalmente astaxantina, pero también cantaxantina, luteina, zeaxantina y (-carotenos, se unen con la proteína de la yema del huevo, lipovitelina o, por el contrario, se encuentra en solución en la fracción lipídica de la yema, en forma libre o como ésteres.

2.3 METABOLIZACION Y EXCRECIÓN.

Se ha informado de la transformación de astaxantina a vitamina A1 y A2 en truchas arcoiris que no recibieron vitamina A en el alimento. En esta transformacion, al parecer, no habria participacion bacteriana y ocurre en la pared intestinal, lo cual a sido demostrado por estudios in vitro con cintas y sacos de intestino de trucha arcoiris incubadas con astaxantina tritiada, este proceso sería de baja magnitud y no se lleva a cabo o se reduce significativamente en aquellos peces cuyo requerimiento de vitamina A es satisfecho por la dieta. La tranformación de astaxantina a vitamina A se realiza a través de los siguientes pasos metabolicos: reduccion de astaxantina a (-caroteno, conversión de (-caroteno en vitamina A1 y finalmente por deshidrogenación la converción de vitamina A1 en vitamina A2. También se ha descrito este proceso de transformación, de astaxantina a vitamina A, en ovarios de truchas sexualmente maduras, a través de la deshidrogenación de vitamina A1 a vitamina A2, la cual seria tan rápida, que este metabolito no se detectaría.

La función del hígado de los peces en este proceso de reducción de astaxantina a vitamina A es incierto. Lo que si se ha determinado, con respecto al hígado de los peces, es que este cumple un papel relevante como reserva de vitamina A (Storebakken et al, 1991). Además de ser un órgano metabolico y excretor de carotenoides y de sus metabolitos.

2.4.-DEPOSITO MUSCULAR.

Se ha demostrado que la cantaxantina se deposita en el músculo blanco de la trucha arcoiris, mientras que en el músculo obscuro no se ha determinado el deposito de carotenoides. Esto se puede atribuir a una composición desigual de la actomiosina (complejo de actina y miosina que forman la unidad contractil de la fibra muscular) en los dos tipos de musculos o a diferentes fisiologia entre ellos (Storebakken y No, 1992)

3 FACTORES QUE AFECTAN LA PIGMENTACION.

3.1 GENERALIDADES.

La cantidad de pigmentacion se relaciona con la cantidad de pigmento en el musculo , la cual varia de acuerdo a factores fisicos, siendo el porcentaje de retencion informada de 1 a 18% en salmonidos en general (Torrissen et al, 1989).

Para determinar el porcentaje de retencion es importante conocer con exactitud la ingesta de los alimentos que contengan pigmentos. En los peces, dadas las caracteristicas de actividad, es muy dificil, incluso en condiciones experimentales. Esta problema puede solucionarse al hacer una funcion en base a, la cantidad de carotenoides retenidos por unidad de incremento en peso corporal o peso de tejidos u órganos, con la siguiente formula:

CR = ( W2 * C2 - W1 * C1 )

B

Donde:

CR = Cantidad de carotenoides retenidos.

W1 y W2 = Peso promedio inicial y final, respectivamente.

C1 y C2 = Concentración inicial y final de carotenoides en el tejido, respectivamente.

B = Incremento en peso.

Por lo tanto, la retencion de pigmentos basada en los carotenoides retenidos, en los carotenoides ingeridos podria calcularse, si se conocen los requerimientos de alimento para el crecimiento ( No y Sstorebakken, 1991).

3.2- FACTORES FISIOLOGICOS

3.2.1- TAMAÑO DE LOS PECES.

Se ha determinado que en truchas arcoiris bajo los 80 - 100 gr. Y en salmon del atlantico bajo los 200 - 400 gr., los carotenoides se depositan en la piel y organos y muy poco en los tejidos musculares de estos peces, el cual permanece blanco. Por lo que se plantea, que este fenomeno esta mas relacionado con la edad y estado fisiologico de los peces, que con el peso corporal o la concentracion de carotenoides en la dieta. En todo caso, la observación empirica de este hecho, ha llevado a que los salmonicultores comiencen sus programas de pigmentacion por sobre los 100 o 150 gr. En truchas y por sobre los 350 o 400 gr. en salmones, devido a que una pigmentacion previa les significa gasto innecesario.

Los peces de mayor tamaño, en cambio, presentan una relacion lineal entre su peso vivo y la pigmentacion muscular, por lo tanto, a mayor peso más eficiente es el deposito de estos pigmentos en el tejido muscular.

Existe una relacion entre la velocidad de crecimiento (% de crecimiento) y el depositos de pigmentos en el tejido muscular. Los peces de crecimiento lento o intermedio presentan un rapido incremento en el contenido de carotenoides, en cambio aquellos, con un rapido crecimiento, el deposito es mas lento por ser mayor la masa muscular a pigmentar.

3.2.2 -MADURACIÓN SEXUAL.

Los salmónidos durante la maduración sexual movilizan los carotenoides desde su tejido muscular transfiriendolo selectivamente a la piel, en el caso de las hembras (Torrissen et al, 1989).

Esta perdida de carotenoides en el musculo de los peces maduros puede llegar a un 60%, en comparación con su contenido muscular previo (Meyers, 1986), sin embargo, éste puede ser disminuida con aportes relativamente altos de carotenoides en el alimento durante los meses previos a la época de desove (Storebakken y No,1992).

La maduración de los salmonideos tambien se ve acompañada por una disminuciónen la ingesta de alimento y una notable alteración en la composición del tejido muscular, lo cual trae como consecuencia un deterioro en la calidad de la carne de estos peces. No obstante, en el caso de la trucha y el salmon del atlantico (el salmon coho muere al desovar), una alta proporción de peces desovados se recupera y vuelve a tener una buena calidad de carne apropiada (Storebakken y No, 1992).

3.2.3 -FACTORES GENETICOS.

La habilidad de los salmónidos para depositar pigmentos en su musculatura varía tanto entre especie como entre individuos de una misma especie.

La variabilidad entre especie se puede apreciar fácilmente al observar la concentracion de carotenoides musculares en salmónidos silvestres, reportando en mg/kg de peso, 1 a 3 en trucha arcoiris, 3 a 11 en salmon del atlantico y 9 a 21 en salmon coho. Esta diferencia tambien se observa en salmonidos de crianza artificial aunque fluctúan en rangos menores, (3 a 12 mg/kg. Sinnot, 1989), determinado por la administracion artificial de pigmentos.

3.3 -FACTORES DIETARIOS.

3.3.1 -LÍPIDOS.

La cantidad de lípidos en la dieta ha demostrado tener influencia sobre el deposito de pigmentos en el tejido muscular. El coeficiente de digestivilidad, para la astaxantina y la cantaxantina, aumenta con proporciones crecientes de lípidos dietarios y esto origina contenidos mas elevados de carotenoides en la carne.

Además, la incorporación de lípidos de alto punto de fusión en la dieta de los salmónidos disminuye la digestivilidad de los carotenoides y por consiguiente, su retención en el tejido muscular (Torrissen, 1985).

3.3.2 -CONCENTRACIÓN DE CAROTENOIDES.

El contentenido de carotenoides en la dieta, es el factor determinate de la concentracion de éstos en el tejido muscular de lo salmónidos. No obstante, la tasa de retencion de estos pigmentos disminuye al incrementarse el nivel de carotenoides dietarios. En este sentido se ha observado que la trucha arcoiris presenta una tasa de retencion, tanto para la astaxantina como para la castaxantina, que disminuye por sobre las 50 ppm de astaxantina dietaria. Lo anterior se debería no solo a la saturación de receptores musculares para los carotenoides (actomiosina), sino que, además la capacidad de absocion y/o transportes de estos pigmentos hacia los tejidos también se vería copada..

Torrissen (1989) descubrio por otra parte, un efecto aditivo entre la astaxantinma y la cantaxantina no esterificadas, observando que los mejores resultados de pigmentación muscular se obtenían con un 60% de astaxantina y un 40% de castaxantina en la dieta.

4.-FUNCION DE LOS PIGMENTOS CAROTENOIDES EN SALMONIDOS

4.1.- GENERALES.

Existen dos caracteristicas fundamentales de los pigmentos carotenoides que permiten entender y deducir los roles que ellos puedan llegar a desempeñar. Por una parte, el hecho de ser compuestos organicos coloreados, los hace actuar como agentes pigmentantes, y por otro lado, su capacidad reductora les permite desempeñarse, bajo condiciones especificas, como agentes antioxidantes (Torrissen et al,1989).

En salmonideos, estos carotenoides, por su capacidad pigmentantes ce la piel, cumplen un rol fundamental en la conducta durante el desove, otorgando a los machos sexualmente maduros su color característico y así atraer a las hembras de su especie (Johnson, 1989).

Respecto a la funcion antioxidantes de los carotenoides en salmónidos, estos se desempeñarían como un complemento de la vitamina E, al actuar, a nivel tisular, en lugares de bajas presiones parciales de oxigeno; mientras la vitamina E actúa, eficientemente, en zonas con altas concentraciones de oxígeno.

Ademas se debe resaltar la imporancia que tiene los procesos oxidativos en la estavilidad del pigmento durante el almacenamiento de truchas y salmones.

Así, es necesario señalar, que los pigmentos carotenoides son muy labiles a la luz y a la presencia de oxigeno, en ausencia de estos factores los pigmentos son estables a temperaturas elevadas y por otra parte, a la oxidacion lipidica, que al formar radicales libres, acelera la degradación de los carotenoides formando compuestos incoloros.

5.1 .- EVALUACION SENSORIAL.

La forma mas utilizada de evaluación sensorial en los salmónidos ha sido la comparacion visual del color de la carne del pez con los tonos presentes en la tabla de colores para salmónidos (Colour card for salmonid! F. Hoffman- La Roche Ltd.). Esta tabla ha sido desarrollada especialmente para salmones atlanticos pigmentados con astaxantina. En esta se muestra dos escalas patrones de comparación, una para “steaks” (1-8) y otras para filetes (11-18), ademas se definen las condiciones específicas de la evaluación: luminosidad, lugar de evaluación en el pez y contraste.

La desventaja de este método es que depende de la apreciación personal del evaluador y está sujeto a múltiples variables.

5.2.-EVALUACION INTRUMENTAL

Con la finalidad de obtener una evaluación objetiva y precisa de la pigmentación de la carne de los salmónidos se ha utilizado principalmente colorímetros triestímulos.

La medición que estos colorimetros realizan se fundamenta en que la percepción que tenemos de colores es triparamétrica,, es decir, en funcion de tono, la claridad y la saturación, y que los colores pueden ser representados por coordenadas en un espacio tridimensional (Calvo, 1989).

El sistema mas utilizado para tal efecto es el CIE L*a*b* que define un espacio cromático en coordenadas cilíndricas (L*H*C*). En el primero, la variable L* corresponde a la claridad, @ la cromaticidad con respecto al componente rojo(+) o verde(-) y b* la cromaticidad con respecto al componente amarillo(+) o azul(-). En el caso de la representación en coordenadas cilíndricas la variable L* es la claridad, C* la cromatícidad y H* el tono (Calvo, 1989).

PROTOCOLO DE TOMA DE MUESTRA. (Blomaster)

1. Se tomará un mínimo de 10 individuos por jaula, procurando de que la muestra sea representativa de la población en cuanto a origen y estado sanitario de los peces.

2. Proceda a sacrificar al pez registrando su peso y longitud.

La longitud debe ser tomada según indica la figura 1. (largo "Fork").

3. Posteriormente al corte de agallas, coloque el pez en inmersión en agua de mar para pern,utir un completo desangrado.

4. Eviscerar completanente, incluyendo la extracción de rifión posterior.

5. Registrar los pesos del pez eviscerado y de la masa víscera¡.

6. Realice, un corte tipo "Steak' tomando como referencia la figura 1.

El espesor de esta sección no debería superar los 10 cm.

7. Cada muestra deberá ser envasada en bolsas pbstícas correctwnente identificadas (Especie, fecha, peso, número de jaula).

S. Presione las paredes de la bolsa para la exúwción.máxima de aire o envasar al vacío.

9. Congelar las muestras o bien enviarlas con hielo sí las mismas pueden llegar al laboratorio dentro de las próximas 12 horas.

10. Colocar las muestras en caías de Aislapol correctamente selladas.

1 1. Adjuntar a la muestra una ficha que contenga la siguiente información: * Dieta y concentración de pigmento utilizado.

* Peso del pez y de la masa víscera¡, largo "Fork', observaciones particulares.

12. Despachar al laboratorio con brevedad.

Figura 1.

60 FUENTES DE PIGMENTOS.

6.1 PIGMENTOS SINTETICOS.

Los pigmentos sintéticos son producidos únicamente por Hoffman La Roche, quienes comenzaron la producción de, cantaxantina en 1964 y, solo recientemente, de astaxantina a nivel comercial.

6.2 PIGMENTOS NATURALES

6.2.1 CRUSTACEOS.

La astaxantina en su forma libre, esterificada o fonuando complejos con

proteínas, es el carotenoide mas abundante en los crustáceos, siendo estos la fuente natural de pigmentos para los salmónidos silvestres.

6.2.3 VEGETALES.

6.2.3.1 ALGAS.

Se ha señalado que a pesar que las mieroalgas son la fuente natural con más alto contenido de astaxantina conocido, se han realizado con ellas menores intentos de explotación comercial.

62.3.2.-PLANTAS

Se concluyo que las plantas tendrían solo un pequeño potencial de utilización como insumos pigmentantes, en dietas balanceadas de uso comercial.

Por otro lado, no todos los vegetales tendrían b 'as perspectivas de utilización.

aj

6.2A.- LEVADURAS.

La síntesis de pigmentos carotenoides es una característica de varias especies de levaduras. En general estas levaduras pertenecen a los géneros Rhodoton¿la sannii, Rhodospolidum banno, Sporobolomyces Huyver, Van niel, Cryptococus y Phaffia rhodozyma. Aunque existen otras levaduras que normalmente no sintetizan pigmentos pero pueden ser inducidas a hacerlo (Miller et al, 1976).

esfuerzos han resultados infructuosos porque los desechos presentan un alto contenido de

humedad, ceniza y quitina, b 'o contenidos de proteínas y una baja y variable aj

concentración de pigmentos (O a 200 ppm de @axantina), lo cual hace imposible su incorporación en dietas balanceadas pelletizadas. Por lo tanto, estos desechos de crustáceos no pueden ser empleados directamente en el cultivo comercial de salmónidos (Torrisson et al, 1989).

6.2.3 VEGETALES.

6.2.3.1 ALGAS.

La utilización de las esporas rupturadas de la microalgas Haematococus pluvialis como fuente pigmentante en truchas arcoiris fue reportada por Sommer et al (1991), obteniendo una pigmentación inferior a la requerida comercialmente, debido a la elevado porcentaje de esterificación de la astaxantina presente y a una incoínpleta ruptura de las esporas de la microalga.

Torríssen et al (1989), han señalado que las algas de genero Chlorophycea tienen la habilidad de sintetizar gran cantidad de astaxantina, cantaxantina y otros pigmentos bajo condiciones desfavorables (p.e.: deficiencia de nitrogeno), aunque también reportan la baja utilización de estos pigmentos en los peces debido a que un gran porcentaje de esta astaxantina estaría en forma de ésteres.

También se ha informado que los géneros Chiamidomoiias, Chiorocoecum, Neochloirs y Protosiphon contienen importantes cantidades de carotenoides (hasta 250OOppm de astaxantina, principalmente monoésteres)(Markovits, 1991).

Se ha señalado que a pesar que las mieroalgas son la fuente natural con más alto contenido de astaxantina conocido, se han realizado con ellas menores intentos de explotación comercial, a causa de un menor grado de desarrollo de las tecnologías para su cultivo, en comparación con organismos heterotróficos como las levaduras.

6.2.3.2.-PLANTAS.

Se ha reportado la utilización en truchas arcoiris de plantas Híppophae rhamoides (luteina, zeaxantina, violaxantina, pero principalmente P-carotenos), Tagetes erecta (principalmente luteina), sin embargo, se concluyo que estas plantas tendrían solo un pequefío potencial de utilización como insumos pigmentantes, en dietas balanceadas de uso comercial.

Por otro lado, no todos los vegetales tendrían bajas perpectivas de utilización. Al utilizar el extracto saponificado del pimentón rojo paprika (principalmente capsantina y capsonubina) como fue@ de pigmentación para salmónidos, han demostrado que este extracto tiene el potencial de reemplazar un 500/o de la astaxantina utilizada en la formulación de dietas prácticas. Por lo tanto, se concluye, que el extracto de paprika se perfila como una buena fuente complementaria de pigmentación para la salmonicultura comercial.

Otra fuente pigmentante con buenas espectativas de utilización son las flores de las plantas del genero Adonis, que es el unico género del reino vegetal que ha sido reportado como fuente de esteres de astaxantina (Markovits, 1991).

6.2.4.- LEVADURAS.

La síntesis de pigmentos carotenoides es una característica de varias especies de levaduras. En general estas levaduras pertenecen a los géneros Rhodotorula sannii, Rhodosporidum banno, Sporobolomyces kluyver, Van niel, Cryptococus y Pha a rhodozyma. Aunque existen otras levaduras que normalmente no sintetizan pigmentos pero

pueden ser inducidas a hacerlo (Miller et al, 1976)

La levadura Pha a rhodozyma (Ph. rh.) pertenece a la familia Cr tococacea que

Off, yp

sintetizan, además de pigmentos, P y 8-carotenos a partir de la fennentación de azúcares.

De los pigmentos que sintetiza esta levadura el 83% a 87% coitesponde a astaxantina en

forma libre, el resto corresponde. a foenicaxantina y otros carotenoides menos importantes (Andrewes et al, 1976).

Es importante señalar que la cantidad de pigmento sintetizado por la levadura también depende de las condiciones de cultivo como: ph, temperatura de incubación y de los medios de cultivos utilizados