Figure 4. (a) First-order kinetics for the hydrolysis reaction of astaxanthin esters at concentrations of 0. 0046 (A), O. 0094 (A), O. 0148 (0), O. 0180 ( · ), O. 0210 (D), O. 0264 (I), and 0. 0362 M (X) of NaOH in the reaction mixtures at 22 ° C. (b) Effect of NaOH concentration in reaction mixture on rate constant of hydrolysis reaction of astaxanthin esters with the total astaxanthin concentrations of 10. 2 (0) and 29. 5 mg/L ( · ) in pigment extracts. (SE 12. 1% ; n = 3.)

Figure 4b shows the effect of NaOH concentration in reaction mixtures on the rate of hydrolysis reaction of astaxanthin esters (Tt = 36. 576 cl. OH-0. 0355 ; R : Z : 0. 9804). Different concentrations of pigment extracts (the astaxanthin concerntrations were between 10 and 100 mg/L) were used to test the effect of the initial concentration of astaxanthin esters on the rate constant of the hydrolysis reaction. The best fit of the experimental data at two initial concentrations of astaxanthin esters shows that the rate constant of the hydrolysis reaction of astaxanthin esters is independent of the initial concentration of astaxanthin esters (FÉgure 4b).

The results indicate that for the saponification of different concentrations of pigment extracts (10-100 mg/L astaxanthin esters), the amount of NaOH and the saponification time needed to complete the hydrolysis should be similar.

Degradation Reaction of Astaxanthin. Figure 5a shows the changes in astaxanthin content in the trans-astaxanthin. A higher concentration of NaOH would result in a higher rate of astaxanthin degradation reaction. As shown in Figure 5a, the plots of astaxanthin content versus time give a straight line, indicating that the degradation of astaxanthin is a zero-order reaction; that is, the rate constant k can be represented by

k = xt = k Ch : S'-C.. Jtt

(6)

Figure 5. (a) Changes in trans-astaxanthin content during degradation at concentrations of 0. 0135 (0), O. 0180 (A), O. 0355 (a), and 0. 0568 M (I) of NaOH in the reaction mixtures at 22 0 C. (b) Effect of NaOH concentration in reaction mixture on rate constant of degradation reaction of staxanthin. (SE 1. 8% ; n = 3.)

Figure 6. Changes in free trans-astaxanthin content during saponification with 0. 0094 M NaOH in the reaction mixtures at 22 and 40 °C.

The result was similar to the degradation of B-carotene and capsanthin in anhydrous media (Minguez-Mosquera and Perez-Galvez, 1995). Figure 5b shows the effect of NaOH concentration in reaction mixtures on the reaction rate of astaxanthin degradation (k = 36. 937 CNaoH+ 0. 1055 ; R = 0. 9981).

Effect of Temperature on Astaxanthin Productivity. To test the effect of temperature on the hydrolysis of astaxanthin esters and the stability of astaxanthin, an experiment to hydrolyze astaxanthin esters at 40 ° C was carried out. Figure 6 shows the progress of hydrolysis of astaxanthin esters at 22 and.. 40 ° C, respectively, with 0. 0094 M NaOH in reaction mixtures.

The results indicated that a higher temperature (e. g., 40 ° C) favored the hydrolysis of astaxanthin esters, but the degradation of astaxanthin was also promoted markedly at the same time (Figure 6). Therefore, high temperature should be avoided during the hydrolysis of astaxanthin esters.

Stability of Carotenoids to NaOH. Changes in the concentrations of lutein, B-carotene, and canthaxanthin during saponification were determined for monitoring the stability of these carotenoids to NaOH. Figure 7 indicated that, unlike astaxanthin, other carotenoids such as lutein, B-carotene, and canthaxanthin were stable to hydroxide, which is in good agreement with the results reported by Ittah et al. (1993) and MinguezMosquera and Perez-Galvez (1998), Because the degradation of carotenoids can be relieved by applying antioxidants to the solution during saponification (Lietz and Henrv, 1997), the presence of a large amount of astaxanthin, the strong antioxidant, might be used to explain the phenomenon that no losses of lutein, B-carotene, and canthaxanthin were observed.

Free astaxanthin is preferable to astaxanthin esters in terms of the utilization by animals (Johnson and An 1991). It is not clear how astaxanthin esters are synthesized within the cells. Nevertheless, esterification of astaxanthin with fatty acids may be enhanced by light induction because the astaxanthin concentrated within lipid bodies in the cytosol of-the algal cell can maximize the photoprotective efficiency (Yong and Lee, 1991 ; Rise et al., 1994). Consequently, it is likely a biological process can be developed to maximize the production of free astaxanthin through controlling the environmental conditions or isolating mutants that do not esterify the astaxanthin, which would be preferred over a downstream processing method.

La figura 4. (a) cinética De primer orden para la reacción de hidrólisis de ésteres astaxanthin en las concentraciones de 0. 0046 (A), O. 0094 (A), O. 0148 (0), O. 0180 (·), O. 0210 (D), O. 0264 (I), y 0. 0362 M (X) de NaOH en las mezclas de reacción en 22 ° C. (b) Efecto de concentración NaOH en mezcla de reacción sobre tarifa constante de reacción de hidrólisis de ésteres astaxanthin con el total astaxanthin las concentraciones de 10. 2 (0) y 29. 5 mg/L (·) en extractos de pigmento. (SE 12. El 1 %; n = 3.) la Figura 4b muestra el efecto de concentración NaOH en mezclas de reacción sobre la tarifa de reacción de hidrólisis de ésteres astaxanthin (Tt = 36. 576 cl. Ah 0. 0355; R: Z: 0. 9804). Las concentraciones diferentes de extractos de pigmento (las concentraciones del astaxanthin estaban entre 10 y 100 mg/L) fue usado probar el efecto de la concentración inicial de ésteres astaxanthin sobre la tarifa constante de la reacción de hidrólisis. El mejor ataque de los datos experimentales en dos concentraciones iniciales de ésteres astaxanthin muestra que la tarifa constante de la reacción de hidrólisis de ésteres astaxanthin es independiente de la concentración inicial de ésteres astaxanthin (FÉgure 4b).

Los resultados indican que para la saponificación de diferentes concentraciones de extractos de pigmentos (ésteres de 10-100 mg / L de astaxantina ) , la cantidad de NaOH y el tiempo de saponificación necesario para completar la hidrólisis deben ser similares.

Reacción de degradación de astaxantina. La figura 5a muestra los cambios en el contenido de astaxantina en el trans - astaxantina. Una mayor concentración de NaOH se traduciría en una mayor tasa de reacción de degradación de astaxantina . Como se muestra en la Figura 5a, las tramas de contenido de astaxantina en función del tiempo dan una línea recta, lo que indica que la degradación de astaxantina es una reacción de orden cero ; es decir, la constante de velocidad k puede ser representado por

k = xt = k Ch : S'-C.. Jtt

Figura 5. ( a) Cambios en el contenido de trans- astaxantina durante la degradación a concentraciones de 0. 0135 ( 0 ) , O. 0180 (A) , O. 0355 ( a) , y 0. 0568 M ( I) de NaOH en el mezclas de reacción a 22 0 C. ( b) Efecto de la concentración de NaOH en mezcla de reacción en la constante de velocidad de reacción de degradación de staxanthin . (SE 1. 8 % ; n = 3. )

Figura 6. Cambios en libre de contenido trans - astaxantina durante la saponificación con 0. 0.094 M NaOH en las mezclas de reacción a 22 y 40 ° C .

El resultado fue similar a la degradación de B- caroteno y capsantina en medios anhidro ( Minguez - Mosquera y Pérez - Galvez , 1995). La figura 5b muestra el efecto de la concentración de NaOH en mezclas de reacción en la velocidad de reacción de la degradación de astaxantina (k = 36. 937 CNaoH + 0. 1,055 ; R = 0. 9 981 ) .

Efecto de la temperatura sobre la astaxantina Productividad. Para probar el efecto de la temperatura sobre la hidrólisis de ésteres de astaxantina y la estabilidad de la astaxantina, un experimento para hidrolizar ésteres de astaxantina a 40 ° C se llevó a cabo. La Figura 6 muestra el progreso de la hidrólisis de ésteres de astaxantina a 22 y 40 ° C .., respectivamente, con 0. 0,094 M NaOH en mezclas de reacción.

Los resultados indicaron que una temperatura más alta (por ejemplo, 40 ° C) favoreció la hidrólisis de ésteres de astaxantina, pero la degradación de astaxantina también se promovió marcadamente al mismo tiempo (Figura 6). Por lo tanto, la temperatura alta se debe evitar durante la hidrólisis de ésteres de astaxantina.

Estabilidad de los carotenoides a NaOH. Los cambios en las concentraciones de luteína, B-caroteno, cantaxantina y durante la saponificación se determinaron para la supervisión de la estabilidad de estos carotenoides a NaOH. Figura 7 indicó que, a diferencia de astaxantina, otros carotenoides como la luteína, B-caroteno, cantaxantina y eran estables al hidróxido, que está en buen acuerdo con los resultados reportados

por Ittah et al. (1993) y MinguezMosquera y Pérez-Galvez (1998), Debido a que la degradación de los carotenoides se puede aliviar mediante la aplicación de antioxidantes a la solución durante la saponificación (Lietz y Enrique el, 1.997), la presencia de una gran cantidad de astaxantina, la fuerte antioxidante, podría ser utilizado para explicar el fenómeno de que no se observaron pérdidas de luteína, B-caroteno, y cantaxantina.

Astaxantina libre es preferible ésteres de astaxantina en términos de la utilización por los animales ( Johnson y An , 1991). No está claro cómo se sintetizan ésteres de astaxantina dentro de las células . Sin embargo , la esterificación de astaxantina con ácidos grasos puede ser mejorada por inducción luz porque la astaxantina se concentró dentro de los cuerpos de lípidos en el citosol de la célula - algal puede maximizar la eficacia fotoprotectora ( Yong y Lee , 1991; Rise et al., 1994 ) . En consecuencia , es probable un proceso biológico puede ser desarrollado para maximizar la producción de astaxantina libre mediante el control de las condiciones ambientales o aislar mutantes que no esterificar el astaxantina , que se prefiere sobre un método de procesamiento aguas abajo.