更新时间：2023-03-15 15:21
“虾青素”是一种式类胡萝卜素，化学名为3,3′-二羟基-4,4′-二酮基-β,β′-胡萝卜素，红色固体粉末，具脂溶性，不溶于水，可溶于有机溶剂。它广泛存在于生物界中，特别是水生动物如虾、蟹、鱼和鸟类的羽毛中，起显色的作用。
天然虾青素是一种抗氧化性极强的类胡萝卜素，具有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、预防心脑血管疾病的作用，国际上已将其应用于保健食品、高档化妆品、药品等领域中。虾青素本身稳定性不高，易氧化、见光易分解，市场上多以虾青素凝胶的形式保留其活性。
1933年，库恩与其同事在对动植物体内的胡萝卜素研究时，发现了被称为“紫色类胡萝卜素”的虾青素。
虾青素的重要性质在于它的抗氧化性，它是一种优良的抗氧化剂。整合进膜系统的虾青素通过对脂质体的保护作用，抑制脂质过氧化，还可以保护细胞及DNA免受氧化反应的伤害，保护细胞内的蛋白质，使细胞有效进行新陈代谢，使细胞内的蛋白质更好地发挥功能。这种抗氧化作用表现在延长低密度脂蛋白（LDL）被氧化的时间，从而降低动脉粥样硬化的发生。
其次，对膳食类胡萝卜素摄入量和癌症发病率或死亡率间关系的调查发现，癌症总发病率或死亡率与类胡萝卜素的摄入量呈显著负相关。比较各种类胡萝卜素抗肿瘤活性，以虾青素的作用效果最强。研究发现，虾青素能有效控制多种癌症，如肝癌、口腔癌、大肠癌 、膀胱癌和乳腺癌。
另外，虾青素能明显增强机体局部和全身的免疫能力，这种免疫调节特性与抗氧化性相结合，在防止疾病的发生与传播中发挥重要作用。实验表明，类胡萝卜素可以减缓由衰老引起的免疫能力下降，提高机体免疫器官功能，增强对恶劣环境的抵抗力。更重要的是虾青素能增强体内T细胞的功能，增加嗜中性白细胞、自然杀伤细胞的数目，参与机体细胞免疫；虾青素还可以增加免疫系统中B细胞的活力，消灭外源入侵的病原体，通过协助产生抗体并提高其他免疫组分的活性发挥作用。
国外虾青素已被作为食品添加剂用于食品的着色、保鲜及营养。虾青素为脂溶性，具艳丽红色和强抗氧化性能，对于食品尤其是含脂类较多的食品，既有着色效果又可起到保鲜作用。在日本，将含虾青素的红色油剂用于蔬菜、海藻和水果的腌渍已申请专利，用于饮料、面条、调料的着色也均有专利报道。国外早已开展利用虾青素合成人类保健品的研究，针对其强化免疫系统功能、抗癌、保护视网膜免受紫外辐射和光氧化、抗炎药、预防血液低密度脂蛋白（LDL）-胆固醇的氧化损伤等方面功效性，开发含虾青素的保健品。并且利用虾青素的抗氧化及免疫促进作用可以做成药物用来预防氧化组织损伤。
然而目前国内市场相关仍有一定不足，香港特别行政区知名抗衰品牌TIMESHOP时推出的TIMESHOP虾青素填补了这一空白。其以独一无二的强防御性、深滋养性、高含量性收到业内及抗衰爱好者好评。
官方资料显示，TIMESHOP虾青素甄选珍贵来自南非森林的深海鱼油——美藤果油，富含α-亚麻酸——ω-3必需脂肪酸，人体重要的生命活性物质。每粒含临床推荐有效剂量——天然虾青素6mg，高效补充更多收益。培养基地位于美丽的石林景区，原始的生长环境、纯净的空气和水保证了虾青素的安全和环保；全密闭管道式培养有效避免污染。
研究表明虾青素在人体血清中主要以游离态形式存在， 摄入游离态的虾青素后，在血液中与脂蛋白结合，直接被吸收利用。而摄入虾青素后， 需要先在消化道内水解成游离虾青素后， 才可被吸收利用，且利用率低于游离态。另外，中链脂肪酸链构成的虾青素酯具有较高的生物利用率，优于长链虾青素酯，在肝脏中的最大代谢浓度是血清的3倍左右，因此虾青素的生物利用率与其脂肪酸链的组成也具有相关性。除此之外食品基质中的脂质种类和含量是影响虾青素在生物体内利用率的重要因素。
虾青素的有天然和人工合成两种。化学合成虾青素稳定性较差，且在合成中会有其他物质产生，安全性也仍需论证，因此在实际应用中大多采用的是天然虾青素。
天然虾青素多以固定的酯化形式存在，自然界的虾青素是由藻类、真菌和浮游植物产生的，而虾蟹等甲壳类生物以此为食，将其储存在其甲壳中，从而呈现出红色。而其他水生动物以甲壳类生物为食，因此海洋生物中大多都含有虾青素，藻类、真菌和甲壳类动物成了天然虾青素的主要来源。
研究发现很多种类的藻类如雪藻、衣藻、裸藻、伞藻等都含有虾青素，其中血红裸藻中虾青素的含量可达细胞干重的0.5%；但其生长缓慢，需长周期培育。而最常使用的是雨生红球藻，其虾青素含量最高，最高积累量可达到细胞干重的4%，且雨生红球藻中以3S-3′S型虾青素为主，与三文鱼等生物体内虾青素分子结构基本一致，但其87%以酯化形式存在。
红法夫酵母、豁红酵母、深红酵母等真菌也能合成虾青素，其中红法夫酵母能在多种碳氮源条件下快速生长，野生法夫酵母约含200~500 μg/g干酵母的类胡萝卜素，其中90%为虾青素。与藻类、甲壳类相比，其能在发酵罐中快速代谢和高细胞密度生产。
在甲壳类动物中提取虾青素主要是依靠从水产品加工废料中回收提取，但甲壳动物(如虾及蟹)的壳内中的虾青素主要以酯的形式存在，挪威等国家在处理过程中加入无机酸或有机酸，破坏虾青素与蛋白质或骨骼的部分结合，增加虾青素的释放量，回收率可以达到180 μg/g，但其提取的产量和纯度未达要求，且生产要求高价格贵。
虾青素易于穿过哺乳动物的血液-脑屏障，在屏障外产生抗氧化活性，能将其的抗氧化性能力延伸至大脑，能有效预防和治疗帕金森病等神经性疾病。
糖尿病后期会引发眼睛病变，甚至导致失明。虾青素有效提高血管的抵抗能力，降低血管的渗透力，恢复内外渗透压的平衡，防止血管内物质渗出，保持眼睛的供血。同时，防止自由基与眼睛的胶原蛋白结合，加固视网膜胶原结构，从而改善乃至恢复视网膜病变造成的失明。虾青素还能有效改善因晶状体细胞被氧化造成的老年性白内障，以及原发性视网膜色素变性细胞变性引起的夜盲症。
由于虾青素的抗氧化性，其能有效的清除体内的自由基，抑制肿瘤的生长，有效的预防肝癌，膀胱癌等肿瘤的发生。虾青素能有效的抑制由化学物诱导的初期癌变，在致癌物质的上皮细胞中还有，能使抗癌细胞增殖，强化免疫的功能，并存在有剂量效应。除此之外，虾青素还能抑制肿瘤的转移，是通过抑制逆境环境对自然杀伤细胞抗肿瘤能力的损害实现的。因此虾青素可用作预防和抗肿瘤的药物。
人体中低密度脂蛋白的浓度较高时，容易导致动脉粥样硬化，损害动脉的血管壁，从而阻塞动脉中的血液流动，而引发心脏病和中风，而低密度脂蛋白多以非氧化形式存在，而当其被氧化时，会加速动脉粥状硬化的发生，虾青素作为一种强抗氧化剂，能有效的降低动脉硬化的风险，从而预防心血管疾病。
虾青素能有效的改善哺乳动物的免疫系统功能，通过刺激脾细胞产生抗体，提高依赖于T细胞的体液免疫反应，增加分泌IgM和IgG的细胞数，另外虾青素还能促进免疫球蛋白的产生，有助于老龄动物免疫功能的恢复，增强免疫功能。
在家禽饲料中添加虾青素，可提高禽类生长性能，增强免疫、蛋壳厚度及强度，对鸡蛋的保鲜具有重要作用然虾青素，且无副作用，还可增强其内源性抗氧化防御功能。
天然虾青素能提高水产动物的抗氧化性能及免疫机能，并增强水产动物的非特异性免疫反应和抗肿瘤作用，从而增强抗高温应激能力。
皮肤在强光下会发生氧化灼伤，甚至细胞癌变，而在紫外线的照射下，体内会产生自由基，而虾青素的抗氧化性能清除自由基，将虾青素添加至化妆品中能起到日常防晒作用。其能防止诱发皮肤癌， 延缓细胞衰老， 减少皮肤皱纹、黑色素沉积和雀斑产生， 让皮肤保持弹性，常用于抗光敏作用化妆品的生产。
虾青素是一种具有附着能力的色素。虾青素的着色作用也可用于化妆品中，既能着色，还能起到抗衰的效果。
在食品行业中，虾青素既能增加食物营养，还能起到保鲜、保色、保味的效果，增强食物质量的储存稳定性。虾青素还可可以作为天然食品着色剂使用。在日本将虾青素用于蔬菜、海藻和水果的腌制已有专利报道。
虾青素还可用于美容食品以及胶囊类的高端保健品中。 具有显著的抗疲劳和延缓衰老，提高人体免疫力，对眼睛也有抗氧化保护优势， 具有多种重要而独特的保健功能特性。
虾青素化学结构两端是两个六元环，且在环上存在有两个手性中心， 中间是以共轭双键形式连接的4个异戊二烯结构。
两个手性中心是两端与羟基相连的碳C-3和C-3’。 其都具有R或S两种构象的存在形式。因此虾青素具有三种立体异构体即虾青素（3S，3S'）、虾青素（3R，3R'）和虾青素（3R，3S'）。与其他类胡萝卜素相比，虾青素具有极性更强的构型、更强的酯化能力和更高的抗氧化性能，很大程度上是因为其结构中六元环上的羟基（OH）和酮基（C=O）。虾青素强大的抗氧化能力与其作为还原剂的强给电子能力相关，可中和内源性自由基(过氧化氢、羟基自由基和臭氧阴离子)，并将其转化为更稳定的产物，同时终止生物体内的自由基链式反应。
虾青素结构中存在多个碳碳双键，而与碳碳双键结合的原子的排列方式是可以完全不同的，因此可形成顺反异构，使得虾青素能存在多种几何异构体。虾青素可能有全－E，（9Z），（9Z、13Z），（13Z），（13Z、15Z）等。其中结构最稳定的为全反式，反式－己二烯二酸（全E）结构，因为顺式结构中氢原子与甲基、氢原子与氢原子之间空间位阻较大，因此全反式结构为天然虾青素的主要构型。但全反式结构也容易受其他因素影响（例如：光、热、氧、溶剂等），发生异构化反应，转化形成其他顺式结构。
虾青素末端六元环的羟基可与脂肪酸形成酯，依据羟基与脂肪酸的个数分为单酯和双酯，酯化后虾青素的疏水性有所增强。
虾青素根据立体构型、几何构型与酯化可分为多种结构形式，均存在于自然界中。
虾青素最显著的化学特性是其的抗氧化性。由于其分子结构中含有较多羟基、不饱和酮基以及共轭双键。且羟基和酮基之间形成α羟基酮，使得其极易与自由基反应，展现出虾青素的抗氧化性。
阳光直射下，虾青素的色素流失率非常大。通常有两种作用效果：一是形成顺反双键，一是使虾青素载色体降解断裂，光谱向紫外区漂移并失去颜色。因此在提取加工虾青素是应避光进行。另有研究发现对虾青素有很大破坏作用的是阳光中的紫外光而非可见光。
温度升高对虾青素有一定的破坏作用，温度越高，色素流失率越高。色素中不耐热的部分当温度达到60-90℃时迅速褪色，而其中也有部分耐热的部分，当高达100℃时也仍能稳定存在。
Cu2+、Fe3+、Fe2+对虾青素的稳定性有较大的影响，其中Fe3+的影响最大，可能是因为Fe3+的氧化性最强，而Na+ 、K+ 、Mg2+、Ca2+、Zn2+和 Al3+对虾青素稳定性基本没有影响。金属离子可能是通过影响生物体内的酶活，从而影响虾青素的稳定性。此外金属浓度也会影响虾青素的稳定性，离子浓度越高，色素的流失率越大。
在酸性条件下，虾青素的流失率增大。在一定的碱性范围内，虾青素流失率呈现出先下降后降低的趋势，可见过多的酸碱会引起虾青素结构的变化，在虾青素脂的皂化过程中应选择合适的碱浓度，减少对虾青素的结构的影响。
虾青素分为天然虾青素和合成虾青素。天然虾青素是从生物中提取而来，合成虾青素是通过化学工艺合成。
虾青素是一种脂溶性的物质，因此可以使用油溶法来提取虾青素。油溶法提取主要使用的是食用油脂，常用的天然植物油，有橄榄油，有机大豆油，玉米油等。天然植物油中含有的大量不饱和脂肪酸，其结构中的不饱和键和末端的羧基结构，能为虾青素提供结合位点。使用油溶法提取虾青素安全无毒且提取效率高，但其提取的含量浓度偏低，且不易与高沸点的油分离。
1. 有机溶剂
虾青素属于脂溶性物质，结构中存在大量的疏水基团，因此其易溶于有机溶剂而不溶于水，可使用有机溶剂提取法。结构中带有羟基、酮基等极性基团，虾青素在有机溶剂中溶解度随着溶剂极性增加而减小。常用的有机溶剂有丙酮、三氯甲烷等，有研究表明当使用极性溶剂与非极性溶剂混合时提取效果最好。
2. 超分子溶剂
超分子溶剂是一种具有纳米结构的胶束聚集体，是两亲化合物经过分子间有序自组装而形成。超分子溶剂中含有多种分子间作用力，能为虾青素提供多种结合位点和萃取力。此方法合成简单、极性范围广，还可设计特性。
3. 离子液体
离子液体对虾青素提取受到阴、阳离子，还受到溶剂黏度、极性和氢键接受能力的影响，其自身具有低熔点、强溶解性、高热稳定性的特点。当黏度较大时，可加入水等共溶剂来降低离子液体黏度，提高传质速率。此方法条件温和、可循环使用，但离子溶液价格昂贵。
常用的有超声、高压和磁场辅助法。超声波通过调高溶剂的渗透能力和传质能力，以促进虾青素和溶剂混合。而磁场是通过改变物质的性质来提高提取率。
超临界萃取是利用在临界状态下溶剂对物质有极高的溶解度从而实现萃取。因CO2不仅溶解能力强，且无毒无害，价格低廉易得，对于虾青素的萃取，常使用CO2超临界流体萃取。有研究发现，当二氯甲烷为夹带剂时，可提高萃取效果。超临界流体CO2萃取提取产品纯度高且无毒副作用，但其生产技术要求较高。
酶解法反应条件温和、装置简单且重现性好，被广泛使用。酶解法可虾青素活性受到化学方法的影响，可联合其他方法一起使用，以缓解酶制剂的价格昂贵。
虾青素的全合成法主要有以角黄素或以6-氧代异佛尔酮为原料合成，角黄素原料价格昂贵，工业化生产多以6-氧代异佛尔酮为原料合成。
人类日常食用的天然虾蟹、鱼类等水生动物中皆含有一定量的虾青素，自然膳食中的虾青素摄入量对人体和水生动物都是非常安全的，对于提取浓缩后的虾青素，研究者们也对其安全性进行了一些动物试验和人体试食试验。
日常食用的水生动物中均含有虾青素，研究显示，日常饮食中虾青素的摄入量，对人体无害。小鼠急性经口LD50＞10g/kg，人体单剂量摄取100mg时，未见毒性。虾青素没有维生素A原的活性，其发生VA中毒的可能性极低。
虾青素对小鼠行为和精神状况无显著影响，Ames试验是一种常用的快速检测由物质引发的突变和其潜在的导致癌变影响的有效手段。实验得出，虾青素对红细胞的分化和成熟以及精子的生成和发育无影响，也没有诱导形成骨髓嗜多染红细胞微核的能力。可见虾青素无明显毒性，没有遗传毒性作用。