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2021年12月下 第24期 总第372期学术研究China Science & Technology Overview
0.引言虾青素（Astaxanthin）是一种在自然界中广泛存在的酮式类胡萝卜素，化学名称为3,3'-二羟基-4,4'-二酮基-β,β′-胡萝卜素，分子式为C40H52O4，相对分子质量为596.86，分子结构式见图1[1]。虾青素不溶于水，易溶于苯、丙酮和二硫化碳等有机溶剂，呈现橙红色[2]。目前，虾青素的天然来源主要有雨生红球藻、红法夫酵母、鲑鱼和磷虾[3]。虾青素分子结构中的共轭双键长碳链和羟基与酮基形成的α-羟基酮六元环，使虾青素比其他类胡萝卜素更易与自由基和活性氧发生反应，发挥抗氧化作用[4]。虾青素的抗氧化活性是β-胡萝卜素的50倍、维生素E的500倍，有“超级抗氧化剂”之称，对延缓由光化学造成的皮肤老化效果较好，因此在化妆品行业中市场广阔[3]。近年来的研究表明，虾青素在预防心血管疾病、抗癌和提高机体免疫力等方面能发挥重要作用，被应用于医药和保健品行业中[6]。1.虾青素的主要生物活性1.1 抗氧化生物体内过量的自由基和活性氧可通过链式反应引起蛋白质、脂类氧化和DNA损伤，并诱发心血管疾病、肝病和癌症等[5]。袁磊等[6]的研究结果表明不同类胡萝卜素清除羟基自由基的能力依次为：虾青素＞叶黄素＞β-胡萝卜素＞番茄红素。虾青素的共轭双键能将自由基捕获至细胞膜，α-羟基酮环能清除膜内外侧的自由基和活性氧[5]。Liu[7]等将虾青素添加至饲料中喂养黄鲶鱼后，发现鱼肝脏中的过氧化氢酶和超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase, SOD）活性均升高。李峰等[8]通过对高强度运动诱导的肾功能损伤小鼠补充虾青素实验的研究，发现虾青素能提高小鼠肾脏SOD和血红素加氧酶-1活性。1.2 抗炎虾青素有助于修复损伤组织，杀死入侵微生物，表现出较强的抗炎性[6]。Sun等[9]研究发现在软骨细胞凋亡的小鼠模型中，虾青素能通过激活Nrf2信号转导途径，减少软骨细胞的凋亡和细胞外基质的降解，在一定程度上治疗骨关节炎。张田等[10]也发现可以利用虾青素来减轻小鼠骨关节肿胀，增加关节软骨Ⅱ型胶原含量和SOD活性。此外，Kang等[11]的研究表明虾青素能直接抑制白细胞介素-6、白细胞介素-1b和肿瘤坏死因子-α等促炎因子的分泌和表达。2.虾青素的健康效益虾青素的抗氧化和抗炎特性使其在预防心血管疾病[13-15]、治疗癌症[16-19]和增强机体免疫力[20-22]等方面有较大的应用价值。2.1 预防心血管疾病氧化应激和炎症是心血管疾病的主要病理特征，虾青素的抗氧化和抗炎活性使其能作为治疗心血管疾病的潜在药物[12]。沈成等[13]研究发现虾青素能减轻大鼠心肌缺血后炎症细胞浸润程度，维持心脏正常功能。Chen等[14]
虾青素的功能及应用进展
李兆华
（山东省环科院， 济南， 250013）
摘要：虾青素是一种极具潜力的类胡萝卜素，具有抗氧化、增强免疫和预防癌症等功效。本文主要综述了国内外在虾青素的功能及应用方面的进展。
关键词：虾青素， 类胡萝卜素， 抗氧化，
1 虾青素的结构
虾青素，是一种氧化型的类胡萝卜素，化学名称为3,3'-二羟基-4,4'-二酮基-β,β’-胡萝卜素，分子式为C40H52O4。在某些绿藻、细菌和某些酵母菌中，作为次生类胡萝卜素积累。在虾青素分子中，不仅同其他类胡萝卜素一样具有很长的共轭双键，而且在共轭双键链的末端还有不饱和酮基和羟基，羟基和酮基又构成α-羟基酮（见图1）。这些结构都具有比较活泼的电子效应，能向自由基提供电子或吸引自由基的电子，使其极易与自由基发生反应而清除自由基，从而起到抗氧化作用。因而，虾青素不仅具有一般类胡萝卜素的生理功能，而且，由于它特有的结构赋予的超强抗氧化特性，使其具有更为突出的生理功能[1]。
图1 虾青素的分子结构
Figure 1 Molecular structure of astaxanthin
2 虾青素的功能
2.1 虾青素的抗氧化能力
虾青素同其他类胡萝卜素一样具有抗氧化活性，在生物体中表现为猝灭单线态氧[2]，清除自由基，阻止脂质过氧化 [3-6] 等功能。并且越来越多的证据显示虾青素的抗氧化特性强于β-胡萝卜素[7]、玉米黄素（zeaxanthin, 3,3'-二羟基-β-胡萝卜素）[8]、角黄质（4,4'-二酮基-β-胡萝卜素）、维生素C和维生素E[9]。
虾青素是一类断链抗氧化剂，它特有的结构使其具有比其他类胡萝卜素更强的抗氧化特性。Di等[10]研究了多种类胡萝卜素猝灭分子氧的能力，发现猝灭分子氧的能力为：虾青素﹥α-胡萝卜素﹥β-胡萝卜素﹥红木素﹥玉米黄质﹥黄体素﹥胆红素﹥胆绿素。Terao等[7]利用测定甲基亚麻酸氢过氧化物的生成来测验类胡萝卜素的抗氧化功能，发现虾青素由于在α-羟基酮环的C-4和-4’位置上含有氧基团，可有效地延缓氢化过氧化物的形成，而且虾青素的自催化氧化速度比β-胡萝卜素和玉米黄素慢得多，虾青素是比β-胡萝卜素更有效的抗氧化剂。Lee等[8]比较了包括虾青素在内的共轭双键数不同的5种类胡萝卜素在豆油光氧化作用中猝灭活性氧的作用，发现此作用随类胡萝卜素共轭双键数增加而增加，以虾青素的作用为最强。Miki[11]以含亚铁粒子的血红蛋白作为自由基产生者，用硫代巴比妥酸法检测各受试类胡萝卜素、维生素E等的抗氧化性，结果表明：虾青素抗脂肪氧化的能力最强，比β-胡萝卜素高10倍，比维生素E高100倍，故又称‘超级维生素E’。
虾青素
虾青素是一种脂溶性抗氧化剂,天然存在于植物、细菌、海藻、菌菇的叶绿体和色素母细胞中，以及食用它们的鸟类和鱼类（如鲑鱼、虾、火烈鸟）的体内。颜色呈红色，类属胡萝卜素家族。虾青素是目前为止发现的功效最强的抗氧化剂，它的抗氧化能力是VE的550倍，VC的6000倍，葡萄籽的60倍，辅酶Q10的800倍。
虾青素有四种来源：化工合成，虾蟹壳提取，酵母真菌 和雨生红球藻。
在自然界中，只有雨生红球藻中的虾青素含量最高，同时属于纯植物来源，也是最适合人类食用的虾青素产品。
瑞尔姿虾青素在夏威夷远古火山岩海岸KONA岛90英亩的天然 培育场，在专利的封闭式培系育统中进行培育，再经过收集、浓缩、脱水、破壁处理，喷雾干燥而得到雨生红球藻粉，再通过超零界CO2萃取而得到高浓度与纯度的虾青素油，最后制成瑞尔姿虾青素软胶囊。
在虾青素含量方面，一粒4mg的瑞尔姿虾青素中所含的虾青素=1公斤三文鱼=3公斤龙虾=5公斤海蟹。
虾青素具有非常强大的功效：
1、美容功效：虾青素具有增强皮肤弹力、保护真皮层不受来自外界损伤，支撑皮肤胶原结构作用，具有强大保湿、抗皱功效。据临床研究，食用虾青素6周后，细纹和皱纹淡化了53%，皮肤弹性提升了53%，皮肤干燥减少了56%，同时皮肤光滑度、色调，斑点都有明显改善。
2、 可以防止紫外线辐射。虾青素的抗氧化能力是VE的550倍，VC的6000倍，强抗氧化性可能使它成为潜在的光保护剂，有效清除引起皮肤老化的自由基，保护细胞膜和线粒体膜免受氧化损伤，用于阻止皮肤光老化。防晒、美白、淡斑效果显著。
3、抗老化：人体衰老过程也是体内自由基被氧化过程。自由基侵害健康，高度活跃不稳定，吸烟、喝酒、服用药物如抗生素、环境污染、紫外线及有害射线都可产品大量自由基。虾青素高效清除体内自由基，是全世界最佳抗衰老品，可延年益寿，逆转衰老！
4、 抗炎：虾青素被誉为没有副作用的消炎药。对鼻炎、胃炎、哮喘、关节炎、前列腺炎、乳腺炎、妇科炎症等有明显症状的炎症和糖尿病等无症状炎症都有强大功效。据临床研究，虾青素能提高关节灵活性，降低疼痛，减轻鼠标手的苦痛，显著改善关节酸麻胀痛僵，对类风湿性关节炎患者80%以上都有显著的疼痛减弱改善，与抗炎药物相比，作用温和，天然，无毒副作用，是多种炎症因子的抑制剂。
虾青素的作用与功效与作用
虾青素（Astaxanthin）是一种天然产生的红色色素，属于类胡萝卜素的一种。它多存在于海洋生物体内，尤其是对于淡水或海水中产生的虾类、蟹类、鱼类等，含量较高。虾青素被广泛应用于食品、药品、化妆品等领域，其功效与作用也备受关注。
一、虾青素的作用与功效
1. 强大的抗氧化作用：虾青素是一种强大的抗氧化剂，能够中和体内自由基，减轻氧化应激对细胞的损伤。研究发现，虾青素的自由基清除能力是维生素E的550倍、维生素C的800倍，是辅酶Q10的5500倍，因此可以有效保护细胞免受氧化损伤。
2. 提高免疫力：虾青素具有增强免疫力的作用，可以调节和促进免疫系统的功能，从而增强人体对各种病原体的抵抗能力。研究表明，虾青素能够增强自然杀伤细胞的活性，增加T细胞的活性并促进淋巴细胞增殖，提高机体的免疫力。
3. 抗癌作用：虾青素具有一定的抗癌作用，可以通过抑制癌细胞的增殖和转移，促进凋亡和诱导细胞周期停滞等方式抑制肿瘤的生长。研究发现，虾青素对乳腺癌、肺癌、肝癌、结肠癌等多种癌症有抑制作用，且对正常细胞的毒性作用较小。
4. 改善心血管健康：虾青素具有降低胆固醇、抑制血小板凝聚和保护心脏血管等作用，可以预防和改善心血管疾病。研究发现，虾青素可以降低低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的氧化，减少脂质过氧化和动脉粥样硬化的发生。
5. 抗炎作用：虾青素具有一定的抗炎作用，可以通过抑制炎症介质的产生和调节炎症反应的发生，减轻炎症对组织的损伤。研究发现，虾青素可以抑制肺部、肝脏和关节等部位的炎症反应，减轻相关炎症性疾病的症状。
6. 保护眼部健康：虾青素在角膜和晶状体中具有一定的积累，能够防止眼睛受到紫外线的伤害，减轻眼部疲劳和干燥。研究发现，虾青素可以预防白内障、青光眼等眼部疾病的发生。
7. 改善皮肤状态：虾青素具有调节皮肤代谢和提高皮肤弹性的作用，可以改善皱纹、淡化黑斑、保湿滋润等，使肌肤更加健康和年轻。此外，虾青素还可以抑制黑色素的产生，预防色素沉着和色素斑的形成。
