，英文称之为astaxanthin，简称ASTA。虾是一种广泛存在于生物体的红色素，尽管“虾青素”一词在日常生活中不常使用，但虾青素存在于许多种人类食物之中。大多甲壳类动物如虾、龙虾、螃蟹等呈现的红色均因虾青素积累所致。1938年科学家从龙虾中首次分离出这种天然抗氧化剂，并取名为虾青素。在随后的几十年里，科学家们弄清楚了这种抗氧化剂的结构和生物活性，其化学名称为：3，3’-二羟基-4，4’-二酮基-p，B’-胡萝卜素，分子式C40H52O4，分子量为596. 86

  虾青素是一种酮式类胡萝卜素, 也是一种萜烯类不饱和化合物。虾青素易于氧化, 氧化后变为虾红素。晶体状虾青素是一种精细深紫褐色粉末, 色泽为粉红色, 熔点大约为 224 ℃, 具脂溶性, 不溶于水, 易溶于氯仿、丙酮、苯和二硫化碳等有机溶剂。虾青素的化学结构是由四个异戊二烯单位以共轭双键形式连接, 两端又有两个异戊二烯单位组成六节环结构[3]。

  天然虾青素是单线态氧的强大淬灭剂。天然虾青素比角黄素、β-胡萝卜素和玉米黄素能更有效地阻止不饱和脂肪酸甲酯的过氧化，其抗氧化活性是维生素E的550倍，是β-胡萝卜素、玉米黄素、叶黄素和角黄素等类胡萝卜素的10倍，被誉为“超级维生素E”、“超级抗氧化剂”。动物实验表明，虾青素可以清除NO2、硫化物、二硫化物，也可降低脂质过氧化作用，有效地抑制自由基引发的脂质过氧化。同时，虾青素具有抗癌活性，能明显影响动物的免疫功能，强化需氧代谢，显著地增强人的肌肉力量和耐受力，具有抗感染活性[4]。

  虾青素有两个手性（或不对称）中心，它们是分子中两端环结构的C- 3和C- 3′。一个手性中心可以有两种构象，虾青素的两个手性碳原子C- 3、C- 3′都能以R或S的形式存在，这样就有3种立体异构体：3S、3′ S,3S、3′ R和3R、3′ R[1]。

  与C— C双键结合的原子的排列方式是可以完全不同的，因为原子不能绕双键扭曲或旋转，除非双键断裂重排，如果两个基团位于双键的同一侧称为Z结构，过去称为顺式结构，如果两个基团位于双键的对应面称为E结构，过去称为反式结构，虾青素在其分子的线型部分有多个双键，每个双键都可以是Z式或E式，全- E结构是最稳定的结构，因为分支基团不竞争空间位置。现已发现，天然虾青素中9，13和15位有Z式结构，因此虾青素可能的几何异构体有全-E，(9Z)，(13Z)，(15Z)，(9Z、13Z)，(9Z、15Z)，(13Z、15Z)和(9Z、13Z、15Z)等[1]。

  虾青素在其末端环状结构中各有一个羟基，这种自由羟基可与脂肪酸形成酯。如果其中一个羟基与脂肪酸成酯，称虾青素单酯；如果两个羟基都与脂肪酸成酯，则称为虾青素二酯。酯化后，其疏水性增强，双酯比单酯的亲脂性强[1]。

  当前虾青素的生物来源主要是用微生物发酵生产以及从甲壳类加工下脚料中提取。

  虾青素广泛存在于鲑鱼、虾、蟹、观赏鱼和鱼卵中，以及植物叶、花和水果中。绝大多数海产甲壳类动物和鱼类都含有虾青素，但都是通过食物链从海洋微藻、浮游动植物中获得的。从甲壳类加工下脚料中提取是虾青素生产的重要方法，主要方法有碱提法、油溶法、有机溶剂法以及超临界C02流体萃取法等。从生物体内提取的虾青素大多为反式结构，使用安全[4]。

  目前国内外报道最多的是雨生球藻。雨生球藻是一种单细胞生物，在培养过程中，氮源缺乏，则在体内积累虾青素，若在培养基中添加二价亚铁离子，虾青素的合成能明显提高，其虾青素含量可达40 mg/L培养液和43mg/g干细胞重。用培养的雨生球藻生产虾青素的特点是单细胞生物繁殖快、培养简单、易于提取，且藻粉可直接应用于食品及饲料工业,减少了成本。除雨生球藻外，还有通过培养绿藻提取虾青素的，衣藻、裸藻、伞藻等均含有虾青素[4][5]。

  1976年Andrewes等人在法夫酵母中发现了虾青素，引起了世人的极大关注。在野生酵母所产的10多种类胡萝卜素中，虾青素是最大的组分，占总类胡萝卜素的40%～95%。法夫酵母已成为工业化生产虾青素的优良菌种。利用法夫酵母生产虾青素的特点是生产速度快，培养条件温和，细胞中不但富有丰富的蛋白质、脂类、维生素，而且还含大量的不饱和脂肪酸及多种虾青素的前体。国外亦有人从保加利亚酸奶中分离得到一株深红酵母，与法夫酵母相比，在同样培养条件下虾青素产量高80倍，且营养要求粗放，生产速度快，成为获取虾青素更有效的菌种[5]。

  因用发酵法生产的虾青素含量较低，故化学合成的虾青素具有一定的竞争优势。虾青素的合成需经多步化学和生物催化反应才能完成，其中生物催化的作用是选择确定合成过程中中间体碳原子的立体构型或氧原子的取代位置。化学合成的主要前体物质为(S)-3-乙酸基-4-氧代-β-紫萝酮，它是由不同的微生物对(R)-萜烯醇醋酸盐的不对称水解，后经萃取、反流分布及重结晶等技术处理所得的产物，这种前体物质经过反应转化为含15个碳原子的维悌希盐，最后由2个含15个碳原子的维悌希盐与一个含10个碳原子的双醛发生反应生成虾青素[6]。

  虾青素是一类断链抗氧化剂, 具有强的抗氧化性能, 清除体内自由基, 延缓衰老的作用。Di等人利用内生过氧化物的温敏消散产生分子氧研究了多种类胡萝卜素猝灭分子氧的能力, 发现虾青素猝灭分子氧的能力最高。虾青素可清除 NO2、硫化物、二硫化物,也可通过 AMVN 降低脂质过氧化作用,保护蛋黄中磷脂酰胆碱脂质免受过氧化基团氧化,整合进膜系统的虾青素也表现出对脂质体的保护作用。将虾青素添加到鼠肝微粒体, 可有效地抑制自由基引发的脂质过氧化作用[3]。

  Nishino 研究了天然类胡萝卜素的抗癌作用, 发现虾青素有着非常强的抗癌作用。Sovoure 等人研究紫外线A和B对SKHI 无毛鼠皮肤的影响时, 发现虾青素的添加可强烈抑制腐胺产生, 并降低精胺和亚精胺等游离多胺浓度，具有极强的单线态氧猝灭能力, 保护皮肤免受紫外线的损害, 作为潜在的光保护剂, 用于阻止皮肤的光老化和防止诱发皮肤癌[3]。

  临床医学研究表明, 低密度脂蛋白（LDL）的氧化是导致动脉硬化的重要原因。虾青素在体内具有非常明显升高高密度脂蛋白（HDL）和降低LDL的功效,而β-胡萝卜素和角黄素则无此作用, 因此推测虾青素能减轻载脂蛋白的氧化, 可用做预防动脉硬化、冠心病和缺血性脑损伤的制剂[3]。

  对于人和其他动物来说, 膳食中的类胡萝卜素是保持眼睛健康所必需的, 可将这些损伤性的活性氧淬灭, 帮助保护视网膜抗氧化损伤。最近的研究表明, 虾青素能通过血脑屏障, 有很大效果预防视网膜的氧化和感光器细胞的损伤, 说明虾青素在预防和治疗“年龄相关性黄斑变性”、改善视网膜功能方面拥有非常良好效果[3]。

  中枢神经系统都富含不饱和脂肪酸和铁, 代谢活性很高, 极易受到氧化损伤, 导致多种神经系统的疾病。虾青素具有保护中枢神经系统的能力, 尤其是大脑和脊柱，能有效治疗缺血性的重复灌注损伤、脊髓损伤、Parkinson氏综合症、Alzheimer氏综合症等中枢神经系统损伤[3]。

  单线态氧对动物的免疫系统具有细胞毒作用，它催化产生的自由基可加速巨嗜细胞细胞膜的降解，导致吞噬效率降低和功能紊乱。虾青素能明显影响动物的免疫功能，在有抗原存在时显著促进脾细胞产生抗体的能力，增强T细胞刺激下人体内血细胞免疫球蛋白的产生还能够部分恢复年老小鼠的体液免疫系统，表明在抗原入侵初期，虾青素能增强特异性体液免疫反应。由此认为，虾青素具有最佳诱导细胞分裂的活性和具备极其重大的免疫调节作用，可作为免疫增强剂使用[7]。

  虾青素是类胡萝卜素合成的终点，它进入动物体后可以不经修饰或生化转化而直接贮存在组织中，使一些水生动物的皮肤和肌肉出现健康而鲜艳的颜色，使禽蛋及禽的羽毛、皮肤、脚、项均呈现健康的金黄色或红色。釜田忠等人1990年在虹鳟鱼饲料中添加含0.1%虾青素的金盏花花瓣的提取物时发现：不仅鱼的表皮磷甲变为黄色，而且肌肉中虾青素的含量也增加了。因此，虾青素是鱼类饲料中的首选色素[6]。

  日本大阪大学蛋白质研究中心使用小白鼠作实验，结果发现虾青素有助于消除因时差反应而产生的“时差症”，且它在消除时差症方面的效果比常用的褪黑激素还要明显[6]。

  虾青素的这些功能，使得它在功能食品、饲料、化妆品和医药等方面有着广阔的应用前景。随着水产养殖和食品医药等工业的发展，对虾青素的需求会持续不断的增加[3]。