虾青素，即3‚3’-二羟基-4，4’-二酮基-β‚β’胡萝卜‚早在本世纪30年代就已从虾、蟹壳中分离出来‚在动物体内‚ 尤其是水生动物如虾、蟹及动物的羽毛中广泛存在。它是一种非维生素A原的类胡萝卜素‚在动物体内不能转化为维生素A。虾青素是β-胡萝卜素合成的终止点‚由β-胡萝卜素转变为虾青素需加上2个酮基和羟基，化学合成比较困难。因此市场上虾青素的价格比β-胡萝卜素要高出许多。据报道，人工合成的虾青素和β-胡萝卜素市场价格分别为每公斤2500和600美元。在这样的情况下‚虾青素的生产近年来都是供不应求。当前获得虾青素的途径一般是：从水产品弃物中提取‚某些酵母菌及藻类培养生产虾青素具有很强的抗氧化性能‚动物实验表明它有抑制肿瘤发生、增强免疫功能等多方面的生理作用‚因此在功能食品和医药 等方面应用广泛。

1 生理功能 

1.1 抗氧化作用

虾青素是一类断链抗氧化剂具有强的抗氧化性能。利用内生过氧化物的温敏消散产生分子氧，研究多种类胡萝卜素猝灭分子氧的能力‚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。比较包括虾青素在内共轭双键数不同的5种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‚以虾青素的作用较强。 研究紫外线A和B对SKHI 无毛鼠皮肤的影响时‚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。 对虾青素和其它类胡萝卜素与生育酚清除自由基的能力比较‚发现虾青素较强，而且类胡萝卜素中羟基和酮基的存在与数目对清除自由基的作用十分重要。 虾青素可清除NO2、硫化物、二 硫化物‚也可通过AMVN降低质过氧化作用‚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。对于虾青素的抗氧化能力，将鼠的肝脏线粒体暴露在螯合离子中‚再注入微粒体膜‚定期测定磷脂的脂质过氧化物含量‚发现虾青素具有显著降低脂质过氧化物累积的作用。

1.2 抗癌变作用

对比天然类胡萝卜素的抗癌作用‚发现虾青素具有很强的抗癌作用。 虾青素等类胡萝卜素对黄曲霉毒素 B1（AFB1）引发肝致癌作用的影响。给鼠喂饲虾青素、β-胡萝卜素、番茄红素（300mg／kg 每餐）或额外添加VA 等，腹腔注射AFB1前和同时也腹腔注射3-甲基胆蒽（×20mg／kg体重）。结果发现虾青素、 β-胡萝卜素及3-甲基胆蒽在降低肝癌病灶的数目和大小方面效果显著‚而番茄红素和过量VA无效。这是因为虾青等可降低体内AFB1诱导的DNA的单链断裂‚减少AFB1和肝DNA及血浆白蛋白的结合‚加快体外AFB1代谢为另一种毒性较弱的黄曲霉毒素M1。给由二基亚硝胺（DEN）或α-硝基丙烷引发肺肿瘤的鼠喂饲3或4周的虾青素‚可显著降低肺肿瘤病灶的大小与数目。从富含类胡萝卜素的水果和蔬菜中得到的抽提物可抑制由黄曲霉毒素B1（AFB1）、α- 苯芘（BaP）和环磷酰胺等引起多致变作用‚抽提物中的虾青素具有强烈的抗变作用和抗致畸变效应。 Tanaka 等人用雄性F344老鼠研究了虾青素对4-亚硝基喹啉-1-氧化物诱导的口腔致癌作用所产生的化保作用。给鼠饲喂 100mg／kg 虾青素‚32周后‚喂饲虾青素组肿瘤发生率比单喂4-亚硝基喹啉-1-氧化物组小得多‚而且喂饲虾青素组未见有口腔肿瘤发生。 虾青素能显著降低MRL／L 鼠淋巴结病和蛋白尿的发生‚虾青素虽没有VA活性‚但在延迟这些症状的显现上却比β-胡萝卜素作用更显著。 虾青素对N-丁基-N（4-羟丁基）亚硝胺对膀胱致癌作用亦有抑制效应。雄性ICR 鼠在20周内饮用水中含250mg／LN-丁基-N（4-羟丁基）亚硝胺‚间隔1星期后‚喂以含50mg／  L 虾青素的水‚持续20周。较后试验结表明‚虾青素饮水处理能极大地降低 N-丁基-N（4-羟丁基）亚硝胺诱导的膀胱癌的发生。

1.3  增强免疫作用

虾青素和β-胡萝卜素2种类胡萝卜素对小鼠淋巴细胞体外组织培养系统的免疫调节效应‚结果表明类胡萝卜素的免疫调节作用与有无VA 活性无关‚虾青素表现出更强的作用。通过整体实验观 察‚发现虾青素等类胡萝卜素均显著促进胸腺依赖抗原（TD-Ag）刺激时的抗体产生‚分泌 IgM和 IgG的细胞数增加。补充虾青素可以部分恢复老年B小鼠对TD-Ag反应时的抗体产生‚有助于恢复老龄动物的体液免疫。体外实验研究还表明‚虾青素还可显著促进B6小鼠脾细胞对TD-Ag 反应中抗体产生‚提高依赖于T专一抗原的体液免疫反应。

1.4 显色作用

类胡萝卜素是鸟类羽毛中非常重要的成分。羽毛中明亮的黄色、桔黄色和红色主要是叶黄素、酮和羟基胡萝卜素如虾青素等所致。 虾青素不同于黄体素‚它在色素沉积时是可调节的。饲料中含虾青素‚家禽食用后积累在蛋黄中‚可使其颜色加深。用类胡萝卜素的抽提物及人工添加虾青素喂饲太平洋小白虾‚喂养14d 后‚均有不同程度的着色效果‚测试发现主要的类胡萝卜素源是黄体素和玉米黄质‚在太平洋小虾中体内代谢为虾青素并沉积显色。鳟鱼饲料中的虾青素二酯大多数被吸收‚在鱼体内虾青素完成从 3S 结构转变为3R 结构‚并在皮肤上累积显色。当红球藻暴露在高辐射下或处于营养胁迫状态时‚绿色的细胞由于累积大量的红色色素虾青素而变红‚添加虾青素合成的抑制剂二苯胺‚高光密度下可引起细胞死亡；添加分子氧产生物质‚则可诱导虾青素的累积。

2 开发应用 

虾青素目前已被广泛开发应用于食品、医药、化妆品及饲料等的生产。虾青素虽是一种类胡萝卜素‚但其某些生物学作用远比其它类胡萝卜素强。虾青素为脂溶性‚具有艳丽的红色和强的抗氧化性能。在食品上不仅可以着色还可以有效地起到保鲜、防止变色、变味、变质的作用。含虾青素的红色油剂既可用于蔬菜、海带和水果的腌渍‚也可用于饮料、面条、调料的着色‚亦有专利报道。虾青素的抗光敏作用较β-胡萝卜素更强‚国外有含虾青素的化妆品专利，医药及食品工业利用虾青素的抗氧化作用、抗炎症作用及免疫促进作用来作为药物预防氧化性组织损伤和配制保健食品。同时由于虾青素有艳丽红色，并可与肌动蛋白非特异结合‚将其加入水产饲料中‚可以改善养殖鱼类的皮肤和肌肉色泽‚增加鱼类的抗病能力。另外‚虾青素对鱼类的生长繁殖具有很重要的作用‚可作为激素促进鱼卵受精‚减少胚胎发育的死亡率‚促进个体生长‚增加成熟速度和生殖力‚虾青素还可作为营养物质促进家禽的生长和提高产蛋率。 毫无疑问‚虾青素的生理功能强大‚而且应用也十分广泛‚近年来国内外对虾青素的需求量也越来越大。除了从水产品加工业的废弃物中提取获得虾青素外‚利用酵母、藻类等微生物工业化发酵生产虾青素‚生产周期短‚前景广阔。但同其它成熟的发酵产物相比‚利用微生物工业化生产虾青素的规模相差甚远‚主要问题仍是产量低、发酵成本高。 因此筛选高产菌株‚改进发酵工艺‚适时引入基因改良技术‚提高产量‚降低成本‚有助于虾青素的进一步开发应用。

图1：微射流纳米高压均质机

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