蝦青素是最早從河螯蝦外殼、牡蠣和鮭魚(yú)中發(fā)現的一種酮基類(lèi)胡蘿卜素。1938年，德國化學(xué)家理查德·庫恩(Richard Kuhn)最早從龍蝦體內提取并鑒定出了這種色素。但是龍蝦等水生生物并不具備合成蝦青素的能力，其食物鏈中的初級生產(chǎn)者——藻類(lèi)才是蝦青素的終極來(lái)源。甲殼類(lèi)水生生物通過(guò)食用這些藻類(lèi)獲得蝦青素，并將其儲存在體內。在活體的蝦中，蝦青素與蛋白質(zhì)結合，其光學(xué)特性發(fā)生改變而呈現出藍色（所以叫蝦青素）；在加熱之后，蛋白質(zhì)變性釋放出蝦青素才顯示出紅色。這些貝殼類(lèi)動(dòng)物又被魚(yú)（三文魚(yú)，鱒魚(yú)）和鳥(niǎo)（火烈鳥(niǎo)，朱鷺）捕食，然后把色素儲存在皮膚和脂肪組織中。這就是三文魚(yú)和其他一些動(dòng)物呈現紅色的原因。

蝦青素的功能

蝦青素分子中的11個(gè)共軛雙鍵賦予其超強的抗氧化能力，達到維生素E的500倍以上，可淬滅單線(xiàn)態(tài)氧、清除自由基、防止或終止因單線(xiàn)態(tài)氧和自由基引起的鏈式反應。一般認為，人類(lèi)的衰老過(guò)程及許多疾病與自由基促進(jìn)疾病發(fā)生和抑制人體自身防御、修復能力的作用相關(guān)。因此，具有超強抗氧化能力的蝦青素作為營(yíng)養品一經(jīng)問(wèn)世即風(fēng)靡全球。除了抗氧化活性外，蝦青素還表現出一系列豐富的生物活性，例如提高免疫力、抗衰老、緩解疲勞等。另外，在魚(yú)蝦貝類(lèi)人工養殖產(chǎn)業(yè)中，蝦青素也被用作著(zhù)色劑添加到魚(yú)餌飼料中，使得人工養殖的水產(chǎn)品擁有野生動(dòng)物一樣的色澤和品質(zhì)。

蝦青素有3種不同的構型， 3R-3′R、3R-3′S、3S-3′S（也稱(chēng)為右旋、消旋、左旋）。天然蝦青素主要是(3S-3′S)類(lèi)型的異構體，其抗氧化活性高于其他兩種類(lèi)型的異構體。

蝦青素的應用

由于蝦青素色澤艷麗，且具有超強的抗氧化能力及其它各種生物學(xué)活性，因此其在食品著(zhù)色、飼料添加以及醫藥和化妝品等各行業(yè)具有巨大的應用價(jià)值。

（1）在水產(chǎn)養殖業(yè)中的應用：蝦青素作為補充色素被添加到水產(chǎn)動(dòng)物的飼料中，使水產(chǎn)動(dòng)物如三文魚(yú)、甲殼類(lèi)水生動(dòng)物等顏色變得更加鮮艷，從而可以極大地提高產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)值。另外，蝦青素也可以提高水生生物抗環(huán)境壓力的能力，幼蟲(chóng)的存活率以及繁殖能力等。

（2）在醫藥中的應用：大量的研究表明蝦青素在預防和治療各種疾病方面具有潛在的作用，如癌癥、慢性炎性疾病、代謝綜合征、糖尿病、腎病、心血管疾病、胃腸道疾病、肝臟疾病、眼疾、運動(dòng)性疲勞等的治療。在臨床上，目前已經(jīng)充分證實(shí)了蝦青素可以“緩解眼睛疲勞”，“抗皮膚衰老”，“增強肌肉彈性”。

（3）在化妝品中的應用：蝦青素作為一種天然的強效抗氧化劑和著(zhù)色，已經(jīng)廣泛應用于防止皮膚老化、改善皺紋和皮膚彈性，防止污染、紫外線(xiàn)和輻射帶來(lái)的損傷，美白祛斑、治療痤瘡，改善唇部粗糙，賦予唇部色彩等多個(gè)領(lǐng)域。蝦青素的特殊分子結構能夠深透肌底，全面中和自由基，保護皮膚免受氧化傷害，并且無(wú)氧化后產(chǎn)物，更加安全有效。此外，蝦青素吸收光譜在470nm左右，非常接近紫外線(xiàn)UVA的波長(cháng)，具有良好的UVA吸收能力，能淬滅紫外線(xiàn)引起的自由基，保護存在于皮膚中的內源性類(lèi)胡蘿卜素，有效減少紫外線(xiàn)對皮膚的傷害。

（4）在運動(dòng)營(yíng)養中的應用：劇烈運動(dòng)使機體內自由基的產(chǎn)生增加，而活性氧自由基是肌肉氧化還原平衡障礙的主要原因，氧化還原平衡的失調引起氧化損傷和肌肉疲勞，從而影響機體的運動(dòng)能力。蝦青素具有極強的抗氧化性以及高效的清除自由基能力，能減輕肌肉損傷、抑制由于長(cháng)時(shí)間運動(dòng)導致的DNA 和脂質(zhì)的過(guò)氧化作用。

蝦青素的生產(chǎn)

目前市場(chǎng)上95%以上的蝦青素仍以化學(xué)法合成為主?；瘜W(xué)合成的蝦青素為三種構型的混合物，即25% (3S-3′S)、25% (3R-3′R)和50% (3R-3′S)，吸收效果差，生物學(xué)活性不高。另外，化學(xué)合成蝦青素的過(guò)程復雜，成本投入高，而且在合成過(guò)程中也不可避免地存在其他中間體和化學(xué)試劑的殘留，帶來(lái)了安全隱患。目前化學(xué)合成的蝦青素只局限性地應用于水產(chǎn)養殖，不允許用于食品和化妝品領(lǐng)域。

另外一種天然蝦青素的獲取方法為生物提取。（1）從蝦殼廢棄物中提取。一些動(dòng)物如魚(yú)蝦通過(guò)攝食，可以在體內積累蝦青素。因此蝦殼廢料是天然蝦青素的一個(gè)重要來(lái)源。但蝦殼廢棄物成分復雜，蝦青素的含量相對低，目前很難大規模地從水產(chǎn)品廢棄物中提取蝦青素。此外，對海鮮過(guò)敏的人群服用此類(lèi)蝦青素還可能會(huì )由于過(guò)敏源的問(wèn)題導致過(guò)敏現象。（2）從紅法夫酵母中提取。紅法夫酵母作為生物安全菌株可直接作為飼料添加劑使用。但是天然的紅法夫酵母中蝦青素含量?jì)H為0.2-0.4 mg/g DCW，并且所產(chǎn)的蝦青素100%為右旋（3R-3′R）產(chǎn)物，抗氧化活性不如左旋蝦青素。此外，利用紅法夫酵母生產(chǎn)蝦青素的技術(shù)要求高，發(fā)酵培養基成分豐富，且在發(fā)酵過(guò)程中要求保持低溫（22 ℃）。（3）從雨生紅球藻中提取。雨生紅球藻是目前天然蝦青素含量最高的生物，蝦青素含量達到15-30 mg/g DCW，而且雨生紅球藻中的蝦青素以左旋（3S-3′S）形式存在，生物學(xué)活性很高。但是雨生紅球藻自養周期長(cháng)，在培養過(guò)程中需要長(cháng)時(shí)間的光照以及大量的淡水，同時(shí)下游分離難度大，藻類(lèi)很難破壁釋放蝦青素，極大的限制了利用雨生紅球藻進(jìn)行大規模工業(yè)化生產(chǎn)天然蝦青素的應用。

利用微生物細胞工廠(chǎng)異源合成蝦青素已成為研究熱點(diǎn)。以大腸桿菌為出發(fā)菌株，引入外源蝦青素合成途徑，構建高產(chǎn)蝦青素的工程菌株近年來(lái)已經(jīng)取得很大的突破。大腸桿菌具有生長(cháng)周期短，易于培養，提取工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)篩選不同來(lái)源的酶，克服限速步驟，精確調控各基因的表達量等手段，不斷提高蝦青素產(chǎn)量并最終達到工業(yè)化要求。利用微生物細胞工廠(chǎng)合成的蝦青素純度高，且100%為左旋蝦青素，生物學(xué)活性高，將是最具有發(fā)展前景的生產(chǎn)手段。