水溶性雨生红球藻源虾青素及其应用前景
1 虾青素(ASTA)的化学结构及其理化特征
1.1 虾青素的化学结构
虾青素(astaxanthin)即3,3′-二羟基-4,4 ′-二酮基-β,β′-胡萝卜素，为萜烯类不饱和化合物，化学分子式为C40H52O4，分子量为596.86，分子结构中有两个β-紫罗兰酮环，11个共轭双键。
1.2 虾青素的理化特征
虾青素(ASTA)是类胡萝卜素合成的最高级别产物，呈深粉红色，化学结构类似于β-胡萝卜素。
ASTA两端羟基(-OH)旋光性不同，有3种异构型态。其中，人工合成虾青素为3种结构虾青素的混合物(左旋占25%、右旋占25%、内消旋占50%)，极少抗氧化活性;酵母菌源的虾青素是100%右旋(3R-3′R)，有部分抗氧化活性;只有藻源的虾青素是100%左旋(3S-3′S)结构，具有最强的生物学活性。
2 虾青素的不同来源
2.1 合成虾青素
虾青素可以通过人工合成，其极少抗氧化活性，被禁止用作食品原料及添加剂。与天然虾青素相比，合成虾青素的着色能力和生物效价都很低，随着天然ASTA产品的兴起，这种低效的产品会逐渐被淘汰。该类产品目前主要被用于非食用动物或物质的着色上。
2.2 发酵虾青素
某些真菌可以合成虾青素，如红发夫酵母、深红酵母、粘红酵母等。其中，红发夫酵母被认为是除雨生红球藻外最为合适的虾青素来源。但是，酵母菌源的虾青素100%为右旋，只具有部分抗氧化活性。
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自然来源 |
虾青素含量（mg/kg） |
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大西洋鲑鱼 |
5 |
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浮游生物 |
60 |
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磷虾 |
120 |
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北极虾 |
1200 |
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法夫酵母 |
8000 |
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雨生红球藻 |
40000 |
2.3 甲壳虾青素
甲壳类动物的甲壳中含有ASTA，可以利用其甲壳提取ASTA。但是，甲壳中ASTA含量很低，且灰分和几丁质含量高，这极大地限制了该法的应用。
2.4 藻源虾青素
藻源虾青素来源于雨生红球藻、小球藻等。雨生红球藻是目前所知的自然界中ASTA含量最高的生物，最高可达细胞干重的5%以上。藻源ASTA100%为左旋，生理活性最高，使用安全，尤其是雨生红球藻虾青素，可供人类开发使用。
3 虾青素的生理生化功能
3.1 强抗氧化性
天然虾青素是世界上最强的天然抗氧化剂之一，有效清除细胞内的氧自由基，增强细胞再生能力，维持机体平衡和减少衰老细胞的堆积，由内而外保护细胞和DNA健康，从而保护皮肤健康，促进毛发生长，抗衰老、缓解运动疲劳、增强活力。
天然虾青素抗氧化活性超过现有的抗氧化剂。
3.2 穿透性血脑屏障
研究表面，虾青素很容易通过血脑屏障和细胞膜，能有效地防止视网膜的氧化和感光细胞的损伤，以及对中枢神经系统尤其是对大脑起到保护作用，从而有效治疗缺血-再灌注损伤、脊髓损伤、帕金森综合症、Alzheimer综合征等中枢神经系统损伤。尤其是视网膜黄斑变性效果较叶黄素更加显著。
3.3 修复肾小球细胞
糖尿病人70%会在5年内发展为肾病损害，虾青素是唯一可以有效阻止糖尿病肾病损害的物质，虾青素主要是通过保护肾小球基底膜、阻止因高血糖产生的自由基来破坏基底膜;此外，还可以对抗肾小管上皮细胞的自由基，保护葡萄糖及磷在肾小管细胞的正常转运，从而保护ATP及钠-钾ATP酶这些重要物质，确保肾脏血流不受影响，减少蛋白尿的产生。
3.4 其他生理功能
3.4.1 抗皱、防紫外线、防晒;
3.4.2 预防心血管疾病;
3.4.3 增强免疫力;
3.4.4 缓解运动疲劳;
3.4.5 抗炎抗感染;
3.4.6 抑制肿瘤等。
4 雨生红球藻及虾青素的应用现状
4.1 硬胶囊
硬胶囊是指雨生红球藻藻粉或破壁藻粉经过一定配方混合加工后装入胶囊壳中，生产出雨生红球藻硬胶囊。
4.2 软胶囊
软胶囊是指虾青素(ASTA)油经过一定配方混合包裹加工后装入胶囊壳中，生产出雨生红球藻软胶囊。
4.3 袋装粉
袋装粉是指雨生红球藻藻粉或破壁藻粉用特制袋子分装成小袋，用于直接销售。
4.4 国内外应用现状
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内容
国别 |
产品状态 |
用途 |
备注 |
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国内
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软胶囊 |
保健食品 |
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国内 |
软胶囊、硬胶囊、袋装粉 |
保健食品
食品 |
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4.4 存在的问题
4.5.1 适用人群受限：宗教人士、素食者(动物胶);肝功能差的人士(脂溶性)等。
4.5.2 剂型单一：多数为胶囊。
4.5.3 应用限制多：虾青素油和(破壁)孢子粉本身的一些特性和人类吸收利用的缺陷，导致产品少，应用限制多。
5 水溶性虾青素粉的应用现状
5.1剂型
5.1.1压片糖果
5.1.2固体饮料
5.2应用范围
5.2.1 饮料
5.2.2 保健品
5.2.3 食品
6 水溶性虾青素粉的应用前景分析
6.1天然色素(食品添加剂)
虾青素，是一种天然色素，可以使三文鱼、蛋黄、虾、蟹等呈现红色。水溶性虾青素粉作为食品添加剂安全、可靠、健康。
6.2 固体饮料
水溶性虾青素粉，具有虾青素的所有功效，同时它还具有易吸收、利用率高等特点，加工成固体饮料冲服，简单、方便。
6.3 特殊医学食品
水溶性虾青素具有预防心血管疾病、抑制糖尿病肾病等功效，因此它可作为这些疾病患者康复用的特殊膳食。
6.4 保健品
水溶性虾青素粉具有眼和中枢神经系统的保护作用;预防心血管疾病;增强免疫力;缓解运动疲劳;增强机体能量代谢;抗炎抗感染特性;抑制肿瘤;抑制糖尿病肾病等强大的保健功效，同时，它还有易消化、易吸收、利用效率高等特点。因此，它可以做成各种保健食品，如软、硬胶囊，口服液等。
6.5 化妆品
水溶性虾青素粉具有强大的防晒、防紫外线、抗皱等功能。因此，可以将其添加到化妆品中，生产出具有特殊功效的化妆品。
6.6 各种剂型食品
水溶性虾青素粉可以加工成饮料、藻源虾青素压片糖果(吞服型)、藻源虾青素压片糖果(咀嚼片)等。