虾青素是一种酮式次级类胡萝卜素,其分子由2个β紫罗酮环通过多烯链相连构成,分子式为C₄₀H₅₂O₄ ,相对分子质量为596.84。雨生红球藻中合成、积累的虾青素,其含量约占细胞干重的2.7%-3.8% ,天然虾青素生产的理想生物来源。

当雨生红球藻细胞生长处于胁迫条件(例如,强光、高盐、高温或添加外源诱导物等)时,开始大量积累虾青素。虾青素为脂溶性色素,分为游离态和酯化态2种存在形式。其中,雨生红球藻95%的虾青素以更稳定的酯化态形式存在,主要通过与棕榈酸、油酸或亚油酸等脂肪酸的羧基结合,形成虾青素单酯和虾青素二酯,并储存在富含三酰甘油的胞质脂质体中。

虾青素的生物学活性主要表现为较强的抗氧化、抗炎症反应、抗衰老、抗糖尿病、预防心血管疾病、预防和治疗眼疲劳、增强免疫力和抗癌活性等。虾青素分子结构中含有多个共轭双键,分子末端的不饱和酮基和羟基中含有大量活泼电子,可提供电子给自由基或吸引自由基的未配对电子,从而使自由基形成稳定结构,生成新的化学物质,起到抗氧化作用。虾青素可穿过细胞膜,抑制磷脂双分子层的过氧化,保护细胞膜结构, 其抗氧化活性是其他类胡萝卜素的10倍,是维生素E的500多倍,被称为“超级抗氧化剂”。

1.来源

虾青素的来源直接决定了其纯度和生物活性。优质的虾青素多提取自雨生红球藻，这是一种自然界中虾青素含量最高的微藻。相比从虾蟹壳中提取的虾青素和法夫酵母等来源的提取，雨生红球藻提取的虾青素不仅纯度高，而且更易于人体吸收利用。而工业合成的虾青素成分单一，不含其他类胡萝卜素不建议作为首选。

2.稳定性

虾青素的稳定性和性质受多种因素的影响，例如温度、光照、酸碱度等都会影响虾青素的降解反应动力学。热处理会导致虾青素降解。在氧气存在时，热处理不仅会导致更高的降解率，还会导致虾青素的异构化。虾青素在光的激发下可能与溶剂反应并形成自由基。因此，光照会导致虾青素缓慢或快速地降解。此外，碱性和酸性条件也会损害虾青素的稳定性，导致其双键异构化和酯化。虾青素还容易受到pH值变化的影响，虾青素分子末端含有3-羟基、4-酮基，暴露于碱性条件下是不稳定的。

因此，在食品加工和储存过程中有必要充分考虑以上因素，以避免虾青素降解，从而提高其稳定性和功效。

3、安全性

人类无法自身合成虾青素，但是可以通过日常饮食和虾青素补充剂获得。我们食用的天然虾、蟹和鱼类等水生生物中都含有虾青素，人们从食物中摄取的天然虾青素是安全的。此外，大量动物试验和人体试验也表明天然虾青素是一种非常安全的类胡萝卜素。

2008年，云南绿A生物工程有限公司委托云南省疾控预防控制中心、四川大学华西公共卫生学院分析测试中心，对其生产的雨生红球藻粉、雨生红球藻提取物进行安全性评价，根据《食品安全性毒理学评价程序和方法》GB15193- 2003, 进行急性毒性试验、三项致突变试验、30天和90天喂养实验及致畸试验，试验结果如下:

急性经口毒性试验表明，雨生红球藻粉对雌、雄性昆明种小鼠的经口急性毒性最大耐受量(LD50)均大于10000 mg/kg BW (每千克体重给多少毫克药物)，动物活动正常，未发现中毒症状，属实际无毒物。

三项致突变试验( Ames试验)表明，小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验，小鼠精子畸形试验结果均为阴性。30天喂养试验结果显示，以333.5 mg/kg、667.0 mg/kg、1334.0 mg/kg BW剂量的受试物雨生红球藻粉喂饲大鼠30天，动物未出现拒食现象，受试物对体重增长、食物利用率无不良影响，各组动物生长发育良好。各剂量组血液学指标与对照组比较，在统计学上无显著性差异(P>0.05) 。病理组织学检查,未发现实验物质造成的病理性损伤。

致畸试验结果显示，以333.5 mg/kg、667.0 mg/kg、1334.0 mg/kg BW剂量的受试物雨生红球藻粉灌胃给予孕鼠后，结果显示:在整个试验过程中，各组孕鼠生长活动正常。

90天喂养试验结果表明，以333.5 mg/kg、667.0 mg/kg、1334.0 mg/kg BW剂量的受试物雨生红球藻粉饲喂大鼠90天，动物未出现拒食现象，受试物对体重增长、食物利用率无不良影响，各组动物生长发育良好。病理组织学检查，未发现实验动物造成的病理性损伤。