虾青素的天然来源有藻类、酵母、鲑鱼、鳟鱼、磷虾和小龙虾等。商业虾青素主要来源于法夫酵母、红球藻和化学合成。雨生红球藻是天然虾青素的最佳来源之一，虾青素含量约为 3.8%（以干重计），野生鲑鱼也是虾青素的良好来源。由于大规模培养雨生红球藻成本高昂，合成生产仍是目前虾青素的主要来源。合成生产虾青素的生物活性仅为天然虾青素的 50%。
虾青素以立体异构体、几何异构体、游离和酯化形式存在，立体异构体（3S,3'S）和（3R,3'R）在自然界中最为丰富。雨生红球藻产生（3S,3'S）- 异构体，法夫酵母产生（3R,3'R）- 异构体。
虾青素结构式 / 图源：参考文献 4
热度不减的虾青素
虾青素是日本功能性食品的明星成分。食研汇 FTA 在统计 2022 年日本功能性食品申报情况时发现，虾青素在使用频次排名前 10 的原料中位列第 7 位，主要应用于护肤、护眼、缓解疲劳和改善认知功能等健康领域。
2022 年及 2023 年的亚洲营养配料奖，AstaReal 天然虾青素成分连续两年被评为年度最佳成分，2022 年是认知功能赛道的最佳成分，2023 年是口服美容赛道的最佳成分。此外，2024 年，该成分入围亚洲营养配料奖 -- 健康老龄化赛道。
近几年，学术界对于虾青素的研究也开始火热。据 PubMed 数据，早在 1948 年，就有关于虾青素的研究，但是关注度一直不高，2011 年开始，学术界开始重点关注虾青素，每年发布的文献超过 100 篇，并在 2017 年超过 200 篇，2020 年超过 300 篇，2021 年超过 400 篇。
图源：PubMed
市场方面，据 Future market insights 数据，2024 年全球虾青素市场规模预估为 2.732 亿美元，预计到 2034 年将达到 6.65 亿美元，预测期内（2024 年 -2034 年）年复合增长率为 9.3%。
超强抗氧化能力
虾青素特有的结构赋予其超强的抗氧化能力。虾青素含有共轭双键、羟基和酮基，同时具有亲脂性和亲水性。化合物中心的共轭双键通过提供电子并与自由基反应将其转化为更稳定的产物并终止各种生物体中的自由基链式反应。由于其可以从内到外与细胞膜相连，其生物活性优于其他抗氧化剂。
虾青素和其他抗氧化剂在细胞膜中的位置 / 图源：参考文献 3
虾青素不仅通过直接清除自由基，还通过调节核因子红细胞 2 相关因子 ( Nrf2 ) 通路激活细胞抗氧化防御系统，发挥显著的抗氧化活性。虾青素可以抑制 ROS 的形成并调节氧化应激反应酶的表达，例如血红素加氧酶 -1（HO-1），它是氧化应激的标志物。HO-1 通过各种应激敏感转录因子进行调节，包括 Nrf2，它与解毒代谢酶启动子区域的抗氧化反应元件结合。
虾青素的全面功效及应用情况
1）改善认知功能
许多研究证实，虾青素可延缓或改善与正常衰老相关的认知障碍或减轻各种神经退行性疾病的病理生理学。虾青素可以穿过血脑屏障，研究表明，单次和重复摄入后，饮食中的虾青素会在大鼠大脑的海马体和大脑皮层中积累，从而可能会影响认知功能的维持和改善。虾青素可促进神经细胞再生，增加胶质纤维酸性蛋白 ( GFAP ) 、微管相关蛋白 2 ( MAP-2 ) 、脑源性神经营养因子 ( BDNF ) 和生长相关蛋白 43 ( GAP-43 ) 的基因表达，这些蛋白质与大脑恢复有关。
Opceden MemoGold 虾青素胶囊，添加胞磷胆碱和雨生红球藻来源的虾青素，协同改善大脑的认知功能。
2）护眼
虾青素具有抗氧化活性，可以中和氧自由基分子，为眼睛提供保护。虾青素与其他支持眼部健康的类胡萝卜素，特别是叶黄素和玉米黄质具有协同作用。此外，虾青素还可以提高眼部血流速度，使血液能够对视网膜和眼球组织进行复氧。研究表明，虾青素和其他类胡萝卜素结合，可以保护眼睛免受整个太阳光谱的损伤。此外，虾青素还有助于缓解眼睛不适和视觉疲劳。
Jarrow Formulas MaculaPF 蓝光保护软胶囊，主要成分：叶黄素、玉米黄质、虾青素。
Healthy-One 叶黄素 - 番茄红素胶囊，主要成分：叶黄素、虾青素、番茄红素、越橘提取物
3）护肤
氧化应激是人体皮肤老化和真皮损伤的重要诱因，内在（按照时间顺序）和外在（光）老化的机制都是产生 ROS，内在是通过氧化代谢，外在是通过暴露于太阳紫外线（UV）下。皮肤老化的氧化事件包括 DNA 损伤、炎症反应、抗氧化剂的减少以及降解真皮层胶原蛋白和弹性蛋白的基质金属蛋白酶（MMPs）的产生。
虾青素可以有效抑制自由基引起的氧化损伤和紫外线照射后皮肤中 MMP-1 的诱导。研究表明，来自雨生红球藻的虾青素可以通过抑制人真皮成纤维细胞中 MMP-1 和 MMP-3 的表达来增加胶原蛋白含量。此外，虾青素可以最大限度的减少紫外线诱导的 DNA 损伤，并提高暴露于紫外线辐射的细胞 DNA 的修复能力。
Algatech 公司目前开展了多个研究，包括无毛老鼠和人体实验，结果均显示虾青素可减少紫外线对深层皮肤造成的损伤，这些损伤会引起皮肤衰老迹象的出现，如干燥、皮肤松弛和皱纹。
图源：日本消费者厅
4）运动营养
虾青素可以加速运动后修复。人们在运动或锻炼时，体内会产生大量的 ROS。这些 ROS 如果得不到及时清除，就会损伤肌肉，并影响体力恢复，而虾青素的强抗氧化功能能够及时清除 ROS，更快修复受损的肌肉。
Solabia-Algatech Nutrition 推出新型虾青素复合物 AstaPure Max，一种由甘油磷酸镁、维生素 B6（吡哆醇）和 AstaPure Arava 组成的多混合物，可减少运动后肌肉疼痛和疲劳。该配方以 Solabia-Algatech Nutrition 的 Astapure Arava 全藻复合物为中心，可提供天然虾青素，不仅可使肌肉免受氧化损伤，还可增强肌肉性能、提高运动表现。
图源：algatech 官网
5）心血管健康
氧化应激和炎症是动脉粥样硬化性心血管疾病的病理生理学特征。虾青素的超强抗氧化活性可以预防和改善动脉粥样硬化。
Research Labs 三倍强度天然虾青素软胶囊，使用雨生红球藻来源的天然虾青素，主要成分包括虾青素、有机初榨椰子油、天然生育酚等，有助于维护心血管健康。
图源：walmart
6）免疫调节
免疫系统细胞对自由基损伤非常敏感。虾青素可以防止自由基损伤，从而保护免疫系统的防御能力。一项研究发现，虾青素在人体细胞中产生免疫球蛋白，在人体中补充虾青素 8 周，血液中虾青素水平升高，T 细胞和 B 细胞增加，DNA 损伤降低，C 反应蛋白显著降低。
Nutrex Hawaii 虾青素软胶囊，原料为来自 BioAstin 夏威夷农场的虾青素，使用自然阳光、熔岩过滤水和太阳能来生产纯净健康的虾青素，可帮助增强免疫，保护视力和关节健康。
图源：nutrex-hawaii
7）缓解疲劳
一项为期 4 周的随机、双盲、安慰剂对照、双向交叉研究发现，虾青素可以促进从视觉显示终端（VDT）引起的精神疲劳中恢复，减弱了脑力和体力活动期间血浆磷脂酰胆碱氢过氧化物 ( PCOOH）水平的升高。原因可能是虾青素的抗氧化活性和抗炎机制。
8）护肝
虾青素对肝纤维化，肝脏缺血再灌注损伤、非酒精性脂肪肝等健康问题具有预防和改善作用。虾青素可以调节多种信号通路，例如降低 JNK 和 ERK-1 活性改善肝脏胰岛素抵抗，抑制 PPAR- γ 表达减少肝脏脂肪合成，下调 TGF- β 1/Smad3 表达抑制 HSCs 活化和肝纤维化。
各国法规现状
在我国，雨生红球藻来源的虾青素可以作为新食品原料应用到普通食品中（婴幼儿食品除外），此外，美国、加拿大和日本也允许虾青素应用于食品中。
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