虾青素 - 改善健康与美丽的天然力量

你听说过虾青素吗？它是一种天然存在于某些食物中的物质，具有令人印象深刻的健康益处。作为一种强效抗氧化营养素，它能够保护身体免受有害物质伤害。一些研究显示，虾青素可改善心脏健康和免疫系统功能，甚至可能帮助防护紫外线伤害。同时，它还能提升运动表现，因此在运动员中非常受欢迎。本文将深入介绍虾青素及其对人体的益处。

1. 什么是虾青素？

虾青素（3,3′-二羟基-β-胡萝卜素-4,4′-二酮）是一种亮红色的次生类胡萝卜素，与番茄红素、叶黄素及β-胡萝卜素同属一类，被誉为“超级抗氧化剂”。研究显示，在保护细胞膜方面，虾青素比维生素C强65倍，比维生素E强50倍；清除自由基时，虾青素比维生素C强6000倍，比维生素E强550倍。

虾青素分子中含有两个不对称碳原子（3位和3′位），可形成三种不同立体异构体：3S,3′S；3R,3′S；3R,3′R。在自然界中，3S,3′S和3R,3′R占主导，生物利用率更高。雨生红球藻（Haematococcus Pluvialis）中85%以上的虾青素为3S,3′S形式，其抗氧化活性最高。

图1.虾青素²的立体异构体

2. 虾青素如何发挥作用？

抗氧化营养素是一类能够修复由自由基引起的细胞损伤的活性分子。自由基是代谢过程中不断释放的不稳定分子，如果失控，会破坏健康细胞。人体需要保持自由基和抗氧化剂之间的微妙平衡，虾青素通过独特的分子结构（共轭双键、羟基和酮基）将多余电子传递出去，阻断自由基链反应，从而保护细胞。

虾青素分子中心的共轭双键不仅赋予其红色，还提供强大的抗氧化能力，通过碳链传递电子，类似分子级的导线。在紫外线照射下，过多电子可通过虾青素在细胞膜中传递，阻止自由基连锁反应的发生。

图 2.电子通过 3S、3S' 虾青素穿过细胞膜，这是H. pluvialis ³的主要分子形式

3. 虾青素的来源

虾青素可来自天然和合成途径。天然来源包括Phaffia酵母、Paracoccus细菌、磷虾及部分微藻，这些天然虾青素广泛存在于鲑鱼、鳟鱼、红鲷鱼、虾、龙虾及鱼卵中（细胞干重约0.02%）。淡水微藻Haematococcus Pluvialis是最丰富的天然来源（细胞干重占3-4%），也是商业化产品的主要来源。人体无法自行合成虾青素，必须通过食物或膳食补充剂获取。

3.1. 合成虾青素与天然虾青素

合成虾青素抗氧化能力比天然虾青素低20倍，尚未获准用于人类食用。此外，合成虾青素的立体化学差异和合成中间产物的潜在残留也引发安全性担忧。因此，H. Pluvialis天然虾青素在高端市场中更受青睐。其氧自由基吸收能力（ORAC值）约为合成虾青素的三倍，高于酵母提取虾青素近三分之一。H. Pluvialis已被北美、日本及欧洲多国批准作为膳食补充剂成分。

3.2. 如何从雨生红球藻中获取虾青素？
雨生红球藻的生命周期包括两个阶段：绿色运动阶段和红色非运动阶段。在红色阶段，细胞出现在血囊中，虾青素在其中积累。在紫外线辐射等应激条件下，雨生红球藻会经历细胞和代谢转化。虾青素沉积在细胞质中的脂滴中，使细胞呈现红色色素。不幸的是，虾青素在雨生红球藻内的积累与细胞坚硬的细胞壁密切相关，细胞壁对化学和物理破坏都具有极强的抵抗力。如果不进行细胞破碎，在提取过程中只能提取约 20% 的虾青素。使用酸（比胃酸强 10 倍）或碱进行化学破碎通常会导致提取效率低（< 40%）。因此，直接食用完整的Hp细胞只能限制细胞中虾青素的生物利用度。有效的细胞壁破碎和虾青素提取技术对于最终产品的数量和质量至关重要。 Iconthin Biotech 由 Alvin Cheng 博士在多伦多大学攻读机械与工业工程博士学位期间创立。他的研究成果为虾青素提取方法带来了独到见解，能够高效地从雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）中提取宝贵的抗氧化物，其提取效率和回收率均优于传统方法（图 3）。作为虾青素营养品行业的领军企业，Iconthin 在虾青素营养品的配方、加工和运输方面引领行业标准制定。

4. 虾青素的健康益处

虾青素对于人体生长、健康和整体福祉至关重要。它能够减少氧化过程，而氧化是人体大多数炎症的主要原因。炎症会导致早衰、大脑相关疾病（如痴呆）、眼部问题、心脏病、关节炎及多种癌症。

大量文献（主要为体外实验和动物实验）提供了虾青素对癌症、心血管疾病、年龄相关眼部退化及神经退行性疾病的潜在益处。在大多数双盲、随机、对照临床试验中，每日摄入不超过12毫克天然虾青素即可获得最大健康益处。

4.1. 促进皮肤健康

氧化应激会损伤皮肤的结构和功能蛋白，加速衰老并引发炎症。外部损伤（如紫外线）可导致皮肤皱纹、色素沉着甚至癌症。临床试验证明，虾青素可以显著改善人类面部皮肤状况，包括减少皱纹（抗衰老）、改善色素沉着和减少经表皮水分流失，同时维持皮肤弹性，并抑制皮肤癌的发生。

4.2.促进眼部健康

氧化损伤在多种眼病中发挥关键作用，包括：

• 老年性黄斑变性（视力下降）

• 白内障

• 葡萄膜炎

• 早产儿视网膜病变

• 角膜炎和角膜损伤

摄入天然虾青素可改善视网膜血流和视力，减轻氧化应激，并促进视网膜神经节细胞存活，从而保护眼部健康。

4.3. 改善心血管健康

氧化应激和炎症密切相关，并参与心血管疾病的早期发展，包括血脂异常和高血压。虾青素补充剂对心脏病高风险人群有益。它可通过极低密度脂蛋白（VLDL）、低密度脂蛋白（LDL）及高密度脂蛋白（HDL）运输，并保护LDL胆固醇免受氧化，同时增加动脉基础血流量。一项最新研究显示，虾青素补充可显著降低氧化应激，提高心脏收缩力和运动耐力。

4.4.保护神经功能

虾青素可以穿过血脑屏障，将其抗氧化作用扩展至脑组织。因此，它有助于缓解阿尔茨海默病和帕金森病的症状。研究表明，虾青素能够改善Cognitrax认知测试中的综合记忆和语言记忆评分，并改善主观记忆症状。

4.5.提升运动表现

作为运动补充剂，虾青素可提高运动耐力。一项研究显示，在为期一周的补充实验中，男性骑行运动员的整体脂肪氧化率提高，运动表现得到改善。

4.6. 改善免疫反应

免疫系统是人体的“防护警察”，对抗病毒、细菌及其他入侵者。如果免疫系统反应迟缓，疾病容易入侵并造成不可逆健康损害。虾青素可以减少氧化、降低DNA损伤并增强免疫功能。最新研究显示，虾青素可以保护肠黏膜，维持健康体重。

4.7.抑制癌细胞生长

全球有大量人群受各种癌症困扰。虾青素可能成为乳腺癌及其他癌症的潜在防治成分，它可抑制癌细胞增殖并诱导细胞凋亡。

4.8.保护肝脏健康

保护肝脏免受损伤（如非酒精性脂肪肝）对于预防心血管疾病和癌症至关重要。研究表明，虾青素对肝纤维化、非酒精性脂肪肝、肝癌及药物或缺血性肝损伤具有预防和治疗作用，其机制与抗氧化、抗炎及多条信号通路调控有关。

4.9.改善消化系统与胃溃疡

消化系统是人体最脆弱的部分之一，健康的消化系统对于整体健康至关重要。幽门螺杆菌常引起慢性胃炎和胃溃疡。虾青素可对抗胃黏膜病变，改善消化系统健康。

4.10. 预防和减轻中风脑损伤

虾青素可以通过促进血流、降低血压、舒张血管及减轻氧化应激来预防和减少中风引起的脑损伤。研究显示，高剂量虾青素可降低中风相关脑损伤，同时减少一氧化氮氧化造成的神经毒性。

4.11.提升男性生育力

研究表明，虾青素可改善男性生育能力。在一项实验中，30名存在生育问题的男性接受三个月虾青素治疗。摄入最高剂量的实验组显示精子数量和活力显著提升，生育能力改善。

4.12.抗炎作用

虾青素可作用于活性氧物质，减少引起炎症性疾病（如类风湿关节炎、骨关节炎）的蛋白损伤。研究显示，虾青素可维持软骨稳态，通过阻断炎症、氧化应激和细胞损伤缓解关节炎的影响。

4.13.辅助糖尿病管理

虾青素可保护胰腺β细胞，减少氧化应激和葡萄糖毒性，从而帮助糖尿病管理。研究发现，虾青素可降低糖尿病小鼠的葡萄糖毒性，并保护其胰腺β细胞。这表明，虾青素可能有助于降低2型糖尿病患者的高血压并改善葡萄糖代谢。

长期摄入虾青素比短期补充更能发挥生理调节作用，尤其在氧化应激过量或免疫功能低下的人群中效果更佳。

5. 总结

• 虾青素是一种亮红色的次生类胡萝卜素，属于与番茄红素、叶黄素及β-胡萝卜素同一类的化合物。它被称为“超级抗氧化剂”。

• 虾青素的抗氧化特性对人体生长、健康和整体福祉至关重要。

• 淡水微藻Haematococcus Pluvialis是天然虾青素最丰富的来源，也是商业化产品的主要生产生物体。

• 高效的细胞破壁和胞内提取过程对于从微藻中获得虾青素的效果至关重要。

• 虾青素在人体健康和营养补充领域具有多种应用，包括护肤、心血管保护、眼睛健康、免疫增强及抗癌等。

• 目前已有大量发表的实验和动物研究为虾青素的益处提供证据，但仍需进一步研究以发现更多潜在功效。

• 虽然天然虾青素的生产成本仍较高，但科学家们一直在努力提高其经济可行性。

虾青素营养品

参考文献

1. Shah, M.M.R., Liang, Y., Cheng, J.J., & M. Daroch, M. Astaxanthin-producing green microalgae Haematococcus pluvialis: from single cell to high value commercial products. Front. Plant Sci. 7 (2016).
2. Donoso, A., González-Durán, J., Muñoz, A. A., González, P. A., & Agurto-Muñoz, C. Therapeutic uses of natural astaxanthin: An evidence-based review focused on human clinical trials. Pharmacol Res. 166, 105479 (2021).
3. Pashkow, F.J., Watumull, D. G., & Campbell, C. L. Astaxanthin: a novel potential treatment for oxidative stress and inflammation in cardiovascular disease. Am J Cardiol.101, 58-68 (2008).
4. Cheng, X., Riordon, J., Nguyen, B., Ooms, M. D. & Sinton, D. Hydrothermal disruption of algae cells for astaxanthin extraction. Green Chem. 19, 106-111 (2017).
5. Cao, Y., Yang, L., Qiao, X., Xue, C, & Xu J. Dietary astaxanthin: an excellent carotenoid with multiple health benefits. Critical Reviews in Food Sci and Nut. (2021).
6. Rao, A.R., Sindhuja, H.N., Dharmesh, S.M., Sankar, K.U., Sarada, R., Ravishankar, G.A. Effective inhibition of skin cancer, tyrosinase, and antioxidative properties by astaxanthin and astaxanthin esters from the green algae Haematococcus pluvialis. J Agric Food Chem. 61, 3842-51 (2013).
7. Giannaccare, G., Pellegrini, M., Senni, C., Bernabei, F. Scorcia, V., & Cicero, A.F.G. Clinical Applications of Astaxanthin in the Treatment of Ocular Diseases: Emerging Insights. Mar. Drugs. 18, 239 (2020).
8. Lin, W.N., Kapupara, K., Wen, Y.T., Chen, Y.H., Pan, I.H., & Tsai, R.K. Haematococcus pluvialis-Derived Astaxanthin Is a Potential Neuroprotective Agent against Optic Nerve Ischemia. Mar. Drugs. 18, 85. (2020)
9. Iwamoto, T., Hosoda, K., Hirano, R., Kurata, H., Matsumoto, A., Miki, W., Kamiyama, M., Itakura, H., Yamamoto, S., & Kondo, K. Inhibition of low-density lipoprotein oxidation by astaxanthin. J Atheroscler Thromb. 7, 216-222 (2000).
10. Miyawaki, H., Takahashi, J., Tsukahara, H., & Takehara, I. Effects of astaxanthin on human blood rheology. J Clin Biochem Nutr 43, 69-74 (2008).
11. Kato, T., Kasai, T., Sato, A., Ishiwata, S., Yatsu, S., Matsumoto, H., Shitara, J., Murata, A., Shimizu, M., Suda, S., Hiki, M., Naito, R., & Daida, H. Effects of 3-Month Astaxanthin Supplementation on Cardiac Function in Heart Failure Patients with Left Ventricular Systolic Dysfunction-A Pilot Study. Nutrients. 1896 (2020).
12. Grimmig, B., Daly L., Subbarayan, M., Hudson, C., Williamson, R., Nash K., & Bickford, P.C. Astaxanthin is neuroprotective in an aged mouse model of Parkinson’s disease. Oncotarget. 9: 10388-10401 (2018).
13. Sekikawa, T., Kizawa, Y., Li, Y., & Takara, T. Cognitive function improvement with astaxanthin and tocotrienol intake: a randomized, double-blind, placebo-controlled study. J. Clinical Biochem. and Nut., 2020, 67, 307-316 (2020)
14. Brown, D.R., Warner, A.R., Deb, S.K., Gough, L.A., Sparks, S.A, & McNaughton LR. The effect of astaxanthin supplementation on performance and fat oxidation during a 40 km cycling time trial. J Sci Med Sport. 24, 92-97 (2021).
15. Park, J. S., Chyun, J. H., Kim, Y.K., Line, L.L. ,& Chew, B.P. Astaxanthin decreased oxidative stress and inflammation and enhanced immune response in humans. Nutrition & Metabolism. 7:18 (2010).
16. Zhang, L., Cao, W., Gao, Y., Yang, R., Zhang, X., & Xu, J. Astaxanthin (ATX) enhances the intestinal mucosal functions in immunodeficient mice. Food Funct. 11, 3371–3381 (2020).
17. McCall B, McPartland CK, Moore R, Frank-Kamenetskii A, Booth BW. Effects of Astaxanthin on the Proliferation and Migration of Breast Cancer Cells In Vitro. Antioxidants (Basel). 7(10), 135 (2018).
18. Nakao, R., Nelson, O.L., Park, J.S, Mathison, B.D., Thompson, P.A., & Chew, B.P. Effect of dietary astaxanthin at different stages of mammary tumor initiation in BALB/c mice. Anticancer Res. 30, 2171-2175 (2010).
19. Li, J., Guo, C., & Wu, J. Astaxanthin in Liver Health and Disease: A Potential Therapeutic Agent. Drug Des Devel Ther. 14, 2275-2285 (2020).
20. Murata, K., Oyagi, A., Takahira, D., Tsuruma, K., Shimazawa, M., Ishibashi, T., & Hara, H. Protective effects of astaxanthin from Paracoccus carotinifaciens on murine gastric ulcer models. Phytother Res. 26, 1126-32 (2012).
21. Kamath, B. S., Srikanta, B. M., Dharmesh, S. M., Sarada, R., & Ravishankar, G. A. Ulcer preventive and antioxidative properties of astaxanthin from Haematococcus pluvialis, European J of Pharmacol. 590, 387-395 (2008).
22. Lu, Y.P., Liu, S.Y., Sun, H., Wu, X.M., Li, J.J., & Zhu, L. Neuroprotective effect of astaxanthin on H(2)O(2)-induced neurotoxicity in vitro and on focal cerebral ischemia in vivo. Brain Res. 1360, 40-8 (2010).
23. Comhaire, F.H., El Garem, Y., Mahmoud, A., Eertmans, F., & Schoonjans, F. Combined conventional/antioxidant "Astaxanthin" treatment for male infertility: a double blind, randomized trial. Asian J Androl. 7, 257-62 (2005).
24. Sun, K., Luo, J., Jing, X., Guo, J., Yao, X., Hao, X., Ye, Y., Liang, S., Lin, J., Wang, G., & Guo, F. (2019). Astaxanthin protects against osteoarthritis via Nrf2: a guardian of cartilage homeostasis. Aging, 11, 10513–10531 (2019).
25. Uchiyama, K., Naito, Y., Hasegawa, G., Nakamura, N., Takahashi, J., & Yoshikawa, T. Astaxanthin protects beta-cells against glucose toxicity in diabetic db/db mice. Redox Rep. 7, 290-3 (2002).
26. Mashhadi, N.S., Zakerkish, M., Mohammadiasl, J., Zarei, M., Mohammadshahi, M., & Haghighizadeh, M.H. Astaxanthin improves glucose metabolism and reduces blood pressure in patients with type 2 diabetes mellitus. Asia Pac J Clin Nutr. 27, 341-346 (2018).