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，分子结构中有两个β-紫罗兰酮环，11个共轭双键。虾青素广泛存在于自然界，如大多数甲壳类动物和鲑科鱼类体内，植物的叶、花、果，以及火烈鸟的羽毛中等。虾青素具有多种生理功效，如在抗氧化性、抗肿瘤、预防癌症、增强免疫力、改善视力等方面都有一定的效果 。
理化性质
虾青素(astaxanthin)，又名虾黄质、龙虾壳色素，是一种类胡萝卜素，也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。而β - 胡萝卜素、叶黄素、角黄素、番茄红素等都是类胡萝卜素合成的中间产物，因此在自然界，虾青素具有最强的抗氧化性。广泛存在于生物界，特别是虾、蟹、鱼、藻体、酵母和鸟类的羽毛中含量较高，是海洋生物体内主要的类胡萝卜素之一。
虾青素化学名称：3，3′-二羟基-4，4′-二酮基β-胡萝卜素，色素Aj067-69 CAS No: 472-61-7，分子式C40H52O4，分子量为596.86。由于两端的羟基（-OH)旋光性原因，虾青素具有3S-3 'S、3R-3' S、3R-3'R（也称为左旋、内消旋、右旋）这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50%左右），极少抗氧化活性，与鲑鱼等养殖生物体内的虾青素(以反式结构— —3S-3 S型为主)截然不同 ．酵母菌源的虾青素是100%右旋（3R-3'R），有部分抗氧化活性；上述两种来源虾青素主要用在非食用动物和物资的着色上。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。
主要功能
抗氧化
天然虾青素（天然虾红素）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。自2008年以来，国内外大量研究证实虾青素具有较强的抗氧化活性，在提高免疫力，预防肿瘤、心血管疾病、 糖尿病等慢性疾病的发生发展，延缓衰老等方面具有积极的促进作用。
天然虾青素抗氧化活性超过现有的抗氧化剂。其清除自由基的能力是：虾青素是维生素C的功效的6000倍；是维生素E的1000倍；是辅酶Q10的800倍；是一氧化氮的1800倍；是纳豆的3100倍；是花青素的700倍；是β-胡萝卜素功效的100倍；是lycopene（番茄红素）功效的10倍；是carotol（叶黄素）功效的200倍；是teapolyphenols（茶多酚）功效的320倍；只有藻类和酵母菌和细菌等可以产生虾青素，更高等的动物不能转化出这种化学结构。天然虾青素还有一个明确的特点，它是唯一能通过血脑屏障的一种类胡萝卜素。
着色剂
虾青素，是一种色素，虾青素可以使三文鱼、蛋黄、虾、蟹等呈现红色，由于在自然界中虾青素是由藻类、细菌和浮游植物产生的。一些水生物种，包括虾、蟹在内的甲壳类动物都食用这些藻类和浮游生物，然后把这种色素储存在壳中，于是它们的外表呈现红色。这些贝壳类动物又被鱼（三文鱼、鳟鱼、加利鱼）、鸟（火烈鸟、朱鹭）和鸡、鸭捕食，然后把色素储存在皮肤和脂肪组织中。这就是三文鱼和其他一些动物呈现红色的原因。华中农业大学教授也研究证实：天然红芯鸭蛋的红色成分也是天然虾青素。
保健功效
虾青素在体内可与蛋白质结合而呈青、蓝色，有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、预防心脑血管疾病的作用。虾青素来自于被称为红球藻衣的微藻类，这类海藻在极地海洋环境中极为丰富，而且是一种天然的类胡萝卜素(从黄色到红色的任何一种，包括胡萝卜素和秦椒黄)。虾青素是类胡萝卜素科的秦椒黄族中的一种。秦椒黄有助于防止维生素A、维生素E及其他的类胡萝卜素发生氧化。秦椒黄是所有类胡萝卜素中抗氧化效果最强的，比β-胡萝卜素强10倍，比维生素E强100倍。
经营养学家证实，虾青素可以跨越从血液到大脑的屏障，所以虾青素对大脑、中枢神经系统及双眼都可起到保护作用。虾青素还有其他功效：提高身体耐力，降低肌肉受损的风险；缓解眼疲劳症状，提高视觉灵敏度；通过内部补充减少皱纹；缓解色素过度沉积的症状(即通常所说的老年斑)；调节细胞因子，抑制炎症细胞因子和化学因子的基因显现；改善胃部健康，缓解幽门螺杆菌引发的感染或炎症 。
来源途径
虾青素的生产具有人工合成和生物获取两种方式。人工合成虾青素不仅价格昂贵，而且同天然虾青素在结构、功能、应用及安全性等方面差别显著。
人工合成
人工合成即为化学方法，是从胡萝卜素制得虾青素；生物获取天然虾青素的方法，其生物来源一般有3种：水产品加工工业的废弃物、红发夫酵母和微藻（主要是雨生红球藻）。
虾青素可以用化学方法从胡萝卜素制得。这是鱼饲料中虾青素的最主要来源，全球有能力合成生产的是BASF、DSM、浙江新和成，浙江医药。除了从藻类提取外，由于添加虾废料提取或产虾青素酵母提取两种方法比较贵，这也是化学合成的方法比较常用的原因。
生物获取
除人工化学合成方法之外
，天然虾青素的生物来源一般有3种：水产品加工工业的废弃物、红发夫酵母(Phaffia rhodozyma)和微藻（雨生红球藻）。其中，废弃物中虾青素含量较低，且提取费用较高，不适于进行大规模生产。天然的红发夫酵母中虾青素平均含量也仅为0.40%。相比之下，雨生红球藻中虾青素含量却高达1.5%～3.0%，因此被看作是天然虾青素的“浓缩品”。
海产废弃物提取
即从水产品加工工业的废弃物、各种海产加工废料中提取。
酵母提取
酵母中的红发夫酵母（Phaffia rhodozyma）菌落因菌体产生虾青素等类胡萝卜素而呈红色，类胡萝卜素均匀地分布于细胞脂质中。天然的红发夫酵母中虾青素平均含量为0.40%。故此，红发夫酵母因高产虾青素而备受人们关注。
藻类提取
天然的虾青素主要来自雨生红球藻。雨生红球藻中虾青素含量为1.5%～3.0%，被看作是天然虾青素的“浓缩品”。
大量研究表明雨生红球藻对虾青素的积累速率和生产总量较其它绿藻高，而且雨生红球藻所含虾青素及其酯类的配比（约70%的单酯，25%的双酯及5%的单体）与水产养殖动物自身配比极为相似，这是通过化学合成和利用红发夫酵母等提取的虾青素所不具备的优势。此外，雨生红球藻中虾青素的结构以3S一3 ’S型为主，与鲑鱼等水产生物体内虾青素结构基本一致；而红发夫酵母中虾青素结构则为3R一3 R型。
雨生红球藻被公认为自然界中生产天然虾青素的最好生物，因此，利用这种微藻提取虾青素无疑具有广阔的发展前景，已成为国际上天然虾青素生产的研究热点。
雨生红球藻于自然界中主要生长分布在小的水塘和雨后积水形成的小的临时性水泡中，是自然界中合成和积累虾青素最多的微生物。雨生红球藻对环境的适应能力极强：在适宜的生长条件下，它以带鞭毛的游动细胞进行快速的生长繁殖；而当条件变得恶劣时，雨生红球藻的游动细胞就会失去鞭毛，细胞壁加厚，同时积累大量的红色物质，细胞由此进入休眠状态。休眠40年后细胞仍有活性，在适宜的条件下，还能繁殖产生新的绿色细胞。雨生红球藻这种顽强的生命力及环境适应力引发了科学界的极大兴趣，科学家初步推测，可能是雨生红球藻细胞中的红色物质起到了关键作用。1944年英国生物 化学家梯舍（Tisher）首次研究确认——这种红色物质就是虾青素。麦弗逊虾青素是一种类胡萝卜素，自上世纪90年代，国内外科学界对此引起高度关注并做了大量的实验研究。研究结果表明：虾青素是迄今为止发现的最强天然抗氧化剂，其抗氧化能力是维生素E的550倍！雨生红球藻正是得益于虾青素这层保护盾才具有超强的生命力。
两者对比
稳定性
人工合成虾青素
的稳定性和抗氧化活性亦比天然虾青素低。由于虾青素分子两端的羟基（-OH)可以被酯化导致其稳定性不一样。天然虾青素90%以上酯化形式存在，因此较稳定，合成虾青素以游离态存在，因此稳定性不一样，合成虾青素必须要进行包埋才能稳定。合成虾青素由于只有1/4左右的左旋结构，因此其抗氧化性也只有天然的1/4左右。
吸收效果
人工虾青素的生物吸收效果也较天然虾青素差，喂食浓度较低时，人工虾青素在虹鳟鱼血液中浓度明显低于天然虾青素，且在体内无法转化为天然构型，其着色能力和生物效价更比同浓度的天然虾青素低的多。
生物安全
利用化学手段合成虾青素时将不可避免的引入杂质化学物质，如合成过程中产生的非天然副产物等，将降低其生物利用安全性 。随着天然虾青素的兴起，世界各国对化学合成虾青素的管理也越来越严，如美国食品与药物管理局(FDA)已禁止化学合成的虾青素进入食品与膳食补充剂（Supplements）市场[1]，而天然虾青素在FDA取得了一般性安全认证（GRAS），能够合法的进入食品与膳食补充剂市场。虾青素的生产一般倾向于开发天然虾青素的生物(植物)来源，并由此进行大规模生产。
应用领域
虾青素的推出导致抗氧化剂市场的革命，有人甚至说：21世纪将是抗氧化剂的世纪。天然藻源的虾青素及其提取物在欧美、日本、东南亚等发达国家已经得到广泛应用，中国知道虾青素的人还很少，只是科学界和时尚美容界少数人事知晓。哈佛研究人员Preston Mason称，Astaxanthin（虾青素）这种天然类胡萝卜素成份极具潜力成为新型【抗氧化/消炎】制剂，并且有望在他汀类和抗血小板药之后掀起第三次预防性药物的浪潮 。
虾青素具有多种生理功效，如在抗氧化性、抗肿瘤、预防癌症、增强免疫力、改善视力等方面都有一定的效果。
虾青素的生产具有人工合成和生物获取两种方式．人工合成虾青素不仅价格昂贵，而且同天然虾青素在结构，功能，应用及安全性等方面差别显著．本回答被网友采纳
经营养学家证实，虾青素可以跨越从血液到大脑的屏障，所以虾青素对大脑、中枢神经系统及双眼都可起到保护作用。虾青素还有其他功效：提高身体耐力，降低肌肉受损的风险；缓解眼疲劳症状，提高视觉灵敏度；通过内部补充减少皱纹；缓解色素过度沉积的症状(即通常所说的老年斑)；调节细胞因子，抑制炎症细胞因子和化学因子的基因显现；改善胃部健康，缓解幽门螺杆菌引发的感染或炎症 。