世界抗氧化剂探索之路

三文鱼如何逆流而上几百米

作为深海鱼类的三文鱼，它需要到淡水的小溪中去产卵。你知道吗？三文鱼需要逆流而上，与奔流而下的十几米的浪头搏击，面对浪头逆水而上，一直游到海拔落差达数百米高的溪水源头去产卵。这相当于一个成年人面对上百米的浪头，一直逆水游到几千米外的河流源头，这需要怎样的体力和耐力？在自然界的鱼中，没有哪一种鱼的体力、耐力能与之相比。研究证实：三文鱼每公斤肌肉内含有5毫克的虾青素，这是三文鱼不惧疲劳、敢于逆流而上的根本所在。

为何爱斯基摩人的雪橇犬具有战马的体力

爱斯基摩人雪橇犬体形不大，却具有像战马一样的强大体力，能拉爱斯基摩人雪橇连续跑数百公里不觉劳累，原因就是雪橇犬主要的饮食就是三文鱼，这是唯一吃鱼不吃骨头的犬种。

小龙虾何以在污水中存活

为什么深红色的小龙虾可以在污浊的淤泥中生存，而且活得健健康康，并能大量繁殖？而淡红色的对虾即便在清澈的水体中也不易存活？虾的颜色越红，说明机体的虾青素含量越高，其抵御外界恶劣环境的能力也越强。小龙虾不但是人们的餐桌美味，而且还是我们补充虾青素的食物来源呢。事实上，人们千百年来食用的野生鸭蛋黄，其中的红色物质也是虾青素。

雨生红球藻，休眠40年后依然活力十足

被誉为“健康软黄金”的雨生红球藻，在自然界主要生长在雨后积水形成的临时性水泡中，因此叫雨生红球藻。它是自然界中最古老的微藻之一。

在一些水塘中，这种微藻也可存活。它对环境的适应能力极强，在适宜的生长条件下，它能快速地生长繁殖；当条件恶劣时，雨生红球藻的细胞壁加厚，同时进入休眠状态。这种藻可以连续40年不吃不喝，历经炎热的夏天和寒冷的冬天后，细胞仍有活性，一旦条件成熟，它又能恢复活力，还能繁殖产生新的细胞。科学家们由此对雨生红球藻进行了深入的研究，发现它的体内虾青素含量于自然界是最高的。比例甚至达到了1.5%-3%，这真是大自然的奇迹，因为来自天然的红色奇迹雨生红球藻，使得人类应用虾青素成为可能。

3、抗氧化剂发展之路

抗氧化剂发展对比（代际发展）

从认识到氧化是人体衰老和疾病的最大威胁开始，科学家们就展开了抗氧化剂的寻找：

第一代：维生素A、C、E。

第二代：β- 胡萝卜素、辅酶Q10，SOD之类。

第三代：花青素（OPC）、葡萄籽、蓝莓提取物、绿茶素（茶叶提取）、硫辛酸、番茄红素之类。

第四代：虾青素

抗氧化剂抗氧化力对比

虾青素是目前为止自然界发现的最强抗氧化剂，其抗氧化能力是维生素E的550倍，茶多酚的200倍、花青素的150倍、硫辛酸的75倍、辅酶Q10的800倍。各项研究证实，虾青素无论是脂溶状态，还是水溶状态，都能很好地清除自由基。而且虾青素在自由基发生前，即能起到阻断自由基产生的作用。

所以说发展到第四代，虾青素拥有了终极抗氧化威力。

最强抗氧化剂——虾青素

虾青素的来源途径

1、化学合成

人工合成虾青素含量以顺式结构为主，并且在人体内不能转化成天然的反式构型。美国食品管理局（FDA）仅批准人工合成的虾青素用于水产养殖的添加剂，中国农业部2011年318号公告也做了相同的规定。动物体对化学合成的虾青素吸收能力较弱，并且与天然虾青素相比其着色能力和生物效价低得多，随着天然虾青素产业的兴起，这种低效的产品会逐渐被淘汰。

2、雨生红球藻

据目前所知雨生红球藻是虾青素含量最高的微藻，也是所有己知的虾青素合成生物体中积累量最高的物种，其积累量最高可达细胞干重的4％。除雨生红球藻外，衣藻、绿球藻、栅藻、小球藻、雪藻等绿藻在不利的环境条件下也会积累或多或少的虾青素；血红裸藻中虾青素的含量也可达细胞干重的0.5%。但包括雨生红球藻在内的这些虾青素合成绿藻的缺点是：通常生长较慢，需要较长的培养周期；虾青素的积累是逆境胁迫的产物，在正常的生长条件下没有合成或很少合成；诱导虾青素积累的逆境胁迫与藻细胞生物量积累是一对矛盾。雨生红球藻在生长过程中，在舒适的环境下，雨生红球藻的绿色细胞可以活动，主要靠分裂繁殖。在恶劣的条件下，如缺乏营养或干燥，细胞会失去运动功能，形成很厚的细胞壁，以孢子的形式存在。当转变成这种孢子形式的时候，雨生红球藻就会聚集淀粉和脂肪作为细胞的能量和碳源。当脂肪合成后，细胞会产生虾青素。

绿色的能游动的雨生红球藻细胞 红色的雨生红球藻厚壁孢子

虾青素作为抗氧化剂可以保护脂肪不被氧化，以及保护细胞内的DNA链不受紫外线辐射的影响。这种囊状形式的藻成为不动孢子，以这种形式，就算是在苛刻的条件下它也可以生存较长时间。虾青素含量和雨生红球藻中的蛋白量成反比。雨生红球藻越成熟，其虾青素含量越高，蛋白质越低。蛋白质越高其产品稳定性越差，也意味着产品质量越差（如图所示）。

3、甲壳类动物加工的废弃物

甲壳类动物的甲壳中含有虾青素，可以利用废弃的甲壳提取虾青素。当前，虾蟹加工业每年有几千万吨的甲壳类水产品的废弃物。但甲壳中虾青素的含量很低，而灰分和几丁质含量则较高，这极大地限制了虾青素的提取和再利用。目前，挪威等国采用的青贮技术的回收率较高（180pg／g废弃物），且纯度也较其它处理方法高。但它的产量还是比较低，产品纯度不高。而且其生产条件要求苛刻，生产成本高。因此，目前仅有极少数国家采用此途径生产虾青素。

4、真菌

某些真菌也可以合成虾青素，如红发夫酵母、深红酵母、粘红酵母等。其中，红发夫酵母中虾青素积累量较高，野生株系中达细胞干重的0.05％左右，某些突变株系中最多可达0.3％，并且其中所合成的类胡萝卜素中虾青素是主要成分，因而是目前微生物发酵生产虾青素普遍采用的菌株。红发夫酵母也被认为是除雨生红球藻外最为合适的虾青素来源。但酵母内虾青素的积累也受发酵时各种环境因子的影响，会随发酵培养基的改变而改变，受温度、PH值、溶氧、碳氮源等的影响也比较大。另外，与红球藻相似的是，红发夫酵母中虾青素的积累与菌体的生长速率也是一对矛盾，往往是在改变发酵条件用于增加虾青素的合成量时菌体的产率相应降低。

不是所有的“虾青素”都一样（结构特性-顺式结构、反式结构）

在结构方面

虾青素分子末端的两个芳香环结构中各有一个羟基，可与脂肪酸形成酯。如果只有一个羟基与脂肪酸成酯，为虾青素单酯；如果虾青素的两个羟基都与脂肪酸成酯，则为虾青素双酯。虾青素酯的疏水性増强，双酯比单酯的亲脂性强。

虾青素分子结构中含共轭双键、羟基和不饱和酮基，其中羟基和酮基又构成α-羟基酮。因此，虾青素电子效应很活泼，能向自由基提供电子，从而抵消了自由基对体内细胞、DNA 、蛋白质等的损害，从而发挥抗氧化作用。因此，虾青素的结构决定了其超强抗氧化特性。同时，又由于其亲水、亲脂的结构特性，其穿透能力较强，可进入人体的各个组织，起到抗氧化作用，因此，其抗氧化范围较广。

图 反式虾青素结构图

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。

在生理功能方面

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。

在应用效果方面

人工虾青素的生物吸收效果也较天然虾青素差，并且其在体内不能转化为天然构型，其着色能力和生物效价均比同浓度的天然虾青素低。

在生物安全方面

利用化学手段合成虾青素时将不可避免的引入杂质及化学物质，如非天然副产物等，将降低其生物利用的安全性。美国FDA已禁止化学合成的虾青素进入保健食品市场。▲