作者：武雨（中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所）
監(jiān)制：中國(guó)科普博覽
我們?cè)诔晕r、蟹的時(shí)候，都會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的外殼和體內(nèi)肉質(zhì)有類似于胡蘿卜一樣的顏色，這就是蝦青素。蝦青素到底是啥，又有怎樣的作用呢？
?
蝦青素的發(fā)現(xiàn)
相傳19世紀(jì)，法國(guó)探險(xiǎn)家在加拿大的布拉爾多湖邊探險(xiǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種紅色的小蟲子。發(fā)現(xiàn)蟲子不奇怪，奇怪的是發(fā)現(xiàn)蟲子的地方，布拉爾多湖是一片無潮汐咸水湖，含鹽量極高，在如此惡劣的環(huán)境下，幾乎任何生物都無法生存。
對(duì)于這一神奇的現(xiàn)象，科學(xué)家自然是不會(huì)忽視的。經(jīng)過深入研究，他們從紅色蟲子體內(nèi)找到了一種人體不能自行合成的天然抗氧化物質(zhì)，正是這種物質(zhì)保護(hù)了這些小蟲子，使其生存下來。那這種天然抗氧化物質(zhì)會(huì)是什么呢？
1933年，科學(xué)家們從龍蝦的殼和卵中分離出兩種類胡蘿卜素，并將其命名為“astacin”和“ovoester”，而這就是之前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的天然抗氧化物質(zhì)。1938年，科學(xué)家們進(jìn)一步闡釋了這種物質(zhì)，將其鑒定為葉黃素類胡蘿卜素，并將其重新命名為“蝦青素”。
那為什么要叫“蝦青素”呢？這是因?yàn)樗钤缡窃谖r中提取出來的，并且它能與蝦體內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)合使其呈青色。
?
蝦青素與動(dòng)物的故事
蝦和蟹在煮熟之后就會(huì)呈現(xiàn)紅色，這種現(xiàn)象其實(shí)是蝦青素的“本色出演”。蝦和蟹的顏色主要取決于甲殼下面真皮層中散布著的色素細(xì)胞。在這些色素細(xì)胞中，含有蝦青素的細(xì)胞較多。
純的蝦青素為橙色至深紅色，通常以游離形式、酯化形式或與某些大分子結(jié)合的形式存在，如蛋白質(zhì)（胡蘿卜素蛋白）。高溫加熱后，由于類胡蘿卜素的釋放，該復(fù)合物的裂解導(dǎo)致蝦青素釋放出來，從而使其本色顯露出來。
煮熟后的蝦呈現(xiàn)紅色
（圖片來源：veer圖庫(kù)）
那火烈鳥的紅是怎么來的呢？
火烈鳥身上的羽毛多少都透著朱紅色，但這種顏色并不是天生的。火烈鳥剛剛出生的時(shí)候渾身灰撲撲的，毛茸茸的，與父母的樣貌完全不同。
在成長(zhǎng)的過程中，火烈鳥會(huì)攝入許多微生物，而這些微生物里含有蝦青素和角黃素，再加上火烈鳥可以通過體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)，將其他類胡蘿卜素轉(zhuǎn)化成它們所需的紅色素，所以火烈鳥慢慢地呈現(xiàn)紅色了。
火烈鳥
（圖片來源：veer圖庫(kù)）
?
蝦青素的特性
那么蝦青素究竟是什么呢？
蝦青素是一種葉黃素類胡蘿卜素，是類胡蘿卜素合成的最高級(jí)別產(chǎn)物，呈橘色。它是一種紅色脂溶性色素，是一種天然抗氧化劑。
蝦青素化學(xué)結(jié)構(gòu)
（圖片來源：veer圖庫(kù)）
蝦青素是葉黃素的一員，它不僅含有碳和氫，還含有氧原子，化學(xué)式為C40H52O4，分子結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)羥基和兩個(gè)羰基。蝦青素呈現(xiàn)橙色至深紅色的原因就是由于存在13個(gè)共軛雙鍵（就是化學(xué)鍵單鍵和雙鍵相間的情況）。
有趣的是，蝦青素晶體反而呈現(xiàn)出有光澤的黑紫色。而且由于蝦青素結(jié)構(gòu)的特殊性，其存在著一些的異構(gòu)體（結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)），如結(jié)構(gòu)、光學(xué)異構(gòu)體和幾何異構(gòu)體。
蝦青素；結(jié)構(gòu)、光學(xué)異構(gòu)體和主要幾何異構(gòu)體
（圖片來源：參考文獻(xiàn)[5]）
蝦青素的來源都有哪些呢？
蝦青素廣泛存在于各類生物體內(nèi)，比如大多數(shù)的甲殼類動(dòng)物，蝦、龍蝦以及螃蟹，它們呈現(xiàn)紅色均是因?yàn)槲r青素的累積所致。
蝦青素還廣泛存在于魚、鳥、某些藻類及真菌等生物中，在一些花里面也含有蝦青素。市面上大多數(shù)使用的蝦青素并不是從蝦蟹中提取的（提取成本非常昂貴，還有技術(shù)壁壘），而是由藻類產(chǎn)生的，其中最著名的便是雨生紅球藻了。
作為一種非維生素A原的類胡蘿卜素，蝦青素在動(dòng)物體內(nèi)不能轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A，但具有與類胡蘿卜素相同的抗氧化作用。
蝦青素的顏色
（圖片來源：veer圖庫(kù)）
?
蝦青素的生物活性及其提取方式
蝦青素的生物活性及其益處體現(xiàn)在什么方面呢？
抗氧化作用：氧化損傷是由自由基和活性氧（ROS）引發(fā)的，抗氧化劑是一種可以抑制氧化的分子。舉個(gè)例子，過多的氧化會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞功能的受損，從而導(dǎo)致個(gè)體的衰老哦。
抗炎：蝦青素具有抗炎癥作用，可以終止生物系統(tǒng)中炎癥的誘導(dǎo)。炎癥是人體的一種正常防御性生理功能，但如果處理不好也會(huì)造成集體功能紊亂。
正因如此，人們會(huì)使用各種方法來提取蝦青素。那蝦青素是如何提取的呢？
當(dāng)前，蝦青素的生產(chǎn)方法主要有天然提取和化學(xué)合成兩種。
天然提取：當(dāng)前蝦青素的生物來源主要是用微生物發(fā)酵生產(chǎn)以及從甲殼類加工下腳料中提取。
化學(xué)合成：天然合成蝦青素有量的限制，故化學(xué)合成的蝦青素具有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。蝦青素的合成需經(jīng)多步化學(xué)和生物催化反應(yīng)。首先，由不同的微生物對(duì)一種醋酸鹽進(jìn)行水解，后經(jīng)萃取、反流分布及重結(jié)晶等技術(shù)處理得到一個(gè)中間產(chǎn)物，最后再生成蝦青素。
不同來源的蝦青素其結(jié)構(gòu)不同：人工合成的蝦青素是以上3種結(jié)構(gòu)蝦青素（3種異構(gòu)體）的混合物，具有極低的生物活性；酵母菌中合成的蝦青素是具有部分生物活性的蝦青素；雨生紅球藻中合成的蝦青素與鮭魚等水產(chǎn)養(yǎng)殖生物體內(nèi)的蝦青素構(gòu)型基本相同，具有極強(qiáng)的生物學(xué)活性。
?
結(jié)語
蝦青素是一種充滿著神奇的物質(zhì)，它存在于我們生活中的許多地方，但又沒被人們完全了解。蝦青素的很多特性還需要研究者們進(jìn)一步的研究與論證，就讓我們拭目以待吧。
?
參考文獻(xiàn)
[1]??Ambati, Ranga Rao et al. “Astaxanthin: sources, extraction, stability, biological activities and its commercial applications--a review.” Marine drugs vol. 12,1 128-52. 7 Jan. 2014, doi:10.3390/md12010128
[2]??Kuhn, Richard, and Edger Lederer. "über die Farbstoffe des Hummers (Astacus gammarus L.) und ihre Stammsubstanz, das Astacin." Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series) 66.4 (1933): 488-495.
[3]??Kuhn, Richard, and Nils Andreas S?rensen. "über astaxanthin und ovoverdin." Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series) 71.9 (1938): 1879-1888.
[4]??Stern, Kurt G., and Kurt Salomon. "On ovoverdin, thecarotenoid-protein pigment of the egg of the lobster." Journal of Biological Chemistry 122 (1938): 461-475.
[5]??Nishida, Yasuhiro, et al. "Astaxanthin: Past, Present, and Future." Marine Drugs 21.10 (2023): 514.
[6]??Naguib, Y M. “Antioxidant activities of astaxanthin and related carotenoids.” Journal of agricultural and food chemistry vol. 48,4 (2000): 1150-4. doi:10.1021/jf991106k.