影响氧化应激和线粒体功能障碍氧化应激是各种人类疾病发病机制以及衰老过程的主要因素。涉及结构和代谢损伤的线粒体功能障碍在氧化应激相关疾病中尤为突出。虾青素可能通过调整线粒体通透性和共定位来预防线粒体功能障碍。例如由ROS/RNS引起的氧化应激增加和慢性炎症是心血管疾病的共同特征。评估虾青素的最大每日安全摄入量非常重要，目前，推荐或批准的剂量在不同国家有所不同，范围在2到24毫克之间。
我们不难听到这样的对话：
“虾青素是超级抗氧化剂！”
“抗氧化？抗氧化是什么，是智商税吗？”
如果你也有这样的疑惑，那么现在就来一“汤”究竟吧！
多角度分析虾青素的抗氧化能力究竟如何？1.来源
虾青素是一种非维生素A原类胡萝卜素，呈红色，具有脂溶性。美国食品与药物管理局(FDA)禁止化学合成虾青素作为膳食补充剂用于食品生产，但是批准其作为着色剂在动物及水产饲料和日化领域中使用，欧盟委员批准天然虾青素作为食品着色剂在食品行业应用[1]。
它的天然来源是藻类、酵母、鲑鱼、鳟鱼、磷虾、虾和小龙虾。其中，雨生红球藻是一种淡水单胞绿藻，由于在高盐度、缺氮、高温和光照等条件下会积累大量虾青素，因此成为了商业化获取虾青素的主要来源[2]。
虾青素的来源[3]
2.结构
虾青素的结构特殊，可以从内到外跨越细胞膜，因此它同时具有亲油性和亲水性。位于其结构中心的共轭双键不仅可以使它呈现红色，还可以通过提供电子的形式与自由基反应将它们转化为更稳定的产物并终止多种生物体中的自由基链式反应，从而起到强抗氧化剂的作用[3]。这一系列特性使其可以分别从细胞表面和磷脂膜的内部清除自由基，因此有研究显示虾青素的抗氧化活性是玉米黄质、叶黄素、角黄素、β-胡萝卜素的10倍，是α-生育酚的100倍[4]。
虾青素在细胞膜中的位置[3]
3. 稳定性
一般情况下虾青素易被氧化，因此在保存时增加它的稳定性是影响其功能的重要因素。有研究显示在180/110°C下干燥并在-21°C在氮气下储存9周后，虾青素在载体中降解低至10%[5]。除了环境，因为虾青素是一种脂溶性化合物，膳食中的脂肪也可以增加虾青素的稳定性。因此有研究测定了雨生红球藻来源虾青素在各种食用油中的稳定性，结果显示在70–90°C的米糠油、姜油和棕榈油中虾青素可以保持84%–90%的含量，但升高温度后在120和150°C时稳定性会下降，含量降低[6]。
4. 生物利用度
食用油除了增加了虾青素的稳定性，还可以增强虾青素的吸收。与单独的虾青素和鱼油相比，虾青素与鱼油的组合可以促进血浆中的血脂/胆固醇的降低，并增加活化的中性粒细胞的吞噬活性[7]。有研究者探究了餐前餐后人血浆中雨生红球藻来源虾青素的生物利用度，发现其不仅会被人体吸收，而且餐后组的利用度更高[8]。
综上，虾青素具有很强的抗氧化潜力，但是它的作用会受到环境、载体等因素影响，因此应用时还应综合考虑其形式、稳定性和生物利用度等维度，同时也需要更多大样本的研究结果来进一步分析以上差别。
虾青素的抗氧化机制？影响氧化应激和线粒体功能障碍氧化应激是各种人类疾病发病机制以及衰老过程的主要因素。线粒体作为细胞代谢的中心和氧化还原平衡的主要调节者，在疾病的发展和进展中起着至关重要的作用。涉及结构和代谢损伤的线粒体功能障碍在氧化应激相关疾病中尤为突出。氧化应激增加会损伤线粒体，随后的线粒体功能障碍会产生过量的活性氧（ROS），导致细胞损伤。线粒体功能障碍还激活线粒体凋亡途径，导致细胞死亡[9]。
越来越多的证据表明，虾青素可以减少氧化应激并保持线粒体完整性。有研究显示虾青素可以保护线粒体氧化还原平衡从而维持线粒体功能，它可以显著降低生理上发生的氧化应激，并将线粒体维持在更为还原的状态，即使在受到过氧化氢刺激后也是如此。它还可以防止MMP（线粒体膜电位MMP的破坏是线粒体功能障碍的主要标志）的丢失，增加线粒体耗氧量。虾青素可能通过调整线粒体通透性和共定位来预防线粒体功能障碍。
虾青素还通过降低活性氧水平和随后形成的蛋白质氧化产物，抑制心肌和SH-SY5Y细胞的细胞色素c的释放和凋亡[9]。因此，虾青素可能是预防或延缓疾病进展的潜在成分[10]。
虾青素抑制氧化应激诱导的线粒体功能障碍以及疾病进展的相关机制[11]
虾青素对氧化应激和线粒体功能障碍相关疾病的影响神经退行性疾病与氧化应激和线粒体效率受损有关，虾青素作为一种可以穿过血脑屏障的抗氧化剂，有很多围绕虾青素对氧化应激诱导的神经退行性改变展开的研究。
由广东省自然科学基金、汤臣倍健营养科学研究基金（TY0181103）等共同资助的研究项目，通过D-半乳糖诱导的大鼠衰老模型探究了虾青素对脑氧化损伤的保护作用[11]。结果表明，虾青素可以显著提高过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性，分别为26%、30%和53%；显著增加线粒体膜电位18%。此外，它还改善了衰老大鼠大脑皮层和海马体中与年龄相关的形态学变化。并且在衰老模型大鼠和虾青素干预组之间观察到了血清代谢谱的显著差异。
虾青素通过增加N-乙酰-L-亮氨酸、N-乙酰-L-酪氨酸和蛋氨酸亚砜的水平来保护神经细胞，从而纠正了氨基酸代谢失调。这支持虾青素通过增加麦角硫因和硫胺素、降低D-木糖-5-磷酸来调节磷酸戊糖途径，以对抗氧化应激和细胞凋亡。总之，虾青素可能通过这些潜在的代谢手段增强大脑的抗氧化防御，使大脑能够抵抗线粒体功能障碍，改善神经元损伤，保护线粒体呼吸链的电子传递，从而防止大脑衰老。
虾青素通过改善氧化应激、线粒体功能障碍和调节代谢标志物来减轻D-半乳糖诱导的大鼠脑衰老[11]
除此以外，由于氧化应激在炎症性疾病、心血管疾病、神经退行性疾病、肝脏疾病和代谢综合征（包括糖尿病）以及衰老的进展中至关重要。因此也有不少研究探讨了虾青素与这些疾病的关系。
例如由ROS/RNS引起的氧化应激增加和慢性炎症是心血管疾病的共同特征。虾青素则可以降低ROS和RNS水平，减少氧化损伤产物的形成，增加抗氧化酶活性，抑制炎症信号，从而减少心脏脂质过氧化[12][13][14]。虾青素还可以减少非酒精性脂肪变性（NASH）小鼠的肝脏脂质积累和胰岛素抵抗，并减轻肝脏炎症和纤维化[15]、减少高血糖诱导的ROS和RNS的产生，尤其是在线粒体中[16]。通过减少氧化应激和炎症，改善葡萄糖和脂肪酸的代谢状况，从而防止器官中的细胞损伤和功能障碍[17][18]。
虾青素的使用剂量和安全性如何？评估虾青素的最大每日安全摄入量非常重要，目前，推荐或批准的剂量在不同国家有所不同，范围在2到24毫克之间。有研究回顾了关于虾青素的87项人体研究，其中没有一项发现天然虾青素补充剂存在安全问题，其中35项剂量≥12mg/天。还建议将虾青素与富含omega-3的种子油一起服用，例如奇亚籽、亚麻籽、鱼、花生酱、核桃和杏仁。
2010年，我国已经批准雨生红球藻为新资源食品，雨生红球藻来源的虾青素已可以添加到除婴幼儿食品的各类食品饮料中。总的来说，目前关于虾青素的推荐摄入量还没有形成共识，虾青素相关市场也还处于初级阶段。
向食品和药物管理局提交的天然虾青素新膳食成分[19]
参考文献[1] 食品研究与开发,2017,38(16):214-219.[2] Mar Drugs. 2014 Jan 7;12(1):128-52.[3] Trends Biotechnol. 2003, 21, 210–216.[4] Chem. 1991, 63 141–146.[5] Int. J. Food Sci. Technol. 2013, 48, 1243–1251.[6] J. Sci. Food Agric. 2007, 87, 957–965.[7] Chem. Biol. Interact. 2012, 197, 58–67[8] Biosci. Biotechnol. Biochem. 2009, 73, 1928–1932[9] Nutrients. 2018;10(9):1137.[10] Nutrients. 2018;10(9):1137.[11] Food Funct. 2020;11(5):4103-4113.[12] Am. J. Cardiol. 2008, 101, S58–S68.[13] Mol. Cell. Biochem. 2006, 283, 23–30.[14] Anticancer Res. 2010, 30, 2721–2725.[15] Sci. Rep. 2015, 5, 17192.[16] J. Agric. Food Chem. 2009, 57, 8793–8797.[17] Int. J. Clin. Exp. Pathol. 2015, 8, 6083–6094.[18] PLoS ONE 2016, 11, e0146438.[19] Phytother Res. 2019;33(12):3090-3111.
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