我們在吃蝦、蟹的時候，都會發現它們的外殼和體內肉質有類似於胡蘿蔔一樣的顏色，這就是蝦青素。蝦青素到底是啥，又有怎樣的作用呢？
蝦青素的發現
相傳19世紀，法國探險家在加拿大的布拉爾多湖邊探險時，發現了一種紅色的小蟲子。發現蟲子不奇怪，奇怪的是發現蟲子的地方，布拉爾多湖是一片無潮汐鹹水湖，含鹽量極高，在如此惡劣的環境下，幾乎任何生物都無法生存。
對於這一神奇的現象，科學家自然是不會忽視的。經過深入研究，他們從紅色蟲子體內找到了一種人體不能自行合成的天然抗氧化物質，正是這種物質保護了這些小蟲子，使其生存下來。那這種天然抗氧化物質會是什麽呢？
1933年，科學家們從龍蝦的殼和卵中分離出兩種類胡蘿蔔素，並將其命名為「astacin」和「ovoester」，而這就是之前科學家發現的天然抗氧化物質。1938年，科學家們進一步闡釋了這種物質，將其鑒定為葉黃素類胡蘿蔔素，並將其重新命名為「蝦青素」。
那為什麽要叫「蝦青素」呢？這是因為它最早是在蝦中提取出來的，並且它能與蝦體內的蛋白質結合使其呈青色。
蝦青素與動物的故事
蝦和蟹在煮熟之後就會呈現紅色，這種現象其實是蝦青素的「本色出演」。蝦和蟹的顏色主要取決於甲殼下面真皮層中散布著的色素細胞。在這些色素細胞中，含有蝦青素的細胞較多。
純的蝦青素為橙色至深紅色，通常以遊離形式、酯化形式或與某些大分子結合的形式存在，如蛋白質（胡蘿蔔素蛋白）。高溫加熱後，由於類胡蘿蔔素的釋放，該復合物的裂解導致蝦青素釋放出來，從而使其本色顯露出來。
煮熟後的蝦呈現紅色
（圖片來源：veer圖庫）
那火烈鳥的紅是怎麽來的呢？
火烈鳥身上的羽毛多少都透著朱紅色，但這種顏色並不是天生的。火烈鳥剛剛出生的時候渾身灰撲撲的，毛茸茸的，與父母的樣貌完全不同。
在成長的過程中，火烈鳥會攝入許多微生物，而這些微生物裏含有蝦青素和角黃素，再加上火烈鳥可以透過體內的生物化學反應，將其他類胡蘿蔔素轉化成它們所需的紅色素，所以火烈鳥慢慢地呈現紅色了。
火烈鳥
（圖片來源：veer圖庫）
蝦青素的特性
那麽蝦青素究竟是什麽呢？
蝦青素是一種葉黃素類胡蘿蔔素，是類胡蘿蔔素合成的最高級別產物，呈橘色。它是一種紅色脂溶性色素，是一種天然抗氧化劑。
蝦青素化學結構
（圖片來源：veer圖庫）
蝦青素是葉黃素的一員，它不僅含有碳和氫，還含有氧原子，化學式為C40p2O4，分子結構包含兩個羥基和兩個羰基。蝦青素呈現橙色至深紅色的原因就是由於存在13個共軛雙鍵（就是化學鍵單鍵和雙鍵相間的情況）。
有趣的是，蝦青素晶體反而呈現出有光澤的黑紫色。而且由於蝦青素結構的特殊性，其存在著一些的異構體（結構不同的物質），如結構、光學異構體和幾何異構體。
蝦青素；結構、光學異構體和主要幾何異構體
（圖片來源：參考文獻[5]）
蝦青素的來源都有哪些呢？
蝦青素廣泛存在於各類生物體內，比如大多數的甲殼類動物，蝦、龍蝦以及螃蟹，它們呈現紅色均是因為蝦青素的累積所致。
蝦青素還廣泛存在於魚、鳥、某些藻類及真菌等生物中，在一些花裏面也含有蝦青素。市面上大多數使用的蝦青素並不是從蝦蟹中提取的（提取成本非常昂貴，還有技術壁壘），而是由藻類產生的，其中最著名的便是雨生紅球藻了。
作為一種非維生素A原的類胡蘿蔔素，蝦青素在動物體內不能轉變為維生素A，但具有與類胡蘿蔔素相同的抗氧化作用。
蝦青素的顏色
（圖片來源：veer圖庫）
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在什麽方面呢？
抗氧化作用：氧化損傷是由自由基和活性氧（ROS）引發的，抗氧化劑是一種可以抑制氧化的分子。舉個例子，過多的氧化會導致細胞功能的受損，從而導致個體的衰老哦。
抗炎：蝦青素具有抗炎癥作用，可以終止生物系統中炎癥的誘導。炎癥是人體的一種正常防禦性生理功能，但如果處理不好也會造成集體功能紊亂。
正因如此，人們會使用各種方法來提取蝦青素。那蝦青素是如何提取的呢？
當前，蝦青素的生產方法主要有天然提取和化學合成兩種。
天然提取：當前蝦青素的生物來源主要是用微生物發酵生產以及從甲殼類加工下腳料中提取。
化學合成：天然合成蝦青素有量的限制，故化學合成的蝦青素具有一定的有利競爭。蝦青素的合成需經多步化學和生物催化反應。首先，由不同的微生物對一種醋酸鹽進行水解，後經萃取、反流分布及重結晶等技術處理得到一個中間產物，最後再生成蝦青素。
不同來源的蝦青素其結構不同：人工合成的蝦青素是以上3種結構蝦青素（3種異構體）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份生物活性的蝦青素；雨生紅球藻中合成的蝦青素與鮭魚等水產養殖生物體內的蝦青素構型基本相同，具有極強的生物學活性。
結語
蝦青素是一種充滿著神奇的物質，它存在於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一步的研究與論證，就讓我們拭目以待吧。
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出品：科普中國
作者：武雨（中國科學院動物研究所）
監制：中國科普博覽
