虾青素化学名称为3,3′-二羟基-4,4′-二酮基-β,β′-胡萝卜素,分子式为C40H52O4 ,晶体状虾青素为粉红色,熔点215-216℃ ,不溶于水,具脂溶性,易溶于氯仿、丙酮、苯等大部分有机溶剂。虾青素分子结构中的共轭双键链,及共轭双键链末端的不饱和酮基和羟基,能吸引自由基未配对电子或向自由基提供电子,从而清除自由基起抗氧化作用,该结构也使其易与光、热、氧化物发生作用,结构改变后降解为虾红素,特别是紫外光对其影响最为明显,连续照射约4h虾青素就会完全被破坏；在70℃以下、pH4-7范围内,虾青素较稳定；Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Zn2+金属离子对虾青素基本没影响,Fe2+、Fe3+、Cu2+有明显破坏作用；
虾青素分子结构中的发色团在紫外-可见光区有独特的吸收区,因此其结晶或溶液在可见光下呈紫红色。虾青素主要以游离态和酯化态形式存在。游离态虾青素极不稳定,易被氧化,通常化学合成的虾青素为游离态形式。酯化态虾青素是由于虾青素末端环状结构中各有一个羟基易于与脂肪酸形成酯而稳定存在,水生动物皮肤和外壳上的虾青素以脂化态形式为主,肉及内脏上则以游离形式为主,红酵母、雨生红球藻中虾青素主要以酯化形式存在,酯化态虾青素根据其结合的脂肪酸不同分为虾青素单酯和虾青素二酯。虾青素酯化后,其疏水性增强,且双酯比单酯的亲脂性强；虾青素酯化态,或与蛋白质形成复合物,会产生不同的颜色。
虾青素有两个手性中心它们是分子中两端环结构的C-3和C-3′。一个手性中心可以有两种构象,虾青素的两手性碳原子C3、C3′都能以R或S的形式存在,这样就有3种立体异构体,3S,3'S与3R,3'R异构体互为镜像(对映体),每一对映体有着相反的旋光性,能使平偏振光向左或向右旋转,3R,3'S无旋光性。
虾青素是一种非维生素A源的类胡萝卜素,在动物体内不能转变为维生素A。天然虾青素是单线态氧的强大淬灭剂。动物实验表明,虾青素可以除NO2、硫化物、二硫化物,也可降低脂质过氧化作用,有效地抑制自由基引发的脂质过氧化。同时具有抗癌活性,能显著影响动物的免疫功能,强化需氧代谢,明显增强人的肌肉力量和耐受力,具有抗感染活性。
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