虾青素是通过某些藻类、细菌和真菌产生的。一些水生动物，如虾类，食用这些藻类和浮游生物，然后将虾青素储存在它们的壳中。这些甲壳类动物被鱼类和鸟类捕食，然后将色素储存在皮肤和脂肪组织中，这就是为什么鲑鱼等动物的肌肉、表皮和羽毛呈现红色的原因。
虾青素在不同动物的不同组织和器官中分布不同。鲑鱼的皮肤、鱼卵和鱼鳞中的虾青素主要以酯化形式存在，而游离态的虾青素主要分布在肌肉、血浆和内脏器官中。小虾和海鲤的皮肤中的虾青素也以酯化形式为主。酯化的虾青素是一种更稳定的虾青素，未被氧化过且储存在体内。雨生红球藻中主要含有酯化的虾青素，被公认为自然界中生产天然虾青素最好的生物。
虽然天然虾青素存在于多种生物体内，如蟹壳、虾壳和红色酵母菌，但含量都非常低且提取工艺复杂。近年来，从红球藻中提取虾青素的方法发展迅速，因为红球藻生长快且虾青素质量浓度高。目前市面上使用的大部分虾青素都是化学合成品。
虾青素能够保护皮肤和眼睛，预防心血管老化，抵抗辐射，防治阿尔茨海默病和癌症等。人体衰老主要是由自由基引起的氧化作用。虾青素进入人体细胞后，可以直接清除细胞内的氧自由基，提高细胞再生能力，保持人体机能正常。
研究人员一直在开发新的抗氧化物质：第一代抗氧化物质是维生素类；第二代抗氧化物质是β-胡萝卜素、SOD、辅酶Q10等；第三代抗氧化物质是花青素、蓝莓提取物、葡萄籽提取物、绿茶素、番茄红素、硫辛酸等；第四代抗氧化物质就是天然虾青素。研究表明，雨生红球藻中虾青素的抗氧化活性远高于β-胡萝卜素、葡萄籽提取物、硫辛酸、叶黄素和维生素E。
虾青素能够显著抑制化学物质诱导的初期癌变，对暴露于致癌物质中的上皮细胞具有抑制增殖和促进免疫功能的作用，如抑制口腔癌、膀胱癌、结肠癌、乳腺癌和胃癌细胞的生长。虾青素还能削弱黄曲霉毒素的致癌性，对黄曲霉毒素诱导的肝肿瘤细胞有良好的抑制效果。
紫外线辐射是导致表皮光老化和皮肤癌的重要原因，虾青素的强抗氧化性使其成为有效的光保护剂，可以清除引起皮肤老化的自由基，保护细胞膜和线粒体膜免受氧化损伤，防止皮肤光老化。
研究表明，虾青素在体内可以显著提高HDL并降低LDL。其中，HDL的含量可以从原来的49.7mg/dL±3.6mg/dL增加到66.5mg/dL +5.1mg/dL。因此，虾青素可以减少载脂蛋白的氧化，预防冠心病、动脉硬化和缺血性脑损伤。
虾青素可以显著影响动物的免疫功能。在有抗原存在的情况下，它可以显著提高脾细胞产生抗体的能力，增强T细胞的功能，刺激体内免疫球蛋白的生成。虾青素具有很强的诱导细胞分裂活性，对免疫调节功能非常重要。
虾青素作为抗氧化剂，可以抑制自由基对机体的氧化损害作用。口服虾青素还可以增强需氧代谢，提高肌肉力量和肌肉耐受力，迅速缓解运动疲劳，减轻剧烈运动后产生的迟发性肌肉疼痛。
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