虾红素

在人工合成方法中，有三种方法为产率较高，工艺较为成熟，且已工业化生产的合成方法，在下方介绍。

本方法以6-氧代异佛尔酮(6-0x0-isophorone)为主原料，首先利用丙酮与甲醛经羟醛缩合生成羟基丁酮，然后脱水成为α-β不饱和丁烯酮，在和乙炔经亲合反应生成六碳炔叔醇，将羟基保护，并与6-氧代异佛尔酮转化，经一系列反应后最终得到3R, 3′R虾红素[11](图二)。这是目前市面上最主要工业化虾红素的生产来源。

本方法与BASF相似，同样以6-氧代异佛尔酮在为主原料，在得到合成六碳炔叔醇后，在硫酸作用下重排成六碳炔伯醇，再将羟基进行保护然后与6-氧代异佛尔酮发生一系列反应，生成十五碳三苯基季𬭸盐,最后在强碱作用下与2,7-dimethyl-2,4,6-octatriene-1,8-dialdehyde进行双边的威悌反应形成3R, 3′R虾红素[12](图三)。

二十多年来，由于其具有生产虾红素的能力，酵母菌生产虾红素的方法被广泛研究。其中红发夫酵母菌(Phaffia rhodozyma)有最高的产率，因此有非常多的文献报导了从红发夫酵母萃取虾红素的技术，从其产量也从早年的800 ug/g，到最新的产率为1.5 mg/g [13]。目前，酵母以细粉形式作为虾红素，蛋白质和其他营养素的天然来源销售，并用作鲑鱼饲料的成分。除了红发夫酵母菌外，亦有其他的酵母菌，如酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)及乳酒念珠菌(Kluyveromyces marxianus)，虽然两者在自然界中生产的虾红素不多，但却适合进行基因修饰，大量生产虾红素[14][15]。

有许多的报导绿藻纲(Chlorophyceae)的藻类可生产虾红素，其中雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)为产率最高的种类之一[16][17]。雨生红球藻是一种在胁迫条件下能够大量积累虾红素的绿藻。正常环境下的雨生红球藻为绿色具鞭毛的状态，当环境恶劣时，由此状态转换为红色且无鞭毛的包囊转换[18]。

其他天然来源的虾红素，包含了鲑鱼、甲壳类生物如虾、螃蟹或龙虾可食部分产生的。其中所含的类胡萝卜素色素已被彻底研究和量化[19]。福寿螺的卵也含有虾红素。

虾红素的结构特殊，会穿过细胞膜，成为横跨细胞双层磷脂质的结构[20]；在两端官能基可吸收自由基未配对的电子，易与自由基反应并有效减少自由基活性。除了消除自由基之外，Xue等人也发现了虾红素调控受到光伤害的皮肤细胞Nrf2的表达。此外，抗氧化酶超氧化物歧化酶2（superoxide dismutase, SOD2），过氧化氢酶（catalase, CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶1（glutathione peroxidase 1, GPX1）明显上调。因此，虾红素不仅通过直接清除自由基，而且通过活化抗氧化功能来发挥重要的抗氧化活性。

发炎是一种免疫系统的正常反应，但持续不断或反复的发炎则易引起诸如皮肤损伤、色素沉淀以及神经病变等疾病[21]。虾红素对iNOS产生的抑制作用对于皮肤炎相关疾病(如牛皮癣和异位性皮肤炎)的药物开发有很大的意义。虾红素可经由抑制多种促发炎相关蛋白介白素-1(interleukin-1, IL-1)，介白素-6 (interleukin-6, IL-6) 以及肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α (TNF-α)缓解异位性皮肤炎的病状[22]。

紫外光除了会造成发炎以外，还会造成DNA的损伤。由紫外线诱导的DNA损伤产生的DNA光产物，会被细胞检测并经由一系列的生化反应启动DNA的修复，核苷酸切除修复（nucleotide excision repair, NER）是哺乳动物细胞修复受损DNA的关键机制之一。虾红素可以提高暴露于紫外线辐射的细胞的DNA修复能力[23]。