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虾青素的重要性质在于它的抗氧化性，它是一种优良的抗氧化剂。虾青素强大的抗氧化活性是因为其能稳定膜的结构，降低膜通透性、限制过氧化物启动子进入细胞内。保护细胞内重要分子免受氧化损伤。同时虾青素可能具有潜在的成为促氧化剂诱导氧化应激的产生。虾青素分子中的共轭双键、羟基和在共轭双键链末端的不饱和的酮基，其中羟基和酮基又构成α-羟基酮，这些结构都具有比较活泼的电子效应，能向自由基提供电子或吸引自由基的未配对电子，有效地猝灭氧化性极强的单线态活性氧以及环境中其他自由基。研究表明，猝灭活性氧能力随着共轭双键数的增加而增加，虾青素的猝灭能力是z强的，其猝灭分子氧的能力比具有相同结构的β-胡萝卜素、维生素E、α-胡萝卜素、叶黄素和番茄红素都高。整合进膜系统的虾青素通过对脂质体的保护作用，抑制脂质过氧化，还可以保护细胞及DNA免受氧化反应的伤害，保护细胞内的蛋白质，使细胞有效进行新陈代谢，使细胞内的蛋白质更好地发挥功能。这种抗氧化作用表现在延长低密度脂蛋白（LDL）被氧化的时间，从而降低动脉粥样硬化的发生。
