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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最强的，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。
另外，实验表明，虾青素可以增加抗氧化酶活性和蛋白质表达，不同剂量虾青素使动物细胞内过氧氢化酶和超氧化岐化酶的蛋白表达均有显著增加，其生物学活性也有明显提高，而这些物质在体内均起到较好的抗氧化作用。
抗癌作用
对膳食类胡萝卜素摄入量和癌症发病率或死亡率间关系的调查发现，癌症总发病率或死亡率与类胡萝卜素的摄入量呈显著负相关。比较各种类胡萝卜素抗肿瘤活性，以虾青素的作用效果最强。
虾青素的抗肿瘤活性可能与它在细胞间的信号传导，与异型物质代谢酶的诱导生成，与肿瘤细胞相关的免疫反应调节有关 。
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