雨生红球藻又称湖生红球藻或湖生血球藻，属绿藻门，团藻目，红球藻科，是一种生活在间歇性水体的单细胞浮游藻类。在亚适宜条件下，尤其是在胁迫条件下，则以红色不动的厚壁孢子的形式存在，且产生极具保健价值的天然虾青素（Astaxanthin）。因此雨生红球藻是近年来国际上天然虾青素生产的研究热点。
1.形态结构
细胞广卵形到广椭圆形，细胞壁和原生质体间由具体许多分枝或不分枝的细胞质连丝相连，细胞前端无细胞质连丝，其间的空隙充满胶样物质。原生质体卵形，前端乳头状突起不与细胞壁连接，成熟的细胞常无明显的乳头状突起。2条等长的、约等于体长的鞭毛。通过前端的叉状胶质管伸出细胞壁，伸缩泡多个，不规则分散在原生质体内。色素体杯状，成熟时呈网状或颗粒状，具多个不规则排列的蛋白核。细胞内含物通常由于淀粉和红色素含量很多，难以辨识。眼点橘红色，位于细胞中部一侧。细胞核位于细胞中央，杯状色素体上端的空腔内。
细胞宽19~51μm，长28~63μm；原生质体宽9~15μm，长19~21μm。以细胞纵分裂或横分裂进行营养繁殖；无性生殖形成动孢子，还可形成静孢子和厚壁孢子，这两种孢子都含有丰富的虾青素是一种功能很强的抗氧化物质，具有很多用途。国内外许多单位在进行大量培养雨生红球藻的实验，厚壁孢子直径14~21μm，动孢子宽3~5μm，长3~8μm。
2.生长阶段
雨生红球藻分布广泛，普遍存在于临时性水体里，生长适宜温度20~30℃；适宜的pH为7.0-8.0；绿色细胞生长阶段的适宜光强约40~100μmol/m2/s，虾青素诱导积累阶段的200-500 μmol/m2/s。
雨生红球藻具有特殊的生物学特性，即在有利的环境下，如弱光、温度适宜、营养盐充足等条件下，细胞主要以绿色的鞭毛细胞存在，有两条鞭毛，并健康生长；当环境条件变差时，藻细胞失去鞭毛，并开始积累虾青素，变成绿色球状细胞；当环境继续变差，如在强光、高盐度、高温、营养盐(氮、磷等)缺乏等环境下，细胞会并形成具有厚且坚硬细胞壁的胞囊，同时在细胞内积累大量的虾青素，细胞呈现红色。然而，当外界环境条件变好时，即外界环境适合藻细胞生长时，红色胞囊又会转变成绿色鞭毛细胞。
因此在雨生红球藻的生活史中主要存在4种类型的细胞，如图所示，包括鞭毛细胞、绿色球状细胞、中间细胞以及红色的胞囊。雨生红球藻细胞内虾青素的积累被认为是细胞对外界不利环境胁迫的抵抗，是维持细胞生存的一种保护措施。
3.培养技术
雨生红球藻对环境变化非常敏感，指数生长期短，在营养生长期内抵抗细菌和原生动物污染的能力很差，而在极端环境下则又失去繁殖能力，因此不易建立稳定、高效的生产技术系统。目前，国际上成功的生产模式都采用两阶段是生产方式，即先采用封闭式光生物反应器培养系统，实现细胞的高密度营养生长，克服污染问题；再采用流行的开放池系统，在胁迫条件下是细胞积累虾青素。
4.虾青素生产提纯技术
目前应用的雨生红球藻中虾青素生产提取技术主要有厚壁孢子的破壁和有机溶剂提取。
虾青素是雨生红球藻的胞内产物，因此细胞破壁方式对虾青素的提取效率十分重要，常见的、破壁方式有三种：机械法破壁，如超声破壁、组织匀浆器破壁、高压均质、研磨和反复冻融等；化学法破壁，如酸碱加热或化学渗透法；生物法酶解破壁。
虾青素属于萜类化合物，极性不强，不溶于水，室温下易溶于二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基亚砜等有机溶剂。实验中常采用单一有机溶剂提取或不同溶剂不同比例混合起来进行提取。
5.营养成分及应用
（1）营养成分：雨生红球藻中富含天然虾青素，且所含虾青素及其酯类的配比(约70%的单酯，25%的双酯及5%的单体)与水产养殖动物自身配比极为相似。此外，雨生红球藻还含有丰富的其他营养成分，包括：其他类胡萝卜素、生物素、碳水化合物、矿物质、蛋白质、脂肪、其他天然色素等。
（2）应用：雨生红球藻富含虾青素，既有极强的色素沉积能力，又有极强的抗氧化能力，被广泛的应用于在保健品、药品、化妆品、功能性食品及饮料和动物饲料等。雨生红球藻正取代 β- 胡萝卜素、花青素、番茄红素等，成为迄今为止抗衰老能力最强的元素。
6.雨生红球藻的功效
雨生红球藻的天然虾青素不仅具有抗衰老能力，同时于氧化所引起的系统疾病，比如癌症、缺血性中风、炎症、眼睛疾病、糖尿病、心血管疾病、中枢神经系统疾病、以及血液疾病和呼吸系统疾病等，均有很好的预防或治疗作用。
综其所能，主要表现在以下七个方面：
（1）抗衰老：人体的衰老，主要是由于自由基所造成的氧化所至，而雨生红球藻中的天然虾青素，则可以穿越人体细胞外壁，直接清除细胞内的氧自由基，增强细胞再生能力，保护细胞和 DNA 健康，减少衰老细胞堆积，起到延缓衰老的作用。
（2）保护皮肤：美化肌肤的关键在于使皮肤细胞正常地工作起来。雨生红球藻提取物能够渗透到皮肤细胞，重建胶原蛋白及蛋白基质，重塑肌肤弹性；全方位抵御紫外线辐射，抑制黑色素生成，预防皮肤炎和皮肤癌等；坚固皮肤“保温屏障”，充分保持皮肤水分，从而起到抗皱、防晒、保湿、美白等功效。
（3）保护眼睛健康：眼睛是最容易受到氧化攻击的器官，轻度眼睛损伤通常表现为眼疲劳和视力下降，重者可引发如眼盲症、青光眼、白内障、老花眼、视网膜病变和黄斑变性等。雨生红球藻提取物可跨越“血-视网膜屏障”，修复眼睛氧化损伤的物质，并达到眼睛的任何部位，快速改善学习、工作、预防造成的眼睛疾病。
（4）维持心血管系统健康：血液中低密度蛋白（ LDL ）被氧化，是造成动脉硬化的高血压等的重要原因，现代饮食中大量的蛋固醇的摄入，增加了这种风险。雨生红球藻的天然虾青素能防止 LDL 被氧化，提高高密度脂蛋白（ HDL ），减少斑块沉积的形成，恢复血管弹性，改善血液流动，从而降低高血压、中风和心脏病发作的机率。
（5）维护关节和缔结组织健康：白细胞释放氧化自由基，用于清除人体入侵者，然而过量的自由基不能被完全回收，则会破坏健康的细胞，从而导致无征兆炎症的发生，尤其是在活动密集的地带，如肌腱、腕管、关节等。雨生红球藻的天然虾青素可以改善类风湿性关节炎，缓解关节疼痛。
（6）预防癌变：雨生红球藻的天然虾青素能显著促进体内T细胞相关抗原的产生，具有抗癌作用，能直接作用于免疫系统，使肿瘤缩小。同时也能抑制由黄曲霉毒素B1（AFB1）等对人体的致突变作用，可开发成药物，有效的预防癌症发生。
（7）抗疲劳、预防肥胖：所有的身体活动都会产生氧自由基，越紧张的活动产生的氧自由基越多，这对于肌肉的自我修复功能，将产生极强的损伤和抑制作用。雨生红球藻的天然虾青素可以强化需氧代谢，减少肌肉疼痛，改善耐力；减少肌肉损伤，缩短恢复时间；促进脂肪燃烧，获得更高能量等级；维持剧烈运动后的关节功能，预防肥胖。