虾青素的天然来源有藻类、酵母、細菌、鱼虾等，而且许多藻类都可积累虾青素，但只有雨生红球藻能够积累大量虾青素( 7000-55000ug/g细胞，相当于干重的0.7%-5.5%)。因此适用于大规模产业化生产天然虾青素。来自红球藥的虾青素含有1%游离形式和99%酪化形式( 90%单酯和19%二酯)。此外，雨生红球藻的虾青素还具有以下优点:
(1)抗氧化活性高
从雨生红球藻中提取的虾青素全部以(3S.3'S )的左旋形式存在，该结构是抗氧化活性最高的异构体。
(2)稳定性好
雨生红球藻的虾青素大部分以酯化形式存在，酯化后的虾青素更加稳定。
(3)安全性
雨生红球藻的虾青素可以用于人类食用，鉴于从雨生红球藻中提取虾青素的安全性、抗氧化性和稳定性，目前美国食品和药物管理局仅批准从雨生红球藻中提取左旋的(3S, 3'S)构型虾青素供人食用。
法夫酵母是能够合成天然虾青素的主要酵母菌种(虾青素全部为(3R，3'R) 右旋异构体，高达千重的0.5% )虽然法夫酵母能够在发酵过程中快速生长，但由于其细胞壁过于坚硬使动物难以消化，需要通过机械或酶的方法破坏细胞壁以提高动物的吸收效率。某些类型的细菌，如短杆菌属、乳酸分枝杆菌和一些属于青霉属的真菌也具有积累虾青素的能力。
在虾、蟹和一些鱼类等水生动物中也含有虾青素。在虾蟹壳中的虾青素含量不高，而且对于水产养殖而言高含量的灰分和几丁质会导致鱼类消化不良，这使得甲壳类虾青素在水产养殖的使用.上经济方面可行性不高。高等植物一般都无法合成虾青素。近年来，通过转基因技术种质改良，在烟草、拟南芥、马铃薯和胡萝卜等植物中可以实现虾青素的异源表达，从而让这些植物生产虾青素。同样，这些转基因植物中的虾青素含量也很低，并且它们的生长发育非常缓慢，很难实现商业化。
侧金盏是目前已知可以合成天然虾青素的高等植物。虾青素主要集中在侧金盏的花中，含量占干花重量的1.3%，其中花瓣，上部的含量最高，可达干重的3.3%。侧金盏虾青素也是3S, 3'S构型的左旋异构体，主要也是以酯化的形式存在。
各种生物中虾青素的含量表
差异①:红球藻虾青素由约9%的酯化虾青素和1%的游离虾青素组成;酯化虾青素包括单酯化虾青素( 约占90%，其中一个脂肪酸分子连接到虾青素分子的一端)和二酯化虾青素(约占9%，其中两个脂肪酸分子连接到虾青素分子的两端)。相反，合成虾青素和酵母虾青素完全是“游离”虾青素( 非酯化，分子两端没有脂肪酸)。
虾青素的3种异构体化学结构
差异②:红球藻虾青素、酵母虾青素和工业合成虾青素分子具有不同的构型。存在三种不同的构型，称为非对映异构体。红球藻虾青素含有100%的非对映异构体(3S，3'S)。酵母虾青素则完全是( 3R, 3'R)异构体。工业合成虾青素含有三种不同非对映异构体的组合:它含有25%的(3S, 3'S) ( 与红球藻虾青素相同的分子形状)，50%的(3R, 3'S) 非对映异构体和25%的(3R, 3'R) 异构体。
差异③:工业合成虾青素和酵母虾青素其成分单一，不含其他类胡萝卜素。相比之下，红球藻中除含有虾青素外还存在其他类胡萝卜素的自然复合。当从藻类中提取脂，质时，所得到的提取物不仅主要含有红球藻虾青素，而且还含有其他天然存在的类胡萝卜素。研究表明，不同手性的虾青素具有不同的生物活性和功能。例如，左旋虾青素比右旋和内消旋虾青素具有更高的抗氧化性和抗衰老活性，可见，识别虾青素的手性十分重要。目前，区分手性的技术较少，一般采用高效液相色谱来识别，但其分析耗时长，所需样品量较多。近期，国内研究人员提供了一种利用光谱手段区分虾青素同分异构体的简便方法。科研人员利用拉曼光谱技术，可以区分左旋、右旋和内消旋的全反式虾青素。
红球藻虾青素和合成虾青素通过直接比较抗氧化活性的体外研究表明，红球藻虾青素的抗氧化活性是合成虾青素抗氧化活性的14- 90倍不等。由于酵母虾青素的分子结构与合成虾青素的分子结构更相似(两者都是非酯化的，都具有大部分或全部R非对映异构体)，其抗氧化活性强于合成虾青素,但弱于红球藻虾青素。
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