第二章 抗氧化剂和富含抗氧化剂的食品

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1、第二章、抗氧化剂和富含抗氧化剂的食品功能性食品学功能性食品学在身体和食品原料中，氧化过程是一种新陈代谢反应，对细胞的生存十分必要，正常的新陈代谢一般依赖于氧和自由基。研究表明，氧是呼吸作用的最终电子受体，在新陈代谢过程中，会导致其他衍生于氧的自由基产生（如，超氧化自由基、羟基自由基），这些自由基具有十分强烈的氧化活性，可以引起氧化损伤进而导致细胞和组织的破坏。自由基，化学上也称为“游离基”，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团，这些未配对或单电子在与另一电子配对时，往往表现出很高的活性。在书写时，一般在原子符号或者原子团符号旁边加上一个“”表示没

2、有成对的电子。如氢自由基（H，即氢原子）、氯自由基（Cl，即氯原子）、甲基自由基（CH3）。什么是自由基自由基参与到很多反应中，当过量的自由基存在时，它们可以抑制保护酶（例如，超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶等）的活性，引起细胞的破坏和致死效应（如细胞凋亡），结果导致细胞的呼吸作用停止。超氧化物歧化酶：超氧化物歧化酶能够清除超氧化物，保护细胞免受氧化损伤。过氧化氢酶：促使H2O2分解为分子氧和水，清除体内的过氧化氢，从而使细胞免于遭受H2O2的毒害，是生物防御体系的关键酶之一。过氧化物酶：是细胞用来催化过氧化氢（过氧化氢是一种代谢过程中产生的废物，它能够对机体造成损害）分解的工具。食品的

3、化学变质主要原因之一是氧化，不仅导致了异味的产生，还引起了食品营养质量、色泽、风味、组织和安全性的退化（甚至产生有害物质，引起食物中毒）。一、自动氧化（一）食品体系中的自动氧化机理大气中的氧分子和有机分子反应产生过氧自由基，过氧自由基的传递就是自动氧化。食品在加工、处理、储存的过程中发生油脂酸败：不饱和的油脂在加热、光照、电离辐射、微量金属和金属蛋白等催化条件下发生氧化，或者被脂肪氧化酶催化氧化。油脂氧化是食品产生异味化合物和恶臭的主要原因，引起一系列其他反应，并最终缩短货架期和降低食品的营养价值。（二）生物系统中的自动氧化的机理生物系统中的生化防御体系：各种酶类、微量矿物质、抗氧化维生素和一

4、些其他化合物等，这些可以保护细胞组分免受氧化的破坏。自由基的产生与分子氧反应，并形成过氧化自由基和氢过氧化物，进而引发链式反应，破坏细胞成分，最终引起多种主要器官的细胞损坏。（三）酯类氧化反应酯类是食品和其他生物系统中的一种主要的组成部分。在食品中，氧化反应可以引起酸败，导致维生素（VA、VC和VE）和必需脂肪酸结构的破坏，造成食品营养价值降低，也可能形成有毒化合物和有色物质。油脂氧化对冠心病、动脉粥样硬化、癌症和衰老都有着重要影响。（四）食品体系中油脂氧化机理油脂氧化反应机理大致可以分为三个阶段：链引发阶段：自由基的形成；链传递阶段：自由基链反应；链终止阶段：非游离基化合物的形成。链引发阶段

5、主要是由于不饱和脂肪酸（油酸、亚油酸和亚麻酸）在微量金属、反射线、光或热下引发自由基生产，或者与氧接触产生自由基。链传递阶段：自由基可以转变为其他的游离基。链终止阶段：两个游离基相互作用时，就到了油脂氧化的终止阶段。（五）生物体系中油脂氧化机理人体是通过酯类氧化从脂肪中获得能量，酯类氧化是一种正常的生物过程，当脂类氧化不受控制时，会引发一系列疾病的发生。生物体系中油脂过氧化反应（油脂氧化）的链引发和链传递阶段是由铁离子和微粒体NADPH-细胞色素P-450还原酶催化产生超氧阴离子的形成。（六）游离基的来源游离基的来源可分为两类：内源和外源。内源产生的游离基大部分是由细胞产生的。（1）正常的有氧

6、呼吸。通过线粒体产生能量的过程中，产生自由基。（2）细胞器中的过氧化物酶降解脂肪酸和其他分子的主体，同时生成副产物过氧化氢（H2O2），一部分过氧化氢进入细胞中的其他部分，增加了对DNA分子的氧化损伤。（3）动物体中的细胞色素P-450酶抵制外源化学试剂所带来的严重毒素影响的同时产生氧化副产物损伤DNA分子。（4）当具有氧化特性的NO、O.2-、H2O2和OCl-急剧增加时,吞噬细胞就会破坏细菌或被病毒感染的细胞。外源性因素对内源性氧化剂能力的影响（1）吸烟：香烟的烟中含有氮氧化物可以引起大分子的氧化，大大降低了抗氧化物的含量。（2）饮食因素：从食物中摄入从食物中摄入过多的铜或铁过多的铜或铁，

7、可以提高过氧化，可以提高过氧化物中的自由基的氧化。物中的自由基的氧化。由于生活的节奏加快，很多人在中午只是吃由于生活的节奏加快，很多人在中午只是吃快快餐餐或或方便面方便面，因而缺乏清除自由基的维生素，因而缺乏清除自由基的维生素C C、维生维生素素E E、-胡萝卜素及微量元素。胡萝卜素及微量元素。很多人只吃很多人只吃精制精制的大米和面粉，缺乏纤维素和的大米和面粉，缺乏纤维素和B B族维生素。族维生素。由于工作繁忙，日常的由于工作繁忙，日常的饮水量饮水量减少，使侵入机减少，使侵入机体污染物和有毒物质不能排出体外。体污染物和有毒物质不能排出体外。由于我国人民肉食以食由于我国人民肉食以食猪肉猪肉为主，

8、猪肉中脂肪为主，猪肉中脂肪含量高，容易导致自由基的产生。含量高，容易导致自由基的产生。（3）正常饮食中的大量酚类化合物的植物食品通过氧化还原循环产生氧化剂。（4）辐射/紫外线照射：紫外线是位于日光高能区的不可见光线。紫外线根据波长分为：这里近紫外线（UVA），远紫外线（UVB）和超短紫外线（UVC）。UVA射线可以渗透到皮肤最深处，产生自由基，并能引起皮肤变黑，具有抑制细胞免疫功能。UVB可以引起皮肤晒伤和大部分组织损伤。UVC也能引起皮肤晒黑和过早衰老。（5）艰苦的工作或锻炼：在锻炼过程中，整个身体对氧气的消耗量的巨大增加，导致线粒体有氧呼吸链中电子的渗漏，形成不同单电子氧化的中间代谢产物，

9、在细胞中可以引发一系列的破坏反应。细胞的防御体系细胞都有一套良好的防御体系，以用来阻止和修复与DNA、蛋白质和酯类有关的氧化损伤，一般这些体系包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽体系、维生素E、抗坏血酸、尿酸盐，以及部分的脂肪酶、蛋白酶等。（七）抗氧化剂通过向食品中添加抗氧化剂，或者原本就含在饮食中的抗氧化剂，可以延缓油脂氧化作用的影响。在食品工艺中，抗氧化剂的一个主要的功能是阻止异味、腐烂的产生，并且维持食品的营养价值。抗氧化剂：是在食品中相对于易氧化基质含量很低，但却能够显著地延缓或阻止基质氧化的一种物质。食品中的一切物质（除了水）几乎都属于易氧化的基质，也可以在活体组织中，包括蛋白质

10、、脂质、碳水化合物和DNA分子。一种抗氧剂可能只对一种生物或食品体系有保护作用，对其他的体系却没有效果。食品抗氧化剂的作用机理食品抗氧化剂的作用比较复杂。抗坏血酸、异抗坏血酸及其钠盐因其食品抗氧化剂本身易被氧化，因而可保护食品免受氧化。BHA和BHT等酚型抗氧化剂可能与油脂氧化所产生的过氧化物结合，中断自动氧化反应链，阻止氧化。另一些抗氧化剂可能抑制或破坏氧化酶的活性，借以防止氧化反应进行。抗氧化剂在保护人体方面的作用机理清除活性氧自由基和氮自由基；降低局部氧分子浓度，从而减少氧分子的氧化能力；代谢脂质过氧化物成非自由基的产物；螯合金属离子阻止自由基的生产。清除自由基的方法1 1、服用生物体内

11、本身就存在的能清除自由基的、服用生物体内本身就存在的能清除自由基的酶系统，酶系统，即食入的动植物食品含有这些酶即食入的动植物食品含有这些酶，如：，如：超氧化歧化酶超氧化歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化酶等。酶等。2 2、服用非酶天然抗氧剂，如维生素、服用非酶天然抗氧剂，如维生素E E、维生素维生素A A、维生素维生素C C、胡萝卜素、微量元素锌、硒、铜、胡萝卜素、微量元素锌、硒、铜、锰等。锰等。在许多中草药的提纯物中也含有清除氧自由基在许多中草药的提纯物中也含有清除氧自由基作用的化合物，如五味子、甘草类黄酮、人参作用的化合物，如五味子、甘草类黄酮、人参皂苷、山莨宕