抗氧化因子与天然抗氧化剂研究综述
Ｖ０１．２２Ｎｏ．３科技通报
第２２卷第３期Ｍａｙ
２００６
ＢＵＬＬＥｒｌｌＮＯＦ
ＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤ７ＩＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２００６年５月
抗氧化因子与天然抗氧化剂研究综述
乔凤云１一，陈
欣１，余柳青２＋
（１．浙江大学生命科学学院，杭州３１００２９；２．中国水稻研究所，杭州３１０００６）
摘要：近十几年来．抗氧化作用因在医疗、保健、食品保鲜等领域内占有越来越重要的地位而引起人们的普遍关注。本文综述了抗氧化作用的机理、生物学意义，抗氧化物质的种类及天然抗氧化剂的资源及应用现状．并对该领域作了展望。
关键词：自由基；抗氧化作用；天然抗氧化剂；生物资源中图分类号：Ｒ
９６２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—７１１９（２００６）０３—０３３２—０５
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ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
随着分子生物学、医学和食品科学的迅速发癌症等疾病：而食用油脂和富脂食品的酸败也是展．人们对生物体系及食品中包含的大量自由基自由基所引发的，它不仅使油脂本身受破坏失去反应及其对人体所产生的危害有了越来越多的营养。更重要的是脂质氧化产物严重影响细胞功认识。自由基可与生物体内的许多物质如脂肪能，食用后会引发许多疾病。而在食品中广泛应酸、蛋白质等作用，夺取他们的氢原子，造成相关用的合成抗氧化剂如丁基羟基甲苯（ｂｕｔｙｌａｔｅｄ
细胞的结构与功能发生变化，从而引发心脏病、
ｈｙｄｒｏｘｙｔｏｌｕｅｎｅ，ＢＨＴ）、叔丁对甲氧酚制剂（ｂｕｔｙ一
收稿日期：２００４—１２—２４
基金项目：本研究受国家自然科学基金（３０１７０６２０）
国家杰出青年科学基金海外合作项目（３０２２８００５）资助
作者简介：乔凤云（１９７９一），女，山东聊城人，硕士研究生
｝通讯作者：余柳青，研究员，博士生导师。Ｅ—ｍａｉｌ：Ｌｉｕｑｙｕ５３＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｒｎ．ｃｎ
万
方数据
第３期
乔风云等．抗氧化因子与天然抗氧化剂研究综述
３３３
ｌａｔｅｄ
ｈｙｄｒｏｘｙａｎｉｓｏｌｅ．ＢＨＡ）、特丁基对苯二酚（ｔｅｒ－ｔｉａｒｙ
ｂｕｔｙｌｈｙｄｒｏｑｕｉｎｏｎｅ，ＴＢＨＱ）等由于具有潜在
毒性和致癌作用而受到人们的排斥。鉴于上述原因．关于清除自由基和抑制脂质过氧化效应的探讨已得到普遍关注【”。而寻找天然、高效、低毒的天然抗氧化剂无疑是一条新途径。
１
自由基概述
自由基又称游离基，系外层轨道含有未配对
电子的原子、原子团或特殊状态的分子的总称．是携有单电子的、活性极高的化学质点。自由基是机体正常代谢的产物．人体组织中许多生化反应的中问代谢物都伴随有自由基，自由基极易引起化学反应。自由基中以氧自由基（ｏｘｙｇｅｎ
ｆｒｅｅ
ｒａｄｉｃａｌｓ，ＯＦＲ）对机体的危害最大。ＯＦＲ包括超氧阴离子自由基（Ｏ：・），羟基自由基（ＯＨ・），过氧化
氢（Ｈ２０：）及单线态氧（１０：・）等。
１．１
自由基对生物机体的损伤及机制
自由基是引起机体损伤的化学物质，脂质过氧化一度被定义为一定的氧化压下形成的自由基所引起的生物伤害。
自由基具有重要的生理活性：
对生物组织和代谢的直接伤害：自由基可与生物体内的许多物质如脂肪酸、蛋白质等作用．夺取他们的氢原子，造成相关细胞的结构与功能发生变化，从而引发心脏病、癌症等疾病，成为多种疾病、亚健康状态的原因。
引起生物机体的衰老加快：依据自由基理论．机体衰老是体内过剩的自由基对构成组织细胞的生物大分子化学结构产生破坏性反应的结果【２】。自由基是引起机体损伤的化学物质，过多的自由基使细胞膜受到损害、发生脂质过氧化。使蛋白质变性，使酶失去活性。从而使器官老化导致机体衰老加速。
导致食品发生质变：食用油脂和富脂食品的酸败也是自由基所引发的。它不仅使油脂本身受破坏失去营养，更重要的是脂质氧化产物严重影响细胞功能，食用后危害健康。
虽然自由基在机体代谢过程中连续不断地产生，但机体存在防御系统，故正常情况下危害不大［３１。而机体细胞中的氧（０２）在转变成水（Ｈ２０）的过程中，会产生许多活性氧（ｒｅａｃｔｉｖｅ
万
方数据ｏｘｙｇｅｎ
ｓｐｅｃｉｅｓ，ＲＯＳ），少数活性氧在反应过程中泄漏出来，成为多余的氧自由基，从而导致组织伤害，乃至诱发各种疾病和促使机体衰老。引起机体氧化的自由基主要是活性氧自由基（简称活性氧）。活性氧是氧化还原过程中产生的具有高活性的一系列中间产物，具有很强的氧化活性。过多的活性氧会氧化人体内的脂质、蛋白质、核酸、酶等翻。
１．２
自由基的清除及防御措施
生物体内存在着清除自由基的物质，主要包括两大类，一是抗氧化酶类，主要包括超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化氢酶（ＣＡＴ）、过氧化物酶（ＰＯＸ）及谷胱甘肽过氧化物酶（ＧＳＨ—ＰＸ）等；二是非酶类抗氧化剂，主要有维生素Ｅ、维生素Ｃ、谷胱甘肽（ＧＳＨ）、一氧化氮（ＮＯ）、Ｂ．胡萝卜素等。
另外还可通过食用具有清除自由基功能的保健食品和清除剂来清除人体多余的自由基，它们的主要功能性成分即为人体各种营养素如维生素Ｃ、Ｂ．胡萝卜素、以及与抗氧化防衰老有关的黄酮、花色素及抗氧化酶类。目前临床应用机率最大的自由基清除剂是甘露醇、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶。某些自由基清除剂对再灌注心律失常有一定防治作用。
可采取的主要的防御措施有：防止代谢紊乱，补充维生素和微量元素等营养素，减少药物自由基、高压氧等促进自由基产生的因素。防止紫外线照射、环境污染及农药、食品添加剂、酒精、吸烟等外来因素引起自由基数量增多等。
２
抗氧化作用的生物学意义
抗氧化活性物质通过抑制自由基的产生．清
除、熄灭自由基来抑制自由基参与的过氧化反应即为抗氧化作用（ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎ）。抗氧化物质主要抑制ＲＯＳ的产生，抑制过氧化氢的生成，减少ＤＮＡ的氧化损伤，抑制脂质过氧化。其主要的作用机理为：熄灭自由基通过提供活性基团．作为供氢体与自由基反应。使之形成相应的离子或分子，熄灭自由基，终止自由基的链式反应；促进抗氧化酶活性的提高，如大豆异黄铜对小鼠抗氧化酶活性有较强促进作用；降低膜的流动性，从而降低自由基在脂质双层中的流动性。阻止自由基的渗人。减慢自由基反应，达到抑制脂质过氧化作用嗍；增加抗氧化蛋白如金属硫蛋白（ＭＴ）的表
３３４
科技通报第２２卷
达［５１：螯合金属的作用，如异黄酮类化合物抗金属离子诱导的过氧化作用，很可能就是由于它们与金属离子的螯合作用所致［６１。
抗氧化作用主要应用于医学上某些疾病的治疗、营养保健、食品保鲜等领域。
Ｊａｃｏｂｔｎ报道了生物体内抗氧化保护系统，包括内生抗氧化剂、食用抗氧化剂、金属蛋白和自由基屏蔽酶。内生抗氧化剂有ＮＡＤＰＨ及ＮＡＤＨ、谷胱甘肽、辅酶Ｑ、尿酸、金属酶等。其中谷胱甘肽在自由基、抗氧化剂与营养素及其代谢平衡关系中起到很重要的作用［８１。
３
天然抗氧化剂研究与开发
３．１抗氧化剂的概念与利用现状
抗氧化剂是一类能有效阻止或延缓自动氧化的物质。Ｈａｌｌｉｗｅｌｌ定义为：在相对可氧化底物（糖类、脂质、ＤＮＡ或蛋白质）更低的浓度下，能有效地延缓或阻止底物发生氧化反应的物质［９１。抗氧化剂既有化学合成的也有天然生物物质的提取物．前者有叔丁对甲氧酚制剂（ＢＨＡ）和丁基羟基甲苯（ＢＨＴ）。随着环境保护意识的增强，越来越多的人认识到化学合成抗氧化剂的危害。据２０世纪９０年代美国市场的调查表明【ＩｏＪ，２６％的人认为化学合成添加剂有害：来自英国的报告称，５８％的人认为这种食品添加剂是健康的一个主要威胁；在中国，越来越多的人认为，化学合成添加剂危害人体健康。而天然抗氧化剂由于具有天然、高效、低毒的特点而逐渐为人们所利用并取代人工合成抗氧化剂。天然抗氧化剂是直接从天然生物中提取而得到的抗氧化剂。
天然抗氧化剂常用于添加到食品材料里来减缓脂质过氧化【ｎ～２１。被广泛应用于油脂及含油食品的加工中。目前，生命有机体内的不饱和脂肪酸过氧化作用．在脂质氧化反应，和许多疾病包括衰老、癌、糖尿病、心血管病等领域已经逐渐引起人们更多的关注。医学上，氧自由基和脂质过氧化关系到衰老【１３】和许多疾病包括癌【１４ｊ、多发性硬化、帕金森氏症、老年痴呆、自身免疫性疾病和石棉沉滞症等的病因学【１８１。２乙基一３羟基一６．苯硫基一４（１Ｈ）一吡啶酮（ＨＰＰ）和３。羟基一４（１Ｈ）一吡啶酮类化合物作为抗肿瘤药物，其在抗肿瘤、抗氧化、清除自由基和抗炎等的药理活性，国外已有
万
方数据文献报道［１６－２０ｌ，它们均具有较强的抗氧化作用。
因此，抗氧化剂不仅仅在食品保护上，更是在生命细胞抵抗氧化破坏的防御机制中成为了脂质过氧化重要的抑制剂【１３１。抗氧化剂包括抗氧化酶类和非酶抗氧化剂。目前开发利用的主要是
后者。
３．２抗氧化剂生物资源３．２．１植物源抗氧化剂
植物是天然抗氧化剂的潜在资源，他们吸收太阳辐射，产生高能态氧，作为光合作用的第二代谢产物。植物中的氧易被紫外线辐射激活，并从太阳光中获取热量，产生有毒的反应性氧（ＲＯＳ）。植物产生各种具有抗氧化活性的化合物。来阻碍这些活性氧的毒性作用进而生存下去。这些具有抗氧化活性的化合物即为天然植物抗氧化剂的来源。天然产物的抗氧化活性决定于植物里面的活性化合物。据Ｐｒａｔｔ和Ｈｕｄｓｏｎ报导．大多数天然抗氧化剂可以在木材、树皮、植物茎杆、叶、果实、根、花和种子中发现。这些化合物大多是自然界中的普通酚类或多酚化合物，例如．生育酚、类黄酮类化合物以及肉桂酸、磷脂、绿原酸、咖啡酸和其他有机酸的衍生物，越来越多的研究发现天然多酚类化合物对人体有着重要的保健功能，由于其羟基取代的高反应性和吞噬自由基的能力而有很好的抗氧化活性；更为丰富的非酶类抗氧化剂如黄酮类化合物，广泛存在于植物界，是目前倍受关注的天然活性产物之一．长期以来在其对活性氧自由基的清除和对老年病的防治功效上已有较多研究，已被证实有很强的清除氧自由基的能力；植酸类物质，如柠檬酸、多聚磷酸等，具有极强的螯合金属的能力，可减少金属离子所催化的氧化反应。另外含氮化合物。如咖啡碱、咖啡因以及其他分子中含有一ＳＨ基的蛋白质及其衍生物类、多肽、氨基酸等等也已经发现具有较高的抗氧化活性，是潜在的抗氧
化物质资源。
目前开发利用的抗氧化剂植物资源主要是药用植物和饮料、果蔬、香料植物。
植物中天然抗氧化剂分类见表１。
３．２．２
海洋生物
目前对于海洋生物抗氧化性质的研究尚处于起步阶段。现今已经发现鼠尾藻（Ｓａｒｇａｓｓｕｍ
ｔｈｕｎｂｅｒｇｉｉ）和海黍子（Ｓａｒｇａｓｓｕｍｋｊｅｌｌｍａｎｉａｎｕｍ
第３期乔凤云等．抗氧化因子与天然抗氧化剂研究综述
３３５
黄酮类化合物酚类化合物
各种木质素的衍生物
生育酚、芝麻酚及相关成分、橄榄油和磷脂抗坏血酸、羟基羧酸、类黄酮、类胡萝卜素氨基酸、二羟基吡啶
１）复合抗氧化剂
抗氧化剂的潜在价值，已经促使许多研究人复合抗氧化剂。例如，Ｔ．Ｂ．Ｎｇ等【２ｌ】研究了从中草基、香豆素和萜类化合物对于小鼠大脑脂质过氧化、肾脏匀浆以及小鼠红细胞溶血的抑制作用，２）微量元素
硒是动物必需的营养元素，主要起清除活性３）铁螯合剂
铁的抗氧化作用是通过对羟自由基的作用万
方数据药用植物
药用植物、饮料植物、调味香料植物燕麦和稻壳等植物油
水果、蔬菜、茶叶（儿茶素属类黄酮）
蛋白质和蛋白水解物
敏性实验脑炎。
４
展望
目前．天然抗氧化剂的开发和利用已经普遍展开。就我国而言，主要存在的弊点就是种类单一，生产率较低，所获得的纯化合物和复合型化合物较少．而且性质稳定性比较差。我国拥有丰富的天然色素和香料资源。其中很多香辛料植物具有较好的抗氧化效果，然而在开发利用上目前还几乎是空白。日本在这方面进行了较深入的研究，目前较为成熟的有迷迭香。另外，从中草药中提取抗氧化剂是继香辛料后研究开发的又一个
热点。目前，日本、韩国、我国的台湾、江苏、山东
等地都有研究机构在积极开展工作。具公开的报道，金锦香（Ｏｓｂｅｃｋｉａｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）、茵陈蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａ
ｃａｐｉｌｌａｒｉｓ）、三七（Ｐａｎａｘｎｏｔｏｇｉｎｓｅｎｇ）、马鞭草
（％ｒｂｅｎａｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ）、芡实（ＥｕｒｙａｌｅｆｅｔＯＮＳａｌｉＳｂ）、丹参（Ｓａｌｖｉａ
ｍｉｌｔｉｏｒｒｈｉｚａＢｇｅ）、台湾钩藤（Ｕｎｃａｒｉａ
ｈｉｒｓｕｔａ
Ｈａｖｉｌ）等具有潜在的开发价值。这些研究
对寻找新的抗氧化资源有重要意义。
从医学和食品工业长远发展考虑，应加强国内短缺品种的产业化，实现自给自足。今后我国抗氧剂资源开发应向开发筛选资源丰实、含量高的植物发展，扩大规模，降低成本；加强对抗氧化机理的研究，同时进行被开发植物的毒性试验，有针对性和目的性开发抗氧剂新品种，从而达到理想的抗氧化效果：调整产品结构，大力开发高性能、高纯度、专用化、性能稳定的产品，改变目前品种单一的局面．才具有国际竞争能力。
自由基、抗氧化剂、营养与健康的关系已成为自由基与营养的“核心”学术领域。这一领域发展至今，已经囊括了生物学，医学和药学、营养学等学术领域以及资源开发等技术领域。由其发展
Ｙｅｎｄｏ）两种褐藻中含有具抗氧化活性的多酚：海黍子提取物对不饱和脂质也具有较好的抗氧化
作用；另外，扇贝多肽、虾红素的抗氧化和抗肿瘤
作用为人们发现并得以证明。
３．２．３其他类型的抗氧化剂
员开始探索具有高抗氧化活性及低细胞毒性的药中提取的各种类黄酮、木质素类、生物碱、双苄并通过影响博莱霉素引诱ＤＮＡ损伤来评定上述各物质的不同复合体的过氧化活性，发现植物天然成分中的黄铜类黄芩甙、芦丁和毛地黄酮一７一葡萄糖醛酸化合物一６一木精酯，生物碱四氢巴马汀，木脂素类４一去甲去氧鬼臼脂素和香豆素花椒毒酚等表现出潜在的抗氧化活性。
氧的作用．是谷胱甘肽过氧化物酶的辅基，通过调控谷胱甘肽过氧化物酶的活性而调控生物体内的抗氧化系统。中国科学院薛泰麟等系统研究了硒对高等植物的抗氧化作用［２１。１９８７年Ｐａｒｎ—ｈａｍ研制出Ｅｂｓｌｅｎ有机硒化合物。此外，铜、锌是维持ＳＯＤ活性的微量元素
而实现的［２２１。体内羟自由基主要经Ｆｅｎｔｏｎ’Ｓ反应和Ｈａｂｅｒ—Ｗｅｉｓｓ反应生成。这两个反应都需要铁的参与．故铁能起到促进自由基生成的作用。铁螯合剂则可以阻断自由基反应。动物实验证明，铁螯合剂去铁敏能阻止ＯＨ．破坏透明质酸，抑制抗原．抗体复合物诱导的大鼠血管内皮损伤及过
３３６
科技通报
第２２卷
趋势可以预测，若干年后，此领域可以成为营养与医疗保健学的重要内容之一。
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句海松．抗氧化剂研究进展［Ｊ］．中国药学杂志，１９９０，２５（１２）：７１２—７１５．
抗氧化因子与天然抗氧化剂研究综述
作者：作者单位：
乔凤云， 陈欣， 余柳青， QIAO Feng-yun， CHEN Xin， YU Liu-qing
乔凤云,QIAO Feng-yun(浙江大学,生命科学学院,杭州,310029;中国水稻研究所,杭州,310006)， 陈欣,CHEN Xin(浙江大学,生命科学学院,杭州,310029)， 余柳青,YU Liu-qing(中国水稻研究所,杭州,310006)科技通报
BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGY2006,22(3)9次
刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
参考文献(22条)
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