天然抗氧化剂

天然抗氧化剂

院（系）：化学系 专业：应用化学 班级： 姓名： 学号：

2013年6月20日

论文题目：

天然抗氧化剂

原楠楠

( 化学系 113班 2011122131)

摘要:抗氧化剂（ Antioxidants）是阻止氧气不良影响的物质。 它是一类能帮助捕获并中和自由

基，从而祛除自由基对人体损害的一类物质

【1】

。人体的抗氧化剂有自身合成的，也有由食物供给的。

【2】

目前，由于合成抗氧化剂技术复杂，成本较高，且有较大的毒性甚至致癌作用，使人心理，而天

然抗氧化剂安全，低毒，符合新世纪人们对健康的需求，因此，从资源丰富的天然药物,食物中寻找高效、低毒、价廉的抗氧化剂已成为该领域研究的一个重要方向，其抗氧化作用机制的研究，对进一步天然抗氧化药物的研究开发具有重要意义。 关键词：天然抗氧化剂、原青花素、迷迭香、番茄红素

Abstract: Oxygen antioxidant to prevent adverse effects of substances. It is a kind of can help capture and neutralize free radicals, thereby removing free radical damage to the human body of material. The body's antioxidant has its synthesis, also has from the food supply. At present, due to the complexity of synthetic antioxidants in technology, cost is higher, and there are large toxicity and carcinogenic effects, psychological, and natural antioxidants of safety, low toxicity, in line with the new century people on health needs, therefore, from the rich resources of natural medicine and food for high efficiency, low toxicity, low price of antioxidant has become an important direction of research in this field, and its antioxi dation mechanism of research, to further natural antioxidant drug research and development is of great significance.

Keywords: natural antioxidant, the original blue and white pigment, rosemary, lycopene

1 生物体内的抗氧化作用及机理

生物体的代谢有一种自相矛盾的情况，虽然大部分地球上的生物需要氧气来维持生存，但同时氧

气又是一种高反应活性的分子，可以通过产生活性氧物质破坏生物体。所以生物体中建立了一套由抗氧化的代谢产物和酶构成的复杂网络系统，通过有抗氧化作用的代谢中间体和产物与酶之间的协同配合使得重要的细胞成分比如DNA、蛋白质和脂类免受氧化损伤

【3】

。抗氧化系统大体上通过两种

方式实现抗氧化作用，一种是通过阻止活性氧物质的产生来实现的，另一种是在这些活性物质对细胞的重要成分造成损伤之前清除它们来达到抗氧化作用的 。然而这些活性氧物质也有重要的细胞功能，比如在生化反应中充当氧化还原信号分子

【4】

。因此生物体中抗氧化系统的作用不是氧化性物质

彻底地全部清除，而是将这些物质保持在适当的水平。

人体新陈代谢产生能量的过程中需要消耗氧气生成活性氧物种。这个过程中，电子传递链的几个步骤能产生副产物超氧化物阴离子。特别重要的是复合物III中的辅酶Q在被还原的过程中会变成了高活性的自由基中间体（Q·）。这种不稳定的中间体会发生电子的“泄漏”（丢失电子），“泄漏”的电子跳出正常的电子传递链，直接将氧分子还原生成超氧负离子

【5】

。过氧化物也可以由还原

态的黄素蛋白比如复合体Ⅰ的氧化产生。然而，尽管这些酶会生成氧化剂，但是目前尚不清楚电子传递链相比其他同样可以产生过氧化物的生化过程是否更为重要。在植物、藻类和蓝菌进行光合作用的过程中尤其是在高辐照强度下，同样会产生活性氧物种，但是类胡萝卜素作为光保护剂吸收过度强光保护细胞，藻类、蓝菌中所含的大量碘和硒也能抵消高辐照强度对细胞造成的氧化损伤,类胡萝卜素、碘和硒作为抗氧化剂通过与被过度还原的光合反应中心反应避免活性氧物生物体的代谢有一种自相矛盾的情况，虽然大部分地球上的生物需要氧气来维持生存，但同时氧气又是一种高反应活性的分子，可以通过产生活性氧物质破坏生物体。所以生物体中建立了一套由抗氧化的代谢产物和酶构成的复杂网络系统，通过有抗氧化作用的代谢中间体和产物与酶之间的协同配合使得重要的细胞成分比如DNA、蛋白质和脂类免受氧化损伤

【3】

。抗氧化系统大体上通过两种方式实现抗氧化作

用，一种是通过阻止活性氧物质的产生来实现的，另一种是在这些活性物质对细胞的重要成分造成损伤之前清除它们来达到抗氧化作用的 。然而这些活性氧物质也有重要的细胞功能，比如在生化反应中充当氧化还原信号分子

【4】

。因此生物体中抗氧化系统的作用不是氧化性物质彻底地全部清除，

而是将这些物质保持在适当的水平。

人体新陈代谢产生能量的过程中需要消耗氧气生成活性氧物种。这个过程中，电子传递链的几个步骤能产生副产物超氧化物阴离子。特别重要的是复合物III中的辅酶Q在被还原的过程中会变成了高活性的自由基中间体（Q·）。这种不稳定的中间体会发生电子的“泄漏”（丢失电子），“泄漏”的电子跳出正常的电子传递链，直接将氧分子还原生成超氧负离子

【5】

。过氧化物也可以由还原态的

黄素蛋白比如复合体Ⅰ的氧化产生。然而，尽管这些酶会生成氧化剂，但是目前尚不清楚电子传递链相比其他同样可以产生过氧化物的生化过程是否更为重要。在植物、藻类和蓝菌进行光合作用的过程中尤其是在高辐照强度下，同样会产生活性氧物种，但是类胡萝卜素作为光保护剂吸收过度强光保护细胞，藻类、蓝菌中所含的大量碘和硒也能抵消高辐照强度对细胞造成的氧化损伤,类胡萝卜素、碘和硒作为抗氧化剂通过与被过度还原的光合反应中心反应避免活性氧物

种的产生

【6】

。

2天然抗氧化剂的开发的必要性

大脑的新陈代谢速率很快且脑部都大量的不饱和脂质，这些脂质易成为脂质过氧化反应的目标，所以大脑是非常容易受到氧化损伤的侵害。因此抗氧化剂的出现与开发与使用成为科学界的一股旋风 ，例如，超氧化物歧化酶的类似物（superoxide dismutase mimetics）、丙泊酚和硫喷妥钠能被用于治疗再灌注损伤（reperfusion injury ）和创伤性脑损伤（traumatic brain injury） 。

目前，由于氧化剂的合成成本高，技术复杂且含有毒性，使人们对合成抗氧化剂产生疑虑和排斥心理 。故天然抗氧化剂的研究与应用迫在眉睫。例如，食物中的酱油，据新加坡食物研究所发现，酱油能产生一种天然的抗氧化成分。它有助于养活自由基对人体的损害，其功效比常见的维生素C和E等抗氧化剂大十几倍。用少量酱油所达到的抑制自由基的效果，与一杯红葡萄酒相当

3天然抗氧化剂—原花青素(OPC) 3.1原青花素的结构

原花青素，英文名是Proantho Cyanidins（OPC），是一种有着特殊分子结构的生物类黄酮，是目前国际国际上公认的清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂。一般为红棕色粉末，气微、味涩，溶于水和大多有机溶剂。 一般为葡萄籽提取物或法国海岸松树皮 提取物。原花青素（葡萄籽提取物）是一种新型高效抗氧化剂，是目前为止所发现的最强效的自由基清除剂，具有非常强的体内活性。实验证明，OPC的抗自由基氧化能力是维生素E的50倍，维生素C的20倍，并吸收迅速完全，口服20分钟即可达到最高血液浓度，代谢半衰期达7小时之久。

3.2 原青花素的对人体的作用 3.2.1 OPC对血液循环的左右

原花青素可以强化毛细血管、动脉与静脉血管，毛细血管的阻力减少和渗透性改善，使细胞更容易吸收养分与排除废物

【10】

【9】

【8】【7】

。

。输送养分与运出废物这是血液循环系统的功能。心脏负责抽压血液；

动脉与静脉血管输送血液；而负责运送营养给细胞，又运出废物的是毛细血管。原花青素可以清除细胞膜中水溶性和脂溶性的自由基，因此，抑制了释放某些酶去伤害毛细血管壁的过程。

3.2.2 OPC可以滋润皮肤

胶原蛋白是皮肤的基本成份，并且是一种使我们身体成为一个整体的胶状物质。维生素C是生化合成胶原蛋白必要的营养品。原花青素使更多的维生素C生效，因此原青花素能恢复胶原蛋白活力，使皮肤平滑而有弹性

【11】

。原花青素不仅帮助胶原蛋白纤维形成交联结构，而且可以帮助恢复因

受伤和自由基所引起的过度交联的损害。过度交联会使结缔组织窒息和硬化，从而使皮肤起皱纹和过早老化

【12】

。所以，欧洲人称原花青素为青春营养品，皮肤维生素，口服化妆品。

3.2.3 OPC对过敏发炎等都有抑制作用

人体发炎时要释放出一种名叫组胺的化合物，它可诱发过敏、气喘、支气管炎、花粉热、类风湿动脉炎、运动受伤、压力溃疡等疾病，花青素可以抑制产生组胺需要的酶，防止生成组胺，从而减轻发炎。原花青素是组胺的著名的抑制剂，但它并不阻碍其它的酶

【13】

。我们身体过多地承受了来

自食品、饮用水、空气和动植物（如花粉）的化学物质及污染物，其结果，过敏便成了非常普遍的疾病胶原蛋白是皮肤的基本成份，并且是一种使我们身体成为一个整体的胶状物质。维生素C是生化合成胶原蛋白必要的营养品。原花青素使更多的维生素C生效，因此原青花素能恢复胶原蛋白活力，使皮肤平滑而有弹性

【11】

。原花青素不仅帮助胶原蛋白纤维形成交联结构，而且可以帮助恢复因

受伤和自由基所引起的过度交联的损害。过度交联会使结缔组织窒息和硬化，从而使皮肤起皱纹和过早老化

【12】

。所以，欧洲人称原花青素为青春营养品，皮肤维生素，口服化妆品。

人体发炎时要释放出一种名叫组胺的化合物，它可诱发过敏、气喘、支气管炎、花粉热、类风湿动脉炎、运动受伤、压力溃疡等疾病，花青素可以抑制产生组胺需要的酶，防止生成组胺，从而减轻发炎。原花青素是组胺的著名的抑制剂，但它并不阻碍其它的酶

【13】

。我们身体过多地承受了来

自食品、饮用水、空气和动植物（如花粉）的化学物质及污染物，其结果，过敏便成了非常普遍的疾病。

3.3原青花素的提取

原青花素(简称PC)是植物界中广泛存在的 一大类多酚类化合物。有多种植物的果实，可提取原花青素，例如葡萄籽、柏树、松树、银杏等。最早提取原花青素的是从葡萄中。

3.4原青花素不可撼动的地位

“原花青素”并不是最强的抗氧化剂。如果用VE作为比较，番茄红素（ψ-胡萝卜素）清除自由基的能力是VE的100倍。但OPC清除自由基的能力只有VE的50倍。而已知最强的抗氧化剂——虾青素清除自由基的能力是VE的1000倍

【14】

！

但是，这并不能阻碍OPC成为医学界、营养学界中使用的最强的天然清除自由基的物质。原因在于，比OPC具有更强清除自由基的番茄红素和虾青素等都是脂溶性物质，也就是说必须溶解在有机相中才能吸收，再加上这些物质在食物中含量并不高，所以真正能从食物中获得的量非常少。而如果不吸收，就算在实验室里的功效再强，也发挥不了生理作用。另外，人体内大多是水，这些物质就算吸收后，无法溶解在体液中，发挥作用的部位也有限。这就大大抑制了这些具有更强清除自由基能力的物质发挥作用。而OPC是水溶性，在吸收率上远远领先于其他物质，并且作用的范围是全身的体液。这使得OPC成为了现在在医学界和营养学界中使用的最强的清除自由基的物质。

4 天然抗氧化剂—迷迭香 4.1 迷迭香的氧化机理

迷迭香抗氧化成分迷迭香双醛（Rosemadial）、鼠尾草（Carnosol）、迷迭香酚（Rosmosol）主要是利用其易溶于丙酮、乙醚、乙醇、乙酸乙酯、石油醚等多种有机溶剂，微溶于水的性质来提取的

【15】

。由于含有多种抗氧化有效成分以及多种抗氧化机理，导致迷迭香具有高效和广泛的抗氧化

性。目前普遍认为，迷迭香抗氧化机能主要在于其能猝灭单重态氧，清除自由基，切断类脂自动氧化的连锁反应，螯合金属离子和有机酸的协同增效等。迷迭香酸中还原性的成分如酚羟基、不饱和双键和酸等，单独存在时具有抗氧化作用，组合在一起时具有协同作用。韩宏星等

【16】

建立了小鼠运

动性氧化损伤模型，发现迷迭香抗氧化提取物中的二萜酚类化合物对内源性氧化系统有影响，是抗氧化作用的物质基础。王文中等

【17】

从迷迭香有效成分的结构分析中发现它们具有儿茶酚(茶多酚抗

氧化的主要有效成分)结构骨架，理论上证明了这些成分的抗氧化性和更好的稳定性。

4.2迷迭香在食品中的作用

作为香辛料,迷迭香已经广泛地应用于食品工业。；在不同油脂中比BHA抗氧化效果强1～6倍；能长期耐受190。C的高温油炸而具有抗氧化效果；对各种复杂的类脂物氧化有广泛而很强的抑制效果。YaakobB．Che Man等

【18】

人曾就迷迭香和鼠尾草降低油脂的过氧化值效果进行究。他们把迷迭香和鼠

尾草添加到精炼、脱色、除臭后的棕榈油中，结果表明：两者均极大地了油脂深层油炸时氧化的程度。第一天，经迷迭香和鼠尾草处理的油脂过氧化值分别为2．1和1．98 meq／kg，对照(未添加)为6．55meq／kg；第六天，三者的过氧化值分别为9．22、6．95、11．5meq／kg。Chenget(1997)就报道过添加0．02％的迷迭香在猪油、鸡油、葵花籽油中就能降低其过氧化值50％，与相同量的BHT、BHA混合物的抗氧化效果相当。

4.2.1 在肉制品中的应用

肉类制品本身不含天然抗氧化剂，但经预煮、绞碎、切片等工序后就很容易造成氧化酸败。在肉制品加工过程中通常添加迷迭香抗氧化剂，以阻止氧化反应，保护其风味迭香抗氧化剂，既能延长保质期，又能增加风味。如：J．G．Sebrane等

【19】

。如在腊肠中添加迷

【20】

研究发现：迷迭香提取

物的添加可以对猪肉香肠的颜色和新鲜度有很大的保护作用。在冷冻的新鲜猪肉香肠和熟的冷藏香肠中，迷迭香提取物浓度在2500ppm时的抗氧化效果与BHA／BHT在最大允许添加浓度下的效果相当，但对于生的冷冻猪肉香肠小馅饼来说，迷迭香提取物的抗氧化效果则优于BHA／BHT。根据这些结果，迷迭香提取物显然提供了一种可以代替合成抗氧化剂以延长加工处理的肉制品(例如猪肉香肠)的货架期的方法，而且它对生的冷冻猪肉香肠产品的抗氧化效果尤为明显。

4.2.2 迷迭香在油炸食品的应用 由于迷迭香抗氧化剂能耐热

【21】

，而且能长期耐受l90℃高温油炸而具有抗氧化效果。迷迭香抗

氧化剂是唯一经受l40℃高温油炸不分解，因此，可以将其添加在油炸食品和方便面上用以替代合成类抗氧化剂具有广泛的应用前景。

5 天然抗氧化剂—番茄红素

番茄红素是植物中所含的一种天然色素。主要存在于茄科植物西红柿的成熟果实中5.1番茄红素的性质与结构

【23】

【22】

。

番茄红素（lycopene from tomato）分子式:C40H56 ，分子量:536.8726。具有稳定性，抗氧化性的性质。

5.2番茄红素的药理作用

番茄红素是一种很强的抗氧化剂，具有极强的清除自由基的能力，对防治前列腺癌、肺癌、乳腺癌、子宫癌等有显著效果，有效抑制癌细胞的扩散和复制，还有预防心脑血管疾病、提高免疫力、保护细胞DNA免受自由基损害，防止细胞病变、突变、癌变；含强力抗氧化生物活物质，能促使细胞的生长和再生，美容袪皱，维持皮肤健康，延缓衰老等功效，有“植物黄金”之称，被誉为“21世纪保健品的新宠”。它是自然界中最强的抗氧化剂，其抗氧化作用是β-胡萝卜素的2倍，VE的100倍。在清除人体“万病之源”――自由基方面，番茄红素的作用比β-胡萝卜素更强大

【25】

【24】

。2003

年，美国《时代》杂志把番茄红素列在“对人类健康贡献最大的食品”之首，番茄红素也因此被称为“植物中的黄金”，番茄红素已在欧美、日本和中国港台地区被广泛接受

【26】

。对防治前列腺疾病、

前列腺癌、肺癌、胃癌、乳癌有奇效，有效抑制癌细胞的扩散和复制，被西方国家称为“植物黄金”。

5.3番茄红素对细胞的生长代谢起调节作用

通常细胞间隙之间有膜蛋白构成的通道，具有选择通透性，允许第二信使及生长调节物质通过，细胞之间通过细胞间隙连接通讯（GJIC）传输细胞群体内生长调控信号，调节细胞的正常增殖与分化

【27】

。实验表明，番茄红素通过诱导细胞间连接，增强正常细胞之间的GJIC，控制细胞生长和诱导

细胞分化来抑制肿瘤的增长。日本学者在大鼠肝组织上用荧光染料示踪技术研究番茄红素对GJIC的

作用时发现，每天饲喂5mg/kgBW番茄红素，连续5d时，可以明显增强GJIC功能；同时，由于大多数肿瘤细胞的GJIC功能微弱或缺失，细胞发生转化后其GJIC功能降低或抑制，GJIC功能的抑制或被破坏被认为是促癌变阶段的重要机制

6总结

过去由于天然抗氧化剂生产成本高, 受价格低廉的合成抗氧化剂冲击, 一直没有商品化。随着时代的发展, 人们感觉到化学合成物对食品的污染, 因而对天然产物的渴望越来越强烈。近十多年来, 人们对茶多酚、迷迭香醚等提取工艺进行了深入的研究, 相继开发出比合成抗氧化剂活性更强的天然产品

【29】

【28】

。

。目前能够实现工业化生产的天然抗氧化剂有天然VE、迷迭香提取物、茶多酚、甘草

抗氧化物、磷脂等。在“崇尚绿色、回归自然”的二十一世纪, 随着工业的快速发展, 人们安全意识的增强, 天然抗氧化剂的使用会日趋普遍

【30】

。随着天然抗氧化剂的品种增多以及生产成本的进一

步降低, 天然抗氧化剂将逐步取代合成抗氧化剂。

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