保健食品的抗氧化功能

抗氧化功能保健食品的功效成分及检测一、概述自由基是指含有未配对的电子的原子、分子或基团，由于自由基中含有未成对电子，具有配对的倾向，具有很高的活性。自由基若要稳定必须向邻近的原子或分子夺取电子而使自己的电子成对，但也因此使得电子被夺的那个原子或分子成为新的自由基，引发连锁反应，这个过程就是“氧化”。自由基是人体正常的代谢产物，正常情况下人体内自由基是处于不断产生与清除的动态平衡中，人体内存在少量的氧自由基，不但对人体不构成威胁，而且可以促进细胞增殖，刺激白细胞和吞噬细胞杀灭细菌，消除炎症，分解毒物。自由基产生过多或清除过慢，它通过攻击生命大分子物质及各种细胞，会造成机体在分子水平、细胞水平及组织器官水平的各种损伤，加速机体的衰老进程并诱发各种疾病。常见的癌症、动脉硬化、糖尿病、白内障、心血管病、老年痴呆、关节炎等疾病都被认为与自由基过多相关。抗氧化剂是指能清除自由基或能阻断自由基参与的氧化反应的物质。抗氧化剂的种类繁多，可分为酶类清除剂和非酶类清除剂两大类。酶类抗氧化剂一般为抗氧化酶，主要有超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）等。非酶类抗氧化剂一般包括黄酮类、多糖类、维生素C、维生素E、β-胡萝卜素等物质。它们是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。国家食品药品监督管理局(SFDA)已批准具有抗氧化功能的常用原料有：维生素A、维生素C、维生素E，硒，OPC（低聚原花青素），SOD（超氧化物歧化酶），辅酶Q10，DHA，茶多酚，β-胡罗卜素，牛磺酸，螺旋藻等。随着年龄的增长，机体内产生自由基清除剂的能力逐渐下降，从而减弱了对自由基损害的防御能力，使机体组织器官容易受损，加速了机体的衰老，引发一系列的疾病。为了防止此类现象的发生，可以人为地由膳食补充抗氧化剂，从而达到防御疾病、延缓衰老的目的。二、主要功效成分介绍（一）酶类抗氧化剂（Enzymesantioxidant）1、超氧化物歧化酶（superoxidedismutase，SOD）从1938年Marn[1]等人首次从牛红血球中分离得到超氧化物歧化酶开始算起，人们对SOD的研究己有七十多年的历史。1969年IrwinFridovich和JoeMcCord[2]等重新发现这种蛋白，并且发现了它们的生物活性，弄清了它催化过氧阴离子发生歧化反应的性质，所以正式将其命名为超氧化物歧化酶，英文简称为SOD[3]。（1）性质及结构SOD是生物体内重要的抗氧化酶，广泛分布于各种生物体内，如动物，植物，微生物等。SOD是一类含金属的酶，按其所含金属辅基不同可分为含铜锌（分子中同时含有Cu和Zn）、含锰或铁（分子中含有锰或铁）和含镍（分子中含有镍）3种[4]（图1、图2）。含铜锌金属辅基的Cu·Zn-SOD是主要存在于真核细胞的细胞质中或高等植物的叶绿体基质、类囊体内以及线粒体膜间隙中。广泛存在于动物血液、牛肝、猪肝、牛心、豌豆、麦叶等动植物组织中，是目前应用最广泛的一类酶。大肠杆菌和其他一些原核细胞生物中一部分含有Fe-SOD，一部分含有Mn-SOD，而另外一些两种抗氧化酶都含有。图1Cu•Zn-SOD结构图图2Mn-SOD结构图（2）理化及生物学特性SOD是一种酸性蛋白酶，对pH、热和蛋白酶水解等反应较其他蛋白酶稳定。其酶活性既取决于蛋白质，还取决于结合到活性部位的金属离子。SOD是生物体内防御氧化损伤的一种十分重要的金属酶，对氧自由基有强烈清除作用，特别对于超氧阴离子（O2·），SOD可将其催化歧化而生成H2O2和O2，故SOD又称为清除超氧阴离子自由基的特异酶。（3）SOD的生理功能及应用作为一种体内自由基去除剂SOD能保护DNA、蛋白质和细胞膜免遭O2-·的破坏作用，减轻或延缓甚至治愈某些疾病，延缓因自由基损害生命大分子而引起的衰老现象，如延缓皮肤衰老和老年斑的形成等；同时SOD还能提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力；增强人体自身的免疫力；清除放疗所诱发的大量自由基；消除疲劳等生理功能。SOD在医疗上对治疗关节炎和类风湿性关节炎疗效显著。此外，SOD对治疗癌症、缺血后重灌流损伤、肺气肿、白内障、糖尿病、贫血等疾病均有疗效。SOD在食品方面可作为功能性食品的功能因子或食品营养强化剂，有良好的抗衰老、抗炎、抗辐射、抗疲劳等保健强身的效果。国内外已把SOD作为食品添加剂应用到多种食品中。同时还可用富含SOD的原料加工制成功能性食品，如大蒜饮料、刺梨SOD汁等。（4）生物安全性超氧化物歧化酶（SOD）目前世界范围内大都从动物血液中提取，不但代价昂贵，而且动物性SOD有排他性、不易常温保存等缺点，同时存在艾滋病等血液病毒的交叉感染及其它潜在危险。2、过氧化氢酶（catalase，CAT）（1）性质过氧化氢酶存在于细胞的过氧化物体内，可以催化氧化氢分解成氧气和水，是生物防御体系的关键酶之一。H2O2浓度越高，分解速度越快[5]。过氧化氢酶是在1811年被过氧化氢（H2O2）的发现者泰纳尔（LouisJacquesThénard）首次发现。1900年，OscarLoew将这种能够降解过氧化氢的酶命名为“Catalase”，即过氧化氢酶，并发现这种酶存在于许多植物和动物中。1937年，詹姆斯·B·萨姆纳将来自牛肝中的过氧化氢酶结晶，并在次年获得了该酶的相对分子质量。1969年，牛的过氧化氢酶的氨基酸序列得以解出。1981年其三维结构得以解析[6]（图3）。图3过氧化氢酶结构图（2）生物学功能过氧化氢酶广泛存在于能呼吸的生物体内，如植物的叶绿体、线粒体、内质网、动物的肝和红细胞中，其酶促活性为机体提供了抗氧化防御机理。过氧化氢酶在食品工业中被用于除去用于制造奶酪的牛奶中的过氧化氢。过氧化氢酶也被用于食品包装，防止食物被氧化。在纺织工业中，过氧化氢酶被用于除去纺织物上的过氧化氢。近年来，过氧化氢酶开始使用在美容业中。一些面部护理中加入了该酶和过氧化氢，目的是增加表皮上层的细胞氧量。3、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathioneperoxidase，GPX）（1）性质谷胱甘肽过氧化物酶为生物体中清除过氧化氢和其他有机过氧化物的脱毒酶。谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）是第一个在哺乳动物体内发现的含硒酶（图4），它于1957年被Mills[7]首先发现，1973年由Flohe和Rotruck两个研究小组确立了GPX与硒之间的联系。图4谷胱甘肽过氧化物酶结构图（2）生物学功能：谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）是机体内广泛存在的一种重要的过氧化物分解酶。硒是GSH-Px酶系的组成成分，它能催化GSH变为GSSG，使有毒的过氧化物还原成无毒的羟基化合物，同时促进H2O2的分解，从而保护细胞膜的结构及功能不受过氧化物的干扰及损害。（二）原花青素1、结构与性质原花青素是由不同数量的儿茶素（catechin）或表儿茶素（epicatechin）结合而成。最简单的原花青素是儿茶素、或表儿茶素、或儿茶素与表儿茶素形成的二聚体，此外还有三聚体、四聚体等直至十聚体。按聚合度的大小，通常将二～五聚体称为低聚体（简称OPC），将五聚体以上的称为高聚体（简称PPC）。原花青素是一种有着特殊分子结构的生物类黄酮，是目前国际上公认的清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂。一般为葡萄籽提取物或法国海岸松树皮提取物。原花青素一般为红棕色粉末，气微、味涩，溶于水和大多有机溶剂。2、生物学功能[8,9]原花青素是当今医学界发现的最安全高效的抗氧化剂、自由基清除剂和紫外线吸收剂，广泛应用于保健食品、药品和化妆品。其抗氧化能力是维生素E的50倍、维生素C的20倍，它能有效清除体内多余的自由基，保护人体细胞组织免受自由基的氧化损伤，具有抗心血管疾病、抗肿瘤、抗辐射、抗衰老、抗炎、抗疲劳、改善视觉功能等药理作用，可用于治疗动脉粥样硬化、高血压、冠心病、肿瘤等疾病。（1）通过三条途径保护人体的血液循环系统：清除血液中存在的氧自由基；帮助机体阻止氧自由基的生成；增强血管壁的完整性（2）阻抑胶原酶和弹性蛋白酶对结缔组织的降解作用，因而有利于保持皮肤的弹性，发挥抗皮肤衰老的功效。（3）能增强眼底视网膜毛细血管和四肢末梢毛细血管的微循环。（4）通过维持血管的健康和改善微循环，使各器官和组织获得较充足的血液供应。（5）能增强免疫功能，表现在花青素提高喂酒精的小白鼠和感染逆转录病毒的小白鼠细胞介素2的免疫应答能力。（6）花青素还可增强维生素C的功效，延长维生素C在人体内发生功效的时间。（7）花青素在水中的溶解性非常好，口服后吸收好，进入人体内起效快，而且作用时间持久。4、安全性：Masquelier教授和许多科学家利用花青素，已经做了多年的各种临床、化验、毒性和药物动力学的研究。多种动物实验和实验系统研究的结果证明，花青素无毒、无致突变性、无致癌性、无致畸胎性、无致敏性，因此花青素是安全的。（三）类胡萝卜素（Carotenoids）类胡萝卜素(Carotenoids)是一类重要的天然色素的总称，普遍存在于动物、高等植物、真菌、藻类中的黄色、橙红色或红色的色素之中[10-11]。类胡萝卜素可分3类：①胡萝卜素，羟类化合物，特点是溶于石油醚。多数都具有CH的化学实验式。最常见的有蕃茄红素和α，β，γ-胡萝卜素。②叶黄素，亦称胡萝卜醇，是胡萝卜素的非酸性氧衍生物。含氧基团有羟基、酮基、醚基、环氧基和类呋喃基。常见的有隐黄质、玉米黄质、叶黄素、辣椒红、辣椒玉红素、虾青素、虾红素、海胆烯酮、蒲公英黄质、新黄质、柠黄质、紫菌红素丁等。③类胡萝卜素酸，胡萝卜素的羧酸衍生物，能溶于碱溶液。例如：藏花素、胭脂树橙和红酵母红素等。1、番茄红素（Lycopene）（1）性质：番茄红素又称ψ-胡萝卜素，属于异戊二烯类化合物，是类胡萝卜素的一种。番茄红素(lycopene)是一种脂溶性不饱和碳氢化合物,是类胡萝卜素的一种,分子式为C40H56,相对分子质量536.85,熔点174℃(反式),与β-胡萝卜素是同分异构体。分子结构见图7,番茄红素难溶于甲醇、乙醇,可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮,易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂[12]。CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3图5番茄红素分子结构图（2）生物学功能：研究发现，番茄红素具有优越的生理功能，它不仅具有抗癌抑癌的功效，而且对于预防心血管疾病、动脉硬化等各种成人病、增强人体免疫系统以及延缓衰老等都具有重要意义。番茄红素具有抗氧化、抑制突变、降低核酸损伤、减少心血管疾病及预防癌症等多种保健功能。①抗氧化延缓衰老。番茄红素抗氧化能力是维生素E的100倍，维生素C的1000倍。是自然界最强的延缓衰老的抗氧化剂。②防癌抗癌，辅助抑制肿瘤。番茄红素能清除导致细胞癌变的自由基，达到预防的作用。对已形成的肿瘤，可促进细胞间隙传输信号，接触抑制、分化诱导癌细胞。③前列腺保健，提高男性生育能力。④调节血脂，预防心脑血管疾病。⑤抗辐射，美容美肤。⑥乳房子宫保健。番茄红素可促进女性乳房健康发育，减少乳腺癌发生几率。（3）生物安全性：番茄红素雌、雄小鼠LD50均大于20.0g/kg．属无毒物质；Ames试验、微核试验和精子畸形试验结果均为阴性；大鼠30天喂养试验结果显示番茄红素30天喂养对大鼠各项观察指标未见毒性作用[13]。2、虾青素（Astaxanthin）（1）性质及结构：虾青素是一种端基为酮基类胡萝卜素，化学名称为3,3’-二羟基-4,4’-二酮基-β,β’-胡萝卜素，分子式为C40H53O4，又名虾黄素，虾黄质，龙虾壳色素，是一种非维生素A源类胡萝卜素[14]，分子结构见图8。虾青素是从河螯虾外壳，牡蛎和鲑鱼中发现的一种红色类胡萝卜素，在体内可与蛋白质结合而呈青、蓝色。有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、预防心脑血管疾病作用[14]。OHOOOH图6虾青素的分子结构图（2）生物学功能：虾青素是类胡萝卜组的一种。也是类胡萝素合成的最高级别产物，β-胡萝卜素、叶黄素、角黄素、番茄红素等都不过是类胡萝卜素合成的中间产物，因此在自然界，虾青素具有最强的抗氧化性[15]。主要功