功能性食品自由基清除劑第1頁/共33頁自由基（Freeradical）是人體生命活動(dòng)中各種生化反應(yīng)的中間代謝產(chǎn)物，具有高度的化學(xué)活性，是機(jī)體有效的防御系統(tǒng)，若不能維持一定水平則會(huì)影響機(jī)體的生命活動(dòng)。第一節(jié)

自由基理論

自由基又叫游離基，它是由單質(zhì)或化合物的均裂（HomdyticFission）而產(chǎn)生的帶有未成對(duì)電子的原子或基團(tuán)。

第2頁/共33頁一、自由基積極的生物學(xué)功能1、增強(qiáng)白細(xì)胞的吞噬功能，提高殺菌效果

降解終產(chǎn)物丙二醛是一種強(qiáng)力殺菌劑，足以致細(xì)菌死亡。

2、促進(jìn)前列腺素的合成

3、參與脂肪加氧酶的生成

4、參與膠原蛋白的合成

5、參與肝臟的解毒作用

第3頁/共33頁6、參加凝血酶原的合成

7、參與血管壁松弛而降血壓

8、殺傷外來微生物和腫瘤細(xì)胞

二、自由基對(duì)生命大分子的損害

1、自由基對(duì)核酸的損害

2、自由基對(duì)蛋白質(zhì)的損害

3、自由基對(duì)糖類的損害

4、自由基對(duì)脂質(zhì)的損害

第4頁/共33頁三、自由基學(xué)說1、生命大分子的交聯(lián)聚合和脂褐素的累積

自由基作用于脂質(zhì)能發(fā)生過氧化反應(yīng)，其氧化的終產(chǎn)物丙二醛等會(huì)引起蛋白質(zhì)、核酸等生命大分子的交聯(lián)聚合，形成脂褐素。由于脂褐素不溶于水，所以不能隨著機(jī)體的代謝排出體外，在細(xì)胞內(nèi)逐漸堆積。老年斑就是由脂褐素在皮膚的堆積而形成的。另外，隨著膠原蛋白的交聯(lián)聚合，會(huì)使膠原蛋白溶解性下降、彈性降低及水合能力減弱，會(huì)導(dǎo)致皮膚失去張力，皺紋增多。脂褐素在腦細(xì)胞中的堆積，會(huì)出現(xiàn)記憶力的減退或使智力發(fā)生障礙，甚至出現(xiàn)老年性癡呆癥。

第5頁/共33頁2、器官組織細(xì)胞的破壞與減少器官組織細(xì)胞破壞或減少主要是由于自由基引起的脂質(zhì)過氧化而造成對(duì)細(xì)胞膜與細(xì)胞器膜的損害，改變了生物膜的結(jié)構(gòu)與功能，影響了膜的通透性與流動(dòng)性，從而導(dǎo)致了膜功能的紊亂，加快機(jī)體的衰老。

3、免疫功能的降低

免疫功能是指機(jī)體抵抗外來有害物質(zhì)入侵的能力。自由基作用于免疫系統(tǒng)，會(huì)引起人體細(xì)胞免疫與體液免疫功能減弱，并使免疫識(shí)別力下降，免疫系統(tǒng)在攻擊病原體和異常的細(xì)胞時(shí)，也侵犯了自身正常的細(xì)胞和健康組織而出現(xiàn)自身免疫性疾病。

第6頁/共33頁四、自由基與疾病的關(guān)系

1、自由基與心血管疾病

大多數(shù)心血管疾病的主要原因是動(dòng)脈粥樣硬化，自由基攻擊動(dòng)脈血管壁和血清中的不飽和脂肪酸使之發(fā)生過氧化反應(yīng)而生成過氧化脂質(zhì)，后者能刺激動(dòng)脈壁，增加粥樣硬化的趨勢(shì)。

2、自由基與癌癥

一個(gè)正常的細(xì)胞發(fā)生癌變必須經(jīng)歷誘發(fā)和促進(jìn)這兩個(gè)階段，這就是兩步致癌學(xué)說。致癌物必須在體內(nèi)經(jīng)過代謝活化形成自由基并攻擊DNA才能致癌，抗癌劑也必須通過自由基形式去殺死癌癥。

第7頁/共33頁3、自由基與肺氣腫自由基作用于肺部的巨嗜細(xì)胞，使其釋放了蛋白水解酶類而導(dǎo)致了對(duì)肺組織的損傷破壞，從而引起細(xì)支氣管和肺泡管的破裂，肺泡間隔面積縮小，周圍血液與肺之間氣體交換量減少，導(dǎo)致肺氣腫。4、自由基與缺血后重灌流損傷

缺血所引起的組織損傷是致死性疾病的主要原因。有許多證據(jù)說明，在完全性缺血、缺氧時(shí)，組織損傷程度較輕，而在缺血后再灌注時(shí)，由于自由基的急劇增多而使組織損傷更加嚴(yán)重。第8頁/共33頁5、自由基與眼病

最常見的當(dāng)數(shù)白內(nèi)障和老年黃斑變性。

老年人由于全身機(jī)體的衰老使得眼球晶狀體中自由基清除劑的含量與活性降低，導(dǎo)致對(duì)自由基侵害的抵御能力降低。許多事實(shí)表明，白內(nèi)障的起因和發(fā)展與自由基對(duì)視網(wǎng)膜的損傷導(dǎo)致晶狀體組織的破壞有關(guān)。又由于眼晶狀體長(zhǎng)期暴露于光和氧中，所形成的活性氧類物質(zhì)可能與晶體蛋白質(zhì)起反應(yīng)。受損的蛋白質(zhì)可能聚合和沉淀，從而喪失原來的功能。視覺活性最高的視網(wǎng)膜組織易受損害，從而引起老年黃斑變性。第9頁/共33頁6．自由基與炎癥缺鐵性貧血的病變過程也有自由基參與，因?yàn)榇藭r(shí)紅細(xì)胞的維生素E和過氧化酶含量減少，易被自由基破壞而縮短壽命。7．自由基與貧血缺鐵性貧血的病變過程也有自由基參與，因?yàn)榇藭r(shí)紅細(xì)胞的維生素E和過氧化酶含量減少，易被自由基破壞而縮短壽命。8．自由基與癲癇癲癇活動(dòng)伴有活躍的自由基反應(yīng)。清除自由基，阻斷自由基反應(yīng)對(duì)癲癇的預(yù)防和治療有一定作用。

第10頁/共33頁第二節(jié)自由基清除劑

一、自由基清除劑簡(jiǎn)介自由基清除劑是指能清除自由基或能阻斷自由基參與的氧化反應(yīng)的物質(zhì)。自由基清除劑可分為酶類清除劑和非酶類清除劑兩大類。

自由基清除劑大多為抗氧化劑，通過清除作用降低活潑自由基中間體濃度，降低自由基連鎖反應(yīng)中擴(kuò)展階段的效率來控制自由基的生成。但有些抗氧化劑是通過抑制自由基引發(fā)劑（如某些金屬元素）的產(chǎn)生而起作用的。自由基清除劑也不都是抗氧化劑，有些系統(tǒng)并未進(jìn)行氧化作用。第11頁/共33頁自由基清除劑發(fā)揮作用必須滿足三個(gè)條件：第一，自由基清除劑要有一定的濃度；第二，因?yàn)樽杂苫顫娦詷O強(qiáng)，一旦產(chǎn)生馬上就會(huì)與附近的生命大分子起作用，所以自由基清除劑必須在自由基附近，并且能以極快的速度搶先與自由基結(jié)合，否則就起不到應(yīng)有的效果；第三，在大多數(shù)情況下，清除劑與自由基反應(yīng)后會(huì)變成新的自由基，這個(gè)新的自由基的毒性應(yīng)小于原來自由基的毒性才有防御作用。

第12頁/共33頁二、酶類自由基清除劑（一）超氧化物歧化酶（SOD）1．種類及分布

SOD存在于幾乎所有靠氧呼吸的生物體內(nèi)，包括細(xì)菌、真菌、高等植物、高等動(dòng)物和人體中。SOD是一類含金屬的酶，按其所含金屬輔基不同可分為含銅鋅SOD（Cu·Zn-SOD）、含錳SOD（Mn-SOD）和含鐵SOD（Fe-SOD）3種。第13頁/共33頁含銅鋅金屬輔基的Cu·Zn-SOD是最為常見的一種酶，主要存在于真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中或高等植物的葉綠體基質(zhì)、類囊體內(nèi)以及線粒體膜間隙中。在動(dòng)物血液、牛肝、豬肝、牛心、豌豆、麥葉等動(dòng)植物組織中均有存在，是目前應(yīng)用最廣泛的一類酶。

Fe-SOD主要存在于原核細(xì)胞中，一些真核藻類甚至高等植物如銀杏、檸檬、番茄等組織內(nèi)也有存在。

Mn-SOD主要存在于原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的線粒體中，在植物的葉綠體基質(zhì)、類囊體內(nèi)也會(huì)存在，在人體肝臟中含量較高。

第14頁/共33頁2．生物學(xué)特性

SOD是生物體內(nèi)防御氧化損傷的一種十分重要的金屬酶，對(duì)氧自由基有強(qiáng)烈清除作用，特別對(duì)于超氧陰離子（O2－·），SOD可將其催化歧化而生成H2O2和O2，故SOD又稱為清除超氧陰離子自由基的特異酶。3．SOD的生理功能及應(yīng)用SOD作為功能性食品基料的生理功能主要有以下幾方面。（1）清除體內(nèi)產(chǎn)生的過量的超氧陰離子自由基，保護(hù)DNA、蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜免遭O2－·的破壞作用，減輕或延緩甚至治愈某些疾病，延緩第15頁/共33頁因自由基損害生命大分子而引起的衰老現(xiàn)象，如延緩皮膚衰老和老年斑的形成等；（2）提高人體對(duì)自由基外界誘發(fā)因子的抵抗力，增強(qiáng)機(jī)體對(duì)煙霧、輻射、有毒化學(xué)品及醫(yī)藥品的適應(yīng)性；（3）增強(qiáng)人體自身的免疫力，提高人體對(duì)自由基受損引發(fā)的一系列疾病的抵抗力，如炎癥、腫瘤、白內(nèi)障、肺氣腫等，治療由于免疫功能下降而引發(fā)的疾??；（4）清除放療所誘發(fā)的大量自由基，從第16頁/共33頁而減少放射對(duì)人體其他正常組織的損傷，減輕癌癥等腫瘤患者放化療時(shí)的痛苦及副作用；（5）消除疲勞，增強(qiáng)對(duì)劇烈運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)力。

目前，SOD已廣泛地應(yīng)用于人們生活的各個(gè)方面。如深受女性消費(fèi)者喜愛的化妝品中有大寶SOD、康妮SOD、SOD康舒達(dá)霜?jiǎng)┑?。SOD添加于化妝品有明顯的防曬效果和抗炎作用，可有效防止皮膚受電離輻射（如紫外線）的損傷。

第17頁/共33頁SOD在醫(yī)療上的應(yīng)用更是不勝枚舉，它尤其對(duì)治療關(guān)節(jié)炎和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎療效顯著。此外，SOD對(duì)治療癌癥、缺血后重灌流損傷、肺氣腫、白內(nèi)障、糖尿病、貧血等疾病均有療效。SOD在食品方面的應(yīng)用也極為廣泛，可作為功能性食品的功能因子或食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，有良好的抗衰老、抗炎、抗輻射、抗疲勞等保健強(qiáng)身的效果。

第18頁/共33頁（二）過氧化氫酶（catalase，CAT）

過氧化氫酶是另一種酶類清除劑，又稱為觸酶，是以鐵卟啉為輔基的結(jié)合酶。它可促使H2O2分解為分子氧和水，清除體內(nèi)的過氧化氫，從而使細(xì)胞免于遭受H2O2的毒害，是生物防御體系的關(guān)鍵酶之一。幾乎所有的生物機(jī)體都存在過氧化氫酶。其普遍存在于能呼吸的生物體內(nèi)，主要存在于植物的葉綠體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、動(dòng)物的肝和紅細(xì)胞中，其酶促活性為機(jī)體提供了抗氧化防御機(jī)理。第19頁/共33頁（三）谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）

機(jī)體在正常條件下，大部分活性氧被機(jī)體防御系統(tǒng)所清除，但當(dāng)機(jī)體產(chǎn)生某些病變時(shí)，超量的活性氧就會(huì)對(duì)細(xì)胞膜產(chǎn)生破壞。機(jī)體消除活性氧O2－·的第一道防線是超氧化物歧化酶（SOD），它將O2－·轉(zhuǎn)化為過氧化氫和水，而第二道防線是過氧化氫酶（CAT）和GPX。CAT可清除H2O2，而GPX分布在細(xì)胞的胞液和線粒體中，消除H2O2和氫過氧化物。因此，GPX、SOD和CAT協(xié)同作用，共同消除機(jī)體活性氧，減輕和阻止脂質(zhì)過氧化作用。GPX廣泛存在于哺乳動(dòng)物的組織中第20頁/共33頁三、非酶類自由基清除劑（一）維生素類對(duì)氧自由基具有清除作用的維生素主要有維生素Ｅ、維生素Ｃ及維生素Ａ的前體β-胡蘿卜素。維生素Ｅ又稱為生育酚，是強(qiáng)有效的自由基清除劑。維生素Ｅ可清除自由基，防止油脂氧化和阻斷亞硝胺的生成，故在提高免疫能力，預(yù)防癌癥等方面有重要作用，同時(shí)在預(yù)防和治療缺血再灌注損傷等疾病有一定功效。第21頁/共33頁維生素Ｃ又稱為抗壞血酸，在自然界中存在還原型抗壞血酸和氧化型脫氫抗壞血酸兩種形式。維生素Ｃ具有強(qiáng)抗氧活性，能增強(qiáng)免疫功能、阻斷亞硝胺生成、增強(qiáng)肝臟中細(xì)胞色素酶體系的解毒功能。人體血液中的維生素Ｃ含量水平與肺炎、心肌梗塞等疾病密切相關(guān)。β-胡蘿卜素廣泛存在于水果和蔬菜中，經(jīng)機(jī)體代謝可轉(zhuǎn)化為維生素Ａ。第22頁/共33頁許多試驗(yàn)表明，β-胡蘿卜素能增強(qiáng)人體的免疫功能，防止吞噬細(xì)胞發(fā)生自動(dòng)氧化，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞、細(xì)胞毒性Ｔ細(xì)胞、天然殺傷細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺滅能力。在多種食品中，β-胡蘿卜素與不飽和脂肪酸的穩(wěn)定性密切相關(guān)。有實(shí)驗(yàn)證明老年人攝入維生素C以及維生素E可以增進(jìn)多項(xiàng)免疫功能，維生素C-E聯(lián)合物還可清除血液中的自由基等有害物質(zhì)和循環(huán)應(yīng)激激素。除此之外，維生素C、維生素E以及?胡蘿卜素等抗氧化性維生素可以延緩老齡化進(jìn)程，還可以預(yù)防和治療許多老年疾病，如動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓、心臟病和腦卒中等，這些疾病都與低密度脂蛋白膽固醇的氧化有關(guān)。第23頁/共33頁維生素C還能有效保護(hù)維生素E和?-胡蘿卜素不被過早消耗。每天攝入500毫克維生素C可以幫助高血壓患者降低血壓。攝入維生素E不但可增強(qiáng)老年人的記憶力、預(yù)防老年癡呆癥及治療受自由基所累的遲緩型運(yùn)動(dòng)障礙，還可預(yù)防前列腺癌的發(fā)病、抑制消化道腫瘤（尤其是腸癌），并降低其死亡率。短期、大劑量地腸內(nèi)補(bǔ)充維生素E還可調(diào)整單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞對(duì)內(nèi)毒素的反應(yīng)，提高維生素E對(duì)于敗血癥、缺血再灌注損傷均能起到保護(hù)性的治療作用。第24頁/共33頁健康人可以通過日常均衡的膳食攝取充足的維生素，但在機(jī)體受到感染、體力活動(dòng)增加、服用特殊藥物、體液大量丟失及婦女懷孕和哺乳等情況下，機(jī)體對(duì)維生素的需求大大增加，不額外補(bǔ)充，則易導(dǎo)致維生素缺乏，自由基損傷機(jī)體，誘發(fā)或加速其他疾病。（二）黃酮類化合物

黃酮及其某些衍生物具有廣泛的藥理學(xué)特性，包括抗炎、抗誘變、抗腫瘤形成與生長(zhǎng)等活性。黃酮在生物體外和體內(nèi)都具有較強(qiáng)的抗氧化性，具有許多藥理作用，對(duì)人的毒副作用很小，是理想的自由基清除劑。第25頁/共33頁茶素是從茶葉中提取出來的多酚類化合物-茶多酚（TeaPolyphenols，簡(jiǎn)稱TP）的主體成分，約占茶多酚總量的60%～80%，茶干重的12%～24%。兒茶素氧化聚合物也是一種有效的自由基清除劑和抗氧化劑，具有抗癌、抗突變、抑菌、抗病毒，改善和治療心腦血管疾病，治療糖尿病等多種生理功能。原花青素是一種多酚類化合物，這種化合物在酸性介質(zhì)中加熱均產(chǎn)生花青素，故將這類物質(zhì)命名為原花青素。第26頁/共33頁原花青素是一種天然有效的自由基清除劑，主要存在于葡萄、蘋果、可可豆、山植、花生、銀杏、花旗松、羅漢柏、白楊樹、刺葵、番荔枝、野草萄、高梁等植物中。此外，葡萄汁、紅葡萄酒、蘋果汁、巧克力和啤酒中也含有原花青素。分離后的原花青素二聚體、三聚體可以清除各種氧自由基，從而具有抗氧化、降血壓、抗癌等多種藥理活性，能增強(qiáng)免疫、抗疲勞、延緩衰老等功效。

第27頁/共33頁（三）微量元素

1.硒2.鋅3.銅4.鐵5.錳：是體內(nèi)多種酶的組成成分，與體內(nèi)許多酶的活性有關(guān)。錳與銅同樣是超氧化物歧化酶（SOD）的重要組成成分，在清除超氧化物、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能方面產(chǎn)生影響。Mn-SOD是體內(nèi)自由基清除劑。對(duì)人來說，胚胎和新生兒體內(nèi)的Mn-SOD含量高于成年人，隨著機(jī)體衰老，其含量逐步下降。老年色素斑中脂褐素在細(xì)胞內(nèi)的形成和聚集與M