功能性食品自由基清除劑

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、自由基對生命大分子的損害

1、自由基對核酸的損害

2、自由基對蛋白質(zhì)的損害

3、自由基對糖類的損害

4、自由基對脂質(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，會使膠原蛋白溶解性下降、彈性降低及水合能力減弱，會導(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)，會引起人體細(xì)胞免疫與體液免疫功能減弱，并使免疫識別力下降，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。

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，對氧自由基有強(qiáng)烈清除作用，特別對于超氧陰離子（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）提高人體對自由基外界誘發(fā)因子的抵抗力，增強(qiáng)機(jī)體對煙霧、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)，超量的活性氧就會對細(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)胞對內(nèi)毒素的反應(yīng)，提高維生素E對于敗血癥、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