抗氧化是抗氧化自由基的簡稱。因為人體常與外界接觸，平時的呼吸、外界污染、放射線照射等因素會導(dǎo)致人體內(nèi)產(chǎn)生自由基，過量的自由基會導(dǎo)致人體癌癥、衰老和其它疾病，而抗氧化自由基（以下簡稱“抗氧化”）可以有效克服這些危害。因此，抗氧化已成為保健品和化妝品市場的主要研究課題之一。 本文從多種類植物提取物抗氧化成分及其原理出發(fā)，闡述了各界近年來利用植物對抗自由基的研究進展。
一、植物提取物抗氧化原理
不同的植物提取的有效成分不盡相同，同樣，抗氧化作用的植物提取物也有很多不同成分，其作用機理也有所區(qū)別，從以下幾方面進行了總結(jié)闡述：
（一）作用于與自由基有關(guān)的酶
與自由基有關(guān)的酶類分為氧化酶與抗氧化酶兩類，植物提取物的抗氧化作用體現(xiàn)在抑制相關(guān)氧化酶的活性和增強抗氧化酶活性兩方面。
1. 抑制氧化酶的活性
生物體內(nèi)許多氧化酶，如P-450 酶、黃嘌呤氧化酶(XOD)、脂氧化酶、髓過氧化酶(MPO)和環(huán)氧酶等，與自由基的生成有關(guān)，能誘發(fā)大量的自由基。
另外，誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶(iNOS)在缺血再灌注時活性增加，產(chǎn)生大量NO而導(dǎo)致氧化損傷。
研究表明，許多植物提取物對上述各種氧化酶有抑制作用，從源頭抑制自由基生成。黃酮類化合物中的槲皮素、姜黃素在缺血再灌注損傷時可抑制 iNOS 的活性，從而起到抗氧化作用；絞股藍(lán)皂苷可以降低異常增高的XOD 和MPO 的活性，改善糖尿病大鼠腎臟的氧化應(yīng)激，延緩腎臟損害的進展。
2. 增強抗氧化酶活性
機體存在具有防護、清除和修復(fù)過量自由基傷害的抗氧化酶類，如過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶等。SOD 是體內(nèi)超氧陰離子的主要清除者，將其催化分解為H2O2，但H2O2也具有氧化損傷作用，CAT 將其轉(zhuǎn)化為O2和 H2O。同時 H2O2也可通過 GSH-Px 的催化和還原型谷胱甘肽(GSH)反應(yīng)生成H2O，同時生成氧化型谷胱甘肽 。
許多研究表明，植物提取抗氧化成分不僅能防護體內(nèi)抗氧化酶，還能增強機體內(nèi)抗氧化酶活性，如黃酮類中的槲皮素能減少胰島β細(xì)胞的氧化損傷，同時還能恢復(fù)Fe2+致腎細(xì)胞損傷動物的SOD、GSH-Px 和CAT 的活力；皂苷類物質(zhì)對氧自由基本身影響較少，但大多能提高體內(nèi) SOD、CAT 等抗氧化酶的活性，從而增強機體抗氧化系統(tǒng)功能。
此外，一些天然物質(zhì)可在基因與轉(zhuǎn)錄水平上誘導(dǎo)體內(nèi)抗氧化酶如 SOD 的表達(dá)，發(fā)揮其抗氧化作用。
（二）抗氧化成分之間互補和協(xié)同作用
植物提取物抗氧化成分之間存在相互補充、相互協(xié)調(diào)的關(guān)系，在體內(nèi)通過電子和 / 或質(zhì)子轉(zhuǎn)移、作用于氧化酶和抗氧化酶、螯合鈍化過渡金屬離子、影響基因表達(dá)等途徑聯(lián)合發(fā)揮抗氧化作用。
研究發(fā)現(xiàn)不同濃度的茶多酚和西洋參之間均存在明顯的協(xié)同增效作用，并且隨著濃度上升，協(xié)同增效作用也相應(yīng)增強。VE 和VC對鷹嘴豆抗氧化多肽的還原能力有顯著的增效作用，且VC與鷹嘴豆抗氧化多肽的協(xié)同作用較VE更強，所有的協(xié)同作用隨添加量和作用時間的增加而增強。
（三）直接清除或抑制自由基
植物提取物能夠作為氫質(zhì)子或電子的供給體，直接猝滅或抑制自由基，終止自由基的連鎖反應(yīng)，發(fā)揮抗氧化功能。
1. 提供質(zhì)子 大部分抗氧化成分都是氧自由基清除劑，如多酚類物質(zhì)、甾醇、VE等，原因之一是其本身可以釋放出體積小、親合性很強的氫質(zhì)子，捕捉高勢能的極活潑的自由基使之轉(zhuǎn)變?yōu)榉腔钚曰蜉^為穩(wěn)定的化合物，同時自身轉(zhuǎn)變成較氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)生成的自由基更穩(wěn)定的物質(zhì)，從而中斷或延滯鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
2. 提供電子 植物提取物發(fā)揮抗氧化作用的另一個原因是通過電子轉(zhuǎn)移直接給出電子而清除自由基，如多酚類、植物多糖、維生素等。β- 胡蘿卜素有很好的抗氧化性能，能通過提供電子抑制活性氧的生成達(dá)到清除自由基的目的；而VC是通過逐級供給電子而轉(zhuǎn)變成半脫氫抗壞血酸和脫氫抗壞血酸以實現(xiàn)清除活性氧自由基的目的。
（四）螯合鈍化過渡金屬離子
過渡金屬離子(如 Fe2+、Cu2+等)在氧自由基產(chǎn)生過程中是必需的，如 F e2 +既能介導(dǎo)脂質(zhì)過氧化，也是•OH 等自由基產(chǎn)生的催化劑。 植物提取物中的黃酮類化合物具有4- 酮基，5- 羥基的分子結(jié)構(gòu)，且B 環(huán)3′和4 ′位的連位羥基含有孤對電子，因而能螯合金屬離子。能通過配位電子螯合鈍化促氧化金屬離子的抗氧化成分還有單寧、多糖、活性肽、植酸、檸檬酸等。
二、植物提取物抗氧化成分研究
植物提取物的抗氧化活性成分主要有生物堿類、皂苷類、維生素類、多酚類、多肽類和多糖類等，這些成分大多從谷物、中草藥、蔬菜、水果、植物飲品和香辛料提取而來。就以上幾類物質(zhì)的抗氧化性進行說明：
（一）生物堿類 生物堿(alkaloids)是一類大多具有復(fù)雜含氮環(huán)狀結(jié)構(gòu)、顯著生理活性的有機化合物，絕大多數(shù)分布在高等植物中，尤其是雙子葉植物，如毛茛科、罌粟科、茄科、蕓香科、豆科等。 影響生物堿抗氧化活性的結(jié)構(gòu)因素主要是立體結(jié)構(gòu)和電性，雜環(huán)中氮原子越“裸露”在外，越有利于充分地接近活性氧并與之反應(yīng)，抗氧化效果就越好；供電子基團或者能使氮原子富有電子的結(jié)構(gòu)因素也可增加其抗氧化活性。 具有抗氧化作用的生物堿類有馬錢子堿、苦豆堿、四氫小檗堿、去甲烏藥堿、木蘭堿、川芎嗪、小檗堿、海罌粟堿、藥根堿、番荔枝堿等。
（二）皂苷類 皂苷(saponins) 是中草藥中一類重要的活性物質(zhì)，根據(jù)苷元的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同分為甾體皂苷和三萜皂苷兩類，前者多存在于百合科和薯蕷科植物中；后者多存在于五加科和傘形科等植物中。 近年研究表明，大多數(shù)皂苷具有明顯的抗氧化作用，包括：五加科皂苷(包括人參、西洋參、刺五加) 、豆科( 包括黃芪、大豆、甘草) 等。絞股藍(lán)、紅景天、燈盞花、七葉、柴胡、苦瓜、虎杖、羅漢果、油茶等所含的總皂苷成分也具較強的抗氧化活性。公司給i以五加科皂苷、豆科皂苷和紅景天、虎杖、苦瓜提取的總皂苷成為作為抗氧化類主打產(chǎn)品。
（三）維生素類 維生素(vitamins)既是不可少的食品營養(yǎng)素，也是人體最重要的抗氧化物質(zhì)。植物中的抗氧化維生素主要有VE、VC 和胡蘿卜素，但它們在特定情況下也可成為促氧化劑。
1. V E VE 是各種生育酚的統(tǒng)稱，其中α- 生育酚生物活性最大，若以它為基準(zhǔn)，β- 生育酚、γ- 生育酚和δ - 生育酚的生理活性分別為 40%、8% 和 20%，其余活性極其微弱。在大多數(shù)情況下，VE 的抗氧化作用是與脂氧自由基或脂過氧自由基反應(yīng)，向它們提供氫離子，使脂質(zhì)過氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中斷，是最重要的脂溶性斷鏈型抗氧化劑。
2. VC VC 又稱抗壞血酸，是含有 6 個碳原子的α- 酮基內(nèi)酯的酸性多羥化合物。具有可解離出氫離子的烯醇式羥基，是最重要的水溶性捕捉型抗氧化物，能通過逐級供給電子而實現(xiàn)清除活性氧自由基；還能保護 VE 和促進 VE 的再生。
3. 類胡蘿卜素
類胡蘿卜素共有600余種，均為具有11 個雙鍵的類異戊二烯結(jié)構(gòu)，β- 胡蘿卜素是典型代表。研究發(fā)現(xiàn)有顯著抗氧化性的還有葉黃素、玉米黃質(zhì)、番茄紅素和蝦青素等。 β- 胡蘿卜素是VA 的前體，由4 個異戊二烯雙鍵首尾相連而成，分子兩端各有一個β- 紫蘿酮環(huán)，主要有全反式、9- 順式、l3- 順式及 l5- 順式 4 種形式。有很好的抗氧化性能，能通過提供電子抑制活性氧的生成達(dá)到清除自由基的目的。
葉黃素共有 8 種異構(gòu)體，主要存在于甘藍(lán)、菠菜等深綠色蔬菜及金盞花、萬壽菊等花卉中。玉米黃質(zhì)主要存在于枸杞子、玉米、菠菜和亞洲柿子等食物中。葉黃素和玉米黃質(zhì)總是伴生存在，作用也十分近似，主要表現(xiàn)在抗氧化方面，能減少氧化脅迫對眼睛的傷害，即對視網(wǎng)膜黃斑部由光線所誘發(fā)的氧化作用有抵抗能力，能夠預(yù)防因視覺斑降解引起的衰老。另外還能預(yù)防晶狀體中蛋白和脂質(zhì)的氧化，從而降低老年性白內(nèi)障的發(fā)生。
番茄紅素是一種無環(huán)類胡蘿卜素，化學(xué)結(jié)構(gòu)是一個非環(huán)的、含有11 個共軛雙鍵和 2 個非共軛雙鍵組成的線性全反式結(jié)構(gòu)。能接受不同電子的激發(fā)，生成基態(tài)氧或三重態(tài)氧番茄紅素，一個三重態(tài)氧番茄紅素可猝滅成千上萬個單線態(tài)氧自由基，抗氧化能力是 VE 的100 倍、VC 的 1000 倍，是自然界最強的延緩衰老的抗氧化劑。
蝦青素是一種特殊的氧化型類胡蘿卜素，不僅同其他類胡蘿卜素一樣在分子中有很長的共軛雙鍵，而且在其兩個紫羅蘭環(huán)的 3、4 位上各有一個羥基和不飽和酮基，這種相鄰的羥基和酮基可構(gòu)成α- 羥基酮。這些結(jié)構(gòu)都具有比較活潑的電子效應(yīng)，能向自由基提供電子或吸引自由基的未配對電子，極易捕獲自由基，因此蝦青素具有較一般類胡蘿卜素更強的抗氧化性。
（四）多酚類 植物多酚類抗氧化物質(zhì)就其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可分為鞣質(zhì)、類黃酮、酚酸3 大類。
1. 鞣質(zhì)類物質(zhì) 鞣質(zhì)類又稱單寧(tannins)，在植物中廣泛分布，通常是指相對分子質(zhì)量在 500～3000 的植物多酚。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同和水解難易可分為 3 類：水解鞣質(zhì)(如沒食子單寧、鞣花單寧)、縮合鞣質(zhì)(如原花色素、低聚原花色素)、縮合鞣質(zhì)與水解鞣質(zhì)中的葡萄糖以碳鍵連接而成的復(fù)合鞣質(zhì)(如山茶素 B、番石榴素 A)。 影響鞣質(zhì)類抗氧化活性的因素有3個：單元的結(jié)合方式；羥基是否游離；六羥基二苯甲�；�(HHDP)、沒食子�；�(gall)、脫氫六羥基二苯甲酰基(DHHDP)基團的種類及數(shù)量。當(dāng)單寧結(jié)合單元(如兒茶素)以可水解的酯鍵、苷鍵結(jié)合時，分子的抗氧化能力增強，而以碳碳鍵結(jié)合成縮合型時，分子抗氧化能力大大下降；酚羥基游離時有利于活性上升；HHDP、gall、DHHDP 基團的活性順序為HHDP ＞ gall ＞ DHHDP，在結(jié)合單元中，這 3 個基團數(shù)目越多，活性越大。
2. 類黃酮物質(zhì) 類黃酮(flavonoids)也稱為黃酮類化合物，在多酚類物質(zhì)中種類最多，幾乎所有植物的所有組織均含有這類天然產(chǎn)物。泛指兩個苯環(huán)(A －與 B －環(huán))通過中央三碳鍵相互連接而成的一系列化合物，可進一步分為黃酮類、黃酮醇類、黃烷酮類、二氫黃酮醇類、黃烷 -3-醇類(也即兒茶素類)、異黃酮類、查爾酮類及花色素類等亞族。黃酮類化合物具有不同的抗氧活性，其抗氧活性的大小與化合物的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。酚羥基及其取代基位羰基、羥基成苷、 羥基甲基化和Δ2 (3 )雙鍵)的位置和數(shù)量是確定其抗氧化活性的重要因素。 一般認(rèn)為，B環(huán)上的鄰二酚羥基對黃酮類抗氧化活性起主要作用；一個環(huán)上的鄰二羥基與另一個環(huán)上的對二羥基產(chǎn)生很有潛力的抗氧化性，A 環(huán)上的 5、7、8 位增加羥基可以不同程度地增加抗氧化能力。許多黃酮類化合物顯示出明顯的抗氧化特性，代表性的有刺槐素、槲皮素(櫟精)、柚皮素、黃杉素、茶多酚、大豆異黃酮、三羥基查爾酮、矢車菊色素等。
3. 酚酸類物質(zhì) 酚酸是指同一苯環(huán)上有若干個酚性羥基的一類化合物。自然界植物中發(fā)現(xiàn)的具有抗氧化性的酚酸類物質(zhì)可分為 3 類：第1 類是羥基苯甲酸及其衍生物，如原兒茶酸、沒食子酸、丁香酸等；第 2 類是鞣花酸及其衍生物，如3-羥基苯乙酸；第3 類是羥基肉桂酸(羥基苯丙烯酸) 及其衍生物，如綠原酸、阿魏酸、咖啡酸、迷迭香酸、香豆酸、芥子酸等。 酚酸類物質(zhì)的抗氧化能力，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上的規(guī)律與黃酮類一樣，即凡在苯環(huán)上具有相鄰酚性羥基者，比沒有的要強得多，如具有聯(lián)苯三酚結(jié)構(gòu)的的沒食子酸及其各種衍生物，比只有兩個羥基的強。而具有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的如綠原酸、咖啡酸、迷迭香酸，其抗氧化能力遠(yuǎn)比只有一個羥基的阿魏酸、芥子酸強。
（五）活性肽 具有抗氧化性質(zhì)的多肽類物質(zhì)被稱為抗氧化活性肽(bioactive peptides)。國內(nèi)外研究人員已從不同植物來源的蛋白質(zhì)中提取到各種具有抗氧化活性的肽類物質(zhì)，然而能了解細(xì)致分子結(jié)構(gòu)，并進行相關(guān)機理研究的天然抗氧化肽僅限于谷胱甘肽，更多的是各種天然蛋白酶解物中具有一定抗氧化活性低分子混合肽，如大豆肽、玉米肽、小麥肽、米糠肽、花生肽。此外，在黑米、菜籽、靈芝、桂花、枸杞等植物蛋白質(zhì)原料中均獲得了具有抗氧化作用的活性肽。 實驗室研究表明：構(gòu)成肽的氨基酸種類、數(shù)量及氨基酸排列順序決定著肽的抗氧化能力。具有抗氧化能力的氨基酸及其衍生物有半胱氨酸、組氨酸、色氨酸、賴氨酸、精氨酸、亮氨酸和纈氨酸、5- 羥色氨酸等。
（六）多糖類 多糖(polysaccharides)是由10個以上多種單糖聚合而成的天然高分子物質(zhì)。近年來，人們對多糖及復(fù)合物的抗氧化活性作用有了越來越深入的認(rèn)識。 已有大量研究指出，從植物中提取分離得到的多糖類化合物具有抑制脂質(zhì)過氧化作用、清除自由基、抑制亞油酸氧化等抗氧化作用。 枸杞多糖、金櫻子多糖、黃芪多糖、油柑多糖、牛膝多糖、大蒜多糖、三七多糖等 100 多種植物多糖具有抗氧化作用，具有抗氧化活性的植物多糖不斷被發(fā)現(xiàn)。
（七） 其他類 還有許多成分如萜類(蒼術(shù)酮、生姜單萜)、醌類(丹參醌、大黃蒽醌)、褪黑素等均為有效的植物源抗氧化成分。 三、結(jié)語 研究資料顯示目前大多數(shù)抗氧化研究均采用體外實驗，整體或在體實驗資料較少，難以系統(tǒng)、準(zhǔn)確地反應(yīng)天然成分抗氧化作用的全貌。以整體實驗為主，體外實驗為輔，綜合酶學(xué)、免疫學(xué)、藥理學(xué)等多學(xué)科知識建立一套全面客觀、高效快速的動物實驗?zāi)Ｐ蛠砭C合評價物質(zhì)的抗氧化性是以后研究需要重點解決的問題。 在為保健品市場提供有效應(yīng)對高血壓、糖尿病、腫瘤、帕金森癥、老年癡呆等病癥的優(yōu)質(zhì)抗氧化類植物提取物之外，公司已將“安全抗氧化植物提取物的營養(yǎng)保健食品應(yīng)用”列為主要研究課題之一，以緊抓《食品安全法》頒布實施所帶來的市場機遇。 | 
植物提取物抗氧化原理及成分研究 
