Antioksidantit (myös antioksidantit, säilöntäaineet ) - hapettumista estävät aineet ; mikä tahansa lukuisista kemikaaleista, mukaan lukien luonnolliset kehon tuotteet ja ravintoaineet, jotka voivat neutraloida vapaiden radikaalien ja muiden aineiden oksidatiiviset vaikutukset [1] . Niitä tarkastellaan pääasiassa orgaanisten yhdisteiden hapettumisen yhteydessä .
Antioksidantit ovat luonteeltaan entsymaattisia ( eukaryootti- ja prokaryoottisolujen syntetisoimia entsyymejä ) ja ei-entsymaattisia. Tunnetuimpia antioksidanttientsyymejä (AOF) ovat katalyyttiset proteiinit : superoksididismutaasi ( SOD ), katalaasi ja peroksidaasit [2] . AOF:t ovat tärkein (sisäinen) osa kehon antioksidanttijärjestelmää. AOF:n ansiosta jokainen solu pystyy normaalisti tuhoamaan ylimääräisiä vapaita radikaaleja, mutta ylimäärässä myrkyttömiä vapaita radikaaleja antioksidanttijärjestelmän ulkoisella osalla, ruoasta saaduilla antioksidanteilla, on merkittävä rooli kehon suojaamisessa oksidatiiviselta stressiltä.
Tunnetuimpia ei-entsymaattisia antioksidantteja ovat askorbiinihappo (C-vitamiini), tokoferoli (E-vitamiini), ß - karoteeni (A-provitamiini) ja lykopeeni (tomaateissa). Ne sisältävät myös polyfenoleja : flaviineja ja flavonoideja (usein vihanneksissa), tanniinit (kaakaossa, kahvissa, teessä), antosyaanit (punaisissa marjoissa).
Antioksidantit jaetaan kahteen laajaan alaluokkaan sen mukaan, ovatko ne vesiliukoisia (hydrofiilisiä) vai rasvaliukoisia (lipofiilisiä). Yleensä vesiliukoiset antioksidantit hapettuvat solun sytosolissa ja veriplasmassa, kun taas rasvaliukoiset antioksidantit suojaavat solukalvoja lipidiperoksidaatiolta [3] . Antioksidantit voivat syntetisoitua kehossa tai tulla ruokavaliosta [4] . Erilaisia antioksidantteja on runsaasti eri pitoisuuksina kehon nesteissä ja kudoksissa, ja jotkut ( glutationi tai ubikinoni ) ovat pääasiassa soluissa, kun taas toiset ( virtsahappo ) ovat jakautuneet tasaisemmin. Jotkut antioksidantit löytyvät vain tietyistä organismeista, nämä yhdisteet voivat olla tärkeitä mikro-organismien patogeneesissä ja virulenssitekijöissä [5] .
Antioksidantteja löytyy suuria määriä tuoreista marjoista ja hedelmistä sekä vastapuristetuista mehuista , hedelmäjuomista ja soseista . Antioksidanttisia marjoja ja hedelmiä ovat mm . tyrni , mustikat , viinirypäleet , karpalot , pihlaja , mustat aroniat , herukat , granaattiomenat , mangosteen , acai .
Pähkinät , jotkut vihannekset ja pavut sisältävät runsaasti antioksidantteja ( pavut , lehtikaali , artisokat ), ja toisessa tapauksessa ylimääräiset antioksidantit voivat estää kehoa imemästä rautaa, sinkkiä, kalsiumia ja muita hivenaineita [6] .
Muita antioksidantteja sisältäviä ruokia ovat kaakao , punaviini , vihreä tee , tuliruoho ja vähäisemmässä määrin musta tee .
Hiilivetyjen , alkoholien , happojen , rasvojen ja muiden aineiden hapetus vapaalla hapella on ketjuprosessi. Muutosten ketjureaktiot suoritetaan aktiivisten vapaiden radikaalien - peroksidin (RO 2 * ), alkoksi (RO * ), alkyylin (R * ) sekä reaktiivisten happilajien (superoksidianioni, singlettihappi ) osallistumisen kautta. Haaraketjuisille hapetusreaktioille on ominaista nopeuden kasvu transformaation aikana ( autokatalyysi ). Tämä johtuu vapaiden radikaalien muodostumisesta välituotteiden - hydroperoksidien jne. - hajoamisen aikana.
Yleisimpien antioksidanttien (aromaattiset amiinit , fenolit , naftolit jne.) toimintamekanismi koostuu reaktioketjujen katkaisemisesta: antioksidanttimolekyylit ovat vuorovaikutuksessa aktiivisten radikaalien kanssa muodostaen heikosti aktiivisia radikaaleja. Hapetus hidastuu myös hydroperoksideja tuhoavien aineiden läsnä ollessa (dialkyylisulfidit jne.). Tässä tapauksessa vapaiden radikaalien muodostumisnopeus laskee. Jopa pieninä määrinä (0,01-0,001%) antioksidantit vähentävät hapettumisnopeutta, joten tietyn ajan (inhibitiojakso, induktio) hapettumistuotteita ei havaita. Käytännössä hapettumisprosessien estämisessä synergiailmiöllä on suuri merkitys - antioksidanttien tehokkuuden molemminpuolinen tehostaminen seoksessa tai muiden aineiden läsnä ollessa.
Antioksidantteja käytetään laajasti käytännössä. Hapetusprosessit johtavat arvokkaiden elintarvikkeiden pilaantumiseen ( rasvojen härskiintyminen , vitamiinien tuhoutuminen), mekaanisen lujuuden menettämiseen ja polymeerien ( kumi , muovi, kuitu ) värin muuttumiseen, polttoaineen hartsin muodostumiseen, happojen ja lietteen muodostumiseen turbiini- ja muuntajaöljyissä, jne.
Antioksidantteja käytetään elintarvikkeiden lisäaineina vähentämään ruoan pilaantumista. Altistuminen hapelle ja auringonvalolle ovat ruoan hapettumisen kaksi päätekijää. Ruoan säilyvyyden parantamiseksi se säilytetään pimeässä ja suljetaan ilmatiiviissä astiassa tai jopa peitetään vahalla. Happi on kuitenkin tärkeää myös kasvien hengittämiselle: kasvimateriaalien varastointi anaerobisissa olosuhteissa edistää epämiellyttävän hajun ja värin muodostumista [7] . Edellä mainituista syistä tuoreiden hedelmien ja vihannesten pakkaamisessa käytetään kaasuseosta, joka sisältää noin 8 % happea. Antioksidantit ovat erityisen tärkeä säilöntäaineluokka, koska toisin kuin bakteerien tai sienten aiheuttama pilaantuminen, hapettumisreaktiot tapahtuvat silti suhteellisen nopeasti jopa pakastetuissa tai jäähdytetyissä elintarvikkeissa [8] . Näitä säilöntäaineita ovat luonnolliset antioksidantit, kuten askorbiinihappo (AA, E300) ja tokoferolit (E306), sekä synteettiset antioksidantit, kuten propyyligallaatti (PG, E310), tertiäärinen butyylihydrokinoni (TBHQ), butyylihydroksianisoli (BHA, E320) ja butyylihydroksitolueeni . ( BHT, E321) [9] [10] .
Yleisimmät hapettumiseen vaikuttavat molekyylit ovat tyydyttymättömät rasvat. Hapetus tekee niistä härskiintyneitä [11] . Koska hapettuneet lipidit ovat usein värjäytyneitä ja niillä on epämiellyttävä maku, kuten metallin tai rikkipitoinen sävy, on tärkeää välttää rasvojen hapettumista elintarvikkeissa, joissa on paljon niitä. Tällaisia elintarvikkeita säilytetään harvoin kuivaamalla ; useammin käytetty savustus , suolaus ja käyminen ( käyminen ). Vielä vähemmän rasvaisiin ruokiin, kuten hedelmiin, ruiskutetaan rikkiä sisältäviä antioksidantteja ennen ilmakuivausta. Hapeutuminen on usein metallikatalysoitua, joten rasvaisia ruokia ei tule kääriä alumiinifolioon tai säilyttää metalliastioissa. Jotkut rasvaiset ruoat, kuten oliiviöljy, ovat osittain suojattuja hapettumiselta luonnollisten antioksidanttien vaikutuksesta, mutta ne ovat edelleen herkkiä valohapetukselle [12] . Antioksidanttisia säilöntäaineita lisätään myös öljyiseen kosmetiikkaan, mukaan lukien huulipunat, kosteusvoiteet ja pehmentävät aineet, estämään eltaantumista.
Polttoaineen hartsin muodostuminen hidastuu jyrkästi, kun siihen lisätään pieniä määriä antioksidantteja (0,1 % tai vähemmän); tällaisia antioksidantteja ovat paraoksidifenyyliamiini, alfa-naftoli, erilaiset puuhartsin fraktiot jne. Voiteluöljyihin ja -rasvoihin lisätään seuraavia antioksidantteja (1-3 %): paraoksidifenyyliamiini, ionoli, tributyylifosfaatti, sinkki- (tai barium-)dialkyyliditiofiinifosfaatiini , jne.
Lipidiperoksidaatioprosessit tapahtuvat kehossa jatkuvasti ja ovat tärkeitä biokalvojen koostumuksen päivittämiselle ja toiminnallisten ominaisuuksien ylläpitämiselle, energiaprosesseille, solujen jakautumiselle, biologisesti aktiivisten aineiden synteesille ja solunsisäiselle signaloinnille.
Koska tuoreen kasvisruoan säännöllinen nauttiminen vähentää sydän- ja verisuonisairauksien ja useiden neurologisten sairauksien todennäköisyyttä, muotoiltiin ja mediassa laajalti levitetty työhypoteesi, että antioksidantit voivat estää vapaiden radikaalien haitallisen vaikutuksen elävien organismien soluihin ja siten hidastaa . hidastaa ikääntymisprosessia .. Tämän seurauksena on syntynyt useiden miljardien dollarien markkinat ravintolisille , joilla on antioksidanttisia ominaisuuksia [13] .
Lukuisat tieteelliset tutkimukset eivät ole vielä vahvistaneet tätä hypoteesia [14] [15] . On julkaistu laajamittaisia tutkimuksia, jotka osoittavat, että antioksidantteja sisältävät ravintolisät voivat päinvastoin olla haitallisia terveydelle [16] [17] . Yli 240 tuhatta 18–103-vuotiasta ihmistä (44,6 % naisista) tehtyjen kliinisten tutkimusten meta-analyysi osoitti, että beetakaroteeni ja E- vitamiini annoksina, jotka ylittävät suositellun päiväannoksen, lisäävät merkittävästi kokonaiskuolleisuutta [ 18] . Keuhkosyövän ilmaantuvuuden lisääntyminen osoitti Kansanterveyslaitoksen vuonna 1994 tekemässä kliinisessä tutkimuksessa beetakaroteenilisäravinteesta , ja se kattoi 29 133 tupakoitsijaa; A-vitamiinin ja beetakaroteenin käyttöä koskeva tutkimus, joka suoritettiin vuonna 1996, ja siihen osallistui 18 tuhatta ihmistä. Vuoden 2004 katsauksessa 20 A-, C-, E-vitamiinia ja beetakaroteenia koskevasta tutkimuksesta 211 818 potilaalla havaittiin, että vitamiinit lisäävät kuolleisuutta, samoin kuin vuonna 2005 tehty meta-analyysi E-vitamiinilisistä vuonna 2012 ja yhteenveto antioksidanttisia vitamiineja koskevista tutkimuksista 215 900 potilaalla todettiin, että E-vitamiinin, beetakaroteenin ja suurten A-vitamiiniannosten käyttö on vaarallista [13] . Viimeaikaiset todisteet viittaavat siihen, että tuoreiden kasviruokien terveyshyödyt johtuvat muista yhdisteistä ja tekijöistä kuin antioksidanteista [19] [20] .
Tutkiessaan vapaiden radikaalien ja antioksidanttien roolia elimistössä, tutkijat päättelivät, että elimistö tuottaa itse vahvempia antioksidantteja kuin ravintolisissä mukana olevat, ja liiallinen antioksidanttien määrä kehossa voi olla haitallista. Tutkijoiden mukaan vapaita radikaaleja ei voida pitää ehdottomana pahana, niiden positiivinen rooli on erittäin merkittävä: immuunijärjestelmä käyttää niitä hyökkäämään bakteereja ja syöpäsoluja vastaan . Tutkijat ovat taipuvaisia uskomaan, että vapaiden radikaalien ja luonnollisten antioksidanttien välinen tasapaino on hyödyllistä keholle, ei vapaiden radikaalien puuttuminen. Ihmiskeho ei pysty ylläpitämään tätä tasapainoa vain joidenkin harvinaisten sairauksien tapauksessa, ja niiden puuttuessa se ylläpitää tätä tasapainoa melko menestyksekkäästi [13] .
Joidenkin bioantioksidanttien pitkäaikainen väheneminen tai täydellinen häviäminen kudoksissa tapahtuu avitaminoosissa E sekä avitaminoosissa C, P, K. Näissä patologisissa olosuhteissa vastustuskyky radikaalihapetusta aktivoiville tekijöille, kuten ionisoivalle säteilylle tai happimyrkytykselle, vähenee jyrkästi. Antioksidanttivaikutus on tietysti yksi tokoferolien pääominaisuuksista (katso), joka määrää niiden biologiset toiminnot. Tästä on osoituksena lipidiperoksidien kerääntyminen eläinten kudoksiin E-avitaminoosin alkuvaiheissa ja E-avitaminoosin oireiden yhteisyys oireiden kanssa, joita esiintyy, kun eläimiä ruokitaan rasvan hapettumistuotteista, sekä väheneminen. lipidiperoksidien tasossa ja E-avitaminoosin pääoireiden poistamisessa lisäämällä tiettyjä yhdisteitä (esim. difenyyliparafenyleenidiamiinia), joilla on vain tokoferolin kanssa yhteisiä antioksidanttisia ominaisuuksia.
Elävien organismien kudosten antioksidanttiaktiivisuuden pitkäaikainen lasku tapahtuu säteilyvaurion yhteydessä.
Lihaskudoksen lipidien antioksidanttiaktiivisuus vähenee jatkuvasti, vaikkakin lievästi, ikääntymisen myötä.
Tutkituille tapauksille, joissa elävän organismin kudosten bioantioksidanttien taso laskee merkittävästi tai pitkittyneenä, on normaalin aineenvaihdunnan rikkominen ja sen seurauksena kasvun hidastuminen, regeneratiivisten ja lisääntymisprosessien heikkeneminen sekä elimistön sopeutumiskyvyn heikkenemisenä.
Kokeissa lyhytaikainen keinotekoinen antioksidanttipitoisuuden lisääminen kehossa (johtuen myrkyttömän glutationin, tiourean, beeta-aminoetyyli-isotiuroniumin, propyyligallaatin, nordihydroguaiaretiinihapon pitoisuuden lisäämisestä hiiriin myrkyttömänä pitoisuutena) sillä oli yksiselitteinen vaikutus - se lisäsi eläinten vastustuskykyä happimyrkytyksiä vastaan.
Useimmilla säteilyltä suojaavilla aineilla (katso Radioprotektorit) on antioksidanttisia ominaisuuksia. Niiden joutuminen kehoon lisää kudosten antioksidanttiaktiivisuutta ja lisää eläinten vastustuskykyä ionisoivan säteilyn vaikutukselle.
Useissa kasvaimissa havaittiin lisääntynyt lipidien antioksidanttiaktiivisuus näiden kasvainten maksimikasvunopeuden aikana. Samaan aikaan kasvaimiin todettiin yhden vahvimmista bioantioksidanteista, tokoferolin, kertymistä.
Lyhytaikaiseen antioksidanttiaktiivisuuden lisääntymiseen liittyy yleensä aineenvaihdunnan yleinen aktivoituminen ja lisääntymisprosessit lisääntyvät ja organismin mukautumiskyky lisääntyy. Bioantioksidanttien tason pitkäaikaiseen nousuun liittyy normaalin aineenvaihdunnan rikkominen, ja sitä havaitaan pahanlaatuisessa kasvussa.
Kudosten kokonaisantioksidanttiaktiivisuuden tason pysyvyys, tämän tason yksilöllisyys kullekin elimelle, toimii ilmeisesti yhtenä homeostaasin pääindikaattoreista (katso Homeostaasi). Käytettävissä olevat kokeelliset tiedot osoittavat, että merkittävä ja pitkäaikainen muutos antioksidanttiaktiivisuudessa, sekä ylöspäin että alaspäin, johtaa patologisiin muutoksiin kehossa.
Metodologiset perusteet kudosten, vesi- ja lipidiuutteiden sekä yksittäisten yhdisteiden hapettumisenestovaikutuksen määrittämiselle, kun ne viedään elimistöön tai mallijärjestelmiin, rakentuvat: 1) muodostuvien peroksidien määrän vähenemisen määrittämiseen. antioksidantti verrattuna kontrolliin; 2) muutoksesta joidenkin yhdisteiden tuhoutumisnopeudessa vapaiden radikaalien hapettumistuotteiden vaikutuksesta [esimerkiksi dihydroksifenyylialaniini (DOPA) muodostaa hapettumisen aikana tuotteita, joilla on erilaisia ominaisuuksia]; 3) pidentämällä aikaa (induktiojaksoa), jonka aikana muodostuu tietty määrä peroksideja; 4) kemiluminesenssin intensiteetin muutoksesta; 5) radikaalikopolymeroinnin tilavuuden pienentyessä; 6) hapettavien näytteiden myrkyllisyyden vähentämisestä; 7) rekisteröitäessä elektronin paramagneettisen resonanssin menetelmällä (katso) suhteellisen stabiilien radikaalien A ' kertymisen dynamiikka.
Elinajan pidentäminen | ||
---|---|---|
Kysymyksiä | ![]() | |
Aikakauslehdet | ||
Resurssit |
| |
Ihmiset | ||
Organisaatiot | ||
Luokka " Elämän pidentäminen " |