Antioxidant - Antioxidant

Antioxidantens struktur, glutathion

Antioxidanter er forbindelser, der hæmmer oxidation , en kemisk reaktion, der kan producere frie radikaler og kædereaktioner, der kan skade celler i organismer. Antioxidanter såsom thioler eller ascorbinsyre (vitamin C) kan virke hæmmende for disse reaktioner. For at balancere oxidativt stress opretholder planter og dyr komplekse systemer med overlappende antioxidanter, såsom glutathion .

De kun kosten antioxidanter er vitaminer A , C , og E . Udtrykket antioxidant bruges også om industrikemikalier tilsat under fremstilling for at forhindre oxidation i syntetisk gummi , plast og brændstoffer eller som konserveringsmidler i fødevarer og kosmetik .

Kosttilskud, der markedsføres som antioxidanter, har ikke vist sig at forbedre sundheden eller forhindre sygdom hos mennesker. Tilskud af beta-caroten , A-vitamin og E-vitamin har ingen positiv effekt på dødelighed eller kræftrisiko . Derudover reducerer tilskud med selen eller E -vitamin ikke risikoen for hjerte -kar -sygdomme .

Sundhedsforskning

Forholdet til kosten

Selvom visse niveauer af antioxidante vitaminer i kosten er påkrævet for et godt helbred, er der stadig stor debat om, hvorvidt antioxidantrige fødevarer eller kosttilskud har anti-sygdomsaktivitet. Desuden, hvis de rent faktisk er gavnlige, er det ukendt, hvilke antioxidanter der er sundhedsfremmende i kosten og i hvilke mængder, der ligger ud over det typiske kostindtag. Nogle forfattere bestrider hypotesen om, at antioxidant vitaminer kan forhindre kroniske sygdomme, og nogle erklærer, at hypotesen er ubevist og misforstået. Polyfenoler , der har antioxidantegenskaber in vitro , har ukendt antioxidantaktivitet in vivo på grund af omfattende metabolisme efter fordøjelse og få kliniske tegn på effektivitet.

Interaktioner

Almindelige lægemidler (og kosttilskud) med antioxidantegenskaber kan forstyrre effekten af ​​visse lægemidler mod kræft og strålebehandling .

Bivirkninger

Struktur af metalchelatoren phytinsyre

Relativt stærke reducerende syrer kan have antinæringsstoffer ved at binde sig til kostmineraler som jern og zink i mave -tarmkanalen og forhindre dem i at blive absorberet. Eksempler er oxalsyre , tanniner og fytinsyre , der er rig på plantebaseret kost. Calcium- og jernmangel er ikke ualmindeligt i kostvaner i udviklingslande, hvor der spises mindre kød, og der er et højt forbrug af fytinsyre fra bønner og usyret fuldkornsbrød . Spiring, gennemblødning eller mikrobiel gæring er imidlertid alle husholdningsstrategier, der reducerer fytat- og polyphenolindholdet i uraffineret korn. Stigninger i Fe-, Zn- og Ca -absorption er blevet rapporteret hos voksne fodret med dephytiniseret korn sammenlignet med korn, der indeholder deres native phytat.

Høje doser af nogle antioxidanter kan have skadelige langsigtede virkninger. Den beta-caroten og Retinol Effekt Trial (karet) undersøgelse af lungecancerpatienter fundet, at rygere givne kosttilskud indeholdende betacaroten og vitamin A var steget satser for lungekræft. Efterfølgende undersøgelser bekræftede disse bivirkninger. Disse skadelige virkninger kan også ses hos ikke-rygere, da en metaanalyse inklusive data fra cirka 230.000 patienter viste, at β-caroten, vitamin A eller vitamin E-tilskud er forbundet med øget dødelighed, men så ingen signifikant effekt fra C-vitamin. Der blev ikke set nogen sundhedsrisiko, da alle de randomiserede kontrollerede undersøgelser blev undersøgt sammen, men der blev påvist en stigning i dødeligheden, da kun forsøg af høj kvalitet og lav bias blev undersøgt separat. Da størstedelen af ​​disse forsøg med lav bias behandlede enten ældre mennesker eller mennesker med sygdom, gælder disse resultater muligvis ikke for den generelle befolkning. Denne metaanalyse blev senere gentaget og udvidet af de samme forfattere, hvilket bekræftede de tidligere resultater. Disse to publikationer er i overensstemmelse med nogle tidligere metaanalyser, der også antydede, at vitamin E-tilskud øgede dødeligheden, og at antioxidanttilskud øgede risikoen for tyktarmskræft . Betacaroten kan også øge lungekræft . Samlet set tyder det store antal kliniske forsøg på antioxidanttilskud på, at enten disse produkter ikke har nogen effekt på helbredet, eller at de forårsager en lille stigning i dødeligheden hos ældre eller sårbare befolkninger.

Oxidativ udfordring i biologi

Strukturen af ​​antioxidanten vitamin ascorbinsyre (C -vitamin)

Et paradoks i stofskiftet er, at mens langt størstedelen af ​​det komplekse liv på Jorden kræver ilt for dets eksistens, er ilt et meget reaktivt element, der skader levende organismer ved at producere reaktive iltarter . Følgelig organismer indeholder et komplekst netværk af antioxidant metabolitter og enzymer , der arbejder sammen for at forhindre oxidativ beskadigelse af cellulære komponenter såsom DNA , proteiner og lipider . Generelt forhindrer antioxidantsystemer enten, at disse reaktive arter dannes, eller fjerner dem, før de kan beskadige vitale komponenter i cellen. Imidlertid har reaktive oxygenarter også nyttige cellulære funktioner, såsom redox -signalering . Antioxidantsystemers funktion er således ikke at fjerne oxidanter helt, men derimod at holde dem på et optimalt niveau.

De reaktive oxygenformer produceret i celler indbefatter hydrogenperoxid (H ₂ O ₂ ), hypochlorsyre (HCIO), og frie radikaler , såsom hydroxylradikal (· OH) og superoxidanionen (O ₂ ^- ). Hydroxylgruppen er særlig ustabil og reagerer hurtigt og ikke-specifikt med de fleste biologiske molekyler. Denne art er fremstillet af hydrogenperoxid i metalkatalyserede redoxreaktioner, såsom Fenton-reaktionen . Disse oxidanter kan beskadige celler ved at starte kemiske kædereaktioner, såsom lipidperoxidation , eller ved at oxidere DNA eller proteiner. Skader på DNA kan forårsage mutationer og muligvis kræft, hvis det ikke vendes af DNA -reparationsmekanismer , mens skader på proteiner forårsager enzymhæmning, denaturering og proteinnedbrydning .

Anvendelse af ilt som en del af processen til at generere metabolisk energi producerer reaktive iltarter. I denne proces fremstilles superoxidanionen som et biprodukt af flere trin i elektrontransportkæden . Særligt vigtigt er reduktionen af coenzym Q i kompleks III , da et stærkt reaktivt frit radikal dannes som et mellemprodukt (Q · ^- ). Dette ustabile mellemprodukt kan føre til elektron "lækage", når elektroner hopper direkte til ilt og danner superoxidanionen, i stedet for at bevæge sig gennem den normale serie af velkontrollerede reaktioner i elektrontransportkæden. Peroxid produceres også fra oxidationen af reducerede flavoproteiner , såsom kompleks I . Selvom disse enzymer kan producere oxidanter, er den relative betydning af elektronoverførselskæden for andre processer, der genererer peroxid, uklar. I planter, alger og cyanobakterier produceres der også reaktive iltarter under fotosyntesen , især under forhold med høj lysintensitet . Denne effekt opvejes delvist af inddragelse af carotenoider i fotoinhibering og i alger og cyanobakterier af en stor mængde iodid og selen , hvilket indebærer, at disse antioxidanter reagerer med for reducerede former for de fotosyntetiske reaktionscentre for at forhindre produktion af reaktive iltarter .

Eksempler på bioaktive antioxidantforbindelser

Antioxidanter klassificeres i to brede divisioner, afhængigt af om de er opløselige i vand ( hydrofile ) eller i lipider ( lipofile ). Generelt vandopløselige antioxidanter reagerer med oxidanter i cellen cytosolen og blodplasma , mens lipidopløselige antioxidanter beskytter cellemembraner fra lipidperoxidation . Disse forbindelser kan syntetiseres i kroppen eller opnås fra kosten. De forskellige antioxidanter er til stede i en lang række koncentrationer i kropsvæsker og væv, hvor nogle som glutathion eller ubiquinon for det meste findes i celler, mens andre såsom urinsyre er mere jævnt fordelt (se tabellen nedenfor). Nogle antioxidanter findes kun i få organismer, og disse forbindelser kan være vigtige i patogener og kan være virulensfaktorer .

Den relative betydning og interaktioner mellem disse forskellige antioxidanter er et meget komplekst spørgsmål, hvor de forskellige antioxidantforbindelser og antioxidante enzymsystemer har synergistiske og indbyrdes afhængige virkninger på hinanden. Virkningen af ​​en antioxidant kan derfor afhænge af den korrekte funktion af andre medlemmer af antioxidantsystemet. Mængden af ​​beskyttelse, som en hvilken som helst antioxidant yder, vil også afhænge af dens koncentration, dens reaktivitet over for de særlige reaktive iltarter, der overvejes, og status for de antioxidanter, som den interagerer med.

Nogle forbindelser bidrager til antioxidantforsvar ved at chelatere overgangsmetaller og forhindre dem i at katalysere produktionen af ​​frie radikaler i cellen. Særligt vigtigt er evnen til at opsuge jern, som er funktionen af jernbindende proteiner såsom transferrin og ferritin . Selen og zink omtales almindeligvis som antioxidantmineraler , men disse kemiske elementer har ingen antioxidantvirkning selv og er i stedet påkrævet for aktiviteten af ​​antioxidante enzymer.

Urinsyre

Urinsyre er langt den højeste koncentration af antioxidanter i humant blod. Urinsyre (UA) er en antioxidant oxypurin produceret af xanthin af enzymet xanthinoxidase og er et mellemprodukt af purinmetabolisme . I næsten alle landdyr, uratoxidase katalyserer yderligere oxidationen af urinsyre til allantoin , men hos mennesker og de fleste højere primater, den uratoxidase gen er ikke-funktionelt, således at UA ikke er yderligere opdelt. De evolutionære årsager til dette tab af uratomdannelse til allantoin er stadig emnet for aktiv spekulation. Antioxidantvirkningerne af urinsyre har fået forskere til at foreslå, at denne mutation var gavnlig for tidlige primater og mennesker. Undersøgelser af akklimatisering i høj højde understøtter hypotesen om, at urat fungerer som en antioxidant ved at afbøde det oxidative stress forårsaget af hypoxi i høj højde.

Urinsyre har den højeste koncentration af enhver antioxidant i blodet og giver mere end halvdelen af ​​den samlede antioxidantkapacitet af humant serum. Urinsyrens antioxidantaktiviteter er også komplekse, da den ikke reagerer med nogle oxidanter, såsom superoxid , men virker mod peroxynitrit , peroxider og hypochlorsyre . Bekymringer over forhøjet UA's bidrag til gigt må betragtes som en af ​​mange risikofaktorer. I sig selv er UA-relateret risiko for gigt ved høje niveauer (415–530 μmol/L) kun 0,5% om året med en stigning til 4,5% om året ved UA- overmættelsesniveauer (535+ μmol/L). Mange af disse førnævnte undersøgelser fastslog UAs antioxidante handlinger inden for normale fysiologiske niveauer, og nogle fandt antioxidantaktivitet på så høje niveauer som 285 μmol/L.

C -vitamin

Askorbinsyre eller C-vitamin er en monosaccharid- oxidation-reduktion ( redox ) katalysator, der findes i både dyr og planter. Som en af de enzymer, der er nødvendige for at gøre ascorbinsyre er gået tabt ved mutation under primat evolution , skal mennesker indhente det fra deres kost; det er derfor et diæt -vitamin. De fleste andre dyr er i stand til at producere denne forbindelse i deres kroppe og kræver det ikke i deres kost. Askorbinsyre er påkrævet til omdannelse af procollagen til kollagen ved at oxidere prolinrester til hydroxyprolin . I andre celler opretholdes den i sin reducerede form ved reaktion med glutathion, som kan katalyseres af proteindisulfidisomerase og glutaredoxiner . Askorbinsyre er en redox -katalysator, som kan reducere og derved neutralisere reaktive iltarter, såsom hydrogenperoxid. Ud over de direkte antioxidante virkninger er ascorbinsyre også et substrat for redoxenzymet ascorbatperoxidase , en funktion, der bruges i stressresistens i planter. Askorbinsyre er til stede på høje niveauer i alle dele af planter og kan nå koncentrationer på 20  millimolar i kloroplaster .

Glutathion

Den frie radikal mekanisme for lipidperoxidation

Glutathion er en cystein -holdig peptid findes i de fleste former for aerob liv. Det er ikke påkrævet i kosten og syntetiseres i stedet i celler fra dets bestanddele af aminosyrer . Glutathion har antioxidative egenskaber siden thiol gruppe i sin cystein -delen er et reduktionsmiddel og kan reversibelt oxideret og reduceret. I celler opretholdes glutathion i reduceret form af enzymet glutathionreduktase og reducerer igen andre metabolitter og enzymsystemer, såsom ascorbat i glutathion-ascorbatcyklussen , glutathionperoxidaser og glutaredoxiner , samt reagerer direkte med oxidanter. På grund af sin høje koncentration og dens centrale rolle i opretholdelsen af ​​cellens redox -tilstand er glutathion en af ​​de vigtigste cellulære antioxidanter. I nogle organismer erstattes glutathion af andre thioler, såsom mycothiol i Actinomycetes , bacillithiol i nogle grampositive bakterier eller trypanothione i kinopopiderne .

E -vitamin

E-vitamin er samlebetegnelsen for et sæt med otte relaterede tocopheroler og tocotrienoler , som er fedtopløselige vitaminer med antioxidantegenskaber. Af disse er α-tocopherol blevet mest undersøgt, da det har den højeste biotilgængelighed , idet kroppen fortrinsvis absorberer og metaboliserer denne form.

Det er blevet hævdet, at a-tocopherolformen er den vigtigste lipidopløselige antioxidant, og at den beskytter membraner mod oxidation ved at reagere med lipidradikaler produceret i lipidperoxidationskædereaktionen. Dette fjerner de frie radikals mellemprodukter og forhindrer formeringsreaktionen i at fortsætte. Denne reaktion producerer oxiderede a-tocopheroxylradikaler, der kan genbruges tilbage til den aktive reducerede form gennem reduktion af andre antioxidanter, såsom ascorbat, retinol eller ubiquinol. Dette er i tråd med fund, der viser, at α-tocopherol, men ikke vandopløselige antioxidanter, effektivt beskytter glutathionperoxidase 4 ( GPX4 ) -deficente celler mod celledød. GPx4 er det eneste kendte enzym, der effektivt reducerer lipid-hydroperoxider i biologiske membraner.

Imidlertid er rollerne og betydningen af ​​de forskellige former for E-vitamin i øjeblikket uklare, og det er endda blevet foreslået, at α-tocopherols vigtigste funktion er som et signalmolekyle , idet dette molekyle ikke har nogen væsentlig rolle i antioxidantmetabolisme. Funktionerne i de andre former for E-vitamin er endnu mindre godt forstået, selvom γ-tocopherol er en nukleofil, der kan reagere med elektrofile mutagener, og tocotrienoler kan være vigtige for at beskytte neuroner mod skader.

Pro-oxidant aktiviteter

Antioxidanter, der er reduktionsmidler, kan også fungere som pro-oxidanter. For eksempel har C -vitamin antioxidantaktivitet, når det reducerer oxiderende stoffer, såsom hydrogenperoxid; det vil imidlertid også reducere metalioner, der genererer frie radikaler gennem Fenton -reaktionen .

2 Fe ³⁺ + Ascorbat → 2 Fe ²⁺ + Dehydroascorbat

2 Fe ²⁺ + 2 H ₂ O ₂ → 2 Fe ³⁺ + 2 OH · + 2 OH ^-

Den relative betydning af antioxidant- og pro-oxidantaktiviteter af antioxidanter er et område af aktuel forskning, men C-vitamin, der udøver sine virkninger som et vitamin ved oxiderende polypeptider, synes at have en for det meste antioxidantvirkning i menneskekroppen.

Enzymsystemer

${\ displaystyle {\ ce {{\ underset {Oxygen} {O2}}-> {\ underset {Superoxide} {*O2^{-}}}-> [{\ ce {Superoxide \ atop dismutase}}] {\ undersæt {Hydrogen \ atop peroxide} {H2O2}}-> [{\ ce {Peroxidases \ atop catalase}}] {\ underset {Water} {H2O}}}}}}}$

Enzymatisk vej til afgiftning af reaktive iltarter

Som med de kemiske antioxidanter er celler beskyttet mod oxidativ stress af et interagerende netværk af antioxidante enzymer. Her omdannes superoxidet, der frigives ved processer såsom oxidativ phosphorylering , først til hydrogenperoxid og reduceres derefter yderligere for at give vand. Denne afgiftningsvej er resultatet af flere enzymer, hvor superoxiddismutaser katalyserer det første trin og derefter katalaser og forskellige peroxidaser, der fjerner hydrogenperoxid. Som med antioxidantmetabolitter kan disse enzymers bidrag til antioxidantforsvar være svært at adskille fra hinanden, men generationen af transgene mus, der mangler kun et antioxidantenzym, kan være informativ.

Superoxiddismutase, katalase og peroxiredoxiner

Superoxiddismutaser (SOD'er) er en klasse af nært beslægtede enzymer, der katalyserer nedbrydningen af ​​superoxidanionen til oxygen og hydrogenperoxid. SOD -enzymer er til stede i næsten alle aerobe celler og i ekstracellulære væsker. Superoxiddismutaseenzymer indeholder metalioncofaktorer, der afhængigt af isozymet kan være kobber, zink, mangan eller jern. Hos mennesker er kobber/zink SOD til stede i cytosolen , mens mangan SOD er ​​til stede i mitokondrien . Der findes også en tredje form for SOD i ekstracellulære væsker , som indeholder kobber og zink på dets aktive steder. Det mitokondrielle isozym synes at være det mest biologisk vigtige af disse tre, da mus, der mangler dette enzym, dør hurtigt efter fødslen. I modsætning hertil er musene, der mangler kobber/zink SOD (Sod1) levedygtige, men har mange patologier og en reduceret levetid (se artikel om superoxid ), mens mus uden den ekstracellulære SOD har minimale defekter (følsom over for hyperoxi ). I planter findes SOD -isozymer i cytosolen og mitokondrierne, med en jern -SOD, der findes i kloroplaster, der er fraværende fra hvirveldyr og gær .

Katalaser er enzymer, der katalyserer omdannelsen af ​​hydrogenperoxid til vand og ilt ved hjælp af enten en jern- eller mangankofaktor. Dette protein er lokaliseret til peroxisomer i de fleste eukaryote celler. Catalase er et usædvanligt enzym, da det, selvom hydrogenperoxid er dets eneste substrat, følger en ping-pong-mekanisme . Her oxideres dets kofaktor af et molekyle hydrogenperoxid og regenereres derefter ved at overføre det bundne oxygen til et andet molekyle af substrat. På trods af dets tilsyneladende betydning ved fjernelse af hydrogenperoxid lider mennesker med genetisk mangel på katalase - " acatalasæmi " - eller mus, der er genetisk manipuleret til at mangle katalase fuldstændigt, få dårlige virkninger.

Decamert struktur ahpC, en bakteriel 2-cystein peroxiredoxin fra Salmonella typhimurium

Peroxiredoxiner er peroxidaser, der katalyserer reduktionen af ​​hydrogenperoxid, organiske hydroperoxider såvel som peroxynitrit . De er opdelt i tre klasser: typiske 2-cysteinperoxiredoxiner; atypiske 2-cysteinperoxiredoxiner; og 1-cysteinperoxiredoxiner. Disse enzymer deler den samme basale katalytiske mekanisme, hvor en redox-aktiv cystein (det peroxidatiske cystein) i det aktive sted oxideres til en sulfensyre af peroxidsubstratet. Over-oxidation af denne cysteinrest i peroxiredoxiner inaktiverer disse enzymer, men dette kan vendes ved virkningen af sulfiredoxin . Peroxiredoxiner synes at være vigtige i antioxidantmetabolisme, da mus, der mangler peroxiredoxin 1 eller 2, har forkortet levetid og lider af hæmolytisk anæmi , mens planter bruger peroxiredoxiner til at fjerne hydrogenperoxid, der genereres i chloroplaster.

Thioredoxin og glutathionsystemer

Det thioredoxin Systemet indeholder den 12-k Da protein thioredoxin og dens companion thioredoxin reductase . Proteiner relateret til thioredoxin er til stede i alle sekventerede organismer. Planter, såsom Arabidopsis thaliana , har en særlig stor mangfoldighed af isoformer. Thioredoxins aktive sted består af to tilstødende cystein som en del af et stærkt bevaret CXXC -motiv , der kan cykle mellem en aktiv dithiolform (reduceret) og en oxideret disulfidform . I sin aktive tilstand fungerer thioredoxin som et effektivt reduktionsmiddel, fjerner reaktive iltarter og opretholder andre proteiner i deres reducerede tilstand. Efter at være blevet oxideret regenereres det aktive thioredoxin ved virkningen af ​​thioredoxinreduktase ved hjælp af NADPH som en elektrondonor .

Den glutathion indbefatter glutathion, glutathionreduktase , glutathionperoxidaser , og glutathion S -transferases . Dette system findes hos dyr, planter og mikroorganismer. Glutathionperoxidase er et enzym indeholdende fire selen - cofaktorer, der katalyserer nedbrydningen af ​​hydrogenperoxid og organiske hydroperoxider. Der er mindst fire forskellige glutathionperoxidase -isozymer hos dyr. Glutathionperoxidase 1 er den mest udbredte og er en meget effektiv opdager af hydrogenperoxid, mens glutathionperoxidase 4 er mest aktiv med lipidhydroperoxider. Overraskende er glutathionperoxidase 1 dispensabel, da mus, der mangler dette enzym, har normal levetid, men de er overfølsomme over for induceret oxidativ stress. Derudover viser glutathion S -transfaser høj aktivitet med lipidperoxider. Disse enzymer er i særligt høje niveauer i leveren og tjener også til afgiftningsmetabolisme .

Anvendelser inden for teknologi

Fødevarekonserveringsmidler

Antioxidanter bruges som tilsætningsstoffer til fødevarer for at beskytte mod forringelse af mad . Eksponering for ilt og sollys er de to hovedfaktorer for madens oxidation, så mad bevares ved at holde det i mørket og forsegle det i beholdere eller endda belægge det i voks, som med agurker. Men da oxygen er også vigtigt for plante respiration , opbevarer plantematerialer i anaerobe betingelser producerer ubehagelig smag og utiltalende farver. Følgelig indeholder emballage af frisk frugt og grøntsager en ~ 8% iltatmosfære. Antioxidanter er en særlig vigtig klasse af konserveringsmidler som modsætning bakteriel eller fungal fordærvelse, oxidationsreaktioner stadig forekomme relativt hurtigt i frosne eller kølede fødevarer. Disse konserveringsmidler omfatter naturlige antioxidanter såsom ascorbinsyre (AA, E300) og tocopheroler (E306) samt syntetiske antioxidanter såsom propylgallat (PG, E310), tertiær butylhydroquinon (TBHQ), butyleret hydroxyanisol (BHA, E320) og butyleret hydroxytoluen (BHT, E321).

De mest almindelige molekyler angrebet af oxidation er umættede fedtstoffer; oxidation får dem til at blive harsk . Da oxiderede lipider ofte er misfarvede og normalt har en ubehagelig smag, såsom metalliske eller svovlholdige smagsstoffer, er det vigtigt at undgå oxidation i fedtrige fødevarer. Disse fødevarer bevares således sjældent ved tørring; i stedet bevares de ved rygning , saltning eller gæring . Endnu mindre fede fødevarer som frugt sprøjtes med svovlholdige antioxidanter før lufttørring. Oxidation katalyseres ofte af metaller, hvorfor fedtstoffer som smør aldrig bør pakkes ind i aluminiumsfolie eller opbevares i metalbeholdere. Nogle fede fødevarer, såsom olivenolie, er delvist beskyttet mod oxidation af deres naturlige indhold af antioxidanter, men forbliver følsomme over for fotooxidation. Antioxidant konserveringsmidler tilsættes også fedtbaserede kosmetik såsom læbestift og fugtighedscreme for at forhindre harskning.

Industrielle anvendelser

Substituerede phenoler og derivater af phenylendiamin er almindelige antioxidanter, der bruges til at hæmme tandkødsdannelse i benzin (benzin).

Antioxidanter tilføjes ofte til industriprodukter. En almindelig anvendelse er som stabilisatorer i brændstoffer og smøremidler for at forhindre oxidation og i benzin for at forhindre polymerisation, der fører til dannelse af motorforurenende rester. I 2014 var det globale marked for naturlige og syntetiske antioxidanter 2,25 milliarder dollars med en prognose for vækst til 3,25 milliarder dollar inden 2020.

Antioxidant polymerstabilisatorer er almindeligt anvendt til at forhindre nedbrydningen af polymerer , såsom gummier, plast og klæbemidler , der forårsager et tab af styrke og fleksibilitet i disse materialer. Polymerer, der indeholder dobbeltbindinger i deres hovedkæder, såsom naturgummi og polybutadien , er særligt modtagelige for oxidation og ozonolyse . De kan beskyttes af antiozonanter . Faste polymerprodukter begynder at revne på udsatte overflader, efterhånden som materialet nedbrydes, og kæderne går i stykker. Revisionsmåden varierer mellem ilt- og ozonangreb , hvor førstnævnte forårsager en "vanvittig brolægning" -effekt, mens ozonangreb producerer dybere revner, der er justeret vinkelret på trækbelastningen i produktet. Oxidation og UV -nedbrydning er også ofte forbundet, især fordi UV -stråling skaber frie radikaler ved brud på bindinger. De frie radikaler reagerer derefter med oxygen for at producere peroxy -radikaler, der forårsager yderligere skade, ofte i en kædereaktion . Andre polymerer, der er modtagelige for oxidation, omfatter polypropylen og polyethylen . Førstnævnte er mere følsom på grund af tilstedeværelsen af sekundære carbonatomer til stede i hver gentagelsesenhed. Angreb sker på dette tidspunkt, fordi den dannede frie radikal er mere stabil end den, der dannes på et primært carbonatom . Oxidation af polyethylen har en tendens til at forekomme ved svage led i kæden, såsom forgreningspunkter i polyethylen med lav densitet .

Niveauer i mad

Frugt og grøntsager er gode kilder til antioxidant vitamin C og E.

Antioxidant vitaminer findes i grøntsager, frugt, æg, bælgfrugter og nødder. Vitamin A, C og E kan ødelægges ved langtidsopbevaring eller langvarig madlavning. Virkningerne af madlavning og fødevareforarbejdning er komplekse, da disse processer også kan øge biotilgængeligheden af antioxidanter, såsom nogle carotenoider i grøntsager. Forarbejdet mad indeholder færre antioxidant vitaminer end friske og ubehandlede fødevarer, da tilberedning udsætter mad for varme og ilt.

Andre antioxidanter opnås ikke fra kosten, men fremstilles i stedet i kroppen. For eksempel absorberes ubiquinol (coenzym Q) dårligt fra tarmen og laves gennem mevalonatvejen . Et andet eksempel er glutathion , som er fremstillet af aminosyrer. Da enhver glutathion i tarmen nedbrydes til frit cystein, glycin og glutaminsyre, før det absorberes, har selv et stort oralt indtag ringe effekt på koncentrationen af ​​glutathion i kroppen. Selvom store mængder svovlholdige aminosyrer, såsom acetylcystein, kan øge glutathion, findes der ingen tegn på, at det er gavnligt for raske voksne at spise høje niveauer af disse glutathionforstadier.

Måling og ugyldighed af ORAC

Måling af polyphenol og carotenoid indhold i fødevarer er ikke en ligetil proces, da antioxidanter tilsammen er en forskelligartet gruppe af forbindelser med forskellige reaktiviteter over for forskellige reaktive iltarter. I fødevarevidenskabelige analyser in vitro var oxygenradikalabsorberingskapaciteten (ORAC) engang en industristandard til at estimere antioxidantstyrken af ​​hele fødevarer, juice og tilsætningsstoffer, hovedsageligt på grund af tilstedeværelsen af polyfenoler . Tidligere målinger og vurderinger foretaget af United States Department of Agriculture blev trukket tilbage i 2012 som biologisk irrelevante for menneskers sundhed, med henvisning til fravær af fysiologiske beviser for polyphenoler, der har antioxidantegenskaber in vivo . Derfor anses ORAC -metoden, der kun stammer fra in vitro -eksperimenter, ikke længere som relevant for menneskelig kost eller biologi fra 2010.

Alternative in vitro-målinger af antioxidantindhold i fødevarer-også baseret på tilstedeværelsen af ​​polyfenoler-omfatter Folin-Ciocalteu-reagenset og analysen af Trolox-tilsvarende antioxidantkapacitet .

Historie

Som en del af deres tilpasning fra havlivet begyndte landbaserede planter at producere ikke-marine antioxidanter såsom ascorbinsyre ( C-vitamin ), polyfenoler og tocopheroler . Udviklingen af angiospermplanter for mellem 50 og 200 millioner år siden resulterede i udviklingen af ​​mange antioxidantpigmenter - især i juraperioden - som kemiske forsvar mod reaktive iltarter, der er biprodukter af fotosyntese . Oprindeligt refererede udtrykket antioxidant specifikt til et kemikalie, der forhindrede forbrug af ilt. I slutningen af det 19. og tidlige 20. århundrede, omfattende undersøgelse koncentreret om anvendelsen af antioxidanter i vigtige industrielle processer, såsom forebyggelse af metal korrosion , den vulkanisering af gummi, og polymerisation af brændstoffer i tilsmudsning af forbrændingsmotorer .

Tidlig forskning om antioxidanters rolle i biologien fokuserede på deres anvendelse til forebyggelse af oxidation af umættede fedtstoffer , som er årsag til harskning . Antioxidantaktivitet kan måles ved blot at placere fedtet i en lukket beholder med ilt og måle iltforbruget. Det var imidlertid identifikationen af vitamin C og E som antioxidanter, der revolutionerede feltet og førte til erkendelsen af ​​antioxidanternes betydning for biokemien hos levende organismer . De mulige virkningsmekanismer for antioxidanter blev først undersøgt, da det blev erkendt, at et stof med anti-oxidativ aktivitet sandsynligvis vil være et stof, der let oxideres. Forskning i, hvordan E -vitamin forhindrer processen med lipidperoxidation, førte til identifikation af antioxidanter som reducerende midler, der forhindrer oxidative reaktioner, ofte ved at fjerne reaktive iltarter, før de kan beskadige celler.

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links

• Medier relateret til antioxidanter på Wikimedia Commons