抗氧化剂及其包含抗氧化剂的食物
顾名思义，抗氧化剂是一种能够抵制有害物质并使动物组织的生理氧化过程正常的物质。抗氧化剂中含有养料(维生素和矿物质)以及酶(体内含有的可辅助化学反应的蛋白质)。人们认为这些抗氧化剂对于防止癌症、心脏病、中风、阿尔茨海默氏病、风湿性关节炎以及白内障等慢性疾病具有一定作用。
当产生的有害分子(即自由基)超出抗氧化剂的保护能力时，将出现氧化应激现象。自由基是一种化学性质活泼的原子或分子碎片，它们因含有过量电子或缺少电子而带电。例如，过氧阴离子、羟基、铁和铜等过渡金属、硝酸根以及臭氧都属于自由基。从生物学角度而言，含氧自由基，即活性氧(ROS)，是最重要的自由基。活性氧包括过氧化基、羟基以及包含不成对电子的含氧衍生物，例如过氧化氢、单态氧和次氯酸。
由于自由基含有一个或多个不成对电子，因此它们的化学性质非常活泼。它们在人体内四处活动，以获取或放出电子，从而损害了人体细胞、蛋白质以及DNA(遗传物质)。这种氧化过程还可以导致油类腐败变质、去皮的苹果变成褐色以及铁生锈。
我们无法避免自由基造成的损坏。自由基既可以来自人体内部(内生自由基)，也可来自人体外部(外生自由基)。人体内部的氧化剂产生于人体的有氧呼吸、新陈代谢以及炎症等。外生自由基则产生于各种环境因素，例如污染、阳光、剧烈运动、X射线、抽烟以及饮酒等。人体抗氧化系统并不完善，随着年龄的增长，因氧化作用而受损的细胞会不断积聚。
抗氧化剂通过中和自由基来阻止氧化反应。在此过程中，抗氧化剂自身将被氧化。因此，人体需要不断补充包含抗氧化剂的养分。
抗氧化剂的作用方式可分为下列两种类型：
断链型——自由基释放或获得一个电子后，另一个自由基又产生了。随后该分子对第三个分子重复同样的过程，从而不断产生更不稳定的自由基。该过程将一直持续下去，直至出现以下情况才会终止：自由基经β-胡萝卜素、维生素C和E等断链抗氧化剂的作用得以稳定，或自由基失去电子或得到电子而呈中性。
预防型——抗氧化酶(如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶等)通过降低链引发反应率达到防止氧化的目的。也就是说，这些抗氧化剂通过清除体内的引发基而阻止氧化链的启动。它们还可以通过稳定过渡金属离子(如铜离子和铁离子)的方式防止氧化。
体内抗氧化剂的有效性取决于自由基的类型、生成的方式和位置以及损害对象的位置。因此，抗氧化剂在某种系统内可有效地抵抗自由基，而在其他系统中却全然无效。在某些环境中，抗氧化剂甚至可能充当“助氧化剂”，产生有毒的含氧物质。
抗氧化剂营养素
我们在饮食中摄取的抗氧化剂在控制自由基引起的损害方面具有重要作用。每种营养素的结构和抗氧化功能都有其独特性。
维生素E实际上是一个通用术语，是指表现出生育酚异构体(异构体是化学式相同但原子排列不同的两种或两种以上分子中的一种)生物活性的所有物质(迄今已经发现了8种)。α-生育酚是应用最广泛的异构体，其生物效能最高，对人体作用最强。因其可溶于脂肪(并且只能溶于脂肪)，α-生育酚有着独特的作用，可防止细胞膜(主要由脂肪酸构成)受到自由基的破坏。同时，α-生育酚还可防止低密度脂蛋白(LDL或“有害”胆固醇)被氧化。
维生素C也称抗坏血酸，是一种水溶性维生素。它能清除水环境中的自由基，如细胞内的自由基。维生素C和维生素E可并肩作战，共同消灭自由基。维生素C还可重新生成被还原(稳定)的维生素E。
β-胡萝卜素也称水溶性维生素，是迄今为止所发现的600种类胡萝卜素中研究最广泛的一种。科学家认为，它是消灭单态氧(一种不带电的活性氧，对细胞有害)最好的武器。此外，β-胡萝卜素对于清除低氧环境中的自由基也极其有效。
硒是一种微量元素。虽然人体对这种矿物质的需求量很少，但它却是人类生存所不可或缺的。它构成了某些抗氧化酶(包括谷胱甘肽过氧化物酶)的活性部分。
矿物质锰和锌也是微量元素，是各种抗氧化酶不可或缺的元素。
抗氧化酶
抗氧化酶中的过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)以及谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)是人体内用于破坏自由基的主要防线。
过氧化物歧化酶首先减少超氧自由基(O2-)(向超氧自由基增加一个电子)，以生成过氧化氢(H2O2)和氧气(O2)。
2O2- + 2H -- SOD --> H2O2 + O2
然后，过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶与蛋白质谷胱甘肽同时作用，将过氧化氢还原，并最终生成水(H2O)。
2H2O2 -- CAT --> H2O + O2
H2O2 + 2glutathione -- GPx --> oxidized glutathione + 2H2O
(氧化后的谷胱甘肽随即将被另一种抗氧化酶——谷胱甘肽还原酶还原。)
它们共同修复被氧化的DNA，降解被氧化的蛋白质，破坏被氧化的脂质(类似脂肪的物质，是细胞膜的成分)。其他各种酶构成了二级抗氧化防线，以防止人体受到进一步的破坏。
其他抗氧化剂
除了酶、维生素和矿物质以外，许多其他营养素和化合物也具有抗氧化特性。其中辅酶Q10(CoQ10，即泛醌)是产生能量的必要元素，也能防止人体受到自由基的损害。尿酸是DNA 代谢的一种产物，它作为一种重要的抗氧化剂已得到人们的广泛认可。另外，植物中还存在一种叫植物化学素的物质，人们正在对它的抗氧化性以及“养生”效果进行研究。
有人可能会认为，既然抗氧化剂能消灭自由基的不良效果，服用它肯定是多多益善。而实际上，尽管人们很少质疑抗氧化剂对维护健康的必要性，但对于是否应服用抗氧化剂补充剂以及服用多少却并不清楚。以前，人们一直认为抗氧化剂对人体无害。但现在却发现，抗氧化剂存在着潜在毒性，并且会与药物发生作用，因此过量服用该物质可能对身体有害。切记，过量服用抗氧化剂有可能会适得其反。
这种说法的依据何在?迄今完成的诸多实验性(介入)研究得出了多种结果：
α-维生素E、β-胡萝卜素癌症预防研究(ATBC)项目对多名烟瘾和酒瘾较重的芬兰男性志愿者进行了试验。志愿者们分别服用了20毫克的合成β-胡萝卜素、50毫克的维生素E，或同时服用两者或仅服用一片安慰剂。8年后，服用了维生素E的男性与未服用的男性相比，前者的前列腺癌发病率和死亡率要比后者分别低32%和41%。然而，4年后却发现，仅服用了β-胡萝卜素的男性的肺癌发病率和死亡率却比未服用者分别高出16%和14%。
类胡萝卜素和视黄醇疗效试验(CARET)项目选择吸烟者或石棉工人作为试验对象。他们分别服用了30毫克的合成β-胡萝卜素以及25,000国际单位(IU)的视黄醇(预成型的维生素A)或安慰剂。初步研究表明，与服用安慰剂的人群相比，服用β-胡萝卜素的人群的肺癌发病率要高出28%，于是研究提前终止。
由22,000名医师(其中11%的医师为吸烟者，40%的医师有吸烟史)参与的医师健康研究(PHS)表明，经过12年的跟踪调查后，研究者们既没有发现β-胡萝卜素有任何保护作用，也没有发现任何毒副作用。参与者通过随机方式选出，他们每隔一天服用50毫克的β-胡萝卜素或安慰剂。(目前正在进行第二次医师健康研究，此项研究旨在检验β-胡萝卜素、维生素E、维生素C以及含有叶酸的多种维生素是否会对65岁及65岁以上健康男性认知力的下降起到减缓作用)
1997年美国医学会杂志上发表的一项研究表明，每天服用60毫克维生素E可增强65岁以上健康老年人的免疫系统，每天服用200毫克，持续4个月后，免疫系统会改善4-6倍。但是，如果研究对象每天服用800毫克的维生素E，与未服用者相比，其免疫力会降低。
2001年医学界进行了一项安慰剂控制的临床随机试验，即老年眼疾研究试验(AREDS)。研究表明，与服用安慰剂相比，每天补充500毫克的维生素C、400 IU的维生素E、15毫克的β-胡萝卜素、80毫克的锌以及2毫克的铜可大大降低老年性黄斑变性(AMD)的发病率。另外，服用抗氧化剂加锌至少能明显降低中度眼疾的患病率。
对于上述试验结果，有几种可能的解释：
抗氧化剂补充剂的剂量可能高于饮食中的摄取量，从而产生毒副作用。
水果和蔬菜可能含有其他养分，这些养分与抗氧化剂共同作用，是保护人体不可缺少的部分。
研究对象可能年龄过大，不适宜再服用抗氧化剂，或者他们的生活方式很不健康，所以抗氧化剂无法产生有益的作用。
此外，大量观察性研究(由于这些研究旨在找出食物中的抗氧化剂与人体健康之间的关系，因此并未给研究对象服用抗氧化剂补充剂)表明，食用富含抗氧化剂的水果和蔬菜有助于降低癌症、心脏病、中风、白内障、帕金森病、阿尔茨海默氏病以及关节炎等疾病的发病率。因此，即使在试验结果令人失望的情况下，科学家们仍坚持认为饮食中的抗氧化剂有很多潜在的好处，只是并未明确指出不同的抗氧化剂系统如何在体内协同保护人体不受自由基的损害。
美国心脏协会建议，在“没有更全面的数据证明”之前，人们不要服用抗氧化剂补充剂，但建议“人们每天食用所有基本食谱中的各种食物”。美国医学研究会食品和营养委员会是一家咨询机构，隶属于美国国家科学院。该机构于2000年4月发布报告称，维生素C、维生素E、硒以及诸如β-胡萝卜素的类胡萝卜素应该从食物中摄取，而不应该依赖于补充剂。在研究了有关抗氧化剂对健康利弊的现有资料之后，该机构得出结论，现在还没有充分的证据能够证明摄入大量的抗氧化剂成分能够抵抗慢性疾病。事实上，该机构曾警告过，服用过量的抗氧化剂可能会导致健康问题，其中包括腹泻、流血和中毒反应。
自1941年开始，通过参考大量的科学文献、反复研究营养素防止疾病的原理以及对营养素摄取量方面的数据进行整理分析，美国食物和营养委员会确定了健康饮食所需的营养素类型和数量。针对每一类营养素，该委员会均规定了膳食营养素参考摄入量(RDA)和“可耐受最高摄入量”(UL)，膳食营养素摄入量是指几乎所有健康人群(占健康人群总数的98%)的每日摄入量标准，而可耐受最高摄入量是指健康人每天服用而不会产生负面影响的最大量。在某些情况下，该委员会认为尚无充分的证据能够确定服用多少特定营养素对健康有益或有害。
最近几年，该委员会一直在更新和扩展用于确定膳食营养素摄入量和可耐受最高摄入量数值的系统，这些数值现在统称为“饮食参考摄取量”(DRI)。2000年公布的一份报告"Dietary Reference Intakes for Vitamin C, Vitamin E, Selenium, and Carotenoids" 给出了抗氧化剂的建议摄取量，如下所示：
抗氧化剂
建议的膳食营养素摄入量（成年人）
最高摄入量（成年人）
注释
维生素E
15毫克
1,070毫克天然维生素E
785毫克合成维生素E
摄入过量的维生素E会破坏凝血功能，增加出血的可能性。
维生素C
女性：75毫克
男性：90毫克
2,000毫克
服用过量的维生素C可导致腹泻以及其他胃肠功能紊乱。严重过量还可导致癌症、动脉硬化症以及肾结石。
β-胡萝卜素
无
无
长期过量服用β-胡萝卜素会使皮肤变成桔黄色，但是该物质没有毒性。然而研究表明，服用的β-胡萝卜素剂量最好不要超过从多种维生素以及日常饮食中摄取的量。
硒
55微克
400微克
过量服用该物质可能会导致脱发、皮疹、疲劳、肠胃功能紊乱和神经系统异常。
