شناخت مواد شیمیاییمقالات آموزشی

آنتی اکسیدان طبیعی

آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی

آنتی‌اکسیدان‌ها مولکول‌هایی هستند که از آسیب سلولی ناشی از اکسیداسیون سایر مولکول‌ها جلوگیری می‌کنند. اکسیداسیون یک واکنش شیمیایی است که الکترون‌ها را از یک مولکول به یک عامل اکسید کننده منتقل می‌کند.

واکنش‌های اکسیداسیون باعث تولید رادیکال‌های آزاد می‌شوند. این رادیکال‌های آزاد گونه‌های بسیار واکنش‌پذیر هستند که حاوی یک یا چند الکترون غیر مرتبط در بیرونی‌ترین پوسته خود هستند. پس از تشکیل آن‌ها، واکنش زنجیره‌ای شروع می‌شود. آنتی‌اکسیدان با این رادیکال‌های آزاد واکنش می‌دهد و با حذف واسطه‌های رادیکال آزاد، این واکنش زنجیره‌ای را خاتمه می‌دهد و با اکسیداسیون خود، دیگر واکنش‌های اکسیداسیون را مهار می‌کند.

اگرچه واکنش‌های اکسیداسیون برای زندگی بسیار مهم هستند، اما می‌توانند مضر نیز باشند. گیاهان و حیوانات دارای سیستم پیچیده‌ای از انواع مختلفی از آنتی‌اکسیدان‌ها مانند ویتامین C و ویتامین E و همچنین آنزیم‌هایی مانند کاتالاز (CAT)، سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و پراکسیدازهای مختلف هستند.

<a data-ail=ویتامین C" width="600" height="384" srcset="https://irchem.ir/wp-content/uploads/2020/10/3-6-e1617435416664.jpg 600w, https://irchem.ir/wp-content/uploads/2020/10/3-6-e1617435416664-300x192.jpg 300w, https://irchem.ir/wp-content/uploads/2020/10/3-6-e1617435416664-350x224.jpg 350w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px" title="آنتی اکسیدان طبیعی">
ویتامین C

استرس اکسیداتیو نقش کلیدی در ایجاد بیماری‌های مختلف انسانی مانند نکروز سلولی، بیماری‌های قلبی عروقی، سرطان، اختلالات عصبی، زوال عقل پارکینسون، بیماری آلزایمر، بیماری‌های التهابی، دیستروفی عضلانی، اختلال کبدی و حتی افزایش سن دارد. علاوه بر این، برخی از آنتی‌اکسیدان‌ها به شکل ریز مغذی‌ها وجود دارند که بدن نمی تواند آن‌ها را تولید کند، مانند ویتامین E، بتاکاروتن و ویتامین C، و از این رو این‌ها باید در رژیم غذایی معمولی تکمیل شوند.

آنتی‌اکسیدان‌ها همچنین زمانی می توانند به عنوان پرواکسیدان عمل کنند که این مواد در مکان مناسب و در غلظت مناسب در زمان مناسب وجود نداشته باشند. اهمیت نسبی فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی و پرواکسیدان هنوز به طور کامل بررسی نشده است و نیاز به تحقیقات بیشتری دارد.

طبقه‌بندی آنتی‌اکسیدان‌ها

آنتی‌اکسیدان‌ها را می توان بر اساس منبع آن‌ها به دو نوع اصلی طبقه‌بندی کرد، یعنی آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی و مصنوعی (نمایش شماتیک طبقه‌بندی آنتی‌اکسیدان‌ها در شکل زیر نشان داده شده است).

آنتی اکسیدان طبیعی
آنتی اکسیدان طبیعی

انواع آنتی اکسیدان طبیعی

آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی یا در بدن انسان از طریق فرآیند متابولیک سنتز می‌شوند یا از منابع طبیعی دیگر استفاده می‌شوند و فعالیت آن‌ها تا حد زیادی به خواص فیزیکی و شیمیایی و مکانیسم عمل آن‌ها بستگی دارد. این را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد، یعنی آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی و آنتی‌اکسیدان‌های غیر آنزیمی.

آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی

آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی در بدن انسان به طور منحصر به فرد تولید می‌شوند و می‌توانند به آنتی‌اکسیدان‌های اولیه و ثانویه تقسیم شوند.

آنتی‌اکسیدان‌های اولیه

آنتی‌اکسیدان‌های اولیه عمدتاً شامل سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، کاتالاز (CAT) و گلوتاتیون پراکسیداز (GPx) هستند که در زیر توضیح داده شده است.

سوپر اکسید دیسموتاز

آنزیم سوپراکسید دیسموتاز (SOD) در درم و اپیدرم دیده می‌شود. رادیکال سوپراکسید (.O۲) را از بین می‌برد و سلول‌های بدن، که از رادیکال آزاد آسیب دیده‌اند را ترمیم می‌کند. SOD کاهش آنیون‌های سوپراکسید به پراکسید هیدروژن را کاتالیز می‌کند. همچنین SOD با اکسید نیتریک (NO) برای آنیون سوپراکسید رقابت می‌کند که NO را برای تشکیل پراکسی نیتریت غیر فعال می‌کند. بنابراین، با از بین بردن آنیون‌های سوپراکسید ، فعالیت NO را ارتقا می‌دهد.

آنتی اکسیدان طبیعی
آنتی اکسیدان طبیعی

آنزیم کاتالاز

کاتالاز (CAT) در خون و بیشتر سلول‌های زنده یافت می‌شود و H۲O۲ را به آب و اکسیژن تجزیه می‌کند.  کاتالاز به همراه گلوکز پراکسیداز نیز به صورت تجاری برای حفظ آب‌میوه‌ها، خامه متشکل از زرده تخم مرغ و سالاد با حذف اکسیژن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آنتی اکسیدان طبیعی
آنتی اکسیدان طبیعی

گلوتاتیون پراکسیداز

گلوتاتیون پراکسیداز (GPx) گروهی از آنزیم‌های وابسته به سلنیوم است و شامل سیتوزولی، پلاسما، هیدروپراکسید فسفولیپید و گلوتاتیون پراکسیداز گوارشی است. GPx (سلولی و پلاسما) واکنش H۲O۲ را با کاهش گلوتاتیون (GSH) کاتالیز می‌کند. در نتیجه، گلوتاتیون اکسید شده (GSSG) تولید می‌شود و دوباره توسط گلوتاتیون ردوکتاز (GR) و نیکوتین آمید آدنین دینوکلئوتید فسفات (NADPH) به شکل کاهش یافته بازیافت می‌شود.

آنتی اکسیدان طبیعی
آنتی اکسیدان طبیعی

آنتی‌اکسیدان ثانویه

آنتی‌اکسیدان ثانویه شامل گلوتاتیون ردوکتاز (GR) و گلوکز-۶-فسفات دهیدروژناز (G6PDH) است. G6PDH  ،NADPHتولید می‌کند. GR برای بازیافت گلوتاتیون کاهش یافته (GSH) با استفاده از آنزیم ثانویه GR و NADPH مورد نیاز است.

آنتی اکسیدان طبیعی
آنتی اکسیدان طبیعی

گلوتاتیون یک سیستئین حاوی آنتی‌اکسیدان از نوع پپتید است و در سلول‌های بدن سنتز می‌شود. گروه تیول در گروه سیستئین خود یک عامل کاهنده است و می توان آن را به صورت برگشت‌پذیر اکسید و کاهش داد.

سطح بالایی از گلوتاتیون در سلول‌ها (~ ۳۱۰۰ میکروگرم/گرم بافت) یافت می‌شود، که توسط آنزیم GR به شکل کاهش یافته (GSH) حفظ می‌شود و به نوبه خود سایر متابولیت‌ها و سیستم های آنزیمی را کاهش می‌دهد، مانند به عنوان آسکوربات با توجه به غلظت زیاد و نقش آن در حفظ حالت اکسیداسیون در سلول‌ها، یکی از مهمترین آنتی‌اکسیدان‌های سلولی محسوب می‌شود. (طرح کلی مکانیسم آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی در حذف رادیکال‌های آزاد در شکل زیر نشان داده شده است.)

طرح کلی مکانیسم آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی در حذف رادیکال‌های آزاد

آنتی اکسیدان طبیعی
آنتی اکسیدان طبیعی

آنتی‌اکسیدان‌های غیرآنزیمی

آن‌ها گروهی از آنتی‌اکسیدان‌ها هستند که به طور طبیعی در بدن یافت نمی‌شوند اما برای متابولیسم مناسب باید مکمل شوند. برخی از آنتی‌اکسیدان‌های غیرآنزیمی شناخته شده عبارتند از مواد معدنی، ویتامین‌ها، کاروتنوئیدها، پلی‌فنول‌ها و سایر آنتی‌اکسیدان‌ها که در زیر ذکر شده است.

مواد معدنی

مواد معدنی در سلول‌های بدن برای عملکرد مناسب آنزیم‌ها مورد نیاز است.عدم وجود آن‌ها بر متابولیسم بسیاری از مولکول‌های ماکرو تأثیر می‌گذارد. آن‌ها شامل سلنیوم، مس، آهن، روی و منگنز هستند. آن‌ها به عنوان کوفاکتورهای آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی عمل می‌کنند.

آهن (Fe)

آهن فراوان‌ترین فلز کمیاب است که در سیستم بیولوژیکی با پروتئین پیوند خورده است. به طور معمول غلظت آهن آزاد بسیار کم است و غلظت‌های کم پروتئین های متصل‌کننده به آهن باعث تولید ROS، پراکسیداسیون چربی و استرس اکسیداتیو می‌شود. بنابراین مکمل آهن به کاهش استرس اکسیداتیو کمک می‌کند.

منیزیم (Mg)

منیزیم یک کوفاکتور برای گلوکز-۶-فسفات دهیدروژناز (G6PD) و ۶-فسفوگلوکونات دهیدروژناز (۶PGD) است که در چرخه پنتوز دخیل است که تولید NADPH از NADP در طول متابولیسم گلوکز را کاتالیز می‌کند و بنابراین نسبت طبیعی GSH به GSSG و حالت اکسیداسیون و کاهش طبیعی در سلول‌ها را حفظ می‌کند. کمبود منیزیم باعث کاهش فعالیت GR و GSSG به GSH نمی‌شود، بنابراین باعث آسیب اکسیداتیو به سلول‌ها می‌شود.

سلنیوم (Se)

سلنیوم همچنین جزء بسیار مهمی از آنتی‌اکسیدان آنزیمی است. در حضور سلنیوم (Se)، گلوتاتیون پراکسیداز (GPx) نقش محافظتی در برابر اکسیداسیون لیپیدها ایفا می‌کند و از غشای سلولی محافظت می‌کند و در H۲O۲ و متابولیسم هیدروکسی پراکسید لیپیدها شرکت می‌کند. از این رو، Se مانند ویتامین E رفتار می‌کند و می تواند به جای ویتامین E جایگزین شود و برای جلوگیری از خطر سرطان و بیماری‌های قلبی عروقی استفاده می‌شود.

مس (Cu)، روی (Cu) و منگنز (Mn)

SOD طبقه‌ای از آنزیم‌ها است که بسته به کوفاکتور فلزی آن‌ها مانند Cu -Zn و Mn از انواع مختلف SOD تشکیل شده است.

Cu-Zn SOD در سیتوزول دارای Cu و Zn در محل های فعال آن‌ها یافت می‌شود که به رسانایی پروتون کمک می‌کند، در حالی که Mn-SOD در میتوکندری یافت می‌شود و Mn در محل فعال خود قرار دارد. این فلزات مسئول فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی SOD هستند.

ویتامین‌ها

ویتامین‌ها گروه ریز مغذی‌های مورد نیاز برای عملکرد مناسب سیستم آنزیم آنتی‌اکسیدان بدن را تشکیل می‌دهند. ویتامین‌ها مانند: ویتامین A، ویتامین C، ویتامین E و ویتامین B

آن‌ها نمی‌توانند در بدن ما سنتز شوند و بنابراین نیاز به مکمل در رژیم غذایی دارند.

آنتی اکسیدان طبیعی

ویتامین A

ویتامین A در بینایی در شب و در حفظ سلول‌های اپیتلیال در غشاهای مخاطی و پوست مفید است. به دلیل خواص آنتی‌اکسیدانی، به سیستم ایمنی بدن نیز کمک می‌کند و در سه شکل اصلی یافت می‌شود: رتینول، ۳،۴ دی هیدرورتینول و ۳-هیدروکسی آرتینول. منابع اصلی این شامل سیب زمینی شیرین، هویج، شیر، زرده تخم مرغ و پنیر موزارلا است.

ویتامین C

ویتامین C محلول در آب است و به آن اسید اسکوربیک نیز می‌گویند. این ویتامین در میوه‌ها (عمدتاً مرکبات)، سبزیجات، غلات، گوشت گاو، طیور، ماهی و غیره یافت می‌شود. در جلوگیری از برخی آسیب‌های DNA ناشی از رادیکال‌های آزاد، که ممکن است به روند پیری و ایجاد بیماری‌ها کمک کند، مفید است. مانند سرطان، بیماری‌های قلبی و آرتروز.

خرید ویتامین e

ویتامین E

ویتامین E یک ویتامین محلول در چربی است. این شامل هشت شکل مختلف مانند α- ،β- ،γ- و δ-توکوفرول و α- ،β- ،γ- و δ توکوترینول است.

α- توکوفرول بیشتر در بادام، روغن گلرنگ، روغن سویا، روغن جوانه گندم، آجیل، کلم بروکلی، روغن ماهی و غیره یافت می‌شود.

α- توکوفرول دارای بالاترین فراهمی زیستی است و مهم‌ترین آنتی‌اکسیدان محلول در چربی است که با رادیکال چربی واکنش نشان می‌دهد و از غشاها در برابر پراکسیداسیون لیپید محافظت می‌کند. در نتیجه، رادیکال‌های α- توکوفروکسیل اکسید شده تولید می‌شوند که می‌توانند از طریق کاهش سایر آنتی‌اکسیدان‌ها، مانند آسکوربات و رتینول، به شکل کاهش یافته بازیافت شوند.

 کاروتنوئید

کاروتنوئید شامل بتاکاروتن، لیکوپن، لوتئین و زآگزانتین است. آن‌ها ترکیبات رنگی محلول در چربی هستند که در میوه‌ها و سبزیجات یافت می‌شوند. بتاکاروتن بیشتر در مواد غذایی تربچه-نارنجی-سبز از جمله هویج، سیب زمینی شیرین، زردآلو، کدو تنبل، انبه و طالبی به همراه برخی سبزیجات سبز و برگ‌دار، از جمله سبزی کلم، اسفناج و کلم پیچ یافت می‌شود. لوتئین در سبزیجات برگ سبز مانند سبزی، اسفناج و کلم پیچ به وفور یافت می‌شود.

لوتئین بیشتر به دلیل نقش آن در محافظت از شبکیه در برابر اثرات مضر رادیکال‌های آزاد شناخته شده و همچنین از تصلب شرایین جلوگیری می‌کند.اگرچه لیکوپن، لوتئین، کانتاگزانتین و زآگزانتین فعالیت پروویتامین A ندارند، بتا کاروتن به عنوان پیش‌ساز ویتامین A شناخته می‌شود.

گوجه فرنگی منبع خوبی از لیکوپن و اسفناج منبع خوبی از زآگزانتین است. نشان داده شده است که لیکوپن یک آنتی‌اکسیدان قوی است و مؤثرترین ترکیب در از بین بردن رادیکال اکسیژن موجود در گوجه فرنگی، هندوانه، گواوا، پاپایا، زردآلو، گریپ فروت صورتی و سایر غذاها است.

پلی‌فنول‌ها

پلی‌فنول‌ها دسته‌ای از مواد شیمیایی گیاهی هستند که دارای فعالیت های آنتی اکسیدانی مشخص هستند. فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی آن‌ها بستگی به خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها دارد که به نوبه خود متابولیسم را بسته به ساختار مولکولی آن‌ها تنظیم می‌کند. این‌ها شامل اسیدهای فنولیک، فلاونوئیدها، گینجرول، کورکومین و غیره هستند.

فلاونوئیدها یک گروه عمده از ترکیبات پلی‌فنولیک هستند و بیشتر در سبزیجات، میوه‌ها، غلات، دانه‌ها، برگ‌ها، گل، پوست و غیره یافت می‌شود. برخی ادویه‌جات ترشی‌جات مانند زنجبیل و زردچوبه نیز منابع خوبی از ترکیب پلی فنولیک هستند، به عنوان مثال، گینجرول از ریزوم‌های زنجبیل به دست می‌آید، در حالی که کورکومین جزء اصلی فعال زیستی زردچوبه است و دارای فعالیت آنتی‌اکسیدانی خوبی است.

کورکومین یک پاک کننده عالی ROS است، مانند رادیکال‌های −.O۲، رادیکال‌های پراکسیل لیپیدی (.LO۲)، رادیکاله ای OH و رادیکال‌های دی اکسید نیتروژن (NO۲) که باعث ایجاد استرس اکسیداتیو می‌شود.

نشان داده شده است که کورکومین پراکسیداسیون چربی را مهار می‌کند و همچنین نشان می‌دهد که سطح GSH را در سلول‌های اپیتلیال افزایش می‌دهد که منجر به کاهش تولید ROS می‌شود.

سایر آنتی‌اکسیدان‌ها

پروتئین‌های متصل‌کننده فلز واسطه

آلبومین، سرولوپلاسمین، هپاتوگلوبین و ترانسفرین پروتئین های اتصال دهنده فلزات واسطه هستند که در پلاسمای انسان یافت می‌شوند، با فلزات واسطه متصل شده و تولید رادیکال‌های آزاد فلز کاتالیز شده را کنترل می‌کنند.

آلبومین و سرولوپلاسمین جدا کننده یون مس هستند، هپاتوگلوبین جدا کننده هموگلوبین است و ترانسفرین به عنوان جدا کننده آهن آزاد عمل می‌کند.

آنتی‌اکسیدان‌های غیر پروتئینی

بیلی‌روبین، اسیدهای اوریک و یوبیکینول آنتی‌اکسیدان‌های غیر پروتئینی هستند که با حذف رادیکال‌های آزاد، فرآیندهای اکسیداسیون را مهار می‌کنند.

بیلی‌روبین

بیلی‌روبین محصول نهایی کاتابولیسم هم است. این یک محصول سیتوتوکسیک محلول در چربی است که باید دفع شود. با این حال، بیلی روبین به طور مؤثر رادیکال پراکسیل را در غلظت‌های میکرومولار در مدل in vitro مهار می‌کند و به عنوان بهترین آنتی‌اکسیدان در برابر پراکسیداسیون چربی در نظر گرفته می‌شود.

اسید اوریک

اسید اوریک یک آنتی‌اکسیدان قوی است و مانع از اکسیژن تک و رادیکال‌ها می‌شود. اورات اکسیدکننده اکسو-هم را در واکنش پراکسید با هموگلوبین ایجاد می‌کند و گلبول‌های قرمز را از آسیب پراکسیداتیو محافظت می‌کند. سطح اورات پلاسما در انسان حدود ۳۰۰ میکرومولار است که آن را به یکی از آنتی‌اکسیدان‌های اصلی در انسان تبدیل می‌کند.

یوبیکینول

یوبیکینول یک آنتی اکسیدان محلول در روغن است. این در بدن از طریق مسیر تک ظرفیتی، در قلب، کبد، کلیه، لوزالمعده و غیره تولید می‌شود. مکانیسم عمل ممکن است به دو صورت رخ دهد: در مکانیسم اول، کاهش شکل یوبیکینول (CoQH) به عنوان آنتی‌اکسیدان زنجیره‌ای عمل می‌کند. و رادیکال‌های پراکسیل (.ROO) و آلکوکسیل (LO. ) را کاهش می‌دهد.

آنتی اکسیدان طبیعی
آنتی اکسیدان طبیعی

در مکانیسم دوم، با رادیکال ویتامین E (TO. ) واکنش نشان می‌دهد و ویتامین E را بازسازی می‌کند.

آنتی اکسیدان طبیعی
آنتی اکسیدان طبیعی
این محتوا رو هم بخون...
12 ماده شیمیایی خطرناک

دلشاد دست مرد

دکتری شیمی دانشگاه صنعتی شریف - فعال در حوزه خرید و فروش مواد شیمیایی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
برای مشاوره تماس بگیرید