Az antioxidánsok több típusa miatt az antioxidáns hatásmechanizmus nem azonos, összefoglalva, elsősorban a következők:
1. Az antioxidánsok csökkentő hatása révén csökkenti az élelmiszerrendszer oxigéntartalmát;
2. az oxidációs folyamat láncreakciójának megszakítása és az oxidációs folyamat további folytatásának megakadályozása;
3. az oxidatív enzimek aktivitásának elpusztítása és gyengítése, hogy azok ne tudják katalizálni az oxidációs reakciót;
4. az, hogy képes legyen katalizálni és előidézni a zárt anyag oxidációs reakcióját, például a komplexképzés képes katalizálni a fémionok oxidációs reakcióját. A következőkben röviden bemutatjuk az antioxidánsok mechanizmusát a zsírok és olajok automatikus oxidatív avasodásának és az élelmiszerek enzimatikus oxidatív barnulásának példáján keresztül.
Az olaj és a zsír oxidációjának gátlása antioxidánsokkal
Amikor a természetes olajok és zsírok levegőnek vannak kitéve, spontán oxidációs reakcióba lépnek, és alacsony minőségű zsírsavak, aldehidek, ketonok stb. keletkeznek, ami rossz savas szagot és ízromlást eredményez, ami az olajok és zsírok, valamint az olajtartalmú élelmiszerek romlásának fő oka. A zsírok és olajok önoxidációja a szabadgyökös (más néven szabadgyökös) reakciómechanizmust követi. Először a zsírmolekulákat (RH-ban kifejezve) hő, fény vagy fémionok és más szabadgyök-indítók aktiválják, majd instabil szabadgyökökké R- és H- bomlanak.
Molekuláris oxigén jelenlétében a szabad gyök az oxigénnel peroxidgyökké reagál, és ez a peroxidgyök a zsírmolekulával reagálva hidroperoxidot és R- gyököt képez, amely aztán az R- gyök láncreakcióban továbbhalad, amíg a szabad gyökök és szabad gyökök vagy szabad gyökök és szabad gyök inaktivátorok (x-szel jelölve) kombinációja stabil vegyületet eredményez, majd a reakció véget ér.
Ez a folyamat számos rövid szénláncú karbonilvegyületet, például aldehideket, ketonokat és karbonsavakat eredményez, amelyek a fő anyagok, amelyek az avasodást és a rossz ízt, valamint a nagy mennyiségű peroxidok jelenlétét okozzák, amelyek szintén káros eredményeket okozhatnak az emberi szervezetben.
Az antioxidánsok hatásmechanizmusa leginkább a láncreakció átvitelének megszüntetése, a minta a következő (AH-val az antioxidánsok esetében): az antioxidáns A-gyökér inaktív, amely nem okozhat láncreakciót, de részt vehet bizonyos megszüntető reakciókban. Például: A- A-→AA A- ROO-→ROOA_.
Az olajos antioxidánsok közé tartozik elsősorban a butil-hidroxianizol (BHA), a dibutil-hidroxitoluol (BHT), a propil-gallát (PG), a tert-butil-hidrokinon (TBHQ), a tokoferol (E-vitamin) stb. Ezek mind a fenolos antioxidánsok közé tartoznak, amelyek a szabad gyökök képződése után stabilabbak, ennek oka a következőképpen magyarázható: az oxigénatomokon lévő párosítatlan szingulett elektronok a benzolgyűrűn lévő π-elektronfelhővel együtt tudnak hatni, ami konjugációs hatást vált ki. Ennek a konjugációnak az eredménye az, hogy a páros elektronok nem rögzülnek az oxigénatomon, hanem részben eloszlanak a benzolgyűrűn. Ily módon a szabadgyökök energiája csökken, és többé nem vált ki láncreakciót, ami antioxidáns hatást biztosít.
Az élelmiszerek enzimatikus oxidatív barnulásának gátlása
Az enzimatikus oxidatív barnulás a reakciók egy olyan osztálya, amelyben az élelmiszerekben lévő fenol-oxidázok katalizálják a fenolos anyagok oxidációját kinonok és polimerjeik képződése érdekében. Mivel a reakció során melaninszerű anyagok keletkeznek, az élelmiszer színe elmélyül, ami befolyásolja az élelmiszer megjelenését és minőségét.
Az enzimatikus oxidatív barnuláshoz három feltétel szükséges: fenoloxidáz, oxigén és megfelelő fenolos anyagok. Ezért az élelmiszerek enzimatikus barnulásának gátlása e három feltétel alapján tekinthető. Mivel a fenolos anyagokat nem lehet eltávolítani az élelmiszerekből, a fő alkalmazható intézkedések a fenoloxidáz aktivitásának elpusztítása és gátlása, valamint az oxigén eltávolítása. Megfelelő mennyiségű antioxidánsok hozzáadása az élelmiszerekhez，az élelmiszerrendszerben lévő oxigén redukcióval történő elhasználásával az élelmiszerek enzimatikus oxidatív barnulásának megakadályozását szolgálja.
