Çok sayıda antioksidan türü olması nedeniyle, antioksidan etki mekanizması aynı değildir, özetle, temel olarak aşağıdakiler vardır:
1. Antioksidanların azaltıcı etkisi yoluyla gıda sistemindeki oksijen içeriğini azaltmaktır;
2. Oksidasyon sürecindeki zincirleme reaksiyonu kesmek ve oksidasyon sürecinin daha fazla ilerlemesini önlemektir;
3. Oksidatif enzimlerin aktivitesini yok etmek ve zayıflatmak, böylece oksidasyon reaksiyonunu katalize edememelerini sağlamaktır;
4. Metal iyonlarının oksidasyon reaksiyonunu katalizleyebilen kompleksleşme gibi kapalı malzemenin oksidasyon reaksiyonunu katalizleyebilmek ve buna neden olabilmektir. Aşağıda, katı ve sıvı yağların otomatik oksidatif acılaşması ve gıda maddelerinin enzimatik oksidatif esmerleşmesi örnekleri ile antioksidanların mekanizmasına kısa bir giriş yapılmaktadır.
Yağ ve yağ oksidasyonunun antioksidanlar tarafından engellenmesi
Doğal sıvı ve katı yağlar havaya maruz kaldıklarında, kendiliğinden oksidasyon reaksiyonlarına girerek düşük dereceli yağ asitleri, aldehitler, ketonlar vb. oluşturacak, bu da sıvı ve katı yağların ve yağ içeren gıdaların bozulmasının ana nedenleri olan kötü asidik kokuya ve tadın bozulmasına neden olacaktır. Katı ve sıvı yağların oto-oksidasyonu serbest radikal (serbest radikal olarak da bilinir) reaksiyon mekanizmasını takip eder. İlk olarak, yağ molekülleri (RH olarak ifade edilir) ısı, ışık veya metal iyonları ve diğer serbest radikal başlatıcılar tarafından aktive edilir ve daha sonra kararsız serbest radikaller R- ve H-'ye ayrıştırılır.
Moleküler oksijen mevcut olduğunda, serbest radikal oksijenle reaksiyona girerek bir peroksit radikali oluşturur ve bu peroksit radikali yağ molekülü ile reaksiyona girerek hidroperoksit ve R- radikali oluşturur, daha sonra serbest radikallerin ve serbest radikallerin veya serbest radikallerin ve serbest radikal inaktivatörlerinin (x ile gösterilir) kombinasyonu kararlı bir bileşik üretene kadar R- radikalinin zincirleme reaksiyonundan geçer ve ardından reaksiyon sona erer.
Bu işlem, acılaşma ve kötü tat üreten ana maddeler olan aldehitler, ketonlar ve karboksilik asitler gibi birçok kısa zincirli karbonil bileşiği ve insan vücudunda da olumsuz sonuçlar doğurabilen büyük miktarlarda peroksitlerin varlığını üretir.
Antioksidanların etki mekanizması en önemlisi zincirleme reaksiyonun iletimini sonlandırmaktır, model aşağıdaki gibidir (antioksidan için AH ile): antioksidan radikal A- inaktiftir, zincirleme reaksiyona neden olamaz, ancak bazı sonlandırma reaksiyonlarına katılabilir. Örneğin: A- A-→AA A- ROO-→ROOA_.
Oleoresin antioksidanlar temel olarak butilhidroksianisol (BHA), dibutilhidroksitoluen (BHT), propil gallat (PG), tert-butilhidrokinon (TBHQ), tokoferol (E vitamini) vb. içerir. Bunların hepsi serbest radikallerin oluşumundan sonra daha kararlı olan fenolik antioksidanlara aittir ve bunun nedeni şu şekilde açıklanabilir: oksijen atomları üzerindeki eşleşmemiş tekli elektronlar, benzen halkası üzerindeki π-elektron bulutu ile hareket edebilir ve bu da bir Konjugasyon etkisi yaratır. Bu konjugasyonun sonucu, eşleşmiş elektronların oksijen atomu üzerinde sabitlenmemesi, kısmen benzen halkasına dağılmasıdır. Bu şekilde serbest radikallerin enerjisi azalır ve artık zincirleme bir reaksiyonu tetiklemez, antioksidan etki sağlar.
Gıdaların enzimatik oksidatif esmerleşmesinin engellenmesi
Enzimatik oksidatif esmerleşme, gıdalardaki fenol oksidazların fenolik maddelerin oksidasyonunu katalize ederek kinon ve polimerlerini oluşturduğu bir reaksiyon sınıfıdır. Reaksiyon melanin benzeri maddeler ürettiğinden, gıdanın rengi derinleşir ve böylece gıdanın görünümünü ve kalitesini etkiler.
Enzimatik oksidatif esmerleşme üç koşul gerektirir: fenol oksidaz, oksijen ve uygun fenolik maddeler. Bu nedenle, gıdaların enzimatik esmerleşmesinin engellenmesi bu üç koşul üzerinden düşünülebilir. Fenolik maddelerin gıdadan uzaklaştırılması mümkün olmadığından, kullanılabilecek başlıca önlemler fenol oksidaz aktivitesini yok etmek ve inhibe etmek ve oksijeni ortadan kaldırmaktır. Gıda maddelerine uygun miktarlarda antioksidan ilavesi, gıda sistemindeki oksijeni indirgeme yoluyla tüketerek, gıdanın enzimatik oksidatif esmerleşmesini önlemeye yarar.
