Da un punto di vista chimico, con il termine antiossidante si intende una sostanza in grado di contrastare, rallentare o neutralizzare la formazione dei radicali dell’ossigeno che si formano in seguito a reazioni di ossidazione. Le reazioni di ossidazione, ossia tutte quelle reazioni chimiche che prevedono l'utilizzo di molecole di ossigeno, avvengono continuamente nell'organismo. Il cibo mangiato, ad esempio, viene convertito in energia attraverso processi di ossidazione, e la stessa respirazione cellulare è basata su reazioni di ossidazione.
Durante le reazioni di ossidazione si formano dei prodotti intermedi altamente reattivi, noti come radicali liberi dell'ossigeno, in grado di provocare danni a diverse molecole e strutture cellulari, primo tra tutti il DNA (acido deossiribonucleico), ma anche proteine e lipidi che compongono le membrane delle cellule.
Le funzioni dell’organismo che possono essere fonte di radicali liberi sono molte: la digestione degli alimenti, l'utilizzo di farmaci (il cui metabolismo da parte del fegato può generare radicali), l’eccessiva esposizione ai raggi ultravioletti (sole o lampade abbronzanti) (leggi la Bufala), il fumo di sigaretta o l’esposizione ad agenti inquinanti di varia natura.
Nel corpo umano, però, esistono sostanze denominate antiossidanti che hanno il potere di prevenire la formazione di radicali o di neutralizzare quelli già formati, limitando in questo modo i danni a livello delle cellule e dei tessuti.
Dal punto di vista chimico gli antiossidanti sono delle molecole che si ossidano con estrema facilità. Essendo così facilmente “ossidabili” i radicali liberi andranno a reagire preferenzialmente con gli antiossidanti risparmiando in questo modo varie molecole e strutture cellulari. In questo senso, gli antiossidanti possono essere considerati delle “trappole” per radicali liberi. Siccome molte funzioni, come ad esempio la respirazione e la digestione, producono radicali liberi, l’organismo è dotato di una serie di sostanze antiossidanti in grado di prevenire e/o riparare i danni indotti dai radicali sulle strutture biologiche.
L’organismo produce naturalmente una serie di antiossidanti definiti endogeni. Tra questi, il glutatione, il coenzima Q e gli enzimi superossido dismutasi e catalasi.
Molti altri antiossidanti vengono quotidianamente introdotti nell'organismo attraverso il cibo. Di qui l’importanza di una dieta sana ed equilibrata che favorisca l’introduzione di tutte le sostanze antiossidanti necessarie, molte delle quali si trovano in abbondanza nella frutta e nella verdura. È stato però osservato che la cottura e la lunga conservazione possono disattivare alcuni antiossidanti presenti negli alimenti. Un esempio caratteristico è la vitamina C, facilmente degradabile durante la cottura dei cibi e anche molto volatile (per cui una spremuta di arancia deve essere bevuta in tempi brevi dopo la sua preparazione per non perdere buona parte del suo contenuto in vitamina C). Altre sostanze antiossidanti, come ad esempio la vitamina E, sono invece più resistenti. Altre ancora, come il licopene presente nel pomodoro, vengono attivate dalla cottura.
Quando la produzione di radicali liberi è eccessiva, o la riserva di antiossidanti è insufficiente, si può instaurare una condizione di stress ossidativo.
È quel che accade, ad esempio, durante una malattia infettiva batterica o virale, in caso di febbre elevata per diversi giorni, a seguito di stili di vita scorretti (ad esempio, abitudine al fumo di sigaretta, abuso di alcol o droghe), in chi segue diete ricche di zuccheri e grassi saturi e troppo povere per quantità e qualità dei micronutrienti, in chi assume dosi eccessive di alcolici, in chi pratica sport molto intenso o svolge un lavoro fisicamente impegnativo o è sottoposto ad un elevato stress psicologico.
Il perdurare di una condizione di stress ossidativo, può essere alla base dell’insorgenza di alcune patologie come, ad esempio:

malattie neurodegenerative, ad esempio morbo di Parkinson, Alzheimer, sclerosi laterale amiotrofica
malattie del sistema cardiovascolare (ad esempio, aterosclerosi)