Antioksidantit

Hapettumisenestoaine eli antioksidantti on kemiallinen yhdiste, joka estää toisten yhdisteiden hapettumista. Antioksidantit tasapainottavat biologisissa järjestelmissä  hapetusstressin eli oksidatiivisen stressin aikaansaamia haitallisia reaktioita.     

Elilmistö tuottaa antioksidanttina toimivia entsyymejä, kuten glutationiperoksidaasia, superoksididismutaasia (SOD) ja katalaasia. Näiden lisäksi myös karnosiini on antioksidantti.     

Jotkut hivenaineet kuten sinkki ja seleeni sekä A- C- ja E-vitamiinit toimivat antioksidantteina. Etenkin värikkäät kasvikunnan tuotteet sisältävät myös muita antioksidantteja kuten karotenoideja ja flavonoideja. 

Antioksidantteja käytetään säilöntäaineina.

Historia 
Hapen löytänyt tutkija Joseph Priestley päätteli 1700-luvulla, että happi voi lyhentää ihmisen elämää. Hän havaitsi kynttilän palavan nopeammin puhtaassa hapessa kuin tavallisessa ilmassa. Kemianteollisuudessa havaittiin 1930-luvulla, että rasva, muovi ja kumi härskiintyvät vapaiden happiradikaalien vaikutuksesta. Nebraskan yliopiston tutkija, tohtori Denham Harman esitti vuonna 1956, että happiradikaalit vaurioittavat myös soluja. Hänen teoriansa mukaan ne aiheuttavat suuren osan pitkäaikaissairauksista ja vaikuttavat merkittävästi vanhenemiseen.

Kemiallinen perusta 
Antioksidantit ovat yhdisteitä, jotka estävät muiden yhdisteiden hapettumista; kemiallisesti tämä tarkoittaa sitä että useimmiten ne hapettuvat itse. Monet antioksidantit voidaankin siis lukea pelkistäviksi yhdisteiksi. Tyypillinen antioksidatiivinen mekanismi on radikaalien sieppausreaktio, jossa antioksidantti pysäyttää radikaalinsiirroista koostuvan reaktioketjun reagoimalla elimistössä olevien radikaalien kanssa ja muodostaen suhteellisen pysyvän rakenteen joka ei siirrä radikaalirakennetta enää eteenpäin. Reaktiivisia happiradikaaleja muodostuu elimistössä useita erilaisia, ja eri antioksidanttien kyky estää eri radikaalien vaikutuksia vaihtelee suuresti. Siksi suuri määrä mitään yksittäistä antioksidanttia ei elimistössä riitä suojaamaan oksidatiiviselta stressiltä.

Termit vitamiini ja antioksidantti eivät ole toistensa synonyymejä. Antioksidantti tarkoittaa siis yhdisteen kykyä estää hapettumisreaktioita, kun taas vitamiini viittaa yleisesti ottaen elimistölle välttämättömään, ravinnon mukana saatavaan kasvikunnan tuotteeseen. Vain osalla vitamiineista on antioksidatiivisia vaikutuksia, ja toisaalta vain osa antioksidanteista on vitamiineja (esim. suuri joukko erilaisia kasvien polyfenoleita ei ole vitamiineja). Toisaalta myös antioksidatiivisilla vitamiineilla ja muilla antioksidanteilla on tämän ominaisuutensa lisäksi lukuisia muita vaikutuksia, jotka yhdessä muodostavat kullekin yhdisteelle tyypilliset terveysvaikutukset.

Merkitys terveydelle 
Elimistössä tapahtuu jatkuvasti suuri määrä hapetusreaktioita osana normaalia aineenvaihduntaa. Vaikka nämä reaktiot ovat välttämättömiä elimistön toiminnalle, ne muodostavat elimistön rakenteita kuluttavan tekijän, jota kutsutaan oksidatiiviseksi stressiksi. Antioksidantit suojaavat elimistöä oksidatiivisen stressin liiallisilta vaikutuksilta ja edistävät siten terveyttä. Osa oksidatiivisista reaktioista on kuitenkin myös tarpeellisia esim. infektioiden torjunnan kannalta, ja siksi antioksidanttien tarkoituksena ei ole poistaa happiradikaaleja elimistöstä kokonaan vaan ainoastaan pitää niiden määrä kohtuullisella tasolla. Elimistön antioksidantit koostuvat ravinnon mukana saatavista antioksidatiivisista yhdisteistä sekä elimistön itse tuottamista entsyymeistä ja vastaavalla tavalla toimivista molekyyleistä. Järjestelmien eri osat toimivat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, ja siksi oikea tasapaino eri antioksidanttien välillä on olennaista järjestelmän optimaalisen toiminnan kannalta. Oksidatiivinen stressi vaikuttaa vahvasti mm. ikääntymiseen liittyvissä muutoksissa elimistössä, ja antioksidanteilla onkin myös tässä keskeinen osa. Oksidatiivista stressiä pidetään myös keskeisenä syynä useiden rappeumasairauksien synnyssä. Aivot ovat erityisen herkkä elin oksidatiiviselle stressille, sillä siellä on jatkuvasti vilkas aineenvaihdunta sekä erityisen runsaasti lipidiperoksidaatiolle alttiita tyydyttymättömiä rasvahappoja.

Antioksidanttihypoteesin taustalla olevat havainnot tehtiin 1960-luvulla. Tiedeyhteisön enemmistö piti teoriaa antioksidanttien terveyttä edistävistä vaikutuksista kuitenkin pitkään epätieteellisenä humpuukina. Antioksidanttihypoteesi nousi kuitenkin 1980- ja 1990-lukujen kuluessa yhdeksi lääketieteen suosituimmista teorioista ja lähes puoli miljoonaa suomalaista käytti kaupallisia antioksidanttivalmisteita vuonna 1993.

Antioksidantit ovat estäneet eläinkokeissa esimerkiksi syöpää ja sepelvaltimotautia. Yhdeksänkymmenluvulla havaittiin myös, että runsaasti antioksidantteja saavilla esiintyi vähemmän sairauksia. Laajojen kontrolloitujen tutkimuksen tuloksena oli kuitenkin se, ettei antioksidanttien runsaalla käytöllä olekaan myönteisiä terveysvaikutuksia tai niillä on haitallisia vaikutuksia tai kokeiden tulokset olivat ristiriidassa keskenään.

Antioksidantit ja liikunta 
Liikunnan terveyttä ja hyvinvointia edistävien vaikutusten uskotaan johtuvan siitä, että liikunnan aiheuttama oksidatiivinen stressi aktivoi elimistön omia antioksidatiivisia mekanismeja ja etenkin sen glutationijärjestelmän toimintaa. Antioksidanttilisien suorituskykyä parantavasta vaikutuksesta ei kuitenkaan ole saatu selvää näyttöä. Esimerkiksi E-vitamiinin ei ole voitu osoittaa parantavan lihasvoimaa tai suorituskykyä, ja C-vitamiinin osalta tulokset ovat olleet ristiriitaisia. Erään tutkimuksen mukaan ennen harjoittelua nautittu C-vitamiinilisä vähentää kudosvaurioita ja nopeuttaa paranemista, kun taas toisissa tutkimuksissa C-vitamiinisupplementaation on havaittu jopa hidastavan palautumista.

Terveysvaikutukset 
Liian suuri antioksidanttien saanti on osoittautunut terveydelle haitalliseksi. Vesiliukoisten antioksidanttien kuten C-vitamiinin ja useimpien polyfenolien yliannostus ei ole vaarallista, koska ylimäärä poistuu elimistöstä helposti virtsan mukana. Rasvaliukoisten antioksidanttien kuten karotenoidien ja tokoferolien runsas saanti on kuitenkin haitallisempaa, koska ne eivät poistu elimistöstä yhtä helposti, vaan varastoituvat rasvakudokseen.  

Antioksidanttien epäedulliset terveysvaikutukset saattavat johtua siitä, että antioksidantit voivat toimia myös pro-oksidanttina eli hapetusreaktioita kiihdyttävinä yhdisteinä. Ilmiö johtuu siitä, että useimmat antioksidantit ovat molekyylejä, joille on tyypillistä syklinen reaktiosarja, jossa yhdiste vuoroin hapettuu ja vuoroin pelkistyy.

Antioksidanttiparadoksi 
Antioksidanttiparadoksi tarkoittaa sitä, että vaikka hedelmiä ja vihanneksia tavallista enemmän nauttivilla on muita pienempi kuolleisuus ja vähemmän sydäntauteja ja syöpiä, synteettiset antioksidanttiravintolisät nostavat usein kuolleisuutta. Ilmiön uskotaan johtuvan ainakin osittain siitä, että jotkin antioksidantit voivat toimia myös hapetusstressiä kiihdyttävinä pro oksidantteinan. Ilmiö johtuu toisen teorian mukaan siitä, että hedelmien ja vihannesten edulliset terveysvaikutukset  johtuvat muusta kuin niiden sisältämistä antioksidanteista. Kliinisen ravitsemustieteen dosentti Ursula Schwab ja erikoistutkija Marja-Leena Ovaskainen ovat esittäneet, että antioksidantit olisivat terveellisiä ruoasta saatuna, mutta muuttuisivat epäterveellisiksi, kun ne nautitaan ravintolisän muodossa.

Myönteisiä vaikutuksia 
A- C- ja E-vitamiinilla sekä seleenillä on terveyttä edistäviä vaikutuksia. Jyrsijöillä tehdyissä tutkimuksissa on lisäksi havaittu, että mustikan sisältämillä antosyaanityypin fenoleilla on myönteisiä vaikutuksia lukuisiin sairauksiin.

Kielteisiä vaikutuksia 
Suurilla määrillä A- ja  E-vitamiinia sekä synteettisellä betakaroteenilla on erään metatutkimuksen mukaan haitallisia vaikutuksia. Lisäravinteina annettava A-vitamiini on lisännyt tutkimuksissa kuolleisuutta keskimäärin 16 prosentilla, betakaroteeni seitsemällä ja E-vitamiini neljällä prosentilla.  

Suuret antioksidanttiannokset voivat suomalaistutkimuksen mukaan myös tappaa kantasoluja. Erityisen haitallisia liialliset antioksidanttimäärät ovat hermoston kantasoluille, eivätkä ne sovi siten hermoston rappeutumissairauksien hoitamiseen. Kantasoluvauriot saattavat johtua siitä, että antioksidantit vähentävät happiradikaalien määrää, jotka ovat välttämättömiä kantasolujen sisäisessä viestinnässä. Sädehoidon aikana nautitut antioksidantteja sisältävät ravintolisät lisäävät erään tutkimuksen mukaan 60 prosentilla potilaiden rintasyöpäkuolleisuutta kuuden vuoden sisällä sädehoidosta.   

Antioksidanttipitoisen ruokavalion on havaittu lisäävän myös virtsarakon syövän riskiä. Tablettimuotoisen betakaroteenin todettiin odotusten vastaisesti kasvattavan keuhkosyövän riskiä etenkin tupakoivilla eli lähtökohtaisesti korkean sairastumisriskin omaavilla henkilöillä. Samankaltaisia tuloksia on saatu myös paksusuolen syövän suhteen.  

Polyfenoliset antioksidantit heikentävät esimerkiksi raudan, magnesiumin ja kalsiumin imeytymistä ruoansulatuskanavasta.

Ei terveysvaikutuksia 
Tutkimuksissa ei ole voitu osoittaa synteettisen antioksidantin alentavan sairastavuutta sydän- ja verisuonisairauksiin tai parantavan jo sairastuneiden tilaa. Muillakaan antioksidanteilla ei ole todistetusti selkeää hyötyä.

Käyttö elintarvikkeiden lisäaineina 

Antioksidantteja käytetään yleisesti myös ruoan lisäaineina parantamaan ruoan säilyvyyttä ja estämään pilaantumista. Esimerkiksi rasvojen härskiintymisessä on kyse juuri hapettumisreaktioista, ja hapen vaikutuksesta tapahtuva ruoan pilaantuminen poikkeaa olennaisesti mikrobien aikaansaamasta pilaantumisesta siinä suhteessa, että hapettumisreaktiot jatkuvat lähes samalla nopeudella vaikka ruoka pidettäisiin jääkaapissa tai pakastimessa. Hapettumisreaktiot tapahtuvat ilmakehän hapen ja auringonvalon vaikutuksesta, joten ruoka-aineiden säilymisen kannalta olisi edullista säilyttää ne pimeässä ja mahdollisimman vähähappisissa oloissa. Kuitenkin esim. kasvikunnan tuotteisiin muodostuu täysin hapettomissa oloissa epämiellyttäviä makuja ja värejä, ja siksi jakeluverkostoissa kasvikunnan tuotteet pyritään säilyttämään olosuhteissa, joissa vallitseva happipitoisuus on 8 prosenttia hengitysilman 21 prosentin sijasta. Elintarvikkeiden pakkausmerkinnöissä antioksidantit merkitään tuotteen sisältämien ainesosien listaan yleensä termillä hapettumisenestoaine sekä merkitsemällä käytetyn lisäaineen E-koodi. Tavallisimpia elintarvikkeissa käytettyjä antioksidantteja ovat:

 askorbiinihappo eli C-vitamiini (E300)
 propyyligallaatti (E310)
 tokoferoli eli E-vitamiini (E306)
 tert-butyylihydrokinoni (TBHQ)
 butyloitu hydroksianisoli (BHA, E320)
 butyloitu hydroksitolueeni (BHT, E321).

Katso myös
Oksidatiivinen stressi
C-vitamiini
A-vitamiini
E-vitamiini
Flavonoidi
Lykopeeni

Lähteet

Aiheesta muualla 

Vitamiinit
Ravinto-oppi
Fysiologia
Seulonnan keskeiset artikkelit