自由基是具有不成對電子的化合物，也就是具有奇數電子的原子、分子或離子。由於電子不成對，所以自由基非常活躍而不穩定，必須從外部取得一個電子，才能達到穩定狀態。
自由基向外搶奪電子的過程中，會對正常細胞造成傷害，同時製造出新的自由基，而引起一連串的化學反應。
自由基會毫無選擇性的攻擊正常細胞和組織，引起連鎖性的過氧化反應，使人體出現各種退化性症候群，如血管變脆弱、免疫功能衰退、腦細胞老化、退化性關節炎、白內障、皮膚鬆弛和全身性的老化現象。
自由基對人體的損害，實際上是一種氧化過程，因此，如欲降低自由基的傷害，就要從抗氧化作起。抗氧化物的功能就是把本身的電子釋放出來，中和自由基的活性，制止對人體造成傷害的氧化反應，預防細胞受損。
人體產生的自由基有兩種來源：
1. 內生性：由身體自行產生，大都為好的自由基，以調控身體的反應、神經的傳導與血管的縮張。 發炎代謝會使用到自由基，白血球用自由基殺菌，控制血管免疫系統。 身體產生能量，也會附帶產生自由基。
2. 外源性：因為抽菸、紫外線、輻射、農藥、防腐劑、燒焦的肉類、與空氣水污染造成的。抽菸會引起十幾種癌症。
一氧化氮是維持生命不可或缺的自由基。一氧化氮有15個電子，可由精胺酸在體內合成，對人體極為重要，是腦部主要神經傳導物質，也能鬆弛血管，還能促進男性勃起，又有殺菌滅毒的作用。
不過，一氧化氮過多也會引起某些疾病，如敗血休克症、多發性硬化症、糖尿病，也會造成器官移植排斥症。
大多數的自由基都是有害人體的壞分子，如氧自由基及其衍生物。氧自由基是人類呼吸的副產物，氧氣在體內代謝過程中會得到一個額外的電子，而形成氧自由基。大約有3%的氧氣會變成氧自由基。
氧自由基會衍生出其他含氧的自由基，如氫氧自由基、烷氧自由基，這些含氧的自由基都具有強烈的氧化作用，統稱氧化自由基。氧化自由基的主要功能是執行免疫工作，抵抗細菌或病毒的侵襲，不過氧化自由基過量也會傷害人體。
氧化自由基會把脂質變成過氧化脂質，破壞細胞的組織及去氧核糖核酸（DNA）的完整性，使血管硬化，甚至引起基因突變，這就是所謂的「氧化壓力」。
空氣污染（如汽車及工廠廢氣）、水質變化、生活壓力、抽煙、紫外線、高能量輻射（如X光）、飲食不均、食物污染等因素，都會誘導人體產生大量的氧化自由基。
自由基就像鐵金屬氧化之後形成的鐵鏽一樣，逐漸侵蝕身體各個部位，當損害到達一定程度而無法修復時，人體就會出現明顯的老化或病變。
自由基對人體造成的傷害不勝枚舉，最明顯的就是慢性疾病，包括癌症、中風、心臟病、糖尿病、關節炎、痛風、白內障、老人痴呆、免疫系統失調、神經萎縮、性功能衰退…等。據估計，大約有一百多種疾病都跟自由基的破壞有關。
慢性疾病不同於細菌、病毒引起的急性疾病，而是伴隨老化而逐漸形成的退化性疾病。
一般來說，慢性或退化性疾病大多發生在五十歲以上的人身上；不過話又說回來，如果不注重日常保健，任憑自由基在體內肆虐，便很可能出現「未老先衰」的情況，提前罹患慢性疾病。
人體內有三種主要抗氧化酶：
1.超氧化歧化酶（superoxide dismutase，SOD），錳為其催化物，而鋅銅為其組成物，協助結合和引導超氧分子的作用
2.過氧化氫分解酶(catalase)，鐵為其成份必需物質，其作用是催化過氧化氫轉化為水和氧氣的反應。
3.穀胱肽過氧化酶(Glutathione Peroxidase，GPx ），是一種含元素 Se 的酵素，可以催化 GSH（穀胱甘肽） 氧化成 GSSG 的過程，順便幫助Lipid-OOH 或是 H2O2 還原成 Lipid-OH 或是 H2O。另外，鉻能減少人體在產生能量的過程中所形成的自由基． 所以補充適量的微量元素，可以幫忙身體自有抗氧化系統的作用。
天然的抗氧化物有維生素E、維生素A、和輔酶Q10是細胞膜上的抗氧化物，它們是脂溶性的，進到身體裏會溶於油脂類的細胞膜，抵禦外面自由基攻擊。 水溶性的抗氧化物，如維生素C，會溶解在細胞質裏面，產生抗氧化，所以維生素C＆E 相輔相成，各種抗氧化物分佈與功用不同，量與種類越多越好，吸取營養物來源要綜合性的。
鮮艷的疏果為抗氧化物來源，蕃茄紅素－紅色（西瓜，蕃茄），兒茶素－綠色，花青素（紅紫），還有胺基酸：半胱胺酸與穀胱甘肽是GSH酵素的成份，葉黃素、Q10、硫辛酸、OmegaIII、及脂肪酸都是抗氧化的營養素，主要由植物來。
另外多酚也是一種抗氧化物，多酚分兩類，類黃酮與非類黃酮，只要分子長的像黃酮結構即稱之為類黃酮，花青素與兒茶素都是類黃酮，原花青素即2~3個兒茶素的結合。
U.S. Department of Agriculture (USDA)統計的結果顯示，抗氧化物都是莓果類，單位Oxygen Radical Absorbance Capacity（ORAC），並建議補充抗氧化物。
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