醌是一类含有两个羰基的六元α、β-不饱和环状二酮。最简单的醌是苯醌，有邻位和对位两种结构，还有蒽醌、萘醌、菲醌（图1）。
图1 醌类的结构骨架
醌的结构高度共轭，故是呈色化合物，对位醌多为黄色，邻位多为红色或橙色。醌易还原成对苯二酚（氢醌），后者也易氧化成醌，二者构成了一个氧化还原体系，并在多数情况下参与细胞的基本生化反应（图2）。
图2 醌与对苯二酚互换
醌在氧浓度很低或在高温下能阻止动力氧化反应，这一类在特殊条件下才有明显抗氧化作用的抗氧化剂称之为动力抗氧化剂。
醌的抗氧化机制研究较少，有人提出在有光的参与下，邻醌先被氧化异构化成为邻二酚，然后再以供氢体形式参与抗氧化反应。在避光条件下的反应机制由翁新楚等学者于1992年证明（图3）。
图3 推测的醌类抗氧化机制
影响醌类化合物抗氧化性能强弱的因素有两个，即形成自由基后共振体系的大小和自由基邻位的空间阻碍。
醌参与了多酚的抗氧化过程，TBHQ等苯二酚衍生物初始形成的半醌自由基可以歧化为醌与对苯二酚（图4），这个转化过程足有能力清除过氧自由基。
图4 对苯二酚衍生物的可能抗氧化机理
醌具有抗氧化性在三十年代就所报道，但真正作为食品抗氧化剂研究，还是八十年代以后的事。八十年代，美国罗格斯大学张驷祥、郑州粮食学院韩国麒等学者从丹参、迷迭香、鼠叶草等唇形科植物中分离出一系列脂溶性醌类物质，其中包括隐丹参醌、丹参醌和迷迭香醌等（图5），其抗氧化能力与BHA和BHT相近。
图5 隐丹参醌、丹参醌Ⅰ和迷迭香醌
醌类化合物在自然界中不如多酚类分布普遍，发现醌类抗氧化剂也是八十年代后的事，故醌类抗氧化性能的研究较少。除丹参醌、隐丹参醌和迷迭香醌之外，目前已经进行过研究的脂溶性醌类化合物还有泛醌（辅酶Q10）、生育醌（对醌、邻醌）、胡桃醌、维生素K等，概述如下。
1.泛醌
泛醌（ubiquinone）1955年由利物浦莫顿实验室的Festenstein从马肠粘膜分离并得到鉴定，由于该物质广泛存在于动物的器官和组织中，命名为泛醌。泛醌分子中含有一个由多个异戊二烯单位组成的、与对苯醌母核相连的侧链，侧链长度根据泛醌来源而异，一般含有6–10个异戊二烯单位（图6）。哺乳动物来源的泛醌有10个异戊二烯单位，因此称辅酶Q10，又称癸烯醌。
图6 泛醌（n=6–10）
泛醌存在于多数真核细胞，尤其是线粒体中。它是呼吸链组分之一；其在线粒体内膜上的含量远远高于呼吸链其他组分的含量，且其脂溶性使它在内膜上具有高度的流动性，特别适合作为一种流动的电子传递体。
辅酶Q10在脏器、牛肉、豆油、沙丁鱼、鲭鱼和花生等食物中含量相对较高，摄入约1斤沙丁鱼、2斤牛肉或3斤花生可分别提供约30mg 辅酶Q10。油脂中也含有辅酶Q10，有研究表明红棕榈毛油含量10-80 mg/kg，而其精炼油中含量仅为10-20 mg/kg；大豆油中辅酶Q10的总量为53.8 mg/kg，其中主要为还原型辅酶Q10（约占总含量的61.8%）；玉米油、菜籽油、葡萄籽油中辅酶Q10总量分别为92.3、73.4、63.5 mg/kg。80年代初日本从烟叶中提取茄呢醇为原料合成辅酶Q10，至使辅酶Q10成本大幅度下降，现在采用微生物发酵法，生产成本还可大幅降低。
辅酶Q10不仅能给心脏提供动力，还具有卓越的抗氧化、清除自由基功能，能预防血管壁脂质过氧化，预防动脉粥样硬化，并且无毒副作用。
2.胡桃醌
胡桃醌即5-羟基-1, 4-萘醌，存在于核桃楸青果皮和核桃壳中，是一种萘醌类杂环化合物（图7）。核桃楸青果皮中胡桃醌的提取率能达到1.72 mg/g，由于制油时通常有部分核桃皮壳带入，故核桃油中可能含有胡桃醌。
图7 胡桃醌
研究表明，胡桃醌具有很好的镇痛、抗肿瘤和抑癌作用，胡桃醌进入细胞体具有抗真菌细胞毒素和抗滤过性病原体的功能。
3.维生素K
维生素K于上世纪二三十年代由丹麦化学家达姆从动物肝和麻子油中发现并提取的具有叶绿醌生物活性的一类物质（图8）。
图8 维生素K
维生素K的化学性质都较稳定，能耐酸、耐热，正常烹调中只有很少损失，但对光敏感，也易被碱和紫外线分解。K1、K2呈脂溶性，K3、K4呈水溶性。
维生素K的人体需要量非常少，但它却是维护血液功能正常凝固（K是斯堪的那维亚文和德文 “Koagulation凝固”一词的首字母），减少生理期大量出血必不可少的，它还可防止内出血及痔疮。新生儿极易缺乏的维生素K。深绿色蔬菜及优酪乳是日常饮食中容易取得的维生素K补给品。
4.生育醌
生育醌是生育酚的氧化产物，存在于自动氧化的小麦、玉蜀黍的胚芽油中。同时，α-生育醌也是光合作用生物体中的微量成分，存在于众多的绿色植物组织中，含量约为叶绿素摩尔量的1%-2%，其也存在于非绿色植物组织中，如色素母细胞生长阶段或叶子衰老阶段会有一定程度的合成（图9）。
图9 α-生育醌（对醌）和 γ-生育醌（邻醌）
α-生育醌也具有维生素E的作用，可治疗习惯性流产、不育症等。Lindsey（1985）研究发现在非生物模拟体系中，α-生育醌的抗氧化性与α-生育酚、γ-生育酚的抗氧化性差异不显著；γ-生育醌则在1-100 μM低浓度下表现出抗氧化性，而在1000 μM高浓度则表现出促氧化作用；在生物体系内脂质过氧化中，α-生育醌与α-生育酚、γ-生育酚的抗氧化性无显著差异，γ-生育醌具有高细胞毒性，实验中观察可引起细胞的死亡。Thornton（1995）研究发现模拟体系中α-，γ-，δ-生育醌均在1-10 μM低浓度下表现出抗氧化性，而在高浓度时则促氧化，且γ-生育醌的促氧化作用强于α-，δ-生育醌。在平滑肌细胞培养过程中，1-50μM低浓度的α-，γ-，δ-生育醌均为抗氧化剂。Siegel（1997）研究发现醌氧化还原酶可在细胞中将α-生育醌还原成氢醌，进一步研究发现人体内α-生育醌是一种有效的抗氧化剂，可阻碍辅酶Q的电子转移。Yang（2010）研究发现α-生育醌可减缓β-淀粉样蛋白低聚体的生成和毒性，降低NO和促炎症因子生成，进而可有效阻碍阿尔茨海默病的产生与恶化。
γ-生育醌是γ-生育酚的氧化产物，呈红色。被认为是油脂回色的前体物质，导致油脂回色。
醌类作为一类新型氧化剂很值得研究。有些醌类不但具有很高的抗氧化效应，而且有防治心血管病的作用，故可应用到保健食品、医药和化妆品中。醌类本身具有较悦目的红色或橙色，故可广泛地应用到食品工业，如用到香肠和饮料加工中。
参考文献：
[1] 王兴国, 金青哲译. 贝雷油脂化学与工艺学（第六版）, 第一卷, 中国轻工出版社, 2016.
[2] 韩国麒. 油脂化学, 河南科学技术出版社, 1995.
[3] 翁新楚. 醌类抗氧化剂 [J]. 中国油脂, 1994.
[4] 翁新楚. 抗氧化剂与抗氧化机制. 科学出版社, 2015.
[5] Yang S. Alpha-tocopherol quinone inhibits beta-amyloid aggregation and cytotoxicity, disaggregates preformed fibrils and decreases the production of reactive oxygen species, NO and inflammatory cytokines[J]. Neurochemistry International, 2010, 57(8): 914-922.
[6] Thornton D E. Antioxidant and cytotoxic tocopheryl quinones in normal and cancer cells [J]. Free Radical Biology and Medicine, 1995, 18(6): 963-976.
[7] Lindsey J A. Fatty acid metabolism and cell proliferation. VII. Antioxidant effects of tocopherols and their quinones[J]. Lipids, 1985, 20(3): 151-157.
[8] Siegel D. The reduction of α-tocopherolquinone by human NAD (P) H: quinone oxidoreductase: the role of α-tocopherolhydroquinone as a cellular antioxidant[J]. Molecular Pharmacology, 1997, 52(2): 300-305.
[9] Ong A S. Nutrition, lipids, health, and disease. The American Oil Chemists’ Society, 1995.
[10] Borekova M. Nourishing and health benefits of coenzyme Q10-a review[J]. Czech Journal of Food Sciences-UZPI (Czech Republic), 2008, 26(4): 229-241.