氧化的发生机理：由活性氧引起的游离基反应可产生许多变化，如生物体内的氧化还原、老化及食品品质的劣变等。活性氧即单重态氧，可以还原为过氧化氢（H2O2），H2O2与金属离子在紫外线照射的作用下生成氢氧游离基（·OH）和其他种类游离基，所有这些活性物质与生物体或食品中的成分均可发生明显的相互作用，其结果是通过成分的氧化而发生老化、变质。过剩的活性氧（自由基）如缺乏抗氧化剂的保护，将引起大量的有害反应。
1.抗氧化剂是还原剂
抗氧化剂借助还原反应，降低食品体系及周围的氧含量，即抗氧化剂本身极易氧化，因此有食品氧化的因素存在时（如光照、氧气、加热等），抗氧化剂就先与空气中的氧反应，避免了食品氧化。
2.抗氧化剂是过氧化物分解剂
该类抗氧化剂可放出氢离子将氧化过程中产生的过氧化物破坏分解；在油脂中具体表现为使油脂不能产生醛或酮酸等产物。
3.抗氧化剂是自由基吸收剂
自由基吸收剂主要是指在油脂氧化中能够阻断自由基连锁反应的物质，它们一般为酚类化合物，如丁基羟基茴香醚、特丁基对苯二酚、生育酚等；具有电子给予体的作用，可能与氧化过程中的氧化中间产物结合，从而阻止氧化反应的进行。例如丁基羟基茴香醚的抗氧化作用是由它放出氢原子阻断油脂自动氧化而实现的。
4.抗氧化剂是金属离子螯合剂
该类抗氧化剂如EDTA、柠檬酸等，可通过对金属离子的螯合作用，减少金属离子的促氧化作用。
5.酶抗氧化剂
有些抗氧化剂是酶抑制剂，有葡萄糖氧化酶、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶、谷胱甘肽氧化酶等酶制剂，它们的作用是可以阻止或减弱氧化酶类的活动，除去氧（如葡萄糖氧化酶）或消除来自于食物的过氧化物（如超氧化歧化酶对超氧化物自由基的清除）。
食品抗氧化剂的作用机理比较复杂。(www.xing528.com)
以油脂自动氧化为例，简单说明抗氧化剂的作用机理。食用油脂中有不饱和键，在氧气、水、金属离子、光照及受热的情况下，油脂中不饱和键变成酮、醛及醛酮酸。反应式如下：
RH+O2→R+OH
R·+O2→ROO·
若以AH或AH2表示抗氧化剂，则其可以R·+AH2→RH+AH·、ROO·+AH2→ROOH+AH·、ROO·+AH·→ROOH+A ·等方式切断油脂自动氧化的连锁反应，从而防止油脂继续被氧化。
产生的基团可以A·+A·→A—A和ROO·+A→ROOA的方式再结合成二聚体和其他产物。
（式中AH·、AH2：抗氧化剂；RH：油脂中不饱和脂肪酸；RO·：脂质游离基；ROO·：脂质过氧基）
以鱼油为例，鱼油在空气中放置一段时间后，质量会增加，这主要是由于鱼油中生成了过氧化物（图3—1），在油脂中添加抗氧化剂，则随着时间的延长，油脂生成过氧化物的速度减慢（图3—2）。
图3—1 鱼油放置空气中时质量增加
图3—2 抗氧化剂对脂肪氧化作用速度的影响
A—无抗氧化剂的情况 B—有抗氧化剂的情况
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