大蒜具有抗氧化作用主要与其含有的有机硫化合物、硒元素、多酚类物质、维生素C以及蒜氨酸酶等活性成分有关。这些成分能中和自由基、增强抗氧化酶活性、抑制脂质过氧化反应，从而发挥抗氧化效应。
大蒜中的二烯丙基二硫醚、二烯丙基三硫醚等有机硫化合物可直接清除羟基自由基和超氧阴离子。这些物质通过硫原子与自由基结合，阻断自由基链式反应，减少氧化应激对细胞膜的损伤。实验表明有机硫化合物能显著降低肝脏和血液中的丙二醛水平。
大蒜是天然硒元素的重要植物来源，硒作为谷胱甘肽过氧化物酶的核心成分，能催化过氧化氢和脂质过氧化物的分解。每100克大蒜约含14微克硒，可满足成人每日硒需求量的20％，通过增强体内抗氧化酶系统发挥间接抗氧化作用。
大蒜含有槲皮素、山奈酚等黄酮类多酚，这些物质通过酚羟基提供氢原子来稳定自由基。多酚还能螯合铁、铜离子等过渡金属，阻断芬顿反应产生羟基自由基的过程。体外实验显示大蒜多酚对DPPH自由基清除率可达70％以上。
新鲜大蒜含有一定量水溶性维生素C，每100克约含31毫克。维生素C通过提供电子直接还原自由基，并能再生被氧化的维生素E，形成协同抗氧化网络。其抗氧化效果在预防低密度脂蛋白氧化方面表现尤为突出。
大蒜中的蒜氨酸在蒜氨酸酶作用下转化为大蒜素，该过程释放的活性硫键具有强还原性。大蒜素进一步分解产生的阿霍烯等物质，可通过激活Nrf2通路，上调超氧化物歧化酶、血红素加氧酶-1等内源性抗氧化酶的表达。
建议将大蒜捣碎后静置10分钟再食用以充分释放活性成分，每日摄入1-2瓣为宜。避免高温长时间烹煮导致抗氧化物质流失，可与富含维生素E的坚果或橄榄油搭配增强吸收。特殊人群如胃溃疡患者应控制生蒜摄入量，必要时可选择经过发酵的黑大蒜制品。
