大豆异黄酮研究进展文献综述1.doc

大豆异黄酮开发及研究进展 摘 要 大豆异黄酮是大豆中的一类具有广泛营养学价值和健康保护作用的多酚化合物，引起了国内外学者的广泛关注。研究表明，大豆异黄酮作为一种植物性雌激素，具有类雌激素和抗雌激素双重作用，并且在抗肿瘤、预防绝经期妇女骨质疏松症以及预防心血管疾病等方面的作用也得到了流行病学和实验数据的有力支持。本文对近年来国内外大豆异黄酮的生理功能的相关研究报道进行了分析整理，同时对大豆异黄酮的结构、代谢以及发展前景做了介绍。大豆异黄酮是大豆生长过程中形成次生代谢产物，具有多种生物活性；近年来，大豆异黄酮已成为大豆最引人注目功能成分之一，也是食品与营养学研究热点之一。该文介绍大豆异黄酮的结构、性能、分布、提取分离、检测技术，糖苷水解方法及大豆异黄酮国内研究现状，且分析大豆异黄酮市场状况及研究前景。关键字 大豆异黄酮；大豆异黄酮糖苷；大豆；功能性食品1 大豆异黄酮概述1.1 大豆异黄酮组成及结构大豆含有大量活性成分，被人们称为“功能性成分宝库”。大豆异黄酮是大豆生长中形成一类次生代谢产物，属于黄酮类化合物中异黄酮类成分，主要是指以3苯并吡喃酮为母核化合物。迄今为止，从大豆中共分离出12 种大豆异黄酮异构体，分为游离型苷和结合型糖两类，其中苷元占总量2%3%，包括染料木素（Genistein）、大豆苷元（Daidzein）和黄豆黄素（Glycitein）三种。结合型糖苷由三种苷元衍生而成，占总量97%98%，主要以染料木苷（Genistin）、大豆苷（Daidzin）和6”O丙二酰基染料木苷等九种形式存在（Philippe 等，2004；Chung 等，2005）。其中主要成分有三种，染料木素、大豆苷元和黄豆黄素，它们具有共同母核结构，染料木素为母核5、7、4 位被羟基取代三羟异黄酮，大豆苷元和黄豆黄素均为7、4 被取代二羟异黄酮，其中黄豆黄素母核6位存在甲氧基。在天然状态下，这三种异黄酮母核与葡萄糖以糖苷键连接，以异黄酮葡萄糖苷形式存在于大豆中，分别称为染料木苷（Genistin）、大豆苷（Daidzin）和6 甲氧基黄豆苷（Glycitin）。大豆在加工、发酵或体外水解时，糖苷基脱离可释放出游离异黄酮糖苷配基1。Hosny等曾从大豆醇法提取乳清中分离鉴定出三种新的异黄酮，使大豆中异黄酮数量增加到15种。但由于它们不是从大豆中直接分离而出，是否是大豆特征成分还有待进一步证实2。1.2 大豆异黄酮来源及分布大豆异黄酮是生物黄酮一种。自然界中异黄酮资源十分有限，主要来源于豆科植物荚豆类、葛根等少数植物3，其中以大豆含量较高，为0.1%0.5%；并且大豆又是唯一含有异黄酮，且含量在营养学上有意义的食物资源，其变化范围约为0.50.7 mg/g 干大豆，不同大豆品种其大豆异黄酮含量不同。大豆中异黄酮主要分布于大豆种子子叶和胚轴，子叶约含0.1%0.3%，胚轴所含异黄酮种类较多，且浓度较高，所占比例却很少（10%20%）；种皮中异黄酮含量极少4-5。1.3 大豆异黄酮理化性质纯大豆异黄酮呈无色、具苦涩味晶体状物质，染料木素为无色片状结晶，大豆苷元为无色针状结晶，工业上大豆异黄酮产品为白色或淡黄色粉末，品尝时具有苦味、收敛性和干涩感觉。大豆异黄酮苷元，尤其是染料木素和大豆苷元比糖苷具有更强不愉快风味。合成大豆苷元熔点为320 321，合成染料木素熔点为295 296，合成及从大豆胚芽提取黄豆黄素熔点为337 339。常温下大豆异黄酮性质稳定，易溶于醇类、酯类、酮类溶剂和稀碱中，不溶于水，难溶于石油醚、苯、正己烷等非极性有机溶剂7。大豆异黄酮中葡萄糖苷在高温强酸或酶存在条件下水解去掉葡萄糖基而转变成葡萄糖苷配基形式。大豆异黄酮对盐酸镁粉或钠汞试剂呈鲜红色、紫色，与金属盐试剂如铝盐、铬盐、铅盐等可生成带色络合物。大豆异黄酮苷元具有多酚羟基结构从而发挥还原效应8。1.4 大豆异黄酮生理功能1.4.1 抗癌目前提出大豆异黄酮抗癌作用机制主要有以下几个方面：（1）类雌激素样作用；（2）抑制肿瘤细胞合成过程中所需酶；（3）抗氧化作用；（4）调节细胞周期蛋白及凋亡相关蛋白表达；（5）抑制肿瘤血管生成，间接抑制肿瘤细胞生长9。1.4.2 抗心血管疾病目前较成熟机制有以下几种：（1）大豆异黄酮可使低密度脂蛋白（LDL）受体发生正向调节，从而促进胆固醇清除；（2）防止低密度脂蛋白（LDL）过度氧化，染料木素对脂质过氧化体系中脂质自由基有显著清除作用；（3）抑制血管平滑肌细胞增殖；（4）抗血栓生成，染料木素可通过对酪氨酸激酶抑制作用以抑制血小板激活和凝聚10。1.4.3 抗骨质疏松症近年来，大豆异黄酮对预防骨质疏松效果研究取得显著进展。研究发现，大豆异黄酮既可刺激骨形成，也可抑制骨再吸收。异黄酮能激活雌激素受体以提高成骨细胞活性，并能促进胰岛素样生长因子（IGFI）产生，而IGFI 能提高人体成骨细胞活性。经免疫学研究及动物试验证实，大豆异黄酮具有明显预防骨质疏松症效果11。1.4.4 抗妇女更年期综合症大豆异黄酮具有雌激素活性，能缓解妇女更年期因雌激素分泌量急剧下降而引起更年期综合症。临床调查显示, 日本女性更年期综合症与欧美国家女性相比，其症状较轻, 这是因日本女性血液中异黄酮类物质含量高于欧美国家女性，而大豆异黄酮能缓解因雌激素分泌不平衡所形成临床症状12。1.4.5 其它生理功能大豆异黄酮还具有抗早老年性痴呆，抗机体免疫力下降，抗菌消炎，抗机体功能衰老，抗溶血等作用。此外，大豆异黄酮生理功能还包括：（1）作为 葡萄糖苷酶抑制剂，能有效改善代谢紊乱；（2）能提高加压素水平，因而具有抗利尿作用，而对下丘脑R 内啡肤分泌没影响；（3）可减轻斑形脱发易感性；（4）能改变脑的形态学参数和生殖内分泌参数，并使视网膜增厚等1314。2 大豆异黄酮提取、分离及检测方法2.1 大豆异黄酮提取提取大豆异黄酮方法很多，主要是依据大豆异黄酮糖苷和苷元性质及伴存杂质而选择合适方法，如溶剂萃取法、超声波和微波提取法、超临界流体提取法等。溶剂萃取法是目前最常用提取方法，该法优点是提取率高，且产品不易变性，所选用有机溶剂有乙酸乙酯、丙酮、乙醇和甲醇等。超声波辅助提取快速、价廉、提取率高，在各种样品中，无论是对有机物还是无机物，超声波辅助提取都有较广泛应用；但这种应用目前还多是手工操作，且主要用在小型实验室。微波萃取技术应用于大豆异黄酮提取，可加快传质速率，提高提取率，有效缩短萃取时间；但此技术尚未实现工业化，仍处实验室小型研究阶段。超临界流体萃取法提取大豆异黄酮，具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低、无有机溶剂残留等优点；但对设备要求较高，不易形成工业化生产15。2.2 大豆异黄酮分离为得到高纯度大豆异黄酮及其单体成分，需对大豆异黄酮粗提物进行分离纯化。目前，对大豆异黄酮分离纯化方法主要有：（1）柱层析法；（2）高效液相色谱法（HPLC）；（3）高速逆流色谱法（HSCCC）；（4）固相萃取法（SPE）等16。2.3 大豆异黄酮检测大豆异黄酮定性定量检测方法很多，主要有：（1）紫外分光光度法（UV）；（2）高效液相色谱法（HPLC）；（3）高效液相色谱质谱法（HPLCMS）；（4）气相色谱法（GC）；（5）毛细管电泳法（CE）；（6）薄层扫描色谱法（TLCS）；（7）双向纸层析色谱法；（8）医学上检测方法，时间分辨荧光免疫分析法（TRFIA）和酶联免疫吸附法（ELISA）等17。3 大豆异黄酮糖苷水解研究进展3.1 大豆异黄酮糖苷水解方法大豆异黄酮糖苷水解方法主要有：（1）大豆异黄酮糖苷酸水解。丁芳林等研究乙醇水体系提取大豆异黄酮后，再经酸水解最优工艺条件。酸水解效率很高，但酸性条件下大豆异黄酮苷元稳定性值得怀疑；另外，强酸条件下不易进行工业化生产。（2）大豆异黄酮糖苷酶水解。谢明杰等由Absidia sp. R 菌株通过液体发酵方法得到大豆异黄酮糖苷水解酶，并确定酶法水解最佳条件。酶专一性很强，酶水解条件温和，多采用弱酸性缓冲溶液，大豆异黄酮苷元不易变性，酶法水解是工业上制备富含大豆异黄酮苷元产品十分有前途途径。（3）大豆异黄酮糖苷其它水解方法，如碱水解和Smith 降解18。3.2 大豆异黄酮糖苷水解意义近年来，随着大豆异黄酮保健作用研究不断深入，大豆异黄酮存在形式及生理功能机理正逐渐被人们认识。研究表明，天然存在大豆异黄酮有97%98% 是以 葡萄糖苷形式存在，只有2%3% 是以游离型苷元形式存在，包括染料木素、大豆苷元和黄豆黄素。据研究，大豆异黄酮苷元比糖苷形式具有更高生物活性，且起主要作用的是染料木素和大豆苷元。大豆及大豆食品中大豆异黄酮主要以糖苷型形式存在，人体一般较难吸收此种形式异黄酮，将其水解成相应苷元则易被人体有效吸收利用。因此，将大豆异黄酮糖苷水解为异黄酮苷元具有重要意义19。4 大豆异黄酮研究现状4.1 国外研究大豆异黄酮现状大豆异黄酮是一种天然植物保健品，正处于开发阶段，其市场前景广阔。近年来，美国、日本、德国、英国出现大豆异黄酮热，美国和日本对大豆异黄酮开展大量研究工作。1995 年11 月，世界上第一个以大豆异黄酮为主要原料功能性食品在芬兰市场出现。1996年，美国FDA 批准大豆异黄酮可作为健康食品上市。美国ADM 公司1999 年在加州建立第一家大豆异黄酮生产厂，推出纯度为30% 大豆异黄酮原料。目前以大豆异黄酮为主要成分保健食品已成为一种新型畅销食品，国外市场上含有大豆异黄酮保健食品达数百种之多，如含有大豆异黄酮片剂、口服液、粉剂等；高纯度大豆异黄酮已应用于医药产品开发。资料显示，目前美国市场已有300 多种大豆异黄酮功能性食品，年销售额近60 亿美元。据CMR 估计，全球各种大豆异黄酮制品总销售额已达70 亿80 亿美元，该类产品最大生产厂家是美国ADM 公司。1998 年世界大豆异黄酮生产能力仅为30吨/年，1999年达到70吨/ 年。当前国际市场对大豆异黄酮年需求量已达l，500 吨，但实际年产量仅为500 吨，可见其需求增长很快。4.2 国内研究大豆异黄酮现状近年来，我国对大豆异黄酮研究已成为热点。国内大豆异黄酮作为食品、保健品、特别是医药中间体，被用作食品添加剂、保健食品和药物组分。近两年大豆异黄酮保健食品概念开始升温，黑龙江九三油脂、山东三维油脂、华北制药、辽阳博丰等十几家企业加入到开发大豆异黄酮产品行列。据了解，目前，商业化生产大豆异黄酮原料纯度为40% 左右，也有部分企业为满足市场需求已生产出含量不等多层次大豆异黄酮产品。目前在全球范围内，大豆异黄酮类产品基本是作为功能性食品在市场上销售，而我国近90% 大豆异黄酮作为原材料出口，仅约占10% 产量在国内被转化为终端产品。因此，国内食品科研部门已立项大力开发大豆异黄酮产品，这不仅能填补国内市场空白，还能提高大豆产品附加值。参 考 文 献1王康成，蔡军. 大豆异黄酮的生物学功能研究进展J. 湖州职业技术学院学报，2004，（4）：80-81.2Hosny M H，Rosazza P N. Novel isoflavone，cinnamic acid andtriterpenoid glycosides in soybean molasses J. J. Natr. Prod.，1999，62：853 858.3崔洪斌. 大豆生物活性物质的开发与应用M. 北京：中国轻工业出版社，2001. 11146.4梁慧珍，李卫东，方宣钧，等. 大豆异黄酮及其组分含量的配合力和杂种优势J. 中国农业科学，2005，38（10）：2147 2152.5李里特. 大豆加工与利用M. 北京：化学工业出版社，2002.43 44. 6Kurzer M S. Hormonal effects of soy in premenopausal womenand man J. Journal of Nutrition，2002， 132（3）： 570-573.7井乐刚，张永忠. 大豆异黄酮的物理化学性质J. 中国农学通报，2006，22（1）：85-87.8金俊艳，郝为民.浅谈大豆异黄酮产品J.现代化农业，2007，33（2）：28-29.9Eason R R，Till S R，Velarde M C，et al. Uterine phenotypeof young adult rats exposed to dietary soy or genistein duringdevelopment J. J. Nutr. Biochem.，2005，16（10）：625.10杨茂区，陈伟，冯磊. 大豆异黄酮的生理功能研究进展J. 大豆科学，2006，（3）：320-324.11刘阳. 大豆异黄酮对人体生理生化有益功能J. 甘肃科技，2004，20（9）：178 179.12Vantyghem S A，Wilson S M，Postenka C O，et al. Dietarygenistein reduces metastasis in a postsurgical orthotopic breastcancer model J. Cancer Res.，2005.65（8）：3396.13Lee CH，Lin Y. Relative antioxidant activity of soybean isoflavonesand their glycosides J. 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