大豆异黄酮生理功能及其检测方法的研究进展

1、饮料工业综述与述评大豆异黄酮生理功能及其检测方法的研究进展李万林，钟姣姣，王少龙，程海瑞，白祥君（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西汉中723000）摘要：大豆异黄酮是大豆生长过程中形成的一类次级代谢产物，具有弱雌激素活性、抗氧化活性、抗溶血活性和抗真菌活性，能有效地预防和治疗癌症、骨质疏松、妇女更年期综合征等多种疾病。本文综述了大豆异黄酮的结构、性质及其提取、分离与分析检测方法的研究进展，拟为今后大豆异黄酮的综合利用及其衍生产品的开发提供参考。关键词：大豆异黄酮；提取；分离；检测方法ResearchProgressesinPhysiologicalFunctionsofandDetecti

2、onMethodsforSoybeanIsoflavonesLIWan-lin，ZHONGJiao-jiao，WANGShao-long，CHENGHai-rui，BAIXiang-jun（CollegeofChemistryandEnvironmentalScience，ShaanxiUniversityofTechnology，Hanzhong723000，China）akindofsecondarymetabolitesformedinsoybeangrowth，withweakestrogenicactivityAbstract:Soybeanisoflavones，andantiox

3、idant，anti-hemolyticandantifungalactivities，caneffectivelypreventortreatmanydiseasessuchascancer，osteoporosisandwomensmenopausesyndrome.Areviewwasmadeontheresearchprogressesinthestructure，property，extraction，separation，analysisanddetectionofsoybeanisoflavonesforprovidingsomereferencesforthecomprehen

4、siveutilizationofsoybeanisoflavonesandthedevelopmentoftheirderivatives.KeyWords:soyisoflavones；extraction；separation；detectionmethod中图分类号：TS221文献标志码：A文章编号：1007-7871（2014）04-0054-06大豆异黄酮是大豆生长过程中形成的一类次级代谢产物。由于是从植物中提取的，与雌激素有相似结构，因此被称为植物雌激素。大豆异黄酮的雌激素作用可以影响到人体的激素分泌、代谢生物学活性、蛋白质合成、生长因子活性，是天然的癌症化学预防剂。益生大豆异黄

5、酮是从非转基因大豆精制而成的生物活性物质，具有多种重要生理活性，是纯天然的植物雌激素，容易期收稿日期：2014-02-17基金项目：陕西理工学院大学生科技爱好者协会项目编号（UIRP14001）大学生创新实验项目，综述与述评饮料工业coside）、乙酰基葡萄糖苷（acetylglucoside）和丙二酰基葡萄糖苷（malonylglucoside）2。每一类又可分为三种，基体分别为游离型异黄酮苷元：染料木黄酮（genistein）、黄豆苷原（daidzein）和大豆黄素（glycitein），这三种异黄酮苷元在大豆籽粒中约占总异黄酮的2%3%。大豆籽粒中有97%98%的异黄酮是以葡萄糖苷、乙酰

6、基葡萄糖苷和丙二酰基葡萄糖苷的形式存在的。葡萄糖苷型异黄酮包括染料木苷（genistin）、黄豆苷（daidzin）、大豆黄苷（glycitin）；乙酰基葡萄糖苷包括乙酰染料木苷acetylgenistin）、乙酰染料黄豆苷（acetyldaidzi）和乙酰染料大豆黄苷（acetylglycitin）；丙二酰基葡萄糖苷包括丙二酰染料木苷（malonylgenistin）、丙二酰染料黄豆苷malonyldaidzin）和丙二酰染料大豆黄苷（malonylglyc-itin）。各类异黄酮化学结构如下图1所示3：HOOABK2KC1OOHAgluconeCH2OHOHOOOOHABOHK2CK1OH

7、GlucisideOOOOHOOOOHABOHK2KC1OHAcetylgucosideOOCOOHOOHOOOOHABOHK2KC1OHO图1大豆异黄酮结构式Fig.1Molecularstructuralformulaofsoybeanisoflavone纯大豆异黄酮是一种无色、具苦涩味的晶体状物质，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则为白色或淡黄色粉末，具有苦味和干涩感觉。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的不愉快风味。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4，

8、而合成大豆苷元熔点为320321，合成染料木素熔点为295296，合成及从大豆胚芽提取黄豆黄素熔点为337339。大豆异黄酮中葡萄糖苷在高温强酸或酶存在条件下可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、紫色或黄色，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5。1.2大豆异黄酮的生理功能大豆异黄酮有着许多重要的医理作用。大豆异黄酮抗肿瘤作用的动物实验研究国内外报道很多，实验结果显示，用含大豆的饲料喂养动物，可降低肿瘤的发生率，延长潜伏期，减少肿瘤的发生数目。目前，大豆异黄酮抗肿瘤作用的主要机制包括以下几

9、个方面：1）抗氧化作用；2）类雌激素和抗激素作用；3）调节细胞周期及诱导细胞凋亡；4）抑制酪氨酸蛋白激酶的活性；5）抑制拓扑异构酶的活性；6）抑制肿瘤新生血管的生成，有抗癌活性4。大豆异黄酮有抗心血管疾病、调节血脂的作用。大量流行病学研究表明，摄入富含大豆异黄酮饮食的人群，其心血管疾病的发病率明显低于较少摄入大豆异黄酮的人群。现在以大豆胚轴及大豆异黄酮为主要原料开发的功能性天然健康产品已实现产业化6。大豆异黄酮有延缓衰老、抗老年性痴呆的作用。老年性痴呆症是目前最常见的一种痴呆症，是一组病因未明的原发性退行性脑变性疾病。多起病于老年期，潜隐起病，病程缓慢且不可逆，临床上以智能损害为主。病理改变主

10、要为皮质弥漫性萎缩，沟回增宽，脑室扩大，神经元大量减少，并可见老年斑（SP），神经原纤维结NFT）等病变，胆碱乙酰化酶及乙酰胆碱含量显著减少。该病与胆碱乙酰转移酶（chAT）的活性和胆碱能神经减少密切相关。用大豆异黄酮对这类患者进行治疗，可明显降低该病的发病率，缓解症状，恢复认知。大豆异黄酮由于具有弱雌激素活性、抗氧化活性、抗溶血活性和抗真菌活性，能有效地预防和治疗癌症特别是乳腺癌和前列腺癌）、骨质疏松、妇女更年期综合征等多种疾病，因此在保健食品和医药中有广泛的应用7。2014年第17卷第4期55（饮料工业2大豆异黄酮的提取分离及分析检测方法2.1大豆异黄酮的提取方法根据大豆异黄酮的特性，在大

11、豆乳清经超滤去除大部分的蛋白质后可采用一定的有机溶剂进行萃取使大豆异黄酮溶于有机溶剂中，完成初步纯化。乙酸乙酯对大豆异黄酮的萃取效果较好。井乐刚等10采用乙酸乙酯为提取剂对大豆异黄酮进行提取。实验对用乙酸乙酯从大豆乳清中萃取大豆异黄酮进行了研究。结果表明，经过3次萃取后，大豆乳清中的异黄酮有87.2%转移到乙酸乙酯相中。微波萃取技术是根据物质在微波场中吸收能力差异，使基体物质的某些区域选择性加热，从而使被萃取物从基体体系中分离，进入微波吸收能力相对差的萃取剂中。李侠等11以乙醇作为提取剂，微波辅助从大豆中提取大豆异黄酮。在单因素实验的基础上，通过正交试年验，考察了乙醇浓度、料液比、微波时间、提

12、取温度、提取时间5个因素对大豆异黄酮提取量的影响。实验表第明微波辅助乙醇提取大豆异黄酮的最佳工艺条件为：乙17卷醇浓度（体积分数）80%，料液比116g/mL，微波时间4min，提取温度70，提取时间2h。在该条件下，第大豆异黄酮的提取量为25.37mg（20g脱脂大豆粉）。由4期超声萃取技术的原理是根据超声具有空化、粉碎、56综述与述评搅拌等特殊作用，对植物药材的细胞有破坏现象，使其有效成分快速溶于溶媒中，以利于提取。何恩铭等12以乙醇为溶剂，采用超声波提取法，对豆渣中大豆异黄酮的提取工艺进行研究。实验结果表明，乙醇浓度、提取温度、超声提取时间和料液比对大豆异黄酮的提取均有影响，初步得出超声

13、波法提取豆渣中大豆异黄酮的工艺为：乙醇浓度为80%，提取温度5060，超声提取时间为3040min，料液比在18至112之间。用超声波提取豆渣中大豆异黄酮的方法与传统的乙醇提取法相比，能缩短提取时间，减少溶剂的用量，可以提高乙醇的提取效率；在较低的温度下提取，可减少对大豆异黄酮活性物质的氧化破坏；无任何的污染，工艺过程简单，该方法能提高豆渣的综合利用率，具有广阔的应用前景。与传统的固定床吸附/脱附理论一样，天然产物的超临界二氧化碳流体萃取过程可分解为以下5个步骤：1）萃取剂（二氧化碳/夹带剂）在天然药物颗粒表面形成层流膜；2）萃取剂向颗粒内部孔隙的渗透；3）颗粒内有效成分向萃取剂的溶解扩散；4

14、）溶有目标组分的溶剂向颗粒表面扩散；5）溶有目标组分的溶剂向液相主体的扩散14。萃取过程中，脱脂豆粕粉末粒径大约为0.095pm，粒径非常小。因此，可以认为溶质在豆粕粉末颗粒内部的扩散速率非常快，而主要传质阻力来源于床层中的对流扩散和轴向反混过程。另外，处理过程中认为乙醇完全溶解于二氧化碳中形成均一超临界流体相。借鉴传统的固定床吸附/脱附理论，模型建立过程中假设条件如下：l）固定床层内温度、压力操作等参数分布均匀；2）固定床层内部豆粕粉末均匀填充，可采用恒定空隙率；3）流动相（二氧化碳/乙醇）在固定床内为均匀混合的均相超临界流体；4）萃取过程中流动相的流型为平推流；5）忽略径向传质及径向萃取剂

15、流速15。2.2大豆异黄酮的分离方法薄层层析是一种将固定相在固体上铺成薄层进行色谱分离的方法。薄层层析的作用机理主要包括吸附、分配、离子交换和凝胶过滤等作用，能分离纯化和定性分析生姜精油中姜烯成分等少量物质，并且它兼具柱色谱和纸色谱的优点。薄层层析法的基本原理是利用混合物中不同组分在同一物质中不同的吸附或溶解性能，或者2014综述与述评饮料工业硅胶层析法具有分离速度快、效率高、分离效果明显等特点，被广泛应用于生物活性物质的分离研究中。在硅胶柱层析中，使用的硅胶是一种坚硬无定型立体网状结构的硅酸。硅胶与被分离物质之间产生物理和化学两种作用。物理作用来自于硅胶表面与溶质分子之间的范德华力，如静电力

16、、诱导力、色散力，其特点是吸附速度快，在相同的情况下，吸附过程与脱附过程是同时进行的，被吸附物质在一定的条件下可以被解吸出来。化学作用主要是硅胶表面的硅羟基与待分离物质之间的氢键作用。不同的化合物由于其分子结构的不同，与硅胶表面作用力的大小也不同；同时，同一种洗脱剂对不同化合物也因分子结构而异使得他们的溶解度也不同。当进行层析操作时，随着层析柱洗脱剂的不断冲洗，致使不同的化合物组分在层析柱中的流动速度不一样，最后使得一个复杂的混合物由于各组分通过色谱柱的速率不同而达到分离的效果。逆流色谱是20世纪50年代源于多极萃取技术（非连续性）。其原理是基于组分在旋转螺旋管内的相对移动而互不混溶的两相溶剂

17、间分布不同而获得分离，其分离效率和速度可以与HPLC相媲美。HSCCC分离效率高，产品纯度高；不存在载体对样品的吸附和污染；制备量大和溶剂消耗少；操作简单，能从极复杂的混合物中分离出特定的组分。高速逆流色谱（HSCCC）是新型的液液分配色谱技术，无需固体载体作固定相，克服了固体载体所带来的样品吸附，既能分离非极性化合物，也能分离极性化合物，制备量大，一步分离便可得到高纯度化合物18。吴永慧等19采用高速逆流色谱法对大豆皂苷和异黄酮进行了分离，通过调整溶剂体系，确立大豆异黄酮和大豆皂苷的分离方法。2.3大豆异黄酮的检测方法比色法是以生成有色化合物的显色反应为基础的，一般包括两个步骤：首先是选择适

18、当的显色试剂与待测组分反应，形成有色化合物，然后再比较或测量有色化合物的颜色深度。比色分析对显色反应的基本要求是：1）反应应具有较高的选择性，即选用的显色剂最好只与待测组分反应，而不与其他干扰组分反应或其他组分的干扰很小；2）反应生成的有色化合物有恒定的组分和较高的稳定性；3）反应生成的有色化合物有足够的灵敏度，摩尔吸光系数一般应在104以上；4）反应生成的有色化合物与显色剂之间的颜色差别较大，它们的最大吸收浓度之差一般应在60nm以上。选用的显色剂可以是一种试剂，也可以是两种不同的试剂。如果待测组分与两种不同的试剂反应生成一种有色化合物，则称为三元络合物显色反应。这类显色反应常常具有更高的灵

19、敏度和选择性，在比色法和紫外-可见分光光度法中应用非常普遍。选择适当的显色反应，研究最合适的反应条件和消除干扰的方法是比色分析的关键问题。溶液的酸度、显色剂的用量、温度、溶剂等对显色反应都有影响。气相色谱系统由盛在管柱内的吸附剂或惰性固体上涂着液体的固定相和不断通过管柱的气体的流动相组成。将欲分离、分析的样品从管柱一端加入后，由于固定相对样品中各组分吸附或溶解能力不同，即各组分在固定相和流动相之间的分配系数有差别，当组分在两相中反复多次进行分配并随移动相向前移动时，各组分沿管柱运动的速度就不同，分配系数小的组分被固定相滞留的时间短，能较快地从色谱柱末端流出。以各组分从2014年第17卷第期57

20、饮料工业许多有机化合物在紫外区具有特征的吸收光谱，因此可用紫外分光光度法对有机物质进行定性鉴定，结构分析及定量测定。紫外分光光度法定量测定的依据是比耳定律。首先确定化合物的紫外吸收光谱，确定最大吸收波长。在选定的波长下，作出化合物溶液的工作曲线，根据在相同条件下测得待测液的吸光度值来确定待测液中化合物的含量。有机物以及部分无机物分子中各种含氢基团在受到近红外线照射时，被激发产生共振。同时吸收一部分光的能量，测量其对光的吸收情况，可以得到极为复杂的红外图谱，及被测物质的特征。不同物质在近红外区域有丰富的吸收光谱，每种都有其固定的特征。由此可得到各种物质的组成和结构信息。王力立等23以100份中国

21、核心大豆种质资源为材料，扫描大豆的近红外光谱，以傅里叶近红外光谱法（FT-NIRS）与HPLC技术相结合，采用偏最小二乘（PLS）回归和交叉验证法，探讨利用FT-NIRS技术预测异黄酮含量的可行性结果表明，利用FT-NIRS预测大豆年中总异黄酮含量是可行的，但是各异黄酮组分的近红外模型不能达到准确预测要求。大豆异黄酮近红外模型的第建立对今后大豆的异黄酮选育工作可以提供帮助。17高效液相色谱法有“三高一广一快”的特点：1）高第压：流动相为液体，流经色谱柱时，受到的阻力较大，4期为了能迅速通过色谱柱，必须对载液加高压。2）高效：分离效能高。可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果，比工业精馏塔和气相

22、色谱的分离效能高出许多倍。3）高灵敏度：紫外检测器可达0.01ng，进样量在微升数量级。4）应用范围广：百分之七十以上的有机化合物可58综述与述评用高效液相色谱分析，特别是高沸点、大分子、强极性、热稳定性差化合物的分离分析，显示出优势。5）分析速度快、载液流速快：较经典液体色谱法速度快得多，通常分析一个样品在1530min，有些样品甚至在5min内即可完成，一般小于1h。张海军等24初步建立测定大豆异黄酮5种组分（染料木素、染料木苷、大豆苷元、大豆苷、黄豆黄苷）含量的高效液相色谱法，研究大豆不同组织异黄酮含量差异及不同生长时期胚中异黄酮的积累规律，为深入研究大豆异黄酮含量以及大豆和豆制品的综合

23、利用开发提供理论依据。3大豆异黄酮的研究展望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。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、保健饮品和药物组分。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25。随着人类生活水平的提高，人们越来

24、越重视身体的保健，大豆异黄酮对人体生理代谢具有有益的调节作用，它对于低激素水平者可以起到雌激素样作用，对于高激素水平者可产生抗激素作用，特别是大豆异黄酮有利于预防心血管疾病以及肿瘤等疾病的发生，为人类对慢性疾病的预防提供了可能。我国大豆资源丰富，豆制品种类多样，大豆异黄酮的价值相当可观，具有很好的社会和经济价值，为其开发利用展示了广阔前景。但是目前对确切的作用机制还不是完全清楚，因此，深入开展大豆异黄酮在整体动物及人体的生物学作用实验研究，将会是今后研究工作的重点之一。参考文献：1陈霞，赵贵兴，张延坤.大豆皂甙的生理功能及制备应用J.大豆通报，2002（2）：23-23.2李丹.大豆异黄酮的提

25、取分离及相关动力学和热力学的基础研究D.郑州：郑州大学，2009.3左玉帮.从豆粕中提取大豆异黄酮的研究D.天津：天津大学，2008.4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）：85-87.5金俊艳，郝为民.浅谈大豆异黄酮产品J.现代化农业，2007：33（2）：2014综述与述评饮料工业28-29.proteinaloneorsupplementedwithanisoflavoneextractor6高荣海，张春红，赵秀红，等.大豆异黄酮研究进展J.粮食与油脂，conjugatedequineestrogeninovariectomizedcynomol

26、gusmonkeysJ.2009，5：2-6.TheJournalofNutrition，2000，130（4）：820-826.7井乐刚，张永忠.乙酸乙酯萃取大豆乳清中大豆异黄酮的研究J.16李琦，李军霞.现代膜分离技术及其在大豆加工中的应用J.食品东北农业大学学报，2006，37（5）：33-33.工业科技，2011，5：380-382.8张炳文，宋永生.大豆异黄酮酸水解工艺的研究探讨明J.中国粮油17许浮萍，梁志家，田娟娟.应用膜分离结合醇沉法纯化大豆异黄学报，2003，18（3）：44-44.酮J.食品科学，2009，11（30）：79-80.9汪海波，刘大川.酸水解法提取大豆异黄酮昔

27、元工艺研究J.食品科18黄亮辉，赵英永，王李丽，等.高速逆流色谱分离纯化紫苏叶中迷学，2003，24（4）：98-98.迭香酸J.药物分析杂志，2011，31（11）：2088.10井乐刚，张永忠.乙酸乙酯萃取大豆乳清中大豆异黄酮的研究J.19吴永慧，贾竞夫，唐波，等.高速逆流色谱分离大豆皂苷和异黄酮东北农业大学学报，2006，37（5）：45-46.J.中国粮油学报，2010，12（25）：24-26.11李侠，刘振春，马娜，等.微波辅助乙醇提取大豆异黄酮的工艺研20董怀海，谷怀英.三波长比色法测定大豆异黄酮的研究J.中国油究J.安徽农业科学，2011，39（34）：215-217.脂，2002，27（4）：75-75.12何恩铭，李惠华，常强，等.超声波法提取豆渣中大豆异黄酮的工21张素霞，李红丽.大豆异黄酮功能特性及其检验方法的研究进展J.艺研究J.大豆学，2011，30（4）：26-28.油脂工程，2009，14（2）：65-66.13潘利华.大豆异黄酮糖昔的超临界