大豆的综合利用

生化11109大豆是当今世界上种植面积最大、产量最高的农作物之一。大豆除富含高质量的蛋白质、脂肪外，还含有对人体具有保健功能的生理活性物质，如皂苷、异黄酮、磷脂、低聚糖、维生素E和膳食纤维等。大豆是什么？近年来，经统计发现欧美国家患乳腺癌、大肠癌机率高于中国、日本等食用大豆食品的国家的4倍，患前列腺癌发生率高于中国、日本等国家的3倍以上。大豆的生理功能科学家们研究发现，这一现象与大豆中所含的功能性物质大豆异黄酮是密切相关的。这一研究成果，在世界各国掀起了大豆异黄酮的研究和消费热潮。功能性大豆食品已成为美国发展最快的行业之一，平均每年以10%的速度递增。大豆异黄酮具有多种生理功能，可预防骨质疏松症、防止心脑血管疾病、预防癌症和减少肿瘤数目（著名的抗癌新药“金转停”其主要成分就是大豆异黄酮）、减轻或避免因雌激素减少引起的更年期综合症，以及抗衰老和防止酒精中毒等功效。异黄酮的生理功能异黄酮的组成分布及化学结构迄今为止，共发现有12种异构体，分为游离型的苷元和结合型的糖苷两类，苷元占总量的2%～3%，包括染料木黄酮、黄豆苷元和黄豆黄素，糖苷以葡萄糖苷、乙酰基葡萄糖苷、丙二酰基葡萄糖苷3种形式存在，其中染料木苷、黄豆苷、丙二酰金雀异黄苷、丙二酰大豆苷4种成分约占总量的83%～93%。大豆异黄酮在通常情况下为固体，熔点大都在100℃以上，常温下其性质稳定，呈黄白色，粉末状。Fig.2Chemicalstructureofsoybean异黄酮葡糖苷：R3=H异黄酮乙酰基葡糖苷：R3=OCH3异黄酮丙二酰基葡糖苷：R3=COCH2COOH异黄酮的提取提取工艺：滤液分离溶剂提取原料原料要求对于进行大豆异黄酮提取的原料应是事先经过脱脂的，如大豆粉、大豆粕、脱脂大豆等。原料的粒径最好在0.5mm～0.8mm，最大不超过1mm。原料粒径过大，给提取造成困难，粒径过小，粉末度过高，给后续分离操作带来困难。提取方式及条件提取方式一般有罐式浸出、逆流萃取以及利用渗透方式提取等。提取所采用的溶剂有乙醇水溶液、甲醇水溶液、丙酮酸溶液和弱碱性水溶液等。考虑后续操作的难易程度、操作成本以及溶剂毒性等因素，最常用的是乙醇水溶液，其次为弱碱性水溶液。采用乙醇水溶液提取，乙醇浓度为40%～80%，溶剂与原料比为（8～16）：1（体积ml/重量g），提取温度50℃～90℃，提取次数为1～3次，提取时间3h～10h。采用弱碱性水溶液提取的杂质比较多，一般用于综合利用回收蛋白质等工艺。也有资料报道采用丙酮（加酸）溶液提取，其大豆异黄酮的提取率高于采用乙醇水溶液的提取率。分离溶剂提取一定时间后，进行分离去除溶剂不溶物，分离方法采用常规分离方法，如过滤、离心分离等。经离心分离后得到的溶剂浸提物干燥后测定大豆异黄酮的含量为0.5%～1.0%左右。异黄酮的精制大豆异黄酮的精制方法有超滤膜法、吸附法、柱层析法、高效液相色谱法、重结晶和溶剂萃取等多种方法。在这里介绍几种比较适用于工业化生产的方法供参考。采用吸附法进行精制解吸吸附树脂吸附浸提液干燥此工艺是采用吸附树脂吸附浸提液中的大部分大豆异黄酮，去除浸提液中的蛋白质、单糖、多糖及其他物质，从而提纯大豆异黄酮。超滤膜与吸附树脂相结合这种提取方法是用超滤膜去除部分杂质，减轻了吸附树脂的负担。超滤膜的切割分子量为600～100000。采用碱水提取的浸提液因genistin在水中的溶解度与温度有关，通过超滤膜的浸提液温度在80℃以上，以保证genistin通过超滤膜。单纯采用超滤膜精制，大豆异黄酮的纯度约1%～2%左右，因此要与吸附树脂相结合。解吸超滤膜浸提液干燥吸附吸附与溶剂萃取相结合浸提液吸附物溶剂解吸丙酮萃取萃取物干燥未吸附物酸化离心分离沉淀得蛋白质大豆异黄酮清液回收多糖吸附树脂萃取遗留物皂甙干燥这一工艺是对原料综合利用的典型工艺，不仅可以得到大豆异黄酮，还可以得到大豆皂甙、蛋白质以及水溶性多糖。这一工艺很适用于采用高于蛋白质等电点的弱碱性水溶液提取的工艺。弱碱性水浸提液中含有多糖、蛋白质、皂甙以及大豆异黄酮等，经吸附树脂吸附后，吸附了大部分大豆异黄酮和皂甙，利用皂甙不溶于丙酮，而大豆异黄酮溶于丙酮的性质，用丙酮萃取大豆异黄酮，即可得到大豆皂甙，也可以得到高纯度的大豆异酮。吸附树脂未吸附物中含有蛋白质及多糖等物质，通过调节pH值在4.0～5.0，最好是4.5左右，使蛋白质沉淀，再通过离心的方法回收蛋白质和多糖。此工艺酸化回收蛋白质可在吸附后进行，也可以在吸附前进行。此外，还有用多种溶剂萃取法提纯大豆异黄酮。这些方法都是基于大豆异黄酮的物理性质确定的。经上述工艺制得的大豆异黄酮若纯度及色泽难以满足要求，可用活性炭脱色，重结晶法进行纯化。