大豆异黄酮研究进展(综述)

大豆异黄酮研究进展营养与食品卫生学摘要：本文介绍了大豆异黄酮的研究进展，包括大豆异黄酮的分布和组成、物理化学性质、生理作用、毒理作用等，大豆异黄酮具有抗肿瘤、防治心血管疾病等功能。关键字：大豆异黄酮生理功能药理作用毒理作用研究进展近年来，随着人民生活水平的不断提高，人民的膳食结构发生了变化，引起了很多癌症和心血管等疾病，健康问题越来越引起人们的重视。我国大豆资源丰富，豆制品作为传统饮食一直受到亲赖。由于近年来对黄酮类物质的研究的深入，发现大豆异黄酮具有很多生理，药理功能，成为近来研究的热点。大豆异黄酮是大豆中一种具有生理功能的活性物质，随着其保健作用研究开发的不断深入，大豆异黄酮的存在形式及生理功能的机理正逐渐被人们认识。大豆异黄酮是大豆生长中形成的一类次生代谢产物，国外最早报道始于1931年，Walz[1]（1931)用90%甲醇首先从豆奶中提取了7,7,4'-三羟基异黄酮-7-葡萄糖苷；Walter[2]（1941）最早报道了大豆片商业制品中异黄酮的含量。后来Gyogy[3]等（1964）、Naim[4]等（1973；1974）、Eldridge[5]等（1982）分离测定了丹贝（tempe）、大豆分离蛋白、脱脂蛋白、大豆粉和大豆浓缩蛋白中的异黄酮，分离出的异黄酮为大豆苷原（daidzein）、大豆苷（daidzin）、染料木黄酮（genistein）、染料木酮苷（genistin）、大豆黄素苷（glycitin）。20世纪80年代以来，国内外学者对大豆异黄酮的生理功能、制备、检测、应用等进行了广泛的研究，目前已达到一定深度。1大豆异黄酮的来源、分布与组成大豆异黄酮(SoybeanIsoflavone)是一种植物化学素，属植物黄酮类，主要来源于豆科植物的荚豆类，大豆中的含量较高，为0.1％-0.5％。主要是指3-苯并吡喃酮为母核的化合物[6]，大豆中天然存在的大豆异黄酮总共有12种，可以分为3类，即黄豆苷类(Daidzingroups)、染料木苷类(Genistingroups)、黄豆黄素苷类(Glycitingroups)。每类以游离型、葡萄糖苷型、乙酰基葡萄糖苷型、丙二酰基葡萄糖苷型等4种形式存在。游离型的苷元(Aglycon)占总量的2％-3％，包括染料木黄酮(Genistein)、黄豆苷元(Daidzein)和黄豆黄素(Glycitein)。结合型的糖苷(Glycosides)占总量的97％～98％,主要以染料木苷(Genistein)和黄豆苷(Daidzin)及丙二酰染料木苷(6'-O-ma-1onylGenistin)和丙二酰黄豆苷(6'一O—malonyldaid-zin)形式存在，约占总量的95％。种植环境、加工方法、遗传因素等对大豆异黄酮的含量和成分有一定影响，表现为不同大豆品种中异黄酮总量及各组分比例的差异。2大豆异黄酮的性质2.1物理性质纯大豆异黄酮是无色的晶体物质[7]。染料木黄酮为无色片状结晶，黄豆苷元为无色针状结晶[8]。工业上的大豆异黄酮产品为白色或淡黄色粉末[9]。大豆异黄酮与豆制品的苦涩味和收敛性有关，游离型的苷元（尤其是染色木黄酮和黄豆苷元）比其糖苷化合物具有更强的不愉快风味。合成的黄豆苷元的熔点为320-321℃（分解）[10]，合成的染料木黄酮的熔点为295-296℃[11]，合成的以及从大豆胚芽中提取的黄豆黄素的熔点为337-339℃[12]。2.2化学性质大豆异黄酮中只有葡萄糖苷配基即游离型苷元的生物活性最高，大豆异黄酮中的共轭苷在加热和碱性条件下可以水解去掉丙二酰基和乙酰基而转化成葡糖苷。碱水解条件pH值为8-13，水解程度随pH值及温度的升高而加大。大豆异黄酮中的葡糖苷在强酸高温或酶存在的条件下可水解去掉葡萄糖基而转变成葡萄糖苷配基形式。酶解法所采用的酶为β-葡萄糖苷酶，水解最适合条件以酶的活性最高为准。3生理功能3.1抗癌作用Barnes总结了G对体外和体内癌模型的作用效果,三分之二的结果报道G使癌风险(发生率,潜伏期,癌数量)显著减少。体外癌模型中,G抑制人癌细胞株增殖的IC50值范围较大(2.6-79Lmol/L或1-30Lg/mL),仅少数例子IC50低于13.2Lmol/L(5Lg/mL),这被认为是消费大豆膳食的血清浓度上限。D可抑制黑色素瘤B16细胞生长,降低体内生瘤能力。D对人早幼粒细胞HL-60有分化诱导作用,且与维甲类化合物有分化诱导协同作用。尽管流行病和癌模型研究表明异黄酮对癌症有防治作用，但其作用于癌细胞的生化位点和作用机理还不清楚，近年来的研究主要集中在抑制酶和增长因子作用，弱雌激素和抗雌激素作用以及抗氧化作用等方面来研究的。3.2抗氧化作用在微核测试系统中发现，G和D在相对较高浓度下抑制脂质过氧化。G也能有效防治UVA-和UVB-或过氧化基团诱导的脂质氧化。G和D抑制佛波酯诱导的HL-60细胞过氧化氢形成。异黄酮没有抑制NADPH的酶促氧化作用，提示其抗氧化机制可能是自由基消除作用。大豆异黄酮可增强人血浆抗氧化能力，尤其增强LDL抗氧化修饰能力，因此能够起到防止心血管疾病的积极作用［13］。大豆异黄酮具有降低LDL颗粒体积和防止LDL过度氧化的作用，通过这种作用减少脂肪在冠状动脉壁沉积，从而减少粥样硬化率。有研究发现酯化的大豆异黄酮更容易并入LDL，以发挥其抗氧化作用。大豆异黄酮的抗氧化特性首先是通过清除活性氧自由基，预防脂质过氧化的产生和阻断脂质过氧化的链式反应来发挥其作用的［14］。大豆中G和D与活性氧自由基相互作用而表现为抗氧化作用，且摄入含异黄酮的食物比单独补充抗氧化剂效果更好［15］。大豆异黄酮诱导体内抗氧化酶的活性，其中包括超氧化物歧化酶以及过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶。3.3抗衰老作用脂质过氧化物是生物体细胞过氧化产物,在细胞内的含量与年龄正相关,是衰老的标志之一；GSH-Px是机体内重要的抗氧化酶,与SOD一样均为细胞内自由基的防御酶体系。在以大豆异黄酮原粉为材料进行的小鼠饲养试验中,设置了三个剂量组(高剂量组为200mg/100m1,中剂量组为40mg/100ml,低剂量组为8mg/100m1,30d后测定全血GSH-Px含量；饲喂45d后处死小鼠,取背部皮肤测定羟脯氨酸含量。结果显示较高剂量的大豆异黄酮对动物衰老有一定的抑制和延缓作用[16]。4药理作用4.1预防心血管疾病流行病学调查发现,长期摄食大豆制品的人群能延缓动脉硬化发生,减少血总胆固醇浓度,降低心脏病发病率。大豆异黄酮在心血管疾病中的作用机制是多元化的,较成熟的机制有抗氧化作用、受体调节、抑制血管平滑肌细胞增殖、抗血栓生成作用等。大豆异黄酮可抑制酪氨酸激酶而降低血小板内酪氨酸蛋白磷酸化,导致血小板活性降低,使其在血管壁上沉积和聚集减少,防止全身与动脉粥样硬化有关的血栓形成。大豆异黄酮显著抑制大鼠高脂饲料所致的血浆三酰甘油水平升高,而且对进食高脂饲料引起的体内过氧化物水平升高具有显著拮抗作用。主要表现在降低肝脏及心肌中的自由基水平,升高肝脏超氧化物歧化酶(SOD)和肝脏及心肌中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性,减少血清及肝脏、心肌和主动脉中的总抗氧化产物含量[17]。4.2防治妇女骨质疏松人们正在寻找一种新的治疗骨质疏松的药物，大豆异黄酮是一种极具开发潜力的物质，具有雌激素作用，而没有使用雌激素的副作用。对于雌激素水平低者，大豆异黄酮表现为弱雌激素作用，与成骨细胞内的雌激素受体结合，加强成骨细胞的活性，促进骨基质的产生、分泌和骨矿化过程，可预防骨质疏松症的发生。研究结果表明，人体摄入较高及剂量的大豆异黄酮的大豆蛋白，可体高受试者腰椎骨的骨密度[18]。4.3大豆异黄酮与糖尿病胰岛β细胞内抗氧化酶的水平不仅影响这些细胞的抗自由基损伤的能力，而且与胰岛素的释放有关。有文献报道用大豆异黄酮对糖尿病进行干预时，发现它可抑制小肠对糖的吸收，更好地调整体内糖代谢平衡，G、D与D的细菌代谢产物雌马酚，在体外能预防人的由糖诱导的低密度脂蛋白脂质过氧化反应。大豆异黄酮在体外能抑制兔小肠粘膜对糖的吸收。另外，大豆异黄酮具有较弱的雌激素样作用对糖尿病患者的代谢紊乱也有一定的调节功能［19］。4.4大豆异黄酮与肾病近年来发现大豆异黄酮对肾病病人的肾功能呈现出一种有益的影响，这种效果与传统上肾病忌食豆制品有一定的冲突，较难解释。很多肾病如肾病综合征可以并发高脂血症，最常见的解释是低白蛋白血症刺激肝脏载脂B代偿性合成增加，继而产生过多LDL，引起高脂血症。许多年前就有肾毒性学说，即血脂增高会促进肾小球病变进行性加重，这一点已得到证实。因此，降低血脂以保护肾功能，是肾病治疗的一个很重要的组成部分，大豆异黄酮降血脂作用可以保护肾脏功能。还有报道大豆异黄酮在体外表现出利尿剂的生物活性，可以抑制Na+K+2Cl-跨膜转运，保证有足够的血流量，有利尿作用，对于离体的肾脏能松弛肾血管。因此，大豆异黄酮又可以防治肾病。5毒理作用大豆异黄酮中的金雀异黄素属于低毒物质,其毒性主要表现为雌激素样作用,可引起实验动物性早熟、假孕、胎盘吸收、死胎、流产及不育等生殖毒性作用,体重及器官重量下降,超大剂量时可引起动物死亡。给予新生或青春期前大鼠500mg/kg剂量的金雀异黄素,可促进乳腺、子宫、卵巢的分化,乳腺重量增加。大豆异黄酮在发挥抗癌、抗动脉硬化、抗骨质疏松等有益作用的同时,也会影响雄性动物的内分泌,使其体内激素水平发生改变,并产生实质性的病理学变化,提示大豆异黄酮在发挥有益作用的同时对雄性动物生殖系统可能产生的不良作用不容忽视。新出生动物对金雀异黄素较为敏感的实验结果,最近引起了人们对含大豆蛋白的婴儿食品中异黄酮类物质含量的极大关注和担忧。调查发现,在5个婴儿食品品牌的25个样品中,异黄酮平均含量为32-47µg/ml。按4个月婴儿饮食量计,平均暴露量为28-47mg/d或45-80mg/kg/d。7份婴儿血浆样品中金雀异黄素和大豆素平均浓度水平分别为684µg/L和295µg/L,是食用母乳或牛奶的婴儿血浆中浓度水平的200多倍。这样高的异黄酮水平对婴儿会产生何种效应还有待进一步的追踪研究。6大豆异黄酮水解方法6.1原理大豆异黄酮苷属于氧苷类，是酚羟基与糖缩合而成的β-D葡萄糖苷。通过水解反应使苷键裂解得到大豆异黄酮苷元和葡萄糖配基。6.1.1酸水解大豆异黄酮苷能被稀酸催化水解，反应在稀醇中进行，用醋酸、硫酸等均可发生水解，但从实际生产和经济实用角度考虑，实验选用盐酸。苷键首先发生质子化，然后苷键断裂生成苷元和糖的阳碳离子中间体，在水解阳碳离子经溶剂化，再脱去氢离子而形成糖分子。酸催化水解的关键是O-苷基的苷质子化程度。6.1.2碱水解苷键具有缩醛结构，对碱较稳定，但异黄酮苷键具有酯苷性质，可用碱进行水解。6.1.3酶催化水解酶催化水解酶的专属性很强，当酶催化水解苷键时，条件温和，只对键产生断裂，苷元的结构不被破坏，大豆异黄酮的苷键为B一葡萄糖苷键。6.1.4Smith降解法该法是一种氧化开裂法，比酸水解温和，能完整地保持苷元的结构，先用NaIO将糖的二羟基氧化开裂为二元醛结构，第二步用NaBH将二元醛结构还原成二元醇结构，第三步在室温条件下与稀酸作用使其水解。7含量测定方法7.1紫外分光光度法大豆异黄酮结构中羟基和芳环形成较强的共轭体系，对紫外光有较强的特征吸收，所以可采用紫外分光光度法对大豆异黄酮进行含量测定，该法具有方法简便，重现性好等优点，但特异性较差。7.2色谱法7.2.1薄层扫描法薄层扫描法具有取样量少，操作简便，分离效果好等优点，但其薄层显色剂用量难以准确控制，人为误差较大。7.2.2高效液相色谱法高效液相色谱法是目前测定大豆异黄酮研究工作中应用最为广泛的一种方法，此法具有测定样品范围广、样品制备步骤少、成本低、分离效率高、灵敏度好、测定结果准确等特点，且有多种检测器可供选择。样品多采用不同浓度的甲醇、乙醇直接提取、超声或回流提取后用酸或酶水解后进行测定，也有经柱层析分离等方法。7.2.3色相色谱法气相色谱法具有进样量少、高敏感性、高选择性、高特异性等突出优点，但在测定大豆黄