大豆异黄酮

子任务四　大豆异黄酮

异黄酮是黄酮类化合物中的一种，主要存在于豆科植物中。大豆异黄酮是大豆中一类多酚化合物的总称，是大豆生长中形成的一类次级代谢产物，是一类具有广泛营养学价值和健康保护作用的非固醇类物质。由于大豆异黄酮是从植物中提取，与雌激素有相似结构，因此大豆异黄酮又称植物雌激素。

一、大豆异黄酮的来源和理化特性

自然界中异黄酮资源十分有限，大豆是唯一含有异黄酮且在营养学上有意义的食物资源。大豆异黄酮主要分布于大豆种子的子叶和胚轴中，种皮含量极少。其中胚轴中含有10%～20%的异黄酮，子叶中含有80%～90%，胚轴中异黄酮种类丰富且含量较高，约为1%～2%。在每100g大豆样品中，含异黄酮128mg。传统方法生产的分离蛋白含异黄酮102mg，而豆乳中含9.65mg，因为豆乳含水93.27%，相当于干物质中每100g也含异黄酮100mg以上。豆腐中含异黄酮27.74mg，其干物质含异黄酮200mg以上。异黄酮是一种弱的植物雌激素，大豆是人类获得异黄酮的唯一有效来源。

大豆中天然存在的大豆异黄酮总共有12种，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(或金雀异黄素)、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。

大豆异黄酮在常温下性质稳定，呈白色或者淡黄色粉末状，无毒，具有收敛性和轻微的苦味，往往在豆制品如豆腐、豆奶等中留有干涩和苦味。异黄酮分子中含有2～3个酚羟基，显酸性，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、正己烷等非极性的有机溶剂。

二、大豆异黄酮的生理功能

大豆中丰富的异黄酮具有多种生物学作用。大量研究表明，大豆异黄酮有抑制癌细胞生长，降低胆固醇水平，防止骨质疏松等功能，成年人每日摄取量应在30mg～50mg。

(一)雌激素样作用

流行病学调查表明，东方人的乳腺癌、结肠癌、大肠癌的发病率远低于西方人，其重要原因是东方人的食物中豆制品摄入量较多。大豆异黄酮具有雌激素二醇的类似结构，能较弱地与雌激素受体结合并呈现雌激素样活性，在生物体内产生典型的雌激素反应。大豆异黄酮的类雌激素作用在体内表现为双向调节作用:一方面，在高雌激素环境里，大豆异黄酮显示抗雌激素作用，当与雌激素受体结合后，更具活性的体内雌激素不能再与之结合产生激素效应，避免了过多的雌激素对细胞的影响，对降低乳腺癌等与雌激素相关的肿瘤发病危害有一定作用;另一方面，在低雌激素环境里显示拟雌激素作用，与成骨细胞内的雌激素受体结合，加强骨细胞的活性，促进骨基质的产生、分泌和骨矿化过程，可以防治如骨质疏松、更年期综合症等与雌激素水平下降有关的疾病。

(二)抗肿瘤

大豆异黄酮对多种癌症具有抑制和治疗作用，是国内外公认的植物界抗癌成分的首选物质。大豆异黄酮抗癌作用与某些抗癌药相同，可作用于活性氧引起细胞分裂时的DNA变化。许多体外试验和动物试验显示，染料木素对雌激素依赖性的癌症，如乳腺癌的发生有抑制作用，染料木素结晶体在恶性肿瘤的发育过程中能有效地阻止血管增生，从而延缓或阻止肿瘤变成癌细胞。据报道，大豆异黄酮能抑制白血病细胞、胃癌细胞、神经母细胞瘤、肌肉瘤细胞、肝癌细胞等多种肿瘤细胞的生长。

(三)抗氧化、预防心血管病

研究证明，经常消费大豆食品的人群心脏病发病率低。大豆异黄酮可以有效地使血中的低密度脂蛋白胆固醇(LDL)保持较低水平，抑制LDL氧化，缓解对机体的过氧化损伤。大豆异黄酮可使总胆固醇、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白及载脂蛋白B等促进动脉硬化的成分显著下降，而使高密度脂蛋白和载脂蛋白A等抗动脉硬化的成分显著提高。大豆异黄酮中的黄豆苷元和染料木素具有强烈的抗氧化活性，是有效的自由基清除剂。它们可以清除活性氧，从而减少动脉粥样硬化、癌症和慢性炎症发病率。大豆异黄酮还具有抗溶血活性，从而抑制血小板凝集、阻止平滑肌细胞增殖等作用。

(四)预防骨质疏松

1995年世界卫生组织(WTO)对大豆异黄酮的摄取量与骨密度相关的病因学进行调查研究，结果显示，大豆异黄酮的摄取量与骨密度呈正相关。大豆异黄酮是典型的植物雌激素，具有弱雌激素活性，约相当于十万分之一的雌二醇活性，能够减轻女性更年期综合征症状，延迟女性细胞衰老，减少骨丢失，增加骨质密度，促进骨生成，降血脂等双向调节平衡功能。

三、大豆异黄酮的提取

(一)有机溶剂萃取法

有机溶剂萃取法是国内外提取异黄酮使用最广泛的方法，常用的有机溶剂主要有:乙醇、甲醇、乙酸乙酯以及它们的水溶液。有机溶剂萃取法主要用于提取脂溶性基团占优势的黄酮类化合物，因为异黄酮的特殊分子结构，决定了其较大的分子极性，根据相似相溶的原理，该物质可以被这些极性溶剂溶出，进入溶液相，为下一步的纯化处理提供了条件。在有机溶剂萃取法中最常用的溶剂是乙醇，即醇提法。提取过程中，乙醇的浓度对提取结果有较大的影响。一般认为，乙醇浓度的提高有利于异黄酮的提取，但这还跟异黄酮物质的某一特定结构有关，高浓度适用于提取游离型的苷元形式，低浓度的乙醇适用于提取葡萄糖苷形式的异黄酮。

1.溶剂、原料与设备

乙醇，脱脂大豆粕、浸提罐、过滤器、物料泵、真空浓缩器、树脂柱、暂存罐、真空泵、喷雾干燥塔等。

2.工艺流程

3.工艺要点

(1)浸提

将脱脂大豆粕置于反应釜中，浸提数小时，进行分离，得到含大豆异黄酮的浸提液。大豆异黄酮的浸提效率与醇溶剂的浓度、浸提温度、浸提时间、料液比和浸提次数等因素有关。通过控制浸提条件，可以使大豆异黄酮的浸提效率达到90%。

(2)回收醇溶剂

所得的浸提液经过滤去除豆粕等杂质后，用真空浓缩器浓缩，回收其中的醇溶剂，浓缩至一定比例。

(3)去除杂质

通过吸附的方法，将水溶性杂质去除。经过吸附分离后的大豆异黄酮粗品中的大豆异黄酮含量在15%～20%。

(4)分离和精制

要得到高纯度的大豆异黄酮产品，需将经过吸附分离后的浓缩液再进行分离纯化。通过物理和化学相结合的手段，可以达到获得高纯度大豆异黄酮的目的。

(5)喷雾干燥或真空干燥

将精制过的大豆异黄酮进行喷雾干燥或真空干燥。再经过粉碎、调配即得成品。

(二)超声波法

超声波提取异黄酮类物质的原理是其空化作用对细胞膜的破坏有助于异黄酮类化合物的释放与溶出，超声波使提取液不断振荡，有助于溶质扩散，同时超声波的热效应使水温基本维持在一定温度，对原料有水浴作用。因此超声波大大缩短了提取时间，提高了有效成分的提取率、原料的利用率。

(三)酸解法

利用异黄酮甙和异黄酮甙元在分子极性上的明显差异，采取非极性溶剂提取和酸水解结合的方法，选择性地提取出低分子极性的大豆异黄酮甙元成分。

(四)酶解法

酶解法是指在异黄酮提取过程中，通过加入适当的酶发生转糖反应和酶解反应，从而使产品异黄酮得率及含量大大提高的新兴技术。传统的醇提法，适宜提取以糖苷为中心的水溶性异黄酮，许多油溶性的异黄酮很难提取出，致使提取率低下。如选用适当的酶加入，不仅可以将油溶性的异黄酮转化为易溶于水的糖苷类而有利于提取，而且还可通过酶反应把植物组织分解，使提取传质阻力减小，有利于提取。

大豆异黄酮化合物提取和分离的相关技术很多。每种方法都有自己的优势与不足，要根据原料自身的特点和性质，提取成本及工艺设备等条件综合考虑选择最适合的提取工艺，并且可以考虑将几种提取方法相互糅合，提高异黄酮物质的提取率，达到原料的最佳利用效果。

四、大豆异黄酮在食品工业中的应用

大豆异黄酮由于具有特殊生理功能而受到广泛的关注，大豆异黄酮具有抗癌、防癌、预防骨质疏松等一系列功能，开发利用大豆异黄酮作为保健食品或食品添加剂具有重要意义。

(一)国外大豆异黄酮在功能性食品中的应用

国外已研发出多种功能、多种形式的大豆异黄酮保健食品。欧、美市场上有多种大豆异黄酮补充剂产品，推荐食用量一般为50～100mg/d。如将大豆异黄酮与葡萄籽提取物配伍，制成抗动脉硬化的保健食品;将大豆异黄酮与钙或锌一起制成速溶颗粒，用于预防骨质疏松症等。美国生产上百种大豆蛋白粉、大豆卵磷脂和大豆异黄酮类的保健食品。澳大利亚开发出一种供中年妇女食用的大豆营养补充剂，每日使用5g，其中含有大豆异黄酮80mg，大豆蛋白4 000mg，野生山药250mg。

日本开发出的水溶性高、大豆异黄酮苦涩味很少的制品，称之为“富士黄酮”。可应用于饮料、甜点心一类的健康食品。开发出的富含异黄酮的“大豆胚芽茶”功能饮料，被列入日本“特定保健用食品”名单。饮一罐大豆胚芽茶，即可摄入一个妇女一天所需的异黄酮的量。日本还开发出一种以烘烤的大豆胚芽、大麦、绿茶以及桂皮种子、竹叶等为原料的保健饮料。Tokebe等用脱脂大豆经过蒸煮、发酵等工艺制成了保健饼干，具有预防癌症、骨质疏松以及免疫调节等作用。美、日等国在大豆蛋白分离技术上居于垄断地位。按照食品加工需求，可生产出注射型、乳化型、凝胶型、分散型等多种类型产品，广泛用于肉制品、乳制品、面制品、饮品、糖果、方便食品、冷冻食品中。

(二)国内大豆异黄酮在功能性食品中的应用

我国现已批准的以大豆异黄酮为原料的保健食品共计81个，其中单独以大豆异黄酮为原料的产品2个，其余均为与其他原料成分配伍的产品。保健功能主要集中在增加骨密度、延缓衰老(抗氧化)、美容、调节血脂、免疫调节等方面。其中，免疫调节类产品，大豆异黄酮多与人参、西洋参、黄芪等配伍;延缓衰老产品中，多与葡萄籽提取物、珍珠、银耳等组合;调节血脂类产品，多与红曲、灵芝、山楂配伍;增加骨密度产品，大豆异黄酮多与钙、维生素D配伍。在这些产品中每日推荐食用量最低为1mg，最高为380mg，大多数产品的大豆异黄酮用量集中在30～150mg/d，这与国际上大豆异黄酮安全食用量范围是大体相符的。如我国天能公司研制的含大豆异黄酮的保健食品“天能中年宝片”，由大豆异黄酮、碳酸钙、维生素D为主要原料制成。经功能试验证明，具有增加骨密度的保健功能。经临床应用，还具有缓解妇女更年期症状的作用。

2005年7月1日国家食品药品监督管理局颁布并实施了《保健食品注册管理办法(试行)》，规定在提供符合要求的科学资料前提下，可以申报除国家食品药品监督管理局公布的27个功能名单以外的新功能，这为开发更多功能品种的大豆异黄酮保健食品创造了有利的政策环境。我国大豆资源不仅十分丰富，且质量很好，大豆异黄酮除在传统保健功能上的优势外，在开发抗癌、抗动脉硬化、减缓更年期症状等新产品方面具有较大潜力。随着人们对大豆异黄酮保健作用认识上的不断深入，大豆异黄酮必将在促进人体最佳健康方面发挥更为重要的作用。