大豆异黄酮的性质与研究进展

大豆异黄酮的性质与研究进展

王梦瑶

2011级生物技术专业生命科学学院四川大学成都四川 610065

摘要：异黄酮是一类具有重要生物活性的化合物，在大豆和大豆制品中含量丰富。本文综述了大豆异黄酮的理化性质、生理功能、提取方法、生物活性、主要的药物作用以及大豆异黄酮在保健食品中的应用，分析了目前大豆异黄酮的市场状况，以及大豆异黄酮的研究前景。关键词：大豆异黄酮；化学结构；生理功能；提取方法

1 概述：

大豆异黄酮的英文名是Soybean Extract Powder 或Soybean Isoflavones(SIF)[1]。它是从天然植物大豆中提取的一种生物活性物质，主要分布于大豆种皮、胚轴、子叶中。大豆异黄酮属类黄酮化合物，是双酚类的结构。其分子结构与人体内分泌的雌激素雌二醇很相似，对人体可起到与雌二醇相似的作用，同时又没有药物雌二醇的副作用，故又被叫做天然植物雌激素。天然植物中存在的异黄酮多以含葡萄糖苷的形式存在，在体内经葡萄糖水解酶的作用可水解为不含葡萄糖苷的甙元，通过小肠和大肠，特别是在小肠中被吸收利用，再经过肝脏中酶的作用形成硫酸盐或葡萄糖醛酸结合物，最后经胆汁及尿液排泄[2]。

2 大豆异黄酮的理化性质

2.1 化学组成和结构

大豆中天然存在的大豆异黄酮约有12种,可以分为3类,即染料木素(金雀异黄素，genistein),大豆黄素(daidzein)和黄豆黄素(glycitein),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(其结构式见图1 和图2)。

2.2 大豆异黄酮的物理性质

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，无毒，有轻微苦涩味，在醇类、酯类和酮类溶剂中有一定溶解度,不溶于冷水,易溶于热水,难溶于石油醚、正己烷等。

2.3 大豆异黄酮的化学性质

2.3.1 热稳定性

大豆种子中3种丙二酰基异黄酮葡萄糖苷具有热不稳定性，5℃贮存5d即自动水解为葡萄糖苷。丙二酰基葡萄糖苷型异黄酮干热处理后分解得到乙酰基葡萄糖苷型异黄酮。有研究发现，在较高的温度下，丙二酰基染料木苷(6”-O-acetylgenistin)和乙酰基染料木苷(6”-O-acetylgenistin)可产生脱酯化作用生成丙二酸甲酯、乙酸甲酯和染料木苷，且最高转化温度为50℃；此外，大豆异黄酮提取液在贮存过程中也会发生染料木苷衍生物向染料木苷的转化。葡萄糖苷型异黄酮在强酸高温或酶存在下，可水解去掉葡萄糖基而转化为苷元型异黄酮。

2.3.2 水解反应

大豆异黄酮糖苷的水解可分为三步：第一步是丙二酰基葡萄糖苷水解为乙酰基葡萄糖苷，第二步是乙酰基葡萄糖苷水解为β-葡萄糖苷，第三步是β-葡萄糖苷水解为大豆异黄酮苷元。前两步水解很容易进行，高温、弱酸性和弱碱性条件都可使其水解，相比较而言，弱碱性和高温条件下水解较快。碱水解条件为pH值8-13，水解程度随pH值及温度的升高而增大。第三步β-葡萄糖苷水解为大豆异黄酮苷元就需要较高的条件，通常是采用高温低pH值或酶水解两个途径。

2.3.3 酯化反应

通过诱导物将大豆异黄酮进行酯化反应。酯化后的大豆异黄酮的溶解性明显提高。在体内的环境中，酯化后的大豆异黄酮很容易被水解，重新生成大豆异黄酮，发挥其生理功能作用。诱导物以丁二酸为佳，也可使用戊二酸、己二酸或磷酸，生成羧酸酯或磷酸酯，它们可被消化道或胃肠所分泌的消化液或在体内的酸性环境下或在不同的酶的作用下水解成大豆

异黄酮。酯化反应的部位可在C4’位、C5位、C6位、C7位均可。[3]

3 大豆异黄酮的重要生理或药用功能（生物活性）

大量研究表明大豆异黄酮可以预防和治疗多种疾病，包括骨质疏松症、动脉硬化、妇女更年期综合症，以及各种癌症，如乳腺癌、肠癌、肺癌、白血病、前列腺癌等。

3.1 大豆异黄酮与癌症

从流行病学的研究中发现，亚洲人患乳腺癌的发病率只有美国人的十分之一，前列腺癌的发病率仅是美国的百分之二，这可能与种族，遗传、饮食等多种因素有关，但其中大豆的摄入量被认为是一个重要的因素。

大豆对激素依赖性癌症的抑制作用，主要在于大豆中含有的异黄酮，异黄酮在雌激素水平高的个体表现为抗雌激素作用。过剩的雌激素能刺激突变细胞转化为癌细胞，增加患乳癌、前列腺癌等与雌激素有关的癌症的危险性。当雌激素水平较高时，由于异黄酮与其结构相似，所以能接合到细胞表面的雌性激素的受体上，减少了雌激素与受体结合的机会，从而降低雌激素的活性，减少了妇女因雌激素高水平患乳隐癌的危险性。有通过MTT比色法检测大豆异黄酮对大鼠肝癌CBRH-7919细胞和小鼠白血病CML-K562细胞增殖的影响来研究大豆异黄酮的抗肿瘤活性的研究数据表明其具有显著的抗肿瘤性，但其抗肿瘤性是否与其抗氧化性有关还需进一步研究[4]。

对于大豆异黄酮与人类乳腺癌复发和死亡的风险的关系，早期假说认为大豆异黄酮具有EＲ激动效应，从而影响乳腺癌患者的预后[5]。后来大量的研究推翻了这个假说。Nechuta 等[6]将3个前瞻性研究进行了荟萃分析，病例总数达到9514 例，中位随访7. 4 年。结果显示，每日摄入大豆异黄酮10 mg 以上，复发风险明显降低，风险比为0. 75 ( 95% CI: 0. 61～0. 92) ，死亡率也存在下降的趋势，风险比为0. 83( 95%CI: 0. 64～1. 04) 。实际上，假说不成立的主要原因是因为啮齿类动物对大豆异黄酮的代谢与人类不同[7]。此外，有研究表明异黄酮降低风险的效果与EＲ、HEＲ-2 及绝经状态密切相关[8], 大豆异黄酮能降低健康人群的风险因素水平[9]。对于其机制目前有以下猜测：表观遗传调节、特定的基因多

态性、某些信号通路调控等等。

4.2 大豆异黄酮与骨质疏松症

骨质疏松症是由于单位体积内骨质、骨小梁的减少而引起骨的退化性改变，从而骨脆性增加，易发生疼痛和骨折的一种慢性全身性的骨骼疾病。而大豆异黄酮对预防骨质疏松的作用主要是它的弱雌激素作用。临床上，对绝经期后骨质疏松症的患者实施雌激素补充治疗，骨量的减少得到了明显的抑制，骨折发生率也明显降低，而且大豆异黄酮对钙的代谢也有重要影响。大豆分离蛋白可以减少尿中钙的排泄，而除去异黄酮的分离蛋白则没有这个作用，即在同一蛋白水平下，尿钙的排出与蛋白种类无关，只是与其中所含的异黄酮多少有关。[10] 4.3 大豆异黄酮与动脉硬化

70 年代Carroll首次报道了大豆蛋白可以降低血胆固醇。研究发现与正常低密度脂蛋白(Low DensityLipoprotein,简称LDL)相比，富含大豆异黄酮酯的LDL能明显抑制细胞增殖，所以得到结论大豆蛋白中降低血胆固醇起主要作用的成分是大豆异黄酮。我们知道，血液中LDL- 胆固醇浓度高是动脉硬化症的主要病因。而LDL 的氧化是动脉壁巨噬细胞吸收LDL 形成动脉粥样化的先决条件，由于染料木素能增强抗氧化酶的活性，所以当进入动脉壁的LDL 含有抗氧化和抗增殖特性的大豆异黄酮时，就不易诱发动脉粥样化了。大豆异黄酮对心血管的另一可能的保护机理是它作为抗氧化剂能够抑制脂蛋白的氧化，大豆异黄酮可减少体内脂质的过氧化，从而抑制L D L 的氧化。

动脉粥样硬化( atherosclerosis，As)是一个多因素参与的复杂疾病，发病机制至今尚未完全明了。Ｒoss在损伤反应学说的基础上明确提出:As 是一种炎症性疾病而不是单纯的由于脂质的沉积所致。国内外的研究均发现，炎性相关分子单核细胞趋化蛋白-1 (monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)及其特异性受体CCＲ2 (C-C chemokine receptor)、单核细胞趋化蛋白-1 诱导蛋白( monocyte chemotactic protein-1 induced protein，MCPIP)、C 反应蛋白(CＲP)在其病变形成和发展中发挥重要作用。研究发现大豆异黄酮中的主要成分染料木黄酮能通过抑制核因子κB(NF-κB)的激活抑制氧化性低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导的血管平滑肌细胞中MCP-1 的表达，还能抑制肝细胞中CＲP 表达，提示SIF 抗As 的作用与减少炎症相关分子表达有关。实验结果表明SIF 能够抑制大鼠As 病变的形成，其机制可能与SIF 抑制NF-κ B 的活化，下调促As 病变的炎症相关基因MCP-1、CCＲ2、MCPIP 及CＲP 的表达有关。本研究从新的角度报道了SIF 抗As 的作用机制，为已投入市场的大豆异黄酮心血管保护作用提供了新的实验依据。

4.4 大豆异黄酮与糖尿病

大豆异黄酮是一类天然降血糖成分，其作用机制主要有：保持β细胞活性，抑制胰岛β细胞凋亡；干扰小肠对糖的吸收，使餐后血糖峰值后移与降低；胰岛素样作用，促进外周组织利用糖，调整糖代谢；通过抗氧化、维护生物膜稳定，保护胰组织，调节与糖代谢有关的酶类的释放及其活性。研究明确表明大豆异黄酮具有降血糖作用，其可能机制是通过抑制胰岛细胞凋亡、提高免疫等途径促进胰岛β细胞功能的恢复。实验表明大豆异黄酮抑制了胰岛细胞Fas 蛋白表达，表明其降血糖活性与阻止Fas 途径介导β细胞凋亡有关。[12]

4.4 豆异黄酮与心血管疾病

大豆异黄酮的抗氧化作用可以修复内皮细胞的损伤，对心血管有显著的保护作用。大豆异黄酮对损伤内皮细胞的保护体现在清除自由基、干扰信号通路和影响基因的表达等多个方面。现对大豆异黄酮对损伤血管的保护作用及途径的研究主要在自由基水平、基因水平、信号通路。以上研究为开发新型内皮细胞保护药物及其临床研究提供理论依据。

4.4 其他

目前研究比较多的还有以下几个方面：大豆异黄酮对AD大鼠海马CaM-CaMPK信号转导通路相关蛋白的影响[13]、对免疫性卵巢早衰小鼠外周血抗透明带抗体的影响研究[14]、对四