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[1]。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0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。

1、大豆异黄酮的化学组成

异黄酮在自然界中的分布只局限于豆科的蝶形花亚科等极少数植物中,如大豆、墨西哥小白豆(garbaanzobeans)、苜宿(clover)和绿豆(greenpea)等植物中。其中异黄酮含量高的只有苜宿和大豆,一般苜宿中异黄酮的含量为015%~315%,大豆中异黄酮含量为0105%~014%,异黄酮的含量与植物的产地、生长条件以及生长期有关。由于受原料来源的限制,人们目前研究最多的还是大豆异黄酮。

大豆异黄酮是一种混合物,其结构主要有三种:葡萄糖苷配基(aglucone)、葡萄糖苷(glucone)和con-jugatedglucone,葡萄糖苷配基以游离的形式存在于大豆中,主要有染料木黄酮(genistein)、黄豆苷原(daidzein)和大豆黄素(glycintein),这三种异黄酮在大豆籽粒中含量甚少,约占异黄酮含量的2%~3%。大豆籽粒中有97%~98%的异黄酮是以葡萄糖苷(glucone)和conjugatedglucone的形式存在。葡萄糖苷(glucone)型包括genistin、daidzin、glycintin;conjugatedglucone包括乙酰型和丙二酰型葡萄糖苷共6种:6d-0-malonylgenistin、6d-0-acetylgenistin、6d-0-malonyldaidzin、6d-0-acetyldaidzin、6d-0-malonylglycitin、6d-0-acetylglycitin。

2、大豆异黄酮的性质

2.1 物理性质

纯大豆异黄酮是无色、有苦涩味的晶体状物质。大豆异黄酮易溶于丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯等极性溶剂中。

在水溶性上,与大豆异黄酮的结构有关。游离形式的大豆异黄酮(aglucone)水溶性最差,基本不溶于水,glucone和conjugatedglucone一般易溶于水,但glucone中的genistin难溶于水,在水中的溶解度在4e~50e没有明显变化,在70e~90e时其溶解度随着温度的升高而显著增加。因此,在用水溶液提取大豆异黄酮时,温度应超过70℃。

2.2 化学性质

大豆异黄酮中只有葡萄苷配基(aglucone)的生物活性最高,因此许多资料都侧重于如何提高大豆异黄酮中葡萄糖苷配基的含量。本文在大豆异黄酮的性质中也侧重介绍这一点。

大豆异黄酮中的conjugatedglucone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glucone。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glucone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(aglucone)形式。酶解法所采用的酶为B-葡萄糖苷酶,水解最适条件以酶的活性最高为准。

3、大豆异黄酮的提取及精制

3.1大豆异黄酮的提取提取工艺:

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015mm~018mm,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)B1(体积ml/重量g),提取温度50e~90e,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015%~110%左右。312大豆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。

3.2  采用吸附法进行精制精制工艺:

浸提液——吸附树脂吸附——解吸——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。所采用的吸附剂可以是非极性、弱极性和极性树脂,常用的吸附剂有ethylvinylbenzene-divinyl-benzene,styrene-divinyl-enxene,polystyrenepolymets,copolymers,(MHSO3)-Na等。吸附树脂吸附后用解吸液进行解吸,所采用的吸附剂不同,解吸液也不同。解吸液解吸后进行干燥,可以得到40%~90%的大豆异黄酮。

超滤膜与吸附树脂相结合工艺:

浸提液y超滤膜y吸附y解吸y干燥

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80e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。

吸附与溶剂萃取相结合

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黄酮。

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410~510,最好是415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。

4、结束语

经调查,市场对大豆异黄酮的年需求量在1500t,而目前的年生产量为500t。因此,大豆异黄酮的研究和开发还具有很大的市场潜力。但是目前存在着大豆异黄酮的生产成本较高,工艺复杂,投资大等问题,这些还有待于研究开发人员进一步研究,降低成本,使大豆异黄酮这种保健品走入千家万户。