近年來,經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)歐美國家患乳腺癌、大腸癌機(jī)率高于中國、日本等食用大豆食品的國家的4倍,患前列腺癌發(fā)生率高于中國、日本等國家的3倍以上[1]。科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn),這一現(xiàn)象與大豆中所含的功能性物質(zhì)大豆異黃酮是密切相關(guān)的。這一研究成果,在世界各國掀起了大豆異黃酮的研究和消費熱潮。功能性大豆食品已成為美國發(fā)展最快的行業(yè)之一,平均每年以10%的速度遞增。

大豆異黃酮具有多種生理功能,可預(yù)防骨質(zhì)疏松癥、防止心腦血管疾病、預(yù)防癌癥和減少腫瘤數(shù)目(著名的抗癌新藥/金轉(zhuǎn)停0其主要成分就是大豆異黃酮)、減輕或避免因雌激素減少引起的更年期綜合癥,以及抗衰老和防止酒精中毒等功效。

1、大豆異黃酮的化學(xué)組成

異黃酮在自然界中的分布只局限于豆科的蝶形花亞科等極少數(shù)植物中,如大豆、墨西哥小白豆(garbaanzobeans)、苜宿(clover)和綠豆(greenpea)等植物中。其中異黃酮含量高的只有苜宿和大豆,一般苜宿中異黃酮的含量為015%~315%,大豆中異黃酮含量為0105%~014%,異黃酮的含量與植物的產(chǎn)地、生長條件以及生長期有關(guān)。由于受原料來源的限制,人們目前研究最多的還是大豆異黃酮。

大豆異黃酮是一種混合物,其結(jié)構(gòu)主要有三種:葡萄糖苷配基(aglucone)、葡萄糖苷(glucone)和con-jugatedglucone,葡萄糖苷配基以游離的形式存在于大豆中,主要有染料木黃酮(genistein)、黃豆苷原(daidzein)和大豆黃素(glycintein),這三種異黃酮在大豆籽粒中含量甚少,約占異黃酮含量的2%~3%。大豆籽粒中有97%~98%的異黃酮是以葡萄糖苷(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種:6d-0-malonylgenistin、6d-0-acetylgenistin、6d-0-malonyldaidzin、6d-0-acetyldaidzin、6d-0-malonylglycitin、6d-0-acetylglycitin。

2、大豆異黃酮的性質(zhì)

2.1 物理性質(zhì)

純大豆異黃酮是無色、有苦澀味的晶體狀物質(zhì)。大豆異黃酮易溶于丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯等極性溶劑中。

在水溶性上,與大豆異黃酮的結(jié)構(gòu)有關(guān)。游離形式的大豆異黃酮(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難溶于水,在水中的溶解度在4e~50e沒有明顯變化,在70e~90e時其溶解度隨著溫度的升高而顯著增加。因此,在用水溶液提取大豆異黃酮時,溫度應(yīng)超過70℃。

2.2 化學(xué)性質(zhì)

大豆異黃酮中只有葡萄苷配基(aglucone)的生物活性最高,因此許多資料都側(cè)重于如何提高大豆異黃酮中葡萄糖苷配基的含量。本文在大豆異黃酮的性質(zhì)中也側(cè)重介紹這一點。

大豆異黃酮中的conjugatedglucone在加熱和堿性條件下可以水解去掉丙二?；鸵阴；D(zhuǎn)化成glucone。堿水解條件pH值為8~13,水解程度隨pH值及溫度的升高而加大。

大豆異黃酮中的glucone在強(qiáng)酸高溫或酶存在的條件下可水解去掉葡萄糖基而轉(zhuǎn)變成葡萄糖苷配基(aglucone)形式。酶解法所采用的酶為B-葡萄糖苷酶,水解最適條件以酶的活性最高為準(zhǔn)。

3、大豆異黃酮的提取及精制

3.1大豆異黃酮的提取提取工藝:

原料要求    對于進(jìn)行大豆異黃酮提取的原料應(yīng)是事先經(jīng)過脫脂的,如大豆粉、大豆粕、脫脂大豆等。原料的粒徑最好在015mm~018mm,最大不超過1mm。原料粒徑過大,給提取造成困難,粒徑過小,粉末度過高,給后續(xù)分離操作帶來困難。

提取方式及條件      提取方式一般有罐式浸出、逆流萃取以及利用滲透方式提取等。提取所采用的溶劑有乙醇水溶液、甲醇水溶液、丙酮酸溶液和弱堿性水溶液等。考慮后續(xù)操作的難易程度、操作成本以及溶劑毒性等因素,最常用的是乙醇水溶液,其次為弱堿性水溶液。采用乙醇水溶液提取,乙醇濃度為40%~80%,溶劑與原料比為(8~16)B1(體積ml/重量g),提取溫度50e~90e,提取次數(shù)為1~3次,提取時間3h~10h。采用弱堿性水溶液提取的雜質(zhì)比較多,一般用于綜合利用回收蛋白質(zhì)等工藝。也有資料報道采用丙酮(加酸)溶液提取,其大豆異黃酮的提取率高于采用乙醇水溶液的提取率。

分離    溶劑提取一定時間后,進(jìn)行分離去除溶劑不溶物,分離方法采用常規(guī)分離方法,如過濾、離心分離等。經(jīng)離心分離后得到的溶劑浸提物干燥后測定大豆異黃酮的含量為015%~110%左右。312大豆異黃酮的精制大豆異黃酮的精制方法有超濾膜法、吸附法、柱層析法、高效液相色譜法、重結(jié)晶和溶劑萃取等多種方法。在這里介紹幾種比較適用于工業(yè)化生產(chǎn)的方法供參考。

3.2  采用吸附法進(jìn)行精制精制工藝:

浸提液——吸附樹脂吸附——解吸——干燥

此工藝是采用吸附樹脂吸附浸提液中的大部分大豆異黃酮,去除浸提液中的蛋白質(zhì)、單糖、多糖及其他物質(zhì),從而提純大豆異黃酮。所采用的吸附劑可以是非極性、弱極性和極性樹脂,常用的吸附劑有ethylvinylbenzene-divinyl-benzene,styrene-divinyl-enxene,polystyrenepolymets,copolymers,(MHSO3)-Na等。吸附樹脂吸附后用解吸液進(jìn)行解吸,所采用的吸附劑不同,解吸液也不同。解吸液解吸后進(jìn)行干燥,可以得到40%~90%的大豆異黃酮。

超濾膜與吸附樹脂相結(jié)合工藝:

浸提液y超濾膜y吸附y(tǒng)解吸y干燥

這種提取方法是用超濾膜去除部分雜質(zhì),減輕了吸附樹脂的負(fù)擔(dān)。超濾膜的切割分子量為600~100000。采用堿水提取的浸提液因genistin在水中的溶解度與溫度有關(guān),通過超濾膜的浸提液溫度在80e以上,以保證genistin通過超濾膜。單純采用超濾膜精制,大豆異黃酮的純度約1%~2%左右。因此要與吸附樹脂相結(jié)合。

吸附與溶劑萃取相結(jié)合

這一工藝是對原料綜合利用的典型工藝,不僅可以得到大豆異黃酮,還可以得到大豆皂甙、蛋白質(zhì)以及水溶性多糖。這一工藝很適用于采用高于蛋白質(zhì)等電點的弱堿性水溶液提取的工藝。

弱堿性水浸提液中含有多糖、蛋白質(zhì)、皂甙以及大豆異黃酮等,經(jīng)吸附樹脂吸附后,吸附了大部分大豆異黃酮和皂甙,利用皂甙不溶于丙酮,而大豆異黃酮溶于丙酮的性質(zhì),用丙酮萃取大豆異黃酮,即可得到大豆皂甙,也可以得到高純度的大豆異黃酮。

吸附樹脂未吸附物中含有蛋白質(zhì)及多糖等物質(zhì),通過調(diào)節(jié)pH值在410~510,最好是415左右,使蛋白質(zhì)沉淀,再通過離心的方法回收蛋白質(zhì)和多糖。

此工藝酸化回收蛋白質(zhì)可在吸附后進(jìn)行,也可以在吸附前進(jìn)行。此外,還有用多種溶劑萃取法提純大豆異黃酮。這些方法都是基于大豆異黃酮的物理性質(zhì)確定的。

經(jīng)上述工藝制得的大豆異黃酮若純度及色澤難以滿足要求,可用活性炭脫色,重結(jié)晶法進(jìn)行純化。

4、結(jié)束語

經(jīng)調(diào)查,市場對大豆異黃酮的年需求量在1500t,而目前的年生產(chǎn)量為500t。因此,大豆異黃酮的研究和開發(fā)還具有很大的市場潛力。但是目前存在著大豆異黃酮的生產(chǎn)成本較高,工藝復(fù)雜,投資大等問題,這些還有待于研究開發(fā)人員進(jìn)一步研究,降低成本,使大豆異黃酮這種保健品走入千家萬戶。