大豆异黄酮的研究进展作者：佚名 科研信息来源：本站原创 点击数：360 更新时间：2005-4-27 [关键词]：大豆异黄酮,代谢,吸收,作用机制,β-葡糖苷酶,酶解 健康网讯：
大豆异黄酮（soyaisoflavones）是大豆等豆科植物生长过程中形成的一类次生代谢物，迄今为止，己知大豆中的异黄酮共有12种异构体（化学结构式见图1、2），其中3种为苷元形式，即染料木素（genistein）、大豆黄素（daidzein）和黄豆黄素 (glycitein), 9种为葡糖苷形式。大豆异黄酮在自然界中的分布有限，其含量受多种因素的影响，如地理位置、生长季节、气候、培养条件和储存方式等。大豆中大豆异黄酮的含量仅为千分之几，而且 97%～98%以糖苷形式存在，苷元仅占2%～3%。
研究表明，大豆异黄酮具有多种生理功能，不仅参与调节植物的生长活动，还能对人体发挥有益的生理调节作用。大豆异黄酮的植物雌激素作用，可以降低人体多种雌激素依赖型疾病的发病率；抗氧化作用，可用于预防和心血管疾病；能抑制酪氨酸蛋白激酶活性，诱导癌细胞凋亡；还具有抗菌作用。近年来，关于大豆异黄酮的研究报道较多，本文就大豆异黄酮的代谢与吸收、药理作用机制、生物活性与结构的关系以及大豆异黄酮酶解 的研究进展进行综述。
1 代谢与吸收
1.1 代谢
大豆异黄酮糖苷在人体内主要由肠内菌从产生的葡糖苷酶水解为苷元，苷元直接被人体吸收或者被代谢成多种单一的代谢物再被吸收，如马雌酚就是大豆黄素在人体内进行生物转化的最终代谢物。大豆异黄酮的代谢存在显著的个体差异，并受饮食结构的影响，如用不同来源的淀粉饲养时，大豆异黄酮在小鼠体内的代谢物则不同，饲喂土豆淀粉的小鼠，血液中马雌酚的含量显著高于饲喂大米淀粉的小鼠，并且小鼠肠内β-葡糖苷酶的活性亦有明显差异，这可能是不同来源的淀粉影响了小鼠的生理代谢过程或肠内菌从组成。另有报道，每天食用大豆食品的成年人中，约有30%～50%在尿液中检测不到马雌酚，原因尚不清楚。婴儿出生4个月内喂食大豆制品时也检测不到马雌酚，这说明肠内菌丛的组成对大豆异黄酮的酶解很重要。
1.2 吸收
普遍认为，大豆异黄酮苷元比糖苷更易被人体吸收。Slavin以非离子被动扩散理论推断，苷元伴随着整个消化过程都有吸收。大豆异黄酮糖苷主要在人体肠道内代谢和吸收，再转运至肝脏，并进入肠肝循环，通过肾脏排泄未被吸收的异黄酮。Setchell 等对成年人血液中大豆黄素和染料木素的含量变化进行检测发现，在食后6～8h两者含量达到峰值，如果每天食用约含50mg异黄酮的豆制品，大豆黄素和染料木素在血液中的含量可达到50～80ng/mL。迄今未见有关异黄酮发挥临床作用最佳剂量的报道。一般认为，应保证人体每天摄入50mg苷元。
2 作用机制以及生物活性与结构的关系
2.1 作用机制
大豆异黄酮是一类含有15个碳原子的多元酚化合物，具有黄酮类化合物的特异结构和生物活性，如预防癌症（乳腺癌和前列腺癌）、高胆固醇血症、心血管疾病、动脉粥样硬化和骨质疏松，还具有抗炎作用等。Kritz等研究认为，绝经妇女食用大豆异黄酮对于提高其认知能力，特别是文字记忆能力有积极作用。还有研究表明，大豆黄素的代谢物马雌酚有益于嗜酒者戒酒。然而，对于大豆异黄酮的作用机制尚不十分清楚，诸多阐述主要集中在
抗癌活性和预防心血管疾病两方面。
2.1.1 抗癌 异黄酮的抗癌活性由其激素样和非激素作用引起。普遍认为，异黄酮的非激素作用体现在其抗氧化活性方面。关于其激素样作用，近年来的研究主要集中在以下几个方面：①酪氨酸蛋白激酶（PTK）的活性在细胞促有丝分裂信号传导过程中起重要作用，而染料木素为PTK强抑制剂，对PTK 活性的抑制最终会影响细胞促有丝分裂的信号传导，从而抑制细胞的增殖，亦抑制癌细胞的生长。 ②染料木素可以促进β-生长因子的转录，从而抑制细胞周期和细胞生长过程。③异黄酮可以影响细胞凋亡过程中与抑制反应相关性表达有关的一个转录因子，进而影响细胞凋亡。④大豆异黄酮具有与雌激素相似的分子结构和分子量，与女性体内雌激素竞争结合雌激素受体，从而使体内雌激素水平保持平衡，降低与雌激素有关的癌症的发病危险。
2.1.2 预防心血管疾病 对于大豆异黄酮在预防心血管疾病过程中的作用机制尚未完全阐释清楚，目前主要有以下几点认识：①调节低密度脂蛋白 (LDL）受体：大豆异黄酮可以增强LDL受体的活性，从而促进胆固醇的清除。②抗氧化特性：大豆异黄酮对脂质过氧化体系中的脂质自由基有显著的清除作用，可有效地抑制氧化级联反应。 Ruiz-Larrea等研究
表明，染料木素可以有效地抑制脂粒氧化。③抗血栓形成：酪氨酸蛋白磷酸化与血小板活性密切相关，染料木素通过对酪氨酸激酶的抑制作用来阻断血小板源性生长因子的生成，进而导致血小板活性降低，抑制其在血管上聚集，阻止粥样硬化的发生。④舒血管作用：雌激素对在体和离体血管都有舒张作用，染料木素在舒张血管的同时还可以增强其它血管舒张剂的舒血管效应，从而使组织血流量进一步增加。⑤抑制血管平滑肌细胞的增殖：血管平滑肌细胞的过度增殖是粥样硬化发生的重要环节，染料木素可以降低成纤维细胞生长因子(FGF)和纤维蛋白溶酶源激活因子的活性，从而抑制平滑肌细胞增殖。
1.2 生物活性与结构的关系
黄酮类化合物的特异结构赋予其多种生物活性，关于其生物活性与结构之间的关系，认为B环酚羟基、2,3位碳双键、羟基数目、C4羰基等均影响黄酮类化合物的生物活性。近些年来，对于大豆异黄酮结构与其生物活性关系的研究有：①抗氧化活性与结构的关系：大豆异黄酮具有抗氧化活性，一般羟基数目越多，其抗氧化活性越强。Cao 等的研究表明，只在C5有1个羟基时，异黄酮没有抗氧化活性，3’和4’位羟基对异黄酮的抗氧化活性影响较大，当2个羟基同时存在时，抗氧化活性极强。 ②抗癌活性与结构的关系：异黄酮具有抑
制细胞增殖的作用，其结构骨架和4’位羟基是其具有该活性的重要原因；异黄酮的三羟基衍生物对细胞增殖的抑制作用更强。③抑制与雌激素相关病症发生的作用与结构的关系：女性体内雌激素失衡是导致多种相关病症发生的主要原因，而异黄酮能抑制雌激素酮还原和雌二醇氧化；5、7和4’位的羟基对该抑制作用影响较大，如果4’位羟基甲基化，则异黄酮对雌激素酮还原和雌二醇氧化的抑制作用会消失。④ 抑酶活性与结构的关系：Kee等研究发现，异黄酮对巨噬细胞内一氧化氮的合成具有抑制作用，并认为 2、3位的碳碳双键是发挥抑制作用的关键。另有研究表明，异黄酮可以抑制人3β-羟甾类(3β-HSD ) 脱氢酶Ⅱ的过度表达，抑制作用与其原子的空间排列以及对30-HSD分子的亲和力有关。
3 大豆异黄酮的酶解
对于大豆异黄酮，天然苷类的分子结构并不是其活性发挥的最佳状态，普遍认为苷元才是活性发挥的最佳状态，因苷元更容易被人体吸收。大豆异黄酮糖苷不能通过小肠壁，而是通过结肠中微生物的β-葡糖苷酶而水解，水解产物进一步被细胞降解生成苷元。因此，如果能在体外有效地水解葡糖苷为苷元，就可以显著增强大豆异黄酮的生物活性。虽然在酸性或碱性条件下糖苷键可以断裂，并且水解率也很高，但不少人对于酸或碱性条件下大
豆异黄酮苷元的稳定性表示怀疑。另外，在强酸或强碱条件下也不易进行工业化生产。而酶水解有其独特的优势，不仅水解条件温和，而且多采用弱酸性缓冲溶液，且大豆异黄酮苷元不易变性。目前获得高活性的大豆异黄酮糖苷水解酶主要有两种途径，一是从植物中直接提取，二是通过液体发酵的方法。
3.1 植物中的β-葡糖苷酶
在多种植物中都有β-葡糖苷酶，Tebayashi等用壳己糖和氯化铜浸泡经培养5d的红苜蓿根，24h后苜蓿根中异黄酮苷元的含量达到最大值。实验表明，此结果由根内所含的葡糖苷酶作用所致。从培养 48h的小麦种子中提取β-葡糖苷酶，并以类黄酮糖苷作为底物进行酶解时发现，该酶对某些异黄酮糖苷酶解效果较好，尤其对染料木素糖苷作用更为突出。实验结果亦表明，该酶的活性与苷元的B环结构有关，结构类似异黄酮的糖苷更易被其酶解。虽然大豆的子叶、胚芽、根中均含有水解大豆异黄酮的β－葡糖苷酶，但根中含量较高且容易提取。Hosel等从鹰嘴豆的根部提取β-葡糖苷酶，用于酶解异黄酮糖苷，其水解效果较好，认为该酶有底物专一性，要求糖苷键在7位，并且所连接的糖基为葡萄糖。
但是，β-葡糖苷酶在植物中的含量较少，对其提取相对较难，收率也不高，而且从植物
中提取的β-葡糖苷酶对异黄酮糖苷的水解率并不高。因此，对于植物中提取的β-葡糖苷酶的酶学特性研究较少。
3.2 菌种发酵液中的β-葡糖苷酶
在以大豆为原料的食品或抗生素发酵过程中发现，大豆异黄酮糖苷在微生物产生的β-葡糖苷酶作用下不断转化成具有生物活性的苷元形式。如少抱根霉（Rhizopus oligosporus )在丹贝生产过程中、曲霉在豆豉发酵中、红糖多孢菌（Saccharopolyspora erythaea ATCC 11635）在红霉素生产中、枯草芽抱杆菌(Bacillus subtilis)在纳豆发酵中、双歧杆菌(Bifidobacterium )在豆奶发酵中等产生的β-葡糖苷酶都能使苷元含量增加。此外，可以酶解大豆异黄酮糖苷尤其是染料木素和大豆黄素生成苷元的微生物还有黑曲霉 (Aspergillus niger)、浅玫瑰链霉菌（Streptomyces roseolus ATCC 31047）、嗜卤小单抱菌嗜盐亚种（Micomonospora halophytica subsp.halophytica ATCC 27596）、假单抱菌（Pseudomonas ZD-8）、链霉菌（Streptomyces sp.）、雅致放射毛霉(Actinomucor elegans AS3.227）、保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus ) ,德彼利氏乳芽孢杆菌( Lactobacillus debruckii KCTC 1047）、葡枝根霉菌（R.stolonifer vuill）等。 苜蓿根
β-葡糖苷酶属纤维素酶系中的一个组分，水解纤维素的β-葡糖苷酶能否水解大豆异黄酮糖苷，或者水解大豆异黄酮糖苷的β-葡糖苷酶能否水解纤维素？有关这方面的系统研究尚未见报道。大豆异黄酮在结构上与人参皂苷具有相似性，都是糖基和苷元以氧苷键相连，同属于小分子糖缀合物。陈冠雄等对纤维素和人参皂苷进行了β-葡糖苷酶的活性比较，结果表明，纤维素外切β-葡糖苷酶与人参皂苷p－葡糖普酶不是同一种酶，其具有底物选择性，是β- 葡糖苷酶的亚类。而小分子糖缀合物在自然界中分布很广，其苷元具有多样性。关于糖基与糖基相连的β-葡糖苷酶如纤维素酶的研究较多，而有关水解小分子糖缀合物的β-葡糖苷酶的研究较少。
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