生化生化111 09111 09 大豆是当今世界上种植面积最大豆是当今世界上种植面积最大、产量最高的农作物之一。大豆大、产量最高的农作物之一。大豆除富含高质量的蛋白质、脂肪外，除富含高质量的蛋白质、脂肪外，还含有对人体具有保健功能的生理还含有对人体具有保健功能的生理活性物质，如皂苷、异黄酮、磷脂、活性物质，如皂苷、异黄酮、磷脂、低聚糖、维生素低聚糖、维生素E E和膳食纤维等。和膳食纤维等。大豆是什么？大豆是什么？ 近年来，经统计发现欧美国家患近年来，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等食用大豆食品的国家的4 4倍，患前列倍，患前列腺癌发生率高于中国、日本等国家的腺癌发生率高于中国、日本等国家的3 3倍以上。倍以上。大豆的生理功能大豆的生理功能 科学家们研究发现，这一现象与科学家们研究发现，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，平均每年以发展最快的行业之一，平均每年以10%10%的速度递增。的速度递增。 大豆异黄酮具有多种生理功能，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（著名病、预防癌症和减少肿瘤数目（著名的抗癌新药的抗癌新药“金转停金转停”其主要成分就其主要成分就是大豆异黄酮）、减轻或避免因雌激是大豆异黄酮）、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。衰老和防止酒精中毒等功效。异黄酮的生理功能异黄酮的生理功能异黄酮的组成分布及化学结构异黄酮的组成分布及化学结构 迄今为止，共发现有迄今为止，共发现有1212种异构体，分种异构体，分为游离型的苷元和结合型的糖苷两类，苷为游离型的苷元和结合型的糖苷两类，苷元占总量的元占总量的2%2%3%3%，包括染料木黄酮、黄，包括染料木黄酮、黄豆苷元和黄豆黄素，糖苷以葡萄糖苷、乙豆苷元和黄豆黄素，糖苷以葡萄糖苷、乙酰基葡萄糖苷、丙二酰基葡萄糖苷酰基葡萄糖苷、丙二酰基葡萄糖苷3 3种形式种形式存在，其中染料木苷、黄豆苷、丙二酰金存在，其中染料木苷、黄豆苷、丙二酰金雀异黄苷、丙二酰大豆苷雀异黄苷、丙二酰大豆苷4 4种成分约占总量种成分约占总量的的83%83%93%93%。 大豆异黄酮在通常情况下为固大豆异黄酮在通常情况下为固体，熔点大都在体，熔点大都在100100以上，常温下以上，常温下其性质稳定，呈黄白色，粉末状。其性质稳定，呈黄白色，粉末状。Fig.2 Chemical structure of so ybeanFig.2 Chemical structure of so ybean异黄酮葡糖苷：异黄酮葡糖苷：R R3 3=H=H异黄酮乙酰基葡糖苷：异黄酮乙酰基葡糖苷：R R3 3=OCH=OCH3 3异黄酮丙二酰基葡糖苷：异黄酮丙二酰基葡糖苷：R R3 3=COCH=COCH2 2COOHCOOH异黄酮的提取异黄酮的提取提取工艺：提取工艺：滤液滤液分离分离溶剂提取溶剂提取原料原料原料要求原料要求 对于进行大豆异黄对于进行大豆异黄酮提取的原料应是事先经过脱脂的，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。如大豆粉、大豆粕、脱脂大豆等。原料的粒径最好在原料的粒径最好在，最大不超过，最大不超过1mm1mm。原料粒径过大，给提取造成。原料粒径过大，给提取造成困难，粒径过小，粉末度过高，给困难，粒径过小，粉末度过高，给后续分离操作带来困难。后续分离操作带来困难。提取方式及条件提取方式及条件 提取方式一般提取方式一般有罐式浸出、逆流萃取以及利用渗有罐式浸出、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。水溶液，其次为弱碱性水溶液。 采用乙醇水溶液提取，乙醇浓度采用乙醇水溶液提取，乙醇浓度为为40%40%80%80%，溶剂与原料比为（，溶剂与原料比为（8 81616）：）：1 1（体积（体积ml/ml/重量重量g g），提取温度），提取温度5050 9090，提取次数为，提取次数为1 13 3次，提次，提取时间取时间3h3h10h10h。采用弱碱性水溶液提。采用弱碱性水溶液提取的杂质比较多，一般用于综合利用取的杂质比较多，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黄酮的提取率高于采用乙醇水溶液的提取率。提取率。分离分离 溶剂提取一定时间后，进溶剂提取一定时间后，进行分离去除溶剂不溶物，分离方法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浸提物干燥后测定大豆异黄酮的含量为量为0.5%0.5%1.0%1.0%左右。左右。异黄酮的精制异黄酮的精制 大豆异黄酮的精制方法有超滤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。于工业化生产的方法供参考。采用吸附法进行精制采用吸附法进行精制解吸解吸吸附树脂吸附吸附树脂吸附浸提液浸提液干燥干燥 此工艺是采用吸附树脂吸附浸提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、多糖及其他物液中的蛋白质、单糖、多糖及其他物质，从而提纯大豆异黄酮。质，从而提纯大豆异黄酮。超滤膜与吸附树脂相结合超滤膜与吸附树脂相结合 这种提取方法是用超滤膜去除部分杂质，减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轻了吸附树脂的负担。超滤膜的切割分子量为600600100000100000。采用碱水提取的浸提液因。采用碱水提取的浸提液因genistingenistin在在水中的溶解度与温度有关，通过超滤膜的浸提液水中的溶解度与温度有关，通过超滤膜的浸提液温度在温度在8080以上，以保证以上，以保证genistingenistin通过超滤膜。通过超滤膜。单纯采用超滤膜精制，大豆异黄酮的纯度约单纯采用超滤膜精制，大豆异黄酮的纯度约1%1%2%2%左右，因此要与吸附树脂相结合。左右，因此要与吸附树脂相结合。解吸解吸超滤膜超滤膜浸提液浸提液干燥干燥吸附吸附吸附与溶剂萃取相结合吸附与溶剂萃取相结合浸提液浸提液吸附物吸附物溶剂解吸溶剂解吸丙酮萃取丙酮萃取萃取物萃取物干燥干燥未吸附物未吸附物酸化酸化离心分离离心分离沉淀得蛋白质沉淀得蛋白质大豆异黄酮大豆异黄酮清液清液回收多糖回收多糖吸附树脂吸附树脂萃取遗留物萃取遗留物皂甙皂甙干燥干燥 这一工艺是对原料综合利用的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于采用高于蛋白质等电点的弱碱性水溶液提取的工艺。水溶液提取的工艺。 弱碱性水浸提液中含有多糖、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，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，也可以得到高纯可得到大豆皂甙，也可以得到高纯度的大豆异酮。度的大豆异酮。 吸附树脂未吸附物中含有蛋吸附树脂未吸附物中含有蛋白质及多糖等物质，通过调节白质及多糖等物质，通过调节pHpH值在，最好是左右，使蛋白质值在，最好是左右，使蛋白质沉淀，再通过离心的方法回收蛋沉淀，再通过离心的方法回收蛋白质和多糖。白质和多糖。 此工艺酸化回收蛋白质可在吸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。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。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。活性炭脱色，重结晶法进行纯化。