生活中的分子

大豆异黄酮

投稿作者Antony

引言

在如今的工作与生活中,你会面临着众多不尽如人意的烦心事,身上背负着房贷、车贷、养家糊口等一系列压力。焦虑、紧张、愤怒、沮丧、悲伤、痛苦、难过、不快、忧郁等负面情绪会随之而来。众多的负面情绪不仅会影响心情,更会影响身体健康,甚至会危及生命。

2016年9月17日,演员乔任梁在繁重工作中,遇上外界种种对他不实的报道和重伤的话语,患上抑郁症,备受折磨,自杀身亡。抑郁症将成为21世纪人类的主要杀手。

而愤怒情绪会损耗你内在的正能量,极度愤怒还可能会导致高血压、溃疡、皮疹、心悸、失眠、困乏甚至心脏病;从心理学角度来看,愤怒可破坏相爱关系,阻碍情感交流,导致内疚与沮丧情绪。

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每当人们情绪低落时,往往想用食物来改善心情。言归正传,小编在这里就给大家介绍一种缓解愤怒情绪的方法——吃。

吃什么呢?——吃大豆。

为什么呢?——因为大豆中含有大豆异黄酮。

 

大豆异黄酮是什么?

大豆异黄酮黄酮类化合物,从植物中提取,与雌激素有相似结构,因此大豆异黄酮又称植物雌激素。所以特别是女性步入更年期后,雌激素水平迅速降低,出现心慌、失眠、潮热、出汗、情绪低落等症状时,很多人会使用大豆异黄酮等保健品。当然吃保健品是辅助,通过豆类食品补充“天然雌激素”是更为安全稳妥的方法。

1、大豆异黄酮介绍

大豆异黄酮一般是浅黄色的粉末,气味微苦,略有涩味。大豆籽粒中含有丰富的大豆异黄酮,占籽粒重量的0.1%~0.3%。有报道说,美国已培育出异黄酮含量高达1%的品种。大豆异黄酮的80%-90%分布在豆瓣中,10%-20%在胚轴里。

大豆异黄酮一般包括两类化合物:游离态的甙元以及结合态的葡萄糖甙

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 结结合态的葡萄糖甙

2、大豆异黄酮制备
  • (1) 提取法

目前市场上绝大多数大豆异黄酮是以大豆为原料进行提取和纯化的。

提取的方法主要有有机溶剂萃取、超声辅助萃取、微波辅助萃取、加压溶液萃取、超临界二氧化碳萃取等方法。

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最近Food Chemistry杂志报道了由于在萃取过程中会把大豆蛋白带入,为了阻止或减少蛋白的提取,采用了曲拉通 X-114和酒石酸钠水相胶束体系进行萃取和纯化大豆异黄酮。

由于大豆中提取的天然大豆异黄酮主要成分是糖苷,苷元只占很小一部分,但是主要起生理活性的是苷元。所以对水解大豆异黄酮的研究就成为一个热点。目前水解大豆异黄酮的方法有酸法水解、碱法水解。主要是酸法水解(专利中报道了很多种酸:醋酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸等)。但是酸碱法水解糖苷得到的产物稳定性受到质疑。而且该方法毕竟属于化学反应,目前消费者对天然食品添加剂的偏爱促使了酶法水解糖苷的产生。清华大学专利CN200710117756.4报道了采用固定化的β葡萄糖苷酶,在双相体系中催化大豆异黄酮,得到的产品无异味。通过水解,再进行提取分离获得的苷元产量得到提高。

而大豆异黄酮的纯化工艺有:大孔树脂吸附法,超滤膜法,高效逆流色谱法,重结晶,柱层析法等。

  • (2) 化学法

从植物中提取黄酮类化合物毕竟成本昂贵,相比之下,化学合成更容易操作,且节约成本。

最普遍的合成方法是用间苯二酚与对羟基苯乙酸进行F-C酰化反应得到脱氧安息酸,催化剂通常为路易斯酸:氯化铝、氯化锌、三氟化硼乙醚等。然后经过增碳关环得到异黄酮类产品。 

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第二步常用的增碳试剂有NN-二甲基甲酰胺二甲缩醛、原甲酸三乙酯、甲酸乙酯、N,N-二甲基(氯亚甲基)氯化铵等。而N,N-二甲基(氯亚甲基)氯化铵可由DMF与五氯化磷、或三氯氧磷、或甲基磺酰氯、或对甲基本磺酰氯制得。在第二步增碳关环反应中加入三氟化硼乙醚可起到钝化脱氧安息芳环酚羟基的作用,避免芳环上的甲酰化和聚合。

此外还有通过Tl(NO3)3重排查尔酮生成异黄酮、用高价的碘化物诱导黄烷酮重排成异黄酮、查尔酮经过环氧化、重排和脱苄基的成环作用、钯催化的3-溴代苯并-γ-吡喃酮和芳基硼酸的交叉偶联反应,还有用邻羟基苯胺和烯胺缩合等。这些反应反应时间长,条件剧烈,所用试剂昂贵,产率低,反应产物也复杂,应用价值不大。

  • (3) 生物法

腐乳是我国独有的发酵食品,营养价值高。国内有报道研究了以雅致放射毛霉、五通桥毛霉和少孢根霉为菌种,研究菌种种类及菌种接种量、发酵时间对腐乳前发酵过程中异黄酮含量的影响。发现少孢根霉前发酵腐乳异黄酮含量较五通桥毛霉发酵腐乳和雅致放射毛霉发酵腐乳分别高90%和133%。可见少孢根霉发酵腐乳更有益于人体健康。前发酵过程中异黄酮含量有所增加, 可能是这些菌种参与作用使分泌的β-葡萄糖苷酶,使得豆腐坯中配糖体形式异黄酮转化为游离形式。

据报道,β-葡萄糖苷酶来源于400多种微生物,因此有很多关于生产游离性大豆异黄酮微生物的微生物的报道:浅玫瑰链霉菌(Streptomyces roseolus ATCC 31047)、黑曲霉(Asperillus niger NRRL-3122)、基因工程链霉菌K3、保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus)等等。采用大豆为基质的培养基,在pH4~9、27~32℃发酵3~6天得到游离苷元,但产量普遍都低于1mg/mL。

吉林农业大学采用乳酸乳球菌工程菌发酵生产大豆异黄酮,底物是柚皮素。确定了有利于大豆异黄酮产量的培养基组分:乳糖3%,大豆蛋白胨2%,酵母粉1%,磷酸二氢钠2%,硫酸镁0.4%,抗坏血酸0.1%。最适合的发酵条件:用0.2mol/L柠檬酸调节培养基的pH值为6.5,3%的接种量,在30°C静止培养4h后,加入终浓度为0.2mg/ml的底物柚皮素以及终浓度为10ng/ml诱导剂nisin,每分钟150转24°C继续培养20小时。在最佳培养基和最适发酵条件下,大豆异黄酮的产量达到12.5 mg/L。

 

3、大豆异黄酮开发市场

美国ADM公司于1999年在加利福尼亚州建立了全球第一家大豆异黄酮专项加工生产企业,推出了含量为30%的制品应用于抗肿瘤与制药业之中。日本清源株式会社、瑞典阿特伐公司、中国营口渤海天然食品公司、黑龙江粮食科研所、双和异黄酮制品公司、山东省粮油开发公司及哈尔滨高科大豆食品公司等社团公司与加工企业分别设计了20吨/年-50吨/年产品的生产能力和纯度为10%-60%的系列产品,产品纯度最高达90%,并引进了美国,日本和德国的主体加工设备。

大豆异黄酮功能食品仅在美国市场的就已超过300种,而且每年销售额达到20亿美元。在欧洲、日本、韩国等国家和地区,大豆异黄酮保健食品也成为一种新型营养食品,其数量也达到了数十种。目前国际市场对大豆异黄酮的需求量相当大,年需求量己超过1500吨,但大豆异黄酮的实际年产量却十分有限,仅为500吨。

在世界范围内大豆异黄酮类产品主要是作为功能食品在市场上销售,而我国仅有约占产出量10%的大豆异黄酮在国内被转化为终端产品,而将近90%的大豆异黄酮作为原材料出口到其他国家。我国的异黄酮年需求量为250吨,而我国目前的年产量还不足150吨,而且纯度大都不高,仅在40%左右,因此我国的大豆异黄酮市场还有很大的开发潜力。

 

参考文献

[1]孙艳,庄逢源.微生物学报.2005,32(5):147-150.

[2]张志发.乳酸乳球菌发酵生产大豆异黄酮的研究[D].吉林农业大学.2012-06.

[3].Arthur E.Harms. US20090062555.2008-08-26.

[4]. Estefanía Cordisco et al. Food Chemistry.2016(213):514-520.

 

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