富含大豆異黃酮品種大豆的引種栽培與實(shí)驗(yàn)室提取技術(shù)

李峰+丁素榮+魏云山+娜日娜+陳琪+周學(xué)超

摘要：指出了大豆異黃酮是大豆生長中形成的一類次級代謝產(chǎn)物，其雌激素的作用會影響到機(jī)體激素的分泌、代謝生物學(xué)的活性、蛋白質(zhì)的合成和生長因子的活性，是純天然的癌癥預(yù)防劑。因此大量推廣引種栽培富含大豆異黃酮的大豆品種，實(shí)現(xiàn)高效實(shí)驗(yàn)室提取，是非常具有實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的課題。

關(guān)鍵詞：大豆異黃酮;植物雌激素;品種引種;實(shí)驗(yàn)室提取

中圖分類號：S565.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1674-9944（2014）12-0090-03

1大豆的營養(yǎng)價(jià)值

大豆的栽培種植最早起源于我國，并于1804年引入美國種植。大豆是屬于豆科植物中營養(yǎng)最豐富，并且易于人體消化吸收的食物，是最豐富的蛋白質(zhì)來源，其屬于蝶形花科大豆屬，是喜溫性作物，而且對光照的強(qiáng)弱非常敏感。大豆屬于糧油兼用型的作物品種，是糧食作物中蛋白質(zhì)含量最高的，一般為35%～40%左右，大豆蛋白質(zhì)的氨基酸模式非常接近人體的氨基酸模式，可被人體吸收率很高，蛋白質(zhì)中的賴氨酸和色氨酸含量也是最高的，分別占6.05%～1.22%左右，大豆脂肪的含量為15%～20%左右，其中以不飽和脂肪酸最多，占總脂肪量的85%左右，油酸含量為51.7%～57.0%左右，亞麻酸2%～10%。大豆中還含有較豐富的礦物質(zhì)和維生素，而異黃酮是黃酮類化合物的一種，大豆異黃酮是大豆在植物生長過程中形成的次級代謝產(chǎn)物，是從植物中提取出來的與雌激素有相似結(jié)構(gòu)的植物型雌激素。大豆異黃酮的雌激素作用可以影響到動物體內(nèi)激素的分泌、代謝生物學(xué)的活性、蛋白質(zhì)的合成和機(jī)體生長因子的活性，是天然的癌癥預(yù)防劑。可以防治機(jī)體出現(xiàn)與雌激素水平下降有關(guān)的疾病，比如改善更年期癥狀、延緩女性衰老、預(yù)防骨質(zhì)疏松、乳腺癌、前列腺癌、心血管疾病等。而對于高雌激素水平的機(jī)體則表現(xiàn)為抗激素活性，可以防治乳腺、子宮內(nèi)膜、前列腺、結(jié)腸、肺或皮膚等器官癌細(xì)胞的生長和白血病的發(fā)生。大豆異黃酮會顯著降低乳腺癌的發(fā)病率，可以抑制機(jī)體前列腺癌細(xì)胞的生長。同時(shí)，大豆異黃酮在畜牧業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)中應(yīng)用前景也是十分廣闊，植物雌激素大豆異黃酮在動物日糧中添加，對公雞和大鼠肌肉的生長、雌性動物乳腺的發(fā)育及小鼠和母畜免疫功能都有非常積極的促進(jìn)作用。其作為一種動物生理調(diào)節(jié)添加劑，可以通過影響動物機(jī)體的神經(jīng)和內(nèi)分泌來提高雄性動物的生長速度，并改善其肉質(zhì)，提高鵪鶉、蛋鴨和初產(chǎn)蛋雞的產(chǎn)蛋效率。因此大量推廣引種栽培富含大豆異黃酮的大豆品種，實(shí)現(xiàn)高效實(shí)驗(yàn)室提取，是非常具有實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的課題。

2富含大豆異黃酮的品種引種

大豆中大豆異黃酮含量約為0.05%～0.1%左右， 胚芽中大豆異黃酮的含量最高，可以達(dá)到0.3%，而不同地區(qū)及不同品種的大豆，異黃酮的含量差異也很大。大豆異黃酮含量較高的品種有北8731、北豆5號、南農(nóng)99-1、豫豆25、鄭92116、中豆27、中豆28（無胰蛋白酶制劑特性較突出）等。在赤峰地區(qū)引種栽培要求其必須適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颍瑫r(shí)要具有較好的抗旱特性。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，大豆異黃酮含量以東北地區(qū)最高，南方地區(qū)次之，西北地區(qū)較低。

2.1北8731品種

北8731的生育期為118d，需活動積溫2250℃，紫花，長葉型，多分枝，株高95cm，三、四粒莢較多，籽粒圓形，種皮黃色，百粒重在18～20g左右，蛋白質(zhì)含量為37.95%，脂肪含量為21.64%，抗旱、耐澇和抗倒伏性強(qiáng)，比較高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。適宜區(qū)域?yàn)楹邶埥〉谌e溫帶。

2.2北豆5號品種

北豆5號品種是由農(nóng)墾北安科研所和北安華疆種業(yè)合作育成的大豆品種。其生育期115d左右，需要活動積溫為2230℃。紫花，尖葉型，分枝，莢皮深褐色，3～4粒籽莢多，百粒重在18～20g左右，籽粒圓黃有光澤。抗倒伏，稈韌性好，株型收斂，株高為80～100cm，結(jié)莢高度18～22cm，比較適合機(jī)械化收獲。蛋白質(zhì)含量為37.4%，脂肪含量為22.05%。中抗灰斑病，抗旱耐澇，早熟，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，適應(yīng)性較強(qiáng)，適宜東到三江平原，北到黑河，南到牡丹江、吉林，西到內(nèi)蒙等地種植。

2.3中豆27品種

中豆27屬春播大豆，是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所培育的，其本是中豆19×威廉姆斯P.I.L81-4590，生育期在136d左右。植株平均高105cm。葉片卵圓，白花、灰毛，黃色種皮，黑臍，橢圓粒形，有微光，百粒重在20～21g左右。亞有限結(jié)莢習(xí)性，主莖節(jié)數(shù)為20個，有兩個分枝， 2～3粒莢，不裂莢，落葉性較好。抗倒伏，抗花葉病毒病。其粗蛋白含量為42.98%，粗脂肪含量為20.44%，兩項(xiàng)指標(biāo)合計(jì)達(dá)到國家育種公關(guān)優(yōu)質(zhì)品種63%的標(biāo)準(zhǔn)。該品種含大豆抗癌生化成分異黃酮含量為370.4mg/100g，符合特用品質(zhì)大豆標(biāo)準(zhǔn)。該品種適合中上等肥力的地塊種植，春播4月中下旬，及時(shí)補(bǔ)苗、間苗、定苗，確保苗全、苗齊、苗壯。播種時(shí)每畝施10kg磷酸二銨作種肥，開花前后可追施氮磷復(fù)合肥，每畝施8～10kg。花莢期遇干旱應(yīng)及時(shí)灌水，注意中耕除草，及時(shí)防治病蟲害。

2.4豫豆25品種

該品種是河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所1987年用豫豆13號×鄭85558＼|0＼|5有性雜交，系譜法選育而成，原名鄭100。2000年時(shí)定為農(nóng)業(yè)部跨越計(jì)劃核心技術(shù)品種。蛋白質(zhì)含量為46.3%，脂肪含量為17.1%，超過了國家優(yōu)質(zhì)高蛋白大豆45%的標(biāo)準(zhǔn)。該品種抗病毒病、紫斑病和炭疽病，有限結(jié)莢習(xí)性，植株直立，株高72.9cm左右，分枝2.7個。紫花，灰毛，粒形圓，種皮色黃，有光澤，臍色褐，百粒重在18.4g左右，生育期102.7d，中熟品種。抗倒伏，落葉性好，抗裂莢性強(qiáng)。

2.5鄭92116品種

鄭92116是河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所選育的，品種來源是鄭506×鄭100＼|0＼|4＼|5，平均生育期為124d，株高58.8cm，主莖節(jié)數(shù)12.2個，分枝數(shù)2.5個，單株莢數(shù)40.8個，單株粒重13.8g，百粒重21.1g。紫花，灰毛，有限結(jié)莢習(xí)性，種皮黃色，種臍淡褐色，中抗SMVSC3和SC7株系，感SC11株系。粗蛋白質(zhì)含量為43.79%，粗脂肪含量為17.79%，北方生長情況有待觀察。endprint

3富含大豆異黃酮的品種引種栽培要點(diǎn)

對富含大豆異黃酮的品種引種栽培要區(qū)別于普通大豆種植，耕種方法可以選擇三壟栽培耕作法，即以“壟底、壟體、壟溝”深松為基礎(chǔ)，分層施肥，壟上雙條精量點(diǎn)播為主體的系列化高產(chǎn)栽培體系。調(diào)查表明：深松地塊比對照田多貯水41.3mm，氮肥利用率提高21.9%，磷肥利用率提高8%～11%，5～6月份平均提高地溫0.5～1.2℃，總孔隙度提高。這種耕作法打破了犁底層，使地塊全面深松，提高了根系對全耕層的水分和養(yǎng)分的利用率，同普通耕作方法相比大豆可增產(chǎn)20%～30%。應(yīng)用大豆小壟雙行超高產(chǎn)栽培技術(shù)可以有效提高引種產(chǎn)量，大豆小壟雙行超高產(chǎn)栽培技術(shù)是在60～70cm壟上種植兩小行大豆，小行間距10～12cm，播種密度一般20～25株/m2的種植方式及配套的栽培技術(shù)，可使大豆植株在壟上均勻分布，確保對水分、肥料吸收比較平衡，田間通風(fēng)透光環(huán)境良好，創(chuàng)造一個高產(chǎn)的大豆田間群體結(jié)構(gòu)。大豆是對營養(yǎng)需求較多的作物，開花始期對氮、磷、鉀吸收量只占總吸收量的1/4～1/3;大豆莖葉中的氮、磷轉(zhuǎn)移率低;大豆莢中所含氮、磷有很大一部分是在成熟過程中由根部從土壤中吸收的。因此，對富含大豆異黃酮的品種引種栽培生產(chǎn)中，在增施農(nóng)家肥的基礎(chǔ)上，每hm2大豆施用磷酸二銨100～150kg、硫酸鉀50～65kg，或大豆專用復(fù)合肥作底肥和部分作補(bǔ)肥施用，最好壟側(cè)深施，防止燒種、燒苗。結(jié)莢后期發(fā)現(xiàn)脫肥，用尿素15kg加磷酸二氫鉀1.5kg/ hm2，對水750kg進(jìn)行葉面噴灑。7月中旬若發(fā)現(xiàn)引種大豆有徒長倒伏趨勢時(shí)，用60～80g/ hm22，3，5一三碘苯甲酸用酒精充分溶解后，對水600～700kg進(jìn)行葉面噴灑，可以壯稈并使植株矮化，防止徒長倒伏，一般可提早成熟3～5d。

4大豆異黃酮的試驗(yàn)室提取

大豆種子的子葉和胚軸里含有較多量的大豆異黃酮，而種皮中的含量是非常少的。目前發(fā)現(xiàn)的大豆異黃酮分為游離型的苷元和結(jié)合型的糖苷兩類。不同品種的大豆及不同的大豆加工產(chǎn)品，其異黃酮含量也是不同的。目前常見的大豆異黃酮分離、純化的方法有超聲波輔助法、有機(jī)溶劑萃取法、微波萃取法、酶解法、酸解法、高速逆流色譜法、大孔樹脂吸附法、高速離心法以及超臨界萃取法等。而水洗加工法會大大降低異黃酮的含量，因此目前已不用這種法。有機(jī)溶劑萃取法工藝簡單，但有溶劑殘留，產(chǎn)品收率低，提取的純度也低。超聲波輔助萃取法提取率高、速度快，成本少，但工業(yè)化生產(chǎn)還需要進(jìn)一步研究。超臨界流體萃取法提取率和產(chǎn)品純度都較高，流程方法簡單，能耗低，無有機(jī)溶劑殘留，但對設(shè)備的要求高，不易形成工業(yè)化的生產(chǎn)。微波萃取法可縮短萃取時(shí)間，提高提取率，但耗能大，成本高。

4.1有機(jī)溶劑莘取法

目前提取異黃酮最常用的方法是有機(jī)溶劑莘取法，有機(jī)溶劑有乙醇、甲醇、乙酸乙酯和它們的水溶液。這種提取方法主要用于提取黃酮類的化合物，異黃酮特殊的分子結(jié)構(gòu)決定了其分子極性較大，相似相溶的原理決定了該物質(zhì)可以被這些極性溶劑溶出，進(jìn)入溶液中后可以進(jìn)一步純化處理。較常用的溶劑是乙醇，因此稱做醇提法。醇提法提取大豆異黃酮時(shí)，對提取純度影響最大的是乙醇的濃度，乙醇濃度提高與異黃酮的提取純度成正相關(guān)，但這與異黃酮物質(zhì)的特定結(jié)構(gòu)是有一定聯(lián)系的，高濃度的乙醇比較適合提取游離甙元形式的異黃酮，低濃度的乙醇則比較適合提取葡萄糖苷形式的異黃酮。

4.2酸解提取法

提取大豆中含有的異黃酮類化合物產(chǎn)品時(shí)，異黃酮的存在形式都是糖苷相結(jié)合，因此采取極性溶劑提取法具有較大的弊端，即提取物的專一性和純度不高且提取物中雜質(zhì)含量較多，其異黃酮提取物不易被分離和純化。由于異黃酮甙和異黃酮甙元在分子極性上具有明顯差異，酸水解法提取異黃酮工藝?yán)眠@一特點(diǎn)，選擇性提取了具有低分子極性的大豆異黃酮甙元成分。

4.3酶解提取法

傳統(tǒng)的醇提法比較適合提取以糖苷為主的水溶性大豆異黃酮，但大量的油溶性大豆異黃酮卻沒有被提取出來。酶解提取法便是在大豆異黃酮的提取過程中加入適量的酶，使其發(fā)生轉(zhuǎn)糖反應(yīng)和酶解反應(yīng)，這樣會將油溶性的異黃酮轉(zhuǎn)化為易溶于水的糖苷類異黃酮，同時(shí)酶反應(yīng)還可以分解植物組織，減小提取的傳質(zhì)阻力，分解和去除提取液中的淀粉、蛋白質(zhì)和果膠等雜質(zhì)，簡化后續(xù)的分離純化工序，提高提取效率。

4.4超聲波提取法

超聲波方法提取大豆異黃酮是利用空化作用對細(xì)胞膜的破壞原理，使大豆異黃酮被釋放和溶出，超聲波會造成提取液不斷振蕩，這將有利于溶質(zhì)進(jìn)行擴(kuò)散，而超聲波的熱效應(yīng)會使水溫恒定，對原料具有水浴效果。所以，超聲波提取法能提高原料的利用率和提取效率，大大縮短提取異黃酮的時(shí)間。

4.5高速逆流色譜提取法

高速逆流色譜提取法不需要任何載體或支撐體，其原理是在單向性流體動力平衡的體系上，相對移動和互不混溶的兩相溶劑處于動態(tài)平衡狀態(tài)下，把不同配比的樣品組分進(jìn)行分離。目前較常用的分析型和制備型高速逆流色譜儀HSCCC（High Speed Cburtercument Chromatography）可以高效分離產(chǎn)品純度高、分離速度快、分離純化同步的大豆異黃酮。

4.6大孔樹脂吸附提取法

吸附樹脂是一種使用周期較長、吸附選擇性獨(dú)特、不受無機(jī)物存在影響的有機(jī)高分子聚合物吸附劑，大孔樹脂吸附提取法避免了傳統(tǒng)提取分離大豆異黃酮過程中造成的有機(jī)溶劑成本高、回收難、損耗大、污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)，是值得推廣應(yīng)用的最新大豆異黃酮提取方法。

4.7高速離心分離提取法

高速離心分離提取大豆是通過離心機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)，使離心加速度超過重力加速度的1000倍以上，使沉淀速度增加，以加速料液中的沉淀并除去。高速離心分離提取法是物理分離純化操作，不會造成提取液中大豆異黃酮總量的損失，避免了沉淀過程帶走異黃酮有效成分，其具有低成本、工藝流程短、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等特點(diǎn)。

4.8超臨界萃取法

超臨界萃取技術(shù)利用了臨界或超臨界狀態(tài)下的流體及被萃取的物質(zhì)在不同蒸汽壓力下具有不同的化學(xué)親和力和溶解力所進(jìn)行的分離純化技術(shù)。超臨界萃取大豆異黃酮法以CO2為溶劑，其提取率與萃取溫度、壓力、CO2消耗量和夾帶劑的種類、使用量、原料的裝填方式及粒度大小等因素有關(guān)，比傳統(tǒng)的溶劑提取方法步驟簡單、大豆異黃酮含量和純度較高、提取條件溫和、不會使大豆異黃酮的生物活性成分發(fā)生變化等優(yōu)勢。

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