富含大豆異黃酮品種大豆的引種栽培與實驗室提取技術

李峰+丁素榮+魏云山+娜日娜+陳琪+周學超

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體激素的分泌、代謝生物學的活性、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，實現(xiàn)高效實驗室提取，是非常具有實際經(jīng)濟效益和社會效益的課題。

關鍵詞：大豆異黃酮;植物雌激素;品種引種;實驗室提取

中圖分類號：S565.1

文獻標識碼：B文章編號：1674-9944（2014）12-0090-03

1大豆的營養(yǎng)價值

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構的植物型雌激素。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、代謝生物學的活性、蛋白質(zhì)的合成和機體生長因子的活性，是天然的癌癥預防劑?？梢苑乐螜C體出現(xiàn)與雌激素水平下降有關的疾病，比如改善更年期癥狀、延緩女性衰老、預防骨質(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、結腸、肺或皮膚等器官癌細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，可以抑制機體前列腺癌細胞的生長。同時，大豆異黃酮在畜牧業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)中應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，實現(xiàn)高效實驗室提取，是非常具有實際經(jīng)濟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當?shù)貧夂?，同時要具有較好的抗旱特性。統(tǒng)計數(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，比較高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。適宜區(qū)域為黑龍江省第三積溫帶。

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?？沟狗?，稈韌性好，株型收斂，株高為80～100cm，結莢高度18～22cm，比較適合機械化收獲。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)，適應性較強，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。亞有限結莢習性，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?？沟狗?，抗花葉病毒病。其粗蛋白含量為42.98%，粗脂肪含量為20.44%，兩項指標合計達到國家育種公關優(yōu)質(zhì)品種63%的標準。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)大豆標準。該品種適合中上等肥力的地塊種植，春播4月中下旬，及時補苗、間苗、定苗，確保苗全、苗齊、苗壯。播種時每畝施10kg磷酸二銨作種肥，開花前后可追施氮磷復合肥，每畝施8～10kg?；ㄇv期遇干旱應及時灌水，注意中耕除草，及時防治病蟲害。

2.4豫豆25品種

該品種是河南省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所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年時定為農(nóng)業(yè)部跨越計劃核心技術品種。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%的標準。該品種抗病毒病、紫斑病和炭疽病，有限結莢習性，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?？沟狗?，落葉性好，抗裂莢性強。

2.5鄭92116品種

鄭92116是河南省農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所選育的，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，有限結莢習性，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

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，分層施肥，壟上雙條精量點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%。應用大豆小壟雙行超高產(chǎn)栽培技術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，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，田間通風透光環(huán)境良好，創(chuàng)造一個高產(chǎn)的大豆田間群體結構。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)家肥的基礎上，每hm2大豆施用磷酸二銨100～150kg、硫酸鉀50～65kg，或大豆專用復合肥作底肥和部分作補肥施用，最好壟側深施，防止燒種、燒苗。結莢后期發(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，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，無有機溶劑殘留，但對設備的要求高，不易形成工業(yè)化的生產(chǎn)。微波萃取法可縮短萃取時間，提高提取率，但耗能大，成本高。

4.1有機溶劑莘取法

目前提取異黃酮最常用的方法是有機溶劑莘取法，有機溶劑有乙醇、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構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，進入溶液中后可以進一步純化處理。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，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，但這與異黃酮物質(zhì)的特定結構是有一定聯(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，異黃酮的存在形式都是糖苷相結合，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利用這一特點，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)生轉糖反應和酶解反應，這樣會將油溶性的異黃酮轉化為易溶于水的糖苷類異黃酮，同時酶反應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)進行擴散，而超聲波的熱效應會使水溫恒定，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、吸附選擇性獨特、不受無機物存在影響的有機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溶劑成本高、回收難、損耗大、污染嚴重的缺點，是值得推廣應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的高速旋轉，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、易實現(xiàn)工業(yè)化等特點。

4.8超臨界萃取法

超臨界萃取技術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親和力和溶解力所進行的分離純化技術。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，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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