富含大豆异黄酮品种大豆的引种栽培与实验室提取技术

李峰+丁素荣+魏云山+娜日娜+陈琪+周学超

摘要：指出了大豆异黄酮是大豆生长中形成的一类次级代谢产物，其雌激素的作用会影响到机体激素的分泌、代谢生物学的活性、蛋白质的合成和生长因子的活性，是纯天然的癌症预防剂。因此大量推广引种栽培富含大豆异黄酮的大豆品种，实现高效实验室提取，是非常具有实际经济效益和社会效益的课题。

关键词：大豆异黄酮;植物雌激素;品种引种;实验室提取

中图分类号：S565.1

文献标识码：B文章编号：1674-9944（2014）12-0090-03

1大豆的营养价值

大豆的栽培种植最早起源于我国，并于1804年引入美国种植。大豆是属于豆科植物中营养最丰富，并且易于人体消化吸收的食物，是最丰富的蛋白质来源，其属于蝶形花科大豆属，是喜温性作物，而且对光照的强弱非常敏感。大豆属于粮油兼用型的作物品种，是粮食作物中蛋白质含量最高的，一般为35%～40%左右，大豆蛋白质的氨基酸模式非常接近人体的氨基酸模式，可被人体吸收率很高，蛋白质中的赖氨酸和色氨酸含量也是最高的，分别占6.05%～1.22%左右，大豆脂肪的含量为15%～20%左右，其中以不饱和脂肪酸最多，占总脂肪量的85%左右，油酸含量为51.7%～57.0%左右，亚麻酸2%～10%。大豆中还含有较丰富的矿物质和维生素，而异黄酮是黄酮类化合物的一种，大豆异黄酮是大豆在植物生长过程中形成的次级代谢产物，是从植物中提取出来的与雌激素有相似结构的植物型雌激素。大豆异黄酮的雌激素作用可以影响到动物体内激素的分泌、代谢生物学的活性、蛋白质的合成和机体生长因子的活性，是天然的癌症预防剂。可以防治机体出现与雌激素水平下降有关的疾病，比如改善更年期症状、延缓女性衰老、预防骨质疏松、乳腺癌、前列腺癌、心血管疾病等。而对于高雌激素水平的机体则表现为抗激素活性，可以防治乳腺、子宫内膜、前列腺、结肠、肺或皮肤等器官癌细胞的生长和白血病的发生。大豆异黄酮会显著降低乳腺癌的发病率，可以抑制机体前列腺癌细胞的生长。同时，大豆异黄酮在畜牧业养殖生产中应用前景也是十分广阔，植物雌激素大豆异黄酮在动物日粮中添加，对公鸡和大鼠肌肉的生长、雌性动物乳腺的发育及小鼠和母畜免疫功能都有非常积极的促进作用。其作为一种动物生理调节添加剂，可以通过影响动物机体的神经和内分泌来提高雄性动物的生长速度，并改善其肉质，提高鹌鹑、蛋鸭和初产蛋鸡的产蛋效率。因此大量推广引种栽培富含大豆异黄酮的大豆品种，实现高效实验室提取，是非常具有实际经济效益和社会效益的课题。

2富含大豆异黄酮的品种引种

大豆中大豆异黄酮含量约为0.05%～0.1%左右， 胚芽中大豆异黄酮的含量最高，可以达到0.3%，而不同地区及不同品种的大豆，异黄酮的含量差异也很大。大豆异黄酮含量较高的品种有北8731、北豆5号、南农99-1、豫豆25、郑92116、中豆27、中豆28（无胰蛋白酶制剂特性较突出）等。在赤峰地区引种栽培要求其必须适应当地气候，同时要具有较好的抗旱特性。统计数据显示，大豆异黄酮含量以东北地区最高，南方地区次之，西北地区较低。

2.1北8731品种

北8731的生育期为118d，需活动积温2250℃，紫花，长叶型，多分枝，株高95cm，三、四粒荚较多，籽粒圆形，种皮黄色，百粒重在18～20g左右，蛋白质含量为37.95%，脂肪含量为21.64%，抗旱、耐涝和抗倒伏性强，比较高产、稳产。适宜区域为黑龙江省第三积温带。

2.2北豆5号品种

北豆5号品种是由农垦北安科研所和北安华疆种业合作育成的大豆品种。其生育期115d左右，需要活动积温为2230℃。紫花，尖叶型，分枝，荚皮深褐色，3～4粒籽荚多，百粒重在18～20g左右，籽粒圆黄有光泽。抗倒伏，秆韧性好，株型收敛，株高为80～100cm，结荚高度18～22cm，比较适合机械化收获。蛋白质含量为37.4%，脂肪含量为22.05%。中抗灰斑病，抗旱耐涝，早熟，高产稳产，适应性较强，适宜东到三江平原，北到黑河，南到牡丹江、吉林，西到内蒙等地种植。

2.3中豆27品种

中豆27属春播大豆，是中国农业科学院作物所培育的，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。叶片卵圆，白花、灰毛，黄色种皮，黑脐，椭圆粒形，有微光，百粒重在20～21g左右。亚有限结荚习性，主茎节数为20个，有两个分枝， 2～3粒荚，不裂荚，落叶性较好。抗倒伏，抗花叶病毒病。其粗蛋白含量为42.98%，粗脂肪含量为20.44%，两项指标合计达到国家育种公关优质品种63%的标准。该品种含大豆抗癌生化成分异黄酮含量为370.4mg/100g，符合特用品质大豆标准。该品种适合中上等肥力的地块种植，春播4月中下旬，及时补苗、间苗、定苗，确保苗全、苗齐、苗壮。播种时每亩施10kg磷酸二铵作种肥，开花前后可追施氮磷复合肥，每亩施8～10kg。花荚期遇干旱应及时灌水，注意中耕除草，及时防治病虫害。

2.4豫豆25品种

该品种是河南省农业科学院经济作物研究所1987年用豫豆13号×郑85558＼|0＼|5有性杂交，系谱法选育而成，原名郑100。2000年时定为农业部跨越计划核心技术品种。蛋白质含量为46.3%，脂肪含量为17.1%，超过了国家优质高蛋白大豆45%的标准。该品种抗病毒病、紫斑病和炭疽病，有限结荚习性，植株直立，株高72.9cm左右，分枝2.7个。紫花，灰毛，粒形圆，种皮色黄，有光泽，脐色褐，百粒重在18.4g左右，生育期102.7d，中熟品种。抗倒伏，落叶性好，抗裂荚性强。

2.5郑92116品种

郑92116是河南省农业科学院经济作物研究所选育的，品种来源是郑506×郑100＼|0＼|4＼|5，平均生育期为124d，株高58.8cm，主茎节数12.2个，分枝数2.5个，单株荚数40.8个，单株粒重13.8g，百粒重21.1g。紫花，灰毛，有限结荚习性，种皮黄色，种脐淡褐色，中抗SMVSC3和SC7株系，感SC11株系。粗蛋白质含量为43.79%，粗脂肪含量为17.79%，北方生长情况有待观察。endprint

3富含大豆异黄酮的品种引种栽培要点

对富含大豆异黄酮的品种引种栽培要区别于普通大豆种植，耕种方法可以选择三垄栽培耕作法，即以“垄底、垄体、垄沟”深松为基础，分层施肥，垄上双条精量点播为主体的系列化高产栽培体系。调查表明：深松地块比对照田多贮水41.3mm，氮肥利用率提高21.9%，磷肥利用率提高8%～11%，5～6月份平均提高地温0.5～1.2℃，总孔隙度提高。这种耕作法打破了犁底层，使地块全面深松，提高了根系对全耕层的水分和养分的利用率，同普通耕作方法相比大豆可增产20%～30%。应用大豆小垄双行超高产栽培技术可以有效提高引种产量，大豆小垄双行超高产栽培技术是在60～70cm垄上种植两小行大豆，小行间距10～12cm，播种密度一般20～25株/m2的种植方式及配套的栽培技术，可使大豆植株在垄上均匀分布，确保对水分、肥料吸收比较平衡，田间通风透光环境良好，创造一个高产的大豆田间群体结构。大豆是对营养需求较多的作物，开花始期对氮、磷、钾吸收量只占总吸收量的1/4～1/3;大豆茎叶中的氮、磷转移率低;大豆荚中所含氮、磷有很大一部分是在成熟过程中由根部从土壤中吸收的。因此，对富含大豆异黄酮的品种引种栽培生产中，在增施农家肥的基础上，每hm2大豆施用磷酸二铵100～150kg、硫酸钾50～65kg，或大豆专用复合肥作底肥和部分作补肥施用，最好垄侧深施，防止烧种、烧苗。结荚后期发现脱肥，用尿素15kg加磷酸二氢钾1.5kg/ hm2，对水750kg进行叶面喷洒。7月中旬若发现引种大豆有徒长倒伏趋势时，用60～80g/ hm22，3，5一三碘苯甲酸用酒精充分溶解后，对水600～700kg进行叶面喷洒，可以壮秆并使植株矮化，防止徒长倒伏，一般可提早成熟3～5d。

4大豆异黄酮的试验室提取

大豆种子的子叶和胚轴里含有较多量的大豆异黄酮，而种皮中的含量是非常少的。目前发现的大豆异黄酮分为游离型的苷元和结合型的糖苷两类。不同品种的大豆及不同的大豆加工产品，其异黄酮含量也是不同的。目前常见的大豆异黄酮分离、纯化的方法有超声波辅助法、有机溶剂萃取法、微波萃取法、酶解法、酸解法、高速逆流色谱法、大孔树脂吸附法、高速离心法以及超临界萃取法等。而水洗加工法会大大降低异黄酮的含量，因此目前已不用这种法。有机溶剂萃取法工艺简单，但有溶剂残留，产品收率低，提取的纯度也低。超声波辅助萃取法提取率高、速度快，成本少，但工业化生产还需要进一步研究。超临界流体萃取法提取率和产品纯度都较高，流程方法简单，能耗低，无有机溶剂残留，但对设备的要求高，不易形成工业化的生产。微波萃取法可缩短萃取时间，提高提取率，但耗能大，成本高。

4.1有机溶剂莘取法

目前提取异黄酮最常用的方法是有机溶剂莘取法，有机溶剂有乙醇、甲醇、乙酸乙酯和它们的水溶液。这种提取方法主要用于提取黄酮类的化合物，异黄酮特殊的分子结构决定了其分子极性较大，相似相溶的原理决定了该物质可以被这些极性溶剂溶出，进入溶液中后可以进一步纯化处理。较常用的溶剂是乙醇，因此称做醇提法。醇提法提取大豆异黄酮时，对提取纯度影响最大的是乙醇的浓度，乙醇浓度提高与异黄酮的提取纯度成正相关，但这与异黄酮物质的特定结构是有一定联系的，高浓度的乙醇比较适合提取游离甙元形式的异黄酮，低浓度的乙醇则比较适合提取葡萄糖苷形式的异黄酮。

4.2酸解提取法

提取大豆中含有的异黄酮类化合物产品时，异黄酮的存在形式都是糖苷相结合，因此采取极性溶剂提取法具有较大的弊端，即提取物的专一性和纯度不高且提取物中杂质含量较多，其异黄酮提取物不易被分离和纯化。由于异黄酮甙和异黄酮甙元在分子极性上具有明显差异，酸水解法提取异黄酮工艺利用这一特点，选择性提取了具有低分子极性的大豆异黄酮甙元成分。

4.3酶解提取法

传统的醇提法比较适合提取以糖苷为主的水溶性大豆异黄酮，但大量的油溶性大豆异黄酮却没有被提取出来。酶解提取法便是在大豆异黄酮的提取过程中加入适量的酶，使其发生转糖反应和酶解反应，这样会将油溶性的异黄酮转化为易溶于水的糖苷类异黄酮，同时酶反应还可以分解植物组织，减小提取的传质阻力，分解和去除提取液中的淀粉、蛋白质和果胶等杂质，简化后续的分离纯化工序，提高提取效率。

4.4超声波提取法

超声波方法提取大豆异黄酮是利用空化作用对细胞膜的破坏原理，使大豆异黄酮被释放和溶出，超声波会造成提取液不断振荡，这将有利于溶质进行扩散，而超声波的热效应会使水温恒定，对原料具有水浴效果。所以，超声波提取法能提高原料的利用率和提取效率，大大缩短提取异黄酮的时间。

4.5高速逆流色谱提取法

高速逆流色谱提取法不需要任何载体或支撑体，其原理是在单向性流体动力平衡的体系上，相对移动和互不混溶的两相溶剂处于动态平衡状态下，把不同配比的样品组分进行分离。目前较常用的分析型和制备型高速逆流色谱仪HSCCC（High Speed Cburtercument Chromatography）可以高效分离产品纯度高、分离速度快、分离纯化同步的大豆异黄酮。

4.6大孔树脂吸附提取法

吸附树脂是一种使用周期较长、吸附选择性独特、不受无机物存在影响的有机高分子聚合物吸附剂，大孔树脂吸附提取法避免了传统提取分离大豆异黄酮过程中造成的有机溶剂成本高、回收难、损耗大、污染严重的缺点，是值得推广应用的最新大豆异黄酮提取方法。

4.7高速离心分离提取法

高速离心分离提取大豆是通过离心机的高速旋转，使离心加速度超过重力加速度的1000倍以上，使沉淀速度增加，以加速料液中的沉淀并除去。高速离心分离提取法是物理分离纯化操作，不会造成提取液中大豆异黄酮总量的损失，避免了沉淀过程带走异黄酮有效成分，其具有低成本、工艺流程短、易实现工业化等特点。

4.8超临界萃取法

超临界萃取技术利用了临界或超临界状态下的流体及被萃取的物质在不同蒸汽压力下具有不同的化学亲和力和溶解力所进行的分离纯化技术。超临界萃取大豆异黄酮法以CO2为溶剂，其提取率与萃取温度、压力、CO2消耗量和夹带剂的种类、使用量、原料的装填方式及粒度大小等因素有关，比传统的溶剂提取方法步骤简单、大豆异黄酮含量和纯度较高、提取条件温和、不会使大豆异黄酮的生物活性成分发生变化等优势。

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