大豆黄酮(daidzeln)又称大豆甙元或葛根黄豆甙元,是异黄酮类植物雌激素中的一种,主要存在于大豆(soybeans又称黄豆)及其豆科植物中[1]。大豆黄酮是一种天然的有效活性成分,具有雌激素和抗雌激素样作用、抗氧化作用、提高机体免疫力及对内分泌系统影响等多种生物学功能。大豆黄酮在医药、食品、畜牧业和化妆品等行业有着极其广泛的用途,其应用前景非常广阔,受到国内外越来越多学者的极大关注,是目前国内外研究的热点。本文结合国内外近年来的研究成果,对大豆黄酮及其生理功能进行了综述,以期对大豆黄酮的进一步研究提供指导作用。
1 大豆黄酮的结构、理化特性与代谢
大豆黄酮的化学名称为4,7—二羟基异黄酮,分子式C15H10O4,分子量为254.24,其化学结构与17-β雌二醇在空间距离上具有几乎等同的两个羟基结构,均属于极性化合物,其结构式见图1,图2。在常温下大豆黄酮为白色粉末,无味、无毒,不溶于水,在醇和酮类溶剂中具有一定的溶解度,极易溶于二甲基亚砜中。生物法测定它的雌激素活性占17-β雌二醇的10-3~10-5,毒理学试验表明,它的急性、亚急性毒性远远低于雌二醇。

动物试验表明,动物对异黄酮的吸收和生物利用率取决于食物中碳水化合物与纤维含量和肠道细菌对其的降解能力,在游离甙元中大豆黄酮相对利用率较高。异黄酮类化合物在肝脏参与一系列代谢过程,结合型产物可随胆汁分泌到肠腔中,经水解后产生的甙元有部分被再吸收,而大部分大豆黄酮被肠腔内微生物降解还原生成雌马酚,雌马酚在体内相当稳定,不再发生降解,由尿、粪或奶排出体外。大豆黄酮在体内的吸收和代谢速率与动物的种类有关,一般情况下单胃动物慢于复胃动物。不同个体与种类的动物吸收大豆黄酮的能力以及吸收后在体内代谢程度存在显著差异[2,3]。
2 大豆黄酮的生理功能
2.1 弱雌激素样与抗雌激素样作用
大豆黄酮在内源性雌激素水平较低时,能与雌激素受体相结合而表现出雌激素样作用;当体内雌激素水平较高时,则竞争性结合雌激素受体,并刺激性激素结合蛋白合成,减少性激素的生物活性,其作用效果主要取决于受体对象本身的激素代谢状态,对于高雌激素水平者显示出抗雌激素活性,而对于低雌激素水平者则显示出雌激素活性[4,5]。由于血液中雌激素的浓度越高,患乳腺癌的危险性就越大。大豆黄酮具有抗雌激素的作用,因此可以推论,大豆黄酮的这一特性具有预防乳腺癌的功能[6]。Taylor等也发现了大豆黄酮与其它异黄酮化合物具有防治胸肌癌和治疗胸肌癌的作用[7]。体外试验还发现,大豆黄酮可提高某些药物的抗癌效果[8]。因此,大豆异黄酮不但具有防癌功能,而且可能具有治愈癌症的作用。
近几年来,经动物试验、临床研究以及流行病学调查表明,大豆黄酮和其它的异黄酮一起对乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、肝癌、胃癌及白血病都具有防治作用,并且还可以抑制肿瘤细胞增殖及抑制肿瘤生长作用[9-11]。
大豆黄酮作为较弱的雌激素激动剂或拮抗剂,与破骨细胞内雌激素β受体结合后抑制其破骨活性和骨吸收过程;当它与成骨细胞内β受体结合后,刺激成骨细胞分泌胶原酶,释放生长因子和细胞因子,加强成骨细胞的活性、促进骨基质的产生、分泌和骨矿化过程,加速骨形成过程,从而维持成骨细胞和破骨细胞活性间的动态平衡,有效地预防骨质疏松和治疗骨折[12]。Kelly的最新研究表明大豆黄酮和染料木黄酮按一定比例混合可以治疗骨折、治疗心血管疾病、改变血脂水平,防治冠状心脏病和血管动脉硬化等作用[13]。
2.2 提高机体免疫力
体内和体外动物试验研究表明,大豆黄酮对机体的免疫细胞、体液及非特异性免疫功能有影响。非特异性免疫功能中,吞噬细胞的溶解作用和杀伤感染微生物是免疫效应的重要功能。研究表明,大豆黄酮等植物雌激素能明显提高胸腺重,并大大提高巨噬细胞的吞噬能力达60%~70%[2]。张荣庆也报道,在正常情况下用大豆黄酮处理小鼠,可明显促进腹腔巨嗜细胞的吞噬功能和提高空斑形成细胞(PFC)的溶血能力。另外也有资料报道,每天给小鼠灌注20mg/kg大豆黄酮,一周后小鼠的胸腺重明显提高,同时对小鼠体液免疫过程中致敏淋巴细胞的产生和抗体形成均有促进作用[14]。细胞免疫中的主要效应细胞是T细胞、NK细胞及K细胞,可通过对外周血淋巴细胞酸性α-醋酸萘酯酶(ANAE)测定和淋巴细胞转化来评价。研究表明,大豆黄酮等植物雌激素可促进和诱导淋巴细胞的转化与增殖,维护淋巴细胞的生长,并且其ANAE阳性率显著提高。体外培养淋巴细胞还发现,大豆黄酮能显著提高刀豆素A(ConA)或脂多糖(LPS)诱导脾淋巴细胞的增殖反应,并促进T淋巴产生白介素I(IL-1)和白介素Ⅱ(IL-2)[15]。体液免疫是β淋巴细胞介导(又称抗体介导)的免疫应答反应。大豆黄酮等植物雌激素能大大提高母畜血清和初乳中抗体水平,其新生幼畜血清中的抗体水平也显著提高。进一步研究发现,母猪在妊娠后摄入5mg/kg大豆黄酮,可明显提高对猪瘟抗原刺激产生的特异性免疫应答反应,血清和初乳中猪瘟抗体明显提高,新生仔猪血中母源抗体水平、猪瘟抗体水平及溶血素水平均有明显提高[16]。大豆黄酮还能增强机体的免疫器官而增强免疫功能。高峰等[17]试验选择健康、初生重基本一致的7日龄伊莎蛋公雏鸡48只,在基础日粮中添加大豆黄酮5mg/kg,通过T淋巴细胞转化试验,发现大豆黄酮显著提高了雏鸡免疫器官胸腺和法氏囊的相对重量,对脾无明显影响,同时显著提高 T淋巴细胞对PHA的刺激反应,说明雏公鸡细胞免疫增强。
大豆黄酮能明显提高动物免疫机能的机制,从目前的研究来看,主要涉及以下几个方面:①直接作用于免疫器官(胸腺和脾脏)或细胞(各种免疫细胞)上的雌激素受体;②调节垂体GH和催乳素(PRL)的分泌,通过GH和PRL间接发挥作用;③降低体内生长抑素(SS),解除SS对免疫细胞的抑制作用[18]。
2.3 抗氧化作用
自由基性质活泼,极易与其它物质发生反应而形成新的自由基,而且其反应往往是链式反应。自由基的这种强氧化作用使其所参与的反应直接或间接地对机体造成危害,其主要损伤反应有蛋白质氧化、DNA突变甚至断裂、脂质氧化等。研究表明,较高浓度的大豆黄酮能抑制脂质的过氧化, 其含有的7、4二个酚羟基作为供氧体能与自由基反应使之生成相应的离子或分子,可抑制自由基的产生,清除、熄灭自由基,终止了自由基的连锁反应[19]。对整体动物也有比较明显的抗氧化作用,对阿霉素引起的小鼠过氧化水平提高和抗氧化酶活性的降低也有明显的抑制作用[20]。由于DNA 的氧化突变,癌的发病率上升。邱永军[21]等指出,若让女性日服52mg(下限)的大豆黄酮,连服3周,DNA氧化标记物,5-羟甲基-2ˊ-脱氧胸苷在血中的浓度比服用前明显降低,服用一周后降低35%,2周后, 降低50%, 以后维持在这一水平。可见,大豆黄酮的抗氧化作用能使这种情况得到改善。Kelly[22]等还指出了大豆黄酮和其它异黄酮一起可以保护皮肤免受紫外线的损伤,对紫外线诱导的皮肤损伤起到修复的作用,它的这一生理特性可以用来研制成化妆品行业的防晒霜。Kelly[23]等还进一步研究指出,大豆黄酮具有明显的抗氧化作用,由于氧化损伤参与了动脉粥样硬化、脉管系统疾病和癌等多种疾病的形成,因此可推断大豆黄酮的这种抗氧化作用对于防治这些疾病具有重要的意义,值得进一步的研究。
2.4 对动物内分泌系统的影响
2.4.1 促进动物生长,提高饲料转化率
微量的大豆黄酮便可显著的促进动物的生长。据报道,在妊娠母猪后期日粮中添加大豆黄酮,仔猪的初生重显著高于对照组;仔猪骨骼中的胰岛素样生长因子Ⅰ型受体(IGF-IR)信使核糖核酸(mRNA)的表达量也明显高于对照组[24]。赵志辉[25]等在100日龄的二花脸去势公猪的日粮中添加大豆黄酮500mg/kg,结果体内GH 及IGF-1水平增高,尿素氮减少,表明体内蛋白质降解减少,葡萄糖量增加,总的趋势是促进了去势公猪的生长。王国杰[26]用粗黄酮饲料喂45~56日龄的红布罗肉用仔公鸡,结果日增重提高5.1%,料重比下降7.2%,饲料转化率有较大提高。 赵茹茜等[27]给5日龄雄性高邮鸭在基础日粮中添加3mg/kg大豆黄酮,可显著促进高邮鸭的采食,提高饲料转化率,提高平均日增量。另有报道表明,雄性大鼠皮下注射大豆黄酮30mg/kg,日增重提高14%,腿肌重及核糖核酸(mRNA)总量均显著提高,而且大豆黄酮能明显提高雄性鸡、大鼠、猪的内源性睾酮水平,达到促生长之目的。水牛十二指肠灌注大豆黄酮,除升高血清睾酮水平外,同时还有效的促进了瘤胃微生物蛋白合成,并使挥发性脂肪酸、氨态氮浓度明显增加[28]。由此推出,大豆黄酮可能是通过升高内源性睾酮水平而影响瘤胃的消化代谢过程,进而提高饲料的转化率,促进动物生长。
生长受许多因素控制,其中生长激素轴在调控动物生长中起至关重要的作用,垂体分泌的生长激素与肝脏生长激素受体结合诱导产生IGF-1,对细胞生长发生直接作用,促进动物生长。关于大豆黄酮对动物生长作用的机理,从目前的研究来看,其机制可能是:具有微弱雌激素活性的大豆黄酮与下丘脑、垂体等处的雌二醇受体不同程度的结合,影响动物神经内分泌的性腺轴和生长轴,使睾酮、GH、IGF-1均能直接促进肌肉蛋白质合成代谢,最终导致动物的肌肉肥大、生长加速。然而,大量的报道表明,大豆黄酮的促生长作用呈现出性别的差异,大豆黄酮能促进雄性动物的生长和瘦肉率的提高。对雌性动物和去势动物的效果不一致。大豆黄酮的活性还取决于多种因素,动物的种类,不同靶组织,同一靶组织的不同的功能状态以及不同的给药途径均会呈现不同的雌激素活性。对一些雌激素水平较低的个体,大豆黄酮占据雌二醇受体会产生雌激素效应;对一些雌激素水平较高的个体,大豆黄酮与雌二醇受体竞争,削弱雌二醇的雌激素效应,表现为抗雌激素效应。
2.4.2 促进生殖系统发育,提高泌乳和繁殖力
大豆黄酮作为植物雌激素对动物生殖性能产生影响,适量的大豆黄酮可以促进乳腺的发育,提高泌乳和繁殖力。据张容庆[29]报道,40日龄大鼠皮下注射和饲喂大豆黄酮7d后,测定乳腺重量,外周血清中GH、PRL水平均高于对照组,其中血清中GH水平,大豆黄酮皮注组与饲喂组较对照组分别提高90%和55%,PRL水平分别比对照组提高71%和144%,这表明大豆黄酮可促进乳腺发育及GH、PRL的分泌。且妊娠后期饲喂大豆黄酮后,对大鼠分娩后泌乳量有显著的影响,分娩一周内,平均泌乳量提高31.2%[30]。刘银桃等[24]报道,妊娠后期饲喂大豆黄酮能提高母猪的喂乳量和乳中GH、IGF-1和促甲状腺素(TSH)水平,IGF-1作用于乳腺组织后,能刺激乳腺上皮组织分化成分泌细胞,从而使乳汁分泌增加。据文献报道,异黄酮植物性雌激素能引起空怀母羊和阉公羊的乳头增长。甚至出现泌乳现象[31]。国外也有报道,应用适量的植物雌激素饲喂奶牛,能使每头试验奶牛日产奶量平均增加0.5kg,整个泌乳期增加100kg[32]。
不仅如此,大豆黄酮对雄性动物的生殖性能也有较大的影响,能使血清中睾酮含量显著提高,鸡冠、睾丸重显著增加。适量的大豆黄酮等植物雌激素还能促进动物的产奶量和产蛋量[33-35]。
3 结论
综合近几年的研究表明,大豆黄酮所具有的多种生物学效应,应用前景非常广阔。在医药界,大豆黄酮对乳腺癌、胸肌癌、前列腺癌、结肠癌、肝癌、胃癌及白血病、冠状心脏病、心血管疾病等都具有防治作用,并且还可以预防骨质疏松、治疗骨折,改变血脂水平及抑制肿瘤细胞增殖和生长等作用。由于它的急性、亚急性毒性远远低于雌二醇,这就决定了其在医药中有广阔的应用前景。在畜牧行业,大豆黄酮可作为畜禽的免疫调节剂和生产促进剂,可提高动物繁殖能力,促进动物生长,提高饲料利用率等,且有望开发成新型的绿色饲料添加剂。它的强抗氧化性应用于化妆品行业可研制成防晒霜,具有很大的经济价值。我国大豆资源丰富,对大豆黄酮及其它大豆异黄酮类生理功能和应用的进一步研究,将会带来很大的社会效益和经济效益。(皮雄娥 费笛波 王龙英 袁 超)
(文章来源:饲料工业)