大豆异黄酮发挥抗氧化作用的途径及机理研究

邓 卉，刘进远，汪林书，殷 勤

（四川省畜牧科学研究院饲料研究所，四川 成都 610066）

大豆异黄酮（SI）是一类和蛋白质紧密结合的植物激素，主要包括大豆黄酮（Dai）、染料木黄酮（Gen）和黄豆黄素（Glycitin）。大豆异黄酮具有弱的雌激素样作用，它能影响性激素的分泌、代谢和生物学活性，影响蛋白质的合成、生长因子活性等，而大豆异黄酮的抗氧化作用具有提高机体免疫力、影响内分泌系统等多种生物学功能。

1 大豆异黄酮发挥抗氧化作用的两种主要途径

近几年有关大豆异黄酮的抗氧化作用已成为国内研究的热点，将其作为抗氧化剂应用于畜禽饲料具有广阔的发展前景。余清等研究认为，大豆异黄酮对去卵巢大鼠的抗氧化、骨代谢酶活性及骨转化存在一定的影响，适量干预能逆转因去势造成的骨密度下降；葛丽霞等研究说明：大豆异黄酮具有降血糖和增强机体抗氧化能力的作用，其抗氧化效果与Vc相当。

1.1 抑制和淬灭自由基，阻断自由基链式反应 自由基是指外层轨道上含有一个或一个以上未配对电子的原子、离子、原子团或分子。目前，抗氧化剂有两大类：第一类为预防型抗氧化剂，这一类抗氧化剂可以清除链引发阶段的自由基；第二类抗氧化剂是断链型抗氧化剂，可以捕捉自由基反应链中的过氧自由基，阻止或延缓自由基链反应的进行。大豆异黄酮两类皆属，依靠自身特殊结构清除活性氧自由基，预防脂质过氧化的产生和阻断脂质过氧化的链式反应。Zielonka等测定了染料木黄酮与羟基自由基反应的速率常数，指出其在生理条件下是一种非常有效的自由基清除剂。

1.2 诱导机体抗氧化酶系统的活性增高 迟晓星的研究表明：大豆异黄酮可显著升高大鼠血清中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）的活力，减少丙二醛（MDA）含量，诱导酶活性防御系统，消除老化代谢产物，发挥机体抗氧化机能；刘英华等研究表明：大豆异黄酮可以减轻氧化低密度脂蛋白对血管内皮细胞的氧化损伤，可能是通过丙二醛、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、乳酸脱氢酶及一氧化氮等抗氧化指标起作用的；赵红等研究也证明：适宜剂量的大豆异黄酮对高脂血症大鼠体内的超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活力有明显升高作用，而对丙二醛（MDA）含量有明显降低作用。

以上研究说明，大豆异黄酮可通过清除自由基、诱导机体抗氧化酶系统活性增高两条途径来实现其抗氧化作用，这有助于提高机体两条免疫能力，增强机体的代谢功能。此外，值得一提的是，大豆异黄酮的抗氧化作用已得到国内外众多学者的一致认同。

2 大豆异黄酮抗氧化机理分析

以下从分子结构、化学反应的角度深入解析大豆异黄酮的抗氧化机理。

2.1 抑制和淬灭自由基，阻断自由基链式反应 研究表明,大豆异黄酮类化合物的分子结构中含有多个酚羟基,具有抗氧化作用。它们正是通过其特殊分子结构清除活性氧自由基，保护人体内脂质、蛋白质、染色体免受活性氧的攻击，减少脂质过氧化物的产生和阻断脂质过氧化的链式反应来发挥抗氧化作用的。其具体反应机理如下：

羟基上的苯羟基基团可以释放活泼氢并捕获自由基，阻断自由基链式反应，一般认为,这是一个自由基链式反应,反应有3个阶段。（1）诱导：引发剂RH→R·+H·；（2）传播：R·+O2→ROO·，ROO·+RH→ROOH+R·，ROOH→RO·+HO·，RO·+RH→ROH+R·，RH+HO·→H2O+R·；（3）终止：R·+R·→RR，ROO·+R·→ROOR，ROO·+ROO·→ROOR+O2。

采用有机自由基测定酚类化合物的抗氧化活性时，抗氧化剂所表现出来的抗氧化活性强弱主要取决于其放出氢原子的速度，而该速度又主要取决于3个因素，即酚羟基两边的空间屏蔽效应、取代基的诱导效应和共轭效应。这些因素从数值上反映出来的是酚羟基的氢氧键的离解能（BDE）。当酚类抗氧化剂羟基邻位和对位上的氢被一些供电基团如烃基、羟基、烃氧基、氨基和胺基取代后，其BDE值变小，抗氧化活性增强。大豆异黄酮类抗氧化剂主要是通过酚羟基与氧自由基反应，形成共振稳定的半醌式自由基而中断链式反应的，因此共振半醌式自由基的稳定性与抗氧化剂活性成正相关。

大豆异黄酮类化合物的抗氧化作用机制与酮类物质（如BHA、BHT、PG）的抗氧化机制一致，它们均将氢供给脂类化合物自由基，自身转变成酚基自由基。酚基自由基的稳定性降低了自动氧化链反应的传递速度，从而起到抑制脂类进一步被氧化的作用，简言之，就是作为自由基吸收剂而起到抗氧化作用。其作用机制如下：

AH+ROO·→ROOH+A·，AH+RO·→ROH+A·。

自由基RO·、ROO·属亲电自由基，故而芳环上的给电子取代基能提高酚羟基上氢原子的活性，吸电子取代基则降低酚羟基上氢原子的活性。抗氧化作用的强弱除取决于上述酚羟基释放氢原子的速度外，还取决于酚基自由基的位阻，位阻大，酚基自由基自动氧化链反应的传递速度就会减慢，从而使链反应中断提高抗氧化性。从化学结构分析，大豆异黄酮分子上含有较多的羟基，由于苯环上的π电子与氧原子尚不成对的单电子相互作用，发生共轭效应，其结果是不成对的单电子靠向苯环，氢氧键减弱，所以含酚基的物质具有较活泼的羟基氢，能提供氢离子，竞争性地与不饱和脂肪酸争夺活性氧，能与脂肪酸自由基结合，使自由基转化为惰性化合物，中止自由基的连锁反应，即中止油脂自动氧化。

2.2 螯合金属离子抗氧化机理 黄酮类化合物特殊的化学结构赋予了它们一系列独特的化学性质，如能与多种金属离子发生络合或静电作用，具有还原性和捕获自由基的特性，能与蛋白质结合，具有两亲结构和诸多衍生化反应活性等。金属离子催化氢过氧化物分解生成自由基，具有促氧化作用，大豆异黄酮苯环上的羰基和酚羟基都具有与金属离子配位的能力，从而降低金属离子的催化作用，阻断分子链式反应，表现出抗氧化作用。大豆异黄酮拥有多羟基结构，可与金属离子形成络合物，从而减少或清除引发活性自由基产生链式反应的金属催化剂，体现出抗氧化功能。Milic等认为，酚类与铜、锌等金属离子的络合还会使含这些金属离子的金属酶活性受到抑制，这可能是多酚抗氧化活性的原因之一；蔡小强等研究表明：黄酮类化合物易与金属离子发生螯合，减少重金属离子对机体的伤害；另有报道指出，黄酮类化合物鳌合金属离子后也具有清除自由基的能力。

3 结论

大豆异黄酮是一类天然优异的抗氧化物质，对机体具有良好的抗氧化作用。本文论述了大豆异黄酮发挥抗氧化作用的两个途径：清除自由基和增强机体抗氧化酶系统的活性。着重从分子结构、化学反应的角度剖析了大豆异黄酮的抗氧化作用机理。此外，有关大豆异黄酮的抗氧化作用和机理研究目前还不够完善，更深入详细的研究成果将在以后的论文中阐述。

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