大豆素的营养生理功能研究进展

赵向辉， 龚剑明， 杨竹青， 刘婵娟， 瞿明仁

（江西农业大学动物科技学院，江西南昌 330045）

大豆素作为大豆异黄酮的主要组分，具有广泛的生物学活性，如雌激素样作用、抗氧化、调节细胞周期等（Liu 等，2012；Wong 等，2008）。 本文就大豆素的理化性质、吸收与代谢过程、营养生理功能作一综述。

1 理化性质

天然大豆素广泛存在于豆类、牧草、谷物、水果、蔬菜等植物以及豆腐等食品中，以大豆中的含量最高，平均为676～1001 mg/kg（Franker等，1994）。大豆素的化学名称为4，7-二羟基异黄酮，分子式为C15H10O4，分子量为254.24，化学结构与17-β雌二醇相似，均为极性化合物。常温下大豆素为白色结晶状粉末，无味，不溶于水，在醇和酮类试剂中具有一定的溶解度，极易溶于二甲基亚砜中。体外试验发现大豆素具有轻微的基因毒性（Virgilio等，2004），但饲喂雄鼠和雌鼠高大豆素日粮（大于1000 mg/kg）并未引起任何生殖和繁殖上的毒性表现（Faqi等，2004；Lamartiniere 等，2002）。

2 吸收与代谢

植物中的大豆素多以葡萄糖苷（大豆苷）的形式存在（Ibarreta等，2001）。由于具有较高的亲水性和分子量，大豆苷并不能被动物胃肠道很好地吸收（Piskul等，1999）。相比于大豆苷，大豆素在肠道中则具有较高的吸收速率和效率 （Izumi等，2000）。大豆苷在动物体内的消化过程与动物种类有关。单胃动物采食大豆苷后，可在肠道微生物分泌的β-葡萄糖苷酶作用下将大豆苷去糖基化，释放出大豆素，促进大豆素的吸收（Day等，1998），故有研究认为肠道上皮β-葡萄糖苷酶的活性可能是影响大豆素吸收效率的关键因子（Németh等，2003）。 然而，Bowey 等（2003）在无肠道微生物鼠的尿液中也检测到了大豆素，表明微生物对于大豆苷去糖基化并不是必需的。Wilkinson等（2003）研究发现，位于小肠上皮刷状缘膜上的乳糖酶根皮苷水解酶也具有去糖基化的作用。但Setchell等（2002）认为大豆苷必须转变为大豆素才能被有效的吸收。产生的部分大豆素可被肠道特定微生物菌群降解为雌马酚，一种不再分解且同样具有弱雌激素活性的化合物。存在特定微生物是雌马酚产生的前提条件，当肠道中无微生物时大豆素不会被降解，因此并非所有的动物都能产生雌马酚（Bowey 等，2003）。

植物中的大豆苷被反刍动物采食后，大部分在瘤胃中被微生物去糖基化转变为大豆素，之后进一步降解为雌马酚和去甲基安哥拉紫檀素，其中雌马酚为主要降解产物，剩余的部分则进入小肠中（Lundh，1995）。大豆苷在反刍动物小肠中的消化过程原理上与单胃动物类似。产生的大豆素及其代谢产物经胃肠道壁、肝脏、肾脏后，以游离或糖醛酸结合的形式进入血液（Lundh等，1990），通过尿液或动物产品如牛奶排出，部分糖醛酸结合的大豆素也可通过胆汁再次进入肠道，形成肝肠循环。

3 营养生理功能

3.1 抗氧化作用 动物机体在代谢过程中不可避免的产生少量自由基，以维持正常的生命活动。但过量的自由基可对机体造成损伤，如肿瘤、心血管疾病、糖尿病、自身免疫病的发生发展与自由基的产生消除平衡密切相关。有研究表明，大豆素在动物体内具有抗氧化性，能够清除机体内过量的自由基，保护细胞DNA免受自由基引起的氧化损伤（Liu 等，2006；Foti等，2005）。 饲喂奶牛 300 mg/d和400 mg/d大豆素降低了奶牛血清丙二醛含量，提高了总超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶活性和总抗氧化能力（Liu等，2013）。饲喂老龄蛋鸡含大豆素日粮提高了血清超氧化物歧化酶活性，降低了肝脏和血清中的丙二醛浓度，提高了产蛋率。饲喂青春前期小鼠含50 mg/kg大豆素的日粮，显著提高了肝脏和乳腺超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽转移酶、DT-硫辛酰胺脱氢酶的活性，降低了乳酸脱氢酶的活性、机体的氧化损伤和乳腺癌的发生率（Mishra等，2009）。 Kameoka等（1999）利用人类肠道Caco-2细胞检测了大豆素对几种抗氧化酶蛋白表达的影响，结果表明大豆素不影响过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的蛋白表达量，但使金属硫蛋白的mRNA表达提高了15倍。金属硫蛋白是目前所知最有效的自由基清除剂，其清除自由基的能力约为超氧化物歧化酶的几千倍，而清除氧自由基的能力约是谷胱甘肽（GSH）的25倍。利用大豆素处理人肝癌细胞也发现，大豆素本身并没有清除自由基的能力，但能通过提高过氧化氢酶活性清除自由基（Kampkötter等，2008b）。 综合以上研究可以得出，大豆素的抗氧化机制之一可能在于提高了机体或细胞内抗氧化酶的活性或基因表达。

然而，Kampkötter等（2008a）认为大豆素虽可上调细胞内抗氧化酶（如过氧化氢酶）的活性，降低细胞内的活性氧自由基，但本质上抗氧化性并没有显著提高，而形成的代谢产物6-OH-大豆素和3′-OH-大豆素具有较强的抗氧化活性，进而推测大豆素具有抗氧化活性的本质在于形成了具有较强抗氧化性的代谢产物。Esaki等（1998）也发现6-OH-大豆素抗氧化活性显著高于大豆素。不过也有研究认为大豆素的抗氧化机制在于大豆素能够深入细胞膜的脂质双分子层，从而提高脂质的抗氧化性（Dwiecki等，2009），或者像维生素E一样与低密度脂蛋白结合在体内发挥抗氧化作用（Meng等，1999）。大豆素还可作为氧化强化剂促进动物体内另外一种抗氧化剂维生素E浓度的增加， 提高其抗氧化性 （Jeong，2006）。Kelly和Husband（2002）研究表明，大豆黄酮和其他异黄酮一起对紫外线诱导的皮肤损伤有修复功能，可在防晒霜研制中起到重要作用。总的来说，关于大豆素的抗氧化作用的确切机制目前尚无定论，尚需进一步研究。

3.2 提高机体免疫力 研究表明，大豆素能够影响动物机体免疫功能。饲喂小鼠含20 mg/kg和40 mg/kg大豆素的日粮，增加了腹膜巨噬细胞的噬菌能力、胸腺重和血液淋巴细胞的数量，提高了小鼠的免疫力，但10 mg/kg的大豆素没有效果（Zhang 等，1997）。 Wang 等（1997）通过体外试验发现，大豆素能够增强淋巴细胞的活性。而另一研究表明，日粮中添加2 mg/kg和3 mg/kg的大豆素，显著提高了幼龄和老龄小鼠的脾重和脾指数（曾靖等，2004）。饲喂公雏鸡含5 mg/kg大豆素的日粮显著增加了胸腺、法氏囊的相对重量和T淋巴细胞刺激指数，增强了雏公鸡的细胞免疫力（高峰等，2000）。大豆素能明显提高母猪血清和初乳中特异性抗体（猪瘟抗体和溶血素）水平（张荣庆等，1995）。大豆素能够抑制葡聚糖硫酸钠诱导的肠道炎症和组织损伤，降低肠系膜淋巴细胞干扰素-γ、IL-6、IL-12p40的分泌和抗原提呈细胞的活性（Morimoto等，2009）。大豆素能够降低小鼠血清中TNF-α、IL-6、脂联素和瘦素的浓度，抑制关节组织损坏和炎症的发生（Mohammad等，2011）。目前关于大豆素调节机体免疫功能的机制尚未完全明确，可能有以下几个方面：（1）大豆素通过雌激素受体直接作用于免疫器官。机体免疫系统尤其淋巴细胞中存在雌激素受体，而雌激素也具有免疫刺激和免疫抑制性（Paavonen，1994）。 （2）大豆素通过影响前列腺素合成间接作用于免疫系统。研究表明，高浓度的大豆素能够抑制花生四烯酸的氧化和前列腺素的合成，高浓度的前列腺素具 有 免 疫 反 应 抑 制 性 （Degen，1990；Johnston，1988）。（3）调节垂体生长激素（GH）的分泌间接调节免疫功能。垂体GH通过作用于免疫细胞上的GH受体促进乳腺上皮细胞分泌胸腺素，胸腺素具有明显免疫促进作用。

3.3 雌激素样与抗雌激素样作用 由于与雌二醇结构相似，大豆素能够与雌激素受体结合，但亲和力以及本身的雌激素活性均比雌二醇低，具有弱雌激素活性（Adlercreutz，1998）。大豆素的很多生理特性，如预防骨质疏松、改善更年期综合症、降低胆固醇水平等都可能与大豆素的雌激素活性有关。

机体内循环的大豆异黄酮苷元浓度比雌二醇高100多倍，因而时常会根据目标组织、受体状态、内源雌激素水平表现出抗雌激素作用（Khaodhiar等，2008）。当内源雌激素浓度较高时，大豆素会通过竞争性结合雌激素受体抑制内源雌激素的活性。此外，大豆素的抗雌激素作用还可能与大豆素能够激活过氧化物体增殖物激活受体γ（PPARγ）有关。利用大豆素刺激骨祖细胞发现，低浓度的大豆素主要激活雌激素受体促进细胞成骨抑制成脂，表现出雌激素作用；高浓度的大豆素主要激活PPARγ促使细胞成脂抑制成骨，表现出抗雌激素作用（Miyazak，2004；Dang 和 Löwik，2004）。

研究表明，大豆素能抑制鼠脂肪细胞对葡萄糖的摄入，表现为雌激素样作用（Lee，2005）。大豆素能通过提高大鼠机体胰岛素水平、改变肝脏中葡萄糖异生作用及脂肪酶活性，而抑制糖尿病的发生（Choi等，2008）。大豆素的抗雌激素作用使其表现出一定抗癌的能力。通过培养乳腺癌细胞发现，大豆素在激活和抑制雌激素受体活性方面存在剂量依赖性，高浓度异黄酮可与哺乳动物体内雌激素受体结合，减轻雌激素的促细胞增殖作用，阻滞癌细胞周期终止于G1和G2/M期，从而降低与雌激素有关癌症的发病危险 （Mense等，2008；Choi和 Kim，2008）。

4 小结

近年来，因大豆素能够在癌症、心血管病、糖尿病等与人类有关的疾病防治中表现出积极的作用，大豆素的营养生理功能日益受到重视，且得到广泛的研究，但仍然存在一些问题。大豆素在作用过程中能够选择性激活雌激素和PPARγ两种受体，这使得大豆素在使用过程中因使用量、动物性别及机体状况不同而表现出不同的作用。因此，仍然需要较多研究去评价大豆素对人类系统的安全性，有益和有害剂量，性别对大豆素作用的影响，以及大豆素对其他药物和饮食产品可能造成的影响。此外，在动物生产中，反刍动物具有在瘤胃中将大豆素代谢成活性更强的雌马酚的天然优势，故应该高度重视大豆素对反刍动物瘤胃代谢、生产和繁殖性能的影响和作用。

[1]Choi E J，Kim G H.Daidzein causes cell cycle arrest at the G1 and G2/M phases in human breast cancer MCF-7 and MDA-MB-453 cells[J].Phytomedicine，2008，15：683 ～ 690.

[2]Choi M S，Jung U J，Yeo J，et al.Genistein and daidzein prevent diabetes onset by elevating insulin level and altering hepatic gluconeogenic and lipogenic enzyme activities in non-obese diabetic （NOD）mice[J].Diabetes Metab Res Rev，2008，24：74 ～ 81.

[3]Dwiecki K，Neunert G，Polewski P，et al.Antioxidant activity of daidzein，a natural antioxidant，and its spectroscopic properties in organic solvents and phosphatidylcholine liposomes[J].Journal of Photochemistry and Photobiology B：Biology，2009，96：242 ～ 248.

[4]Kampkötter A，Chovolou Y，Kulawik A，et al.Isoflavone daidzein possesses no antioxidant activities in cell-free assays but induces the antioxidant enzyme catalase[J].Nutrition Research 2008a，28：620 ～ 628.

[5]Kampkötter A，Wiegand C，Tipel C，et al.Increased expression of catalase in human hepatoma cells by the soy isoflavone，daidzein[J].Basic&Clinical Pharmacology&Toxicology，2008b，102：437 ～ 442.

[6]Khaodhiar L，Hope A R，Linglin L，et al.Daidzein-rich isoflavone aglycones are potentially effective in reducing hot flashes in menopausal women[J].Menopause，2008，15：125.

[7]Liu D Y，He S J，Jin E H，et al.Effect of daidzein on production performance and serum antioxidative function in late lactation cows under heat stress[J].Livestock Science，2013，152：16 ～ 20.

[8]Liu X，Suzuki N，Laxmi Y，et al.Anti-breast cancer potential of daidzein in rodents[J].Life Sciences，2012，91：415 ～ 412.

[9]Mense S M，Hei T K，Ganju R K，et al.Phytoestrogens and breast cancer prevention：possible mechanismsofaction [J].Environ Health Perspect，2008，116（4）：426 ～ 433.

[10]Mishra P，Kar A，Kale R K.Prevention of chemically induced mammary tumorigenesis by daidzein in pre-pubertal rats：the role of peroxidative damage and antioxidative enzymes[J].Molecular and cellular biochemistry，2009，325：149～157.

[11]Mohammad S M，Haidari F，Rashidi B，et al.Comparison of the effects of genistein and daidzein with dexamethasone and soy protein on rheumatoid arthritis in rats[J].BioImpacts，2011，1：161 ～ 170.

[12]Morimoto M，Watanabe T，Yamori M，et al.Isoflavones regulate innate immunity and inhibit experimental colitis[J].Journal of Gastroenterology and Hepatology，2009，24：1123 ～ 1129.

[13]Wong M C Y，Emery P，Preedy V，et al.Health benefits of isoflavones in functional foods?Proteomic and metabonomic advances[J].Inflammopharmacology，2008，16：235 ～ 239.