大豆異黃酮發(fā)揮抗氧化作用的途徑及機(jī)理研究

鄧 卉，劉進(jìn)遠(yuǎn)，汪林書，殷 勤

（四川省畜牧科學(xué)研究院飼料研究所，四川 成都 610066）

大豆異黃酮（SI）是一類和蛋白質(zhì)緊密結(jié)合的植物激素，主要包括大豆黃酮（Dai）、染料木黃酮（Gen）和黃豆黃素（Glycitin）。大豆異黃酮具有弱的雌激素樣作用，它能影響性激素的分泌、代謝和生物學(xué)活性，影響蛋白質(zhì)的合成、生長因子活性等，而大豆異黃酮的抗氧化作用具有提高機(jī)體免疫力、影響內(nèi)分泌系統(tǒng)等多種生物學(xué)功能。

1 大豆異黃酮發(fā)揮抗氧化作用的兩種主要途徑

近幾年有關(guān)大豆異黃酮的抗氧化作用已成為國內(nèi)研究的熱點(diǎn)，將其作為抗氧化劑應(yīng)用于畜禽飼料具有廣闊的發(fā)展前景。余清等研究認(rèn)為，大豆異黃酮對(duì)去卵巢大鼠的抗氧化、骨代謝酶活性及骨轉(zhuǎn)化存在一定的影響，適量干預(yù)能逆轉(zhuǎn)因去勢造成的骨密度下降；葛麗霞等研究說明：大豆異黃酮具有降血糖和增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力的作用，其抗氧化效果與Vc相當(dāng)。

1.1 抑制和淬滅自由基，阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 自由基是指外層軌道上含有一個(gè)或一個(gè)以上未配對(duì)電子的原子、離子、原子團(tuán)或分子。目前，抗氧化劑有兩大類：第一類為預(yù)防型抗氧化劑，這一類抗氧化劑可以清除鏈引發(fā)階段的自由基；第二類抗氧化劑是斷鏈型抗氧化劑，可以捕捉自由基反應(yīng)鏈中的過氧自由基，阻止或延緩自由基鏈反應(yīng)的進(jìn)行。大豆異黃酮兩類皆屬，依靠自身特殊結(jié)構(gòu)清除活性氧自由基，預(yù)防脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)生和阻斷脂質(zhì)過氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。Zielonka等測定了染料木黃酮與羥基自由基反應(yīng)的速率常數(shù)，指出其在生理?xiàng)l件下是一種非常有效的自由基清除劑。

1.2 誘導(dǎo)機(jī)體抗氧化酶系統(tǒng)的活性增高 遲曉星的研究表明：大豆異黃酮可顯著升高大鼠血清中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）的活力，減少丙二醛（MDA）含量，誘導(dǎo)酶活性防御系統(tǒng)，消除老化代謝產(chǎn)物，發(fā)揮機(jī)體抗氧化機(jī)能；劉英華等研究表明：大豆異黃酮可以減輕氧化低密度脂蛋白對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的氧化損傷，可能是通過丙二醛、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶、乳酸脫氫酶及一氧化氮等抗氧化指標(biāo)起作用的；趙紅等研究也證明：適宜劑量的大豆異黃酮對(duì)高脂血癥大鼠體內(nèi)的超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活力有明顯升高作用，而對(duì)丙二醛（MDA）含量有明顯降低作用。

以上研究說明，大豆異黃酮可通過清除自由基、誘導(dǎo)機(jī)體抗氧化酶系統(tǒng)活性增高兩條途徑來實(shí)現(xiàn)其抗氧化作用，這有助于提高機(jī)體兩條免疫能力，增強(qiáng)機(jī)體的代謝功能。此外，值得一提的是，大豆異黃酮的抗氧化作用已得到國內(nèi)外眾多學(xué)者的一致認(rèn)同。

2 大豆異黃酮抗氧化機(jī)理分析

以下從分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)的角度深入解析大豆異黃酮的抗氧化機(jī)理。

2.1 抑制和淬滅自由基，阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 研究表明,大豆異黃酮類化合物的分子結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)酚羥基,具有抗氧化作用。它們正是通過其特殊分子結(jié)構(gòu)清除活性氧自由基，保護(hù)人體內(nèi)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、染色體免受活性氧的攻擊，減少脂質(zhì)過氧化物的產(chǎn)生和阻斷脂質(zhì)過氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來發(fā)揮抗氧化作用的。其具體反應(yīng)機(jī)理如下：

羥基上的苯羥基基團(tuán)可以釋放活潑氫并捕獲自由基，阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一般認(rèn)為,這是一個(gè)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),反應(yīng)有3個(gè)階段。（1）誘導(dǎo)：引發(fā)劑RH→R·+H·；（2）傳播：R·+O2→ROO·，ROO·+RH→ROOH+R·，ROOH→RO·+HO·，RO·+RH→ROH+R·，RH+HO·→H2O+R·；（3）終止：R·+R·→RR，ROO·+R·→ROOR，ROO·+ROO·→ROOR+O2。

采用有機(jī)自由基測定酚類化合物的抗氧化活性時(shí)，抗氧化劑所表現(xiàn)出來的抗氧化活性強(qiáng)弱主要取決于其放出氫原子的速度，而該速度又主要取決于3個(gè)因素，即酚羥基兩邊的空間屏蔽效應(yīng)、取代基的誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)。這些因素從數(shù)值上反映出來的是酚羥基的氫氧鍵的離解能（BDE）。當(dāng)酚類抗氧化劑羥基鄰位和對(duì)位上的氫被一些供電基團(tuán)如烴基、羥基、烴氧基、氨基和胺基取代后，其BDE值變小，抗氧化活性增強(qiáng)。大豆異黃酮類抗氧化劑主要是通過酚羥基與氧自由基反應(yīng)，形成共振穩(wěn)定的半醌式自由基而中斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的，因此共振半醌式自由基的穩(wěn)定性與抗氧化劑活性成正相關(guān)。

大豆異黃酮類化合物的抗氧化作用機(jī)制與酮類物質(zhì)（如BHA、BHT、PG）的抗氧化機(jī)制一致，它們均將氫供給脂類化合物自由基，自身轉(zhuǎn)變成酚基自由基。酚基自由基的穩(wěn)定性降低了自動(dòng)氧化鏈反應(yīng)的傳遞速度，從而起到抑制脂類進(jìn)一步被氧化的作用，簡言之，就是作為自由基吸收劑而起到抗氧化作用。其作用機(jī)制如下：

AH+ROO·→ROOH+A·，AH+RO·→ROH+A·。

自由基RO·、ROO·屬親電自由基，故而芳環(huán)上的給電子取代基能提高酚羥基上氫原子的活性，吸電子取代基則降低酚羥基上氫原子的活性。抗氧化作用的強(qiáng)弱除取決于上述酚羥基釋放氫原子的速度外，還取決于酚基自由基的位阻，位阻大，酚基自由基自動(dòng)氧化鏈反應(yīng)的傳遞速度就會(huì)減慢，從而使鏈反應(yīng)中斷提高抗氧化性。從化學(xué)結(jié)構(gòu)分析，大豆異黃酮分子上含有較多的羥基，由于苯環(huán)上的π電子與氧原子尚不成對(duì)的單電子相互作用，發(fā)生共軛效應(yīng)，其結(jié)果是不成對(duì)的單電子靠向苯環(huán)，氫氧鍵減弱，所以含酚基的物質(zhì)具有較活潑的羥基氫，能提供氫離子，競爭性地與不飽和脂肪酸爭奪活性氧，能與脂肪酸自由基結(jié)合，使自由基轉(zhuǎn)化為惰性化合物，中止自由基的連鎖反應(yīng)，即中止油脂自動(dòng)氧化。

2.2 螯合金屬離子抗氧化機(jī)理 黃酮類化合物特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予了它們一系列獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，如能與多種金屬離子發(fā)生絡(luò)合或靜電作用，具有還原性和捕獲自由基的特性，能與蛋白質(zhì)結(jié)合，具有兩親結(jié)構(gòu)和諸多衍生化反應(yīng)活性等。金屬離子催化氫過氧化物分解生成自由基，具有促氧化作用，大豆異黃酮苯環(huán)上的羰基和酚羥基都具有與金屬離子配位的能力，從而降低金屬離子的催化作用，阻斷分子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，表現(xiàn)出抗氧化作用。大豆異黃酮擁有多羥基結(jié)構(gòu)，可與金屬離子形成絡(luò)合物，從而減少或清除引發(fā)活性自由基產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的金屬催化劑，體現(xiàn)出抗氧化功能。Milic等認(rèn)為，酚類與銅、鋅等金屬離子的絡(luò)合還會(huì)使含這些金屬離子的金屬酶活性受到抑制，這可能是多酚抗氧化活性的原因之一；蔡小強(qiáng)等研究表明：黃酮類化合物易與金屬離子發(fā)生螯合，減少重金屬離子對(duì)機(jī)體的傷害；另有報(bào)道指出，黃酮類化合物鰲合金屬離子后也具有清除自由基的能力。

3 結(jié)論

大豆異黃酮是一類天然優(yōu)異的抗氧化物質(zhì)，對(duì)機(jī)體具有良好的抗氧化作用。本文論述了大豆異黃酮發(fā)揮抗氧化作用的兩個(gè)途徑：清除自由基和增強(qiáng)機(jī)體抗氧化酶系統(tǒng)的活性。著重從分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)的角度剖析了大豆異黃酮的抗氧化作用機(jī)理。此外，有關(guān)大豆異黃酮的抗氧化作用和機(jī)理研究目前還不夠完善，更深入詳細(xì)的研究成果將在以后的論文中闡述。

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