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《河南農(nóng)業(yè)科學(xué)雜志》2015年第十二期

摘要:

介紹了大豆加工產(chǎn)業(yè)廢棄物———豆渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和利用現(xiàn)狀，著重從豆渣功能成分的提取、豆渣纖維的功效、豆渣發(fā)酵制品及豆渣在食品中的多種應(yīng)用等幾個(gè)方面進(jìn)行了綜述，旨在為豆渣的綜合利用、資源化研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞:

豆渣;豆渣纖維;功能成分;營(yíng)養(yǎng)價(jià)值;開發(fā)利用

大豆(Glycinemax)又稱黃豆，為五谷之一，屬于碟形花科，大豆屬，原產(chǎn)于中國(guó)，至今已有5000a的栽培歷史，通常被認(rèn)為是由野豆馴化而來(lái)，已知品種約有1000多個(gè)。19世紀(jì)后期，大豆栽培由我國(guó)傳入歐美各國(guó)，20世紀(jì)30年代已遍及世界各國(guó)。我國(guó)大豆的集中產(chǎn)區(qū)在東北平原、黃淮平原、長(zhǎng)江三角洲和江漢平原。大豆含有豐富的對(duì)人體健康非常有益的營(yíng)養(yǎng)素，如高膳食纖維、高蛋白、高鉀、高鈣等，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值［1］。我國(guó)自古就有食用大豆及其制品的飲食習(xí)慣，在大豆的加工和處理上有著豐富的經(jīng)驗(yàn)和較為成熟的工藝。豆渣是生產(chǎn)大豆分離蛋白、豆粉、豆腐和豆?jié){等豆制品的副產(chǎn)物，產(chǎn)量非常大。但由于豆渣所含熱能低且口感粗糙，一直以來(lái)未引起人們的高度重視，其大都作為家畜的飼料或廢棄物傾倒，造成了資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染［2］。因此，豆渣的綜合利用已成為各國(guó)科研工作者關(guān)注的問(wèn)題之一。主要概述豆渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及開發(fā)利用現(xiàn)狀，旨在為豆渣的開發(fā)利用奠定理論基礎(chǔ)。

1豆渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

豆渣含有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，含蛋白質(zhì)18%～23%、膳食纖維50%～55%，還含有人體必需的8種氨基酸及豐富的礦物質(zhì)和維生素，其主要成分見表1、表2［3-4］。由表1、表2可知，豆渣營(yíng)養(yǎng)非常豐富，除了豐富的膳食纖維以外，礦物質(zhì)含量也都高于或接近于其他糧食作物，特別是維生素B含量較高。豆渣蛋白中的必需氨基酸在組成上與大豆蛋白基本相當(dāng)。特別是豆渣蛋白中賴氨酸含量達(dá)46．0mg/kg，可以彌補(bǔ)谷類食品中賴氨酸的不足，添加后可提高產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

2豆渣的開發(fā)利用現(xiàn)狀

2．1豆渣功能性成分的提取目前，豆渣的功效成分研究主要集中在大豆多糖、低聚糖、異黃酮、核黃素、天然維生素E等方面。隨著人們對(duì)豆渣價(jià)值的認(rèn)識(shí)，豆渣功效成分的研究日益受到人們的關(guān)注。

2．1．1大豆多糖豆渣中含有大量的水溶性多糖，具有天然的功能活性成分。與其他生物多糖相比，大豆多糖黏性較低，分散性、穩(wěn)定性、乳化性和黏著性較好，可以有效改善食品的食用品質(zhì)、加工特性和外觀特征［5］。此外，大豆多糖還具有調(diào)節(jié)血糖和血脂、促進(jìn)腸道有害物質(zhì)的吸附與排泄、抗癌、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收利用等生物學(xué)活性，在抗氧化、抗菌、抗病毒及免疫調(diào)節(jié)等方面也有一定功效［6］。前人在大豆多糖提取方面做了大量研究，尹艷等［5］以六偏磷酸鈉水溶液提取—乙醇沉淀分離的方法提取豆渣多糖，通過(guò)正交試驗(yàn)得到提取的最優(yōu)工藝，豆渣多糖的提取率為53．96%。婁冠群等［7］以亞臨界水提取豆渣中可溶性大豆多糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，亞臨界水提取法比傳統(tǒng)熱水提取法提取時(shí)間明顯縮短，且多糖得率提高。另外，豆渣多糖還有望作為天然抗氧化劑和功能性食品得到開發(fā)利用。張強(qiáng)等［8］以熱水浸提—乙醇沉淀分離的方法得到豆渣多糖，通過(guò)體外氧化試驗(yàn)表明，豆渣多糖對(duì)超氧陰離子自由基和羥基自由基具有較強(qiáng)的清除能力，且存在一定的量效關(guān)系。范遠(yuǎn)景等［6］將提取的多糖經(jīng)過(guò)初步純化后，經(jīng)薄層層析和傅立葉變換紅外光譜分析初步確定，可溶性大豆多糖中含有鼠李糖和半乳糖等單糖組分。姚磊等［9］利用酶法降解豆渣纖維得到不同時(shí)段的豆渣纖維改性多糖，對(duì)其清除ABTS自由基、亞鐵離子螯合能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，不同時(shí)段的大豆多糖組分對(duì)ABTS自由基有一定的清除效果，降解12h組對(duì)ABTS自由基的清除效果最好，對(duì)亞鐵離子有較好的螯合作用，并呈現(xiàn)劑量依賴性，降解2h組大豆多糖對(duì)亞鐵離子螯合能力最強(qiáng)。

2．1．2異黃酮大豆異黃酮是另外一種存在于豆渣中的生物活性成分，對(duì)人體具有多種生理功能。除抗氧化作用外，還具有抗癌、防止心血管疾病、抗菌等多種功能［10］。黃曉東［11］通過(guò)柱層析技術(shù)和薄層層析(TLC)法提取、分離大豆豆渣中黃酮類化合物，經(jīng)紫外光譜和TLC鑒定，所獲得的2種化合物分別為黃豆苷和染料木素2種異黃酮。何恩銘等［12］在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化了豆渣中大豆異黃酮的提取方法，在此條件下異黃酮的提取量為89．5mg/kg。李光等［13］進(jìn)行了豆渣異黃酮超聲提取工藝的響應(yīng)曲面法優(yōu)化，得出豆渣異黃酮提取的最優(yōu)工藝條件，在此條件下，浸出率可達(dá)1．204%。張福麗等［14］優(yōu)化了豆渣中異黃酮的提取工藝，并對(duì)其抑菌活性進(jìn)行分析，結(jié)果表明，大豆異黃酮對(duì)金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、短小芽孢桿菌和紅曲霉的生長(zhǎng)均有明顯的抑制作用，對(duì)大腸桿菌和短乳桿菌無(wú)顯著影響。

2．1．3豆渣蛋白豆渣中含有豐富的蛋白質(zhì)，在食品、化工等領(lǐng)域有著廣泛的用途，可以作為很好的食品添加劑［15］。水解后得到的含氨基酸和多肽的水解蛋白是食品工業(yè)優(yōu)質(zhì)的植物蛋白來(lái)源，其中的某些寡肽還具有特殊的生理功能。關(guān)于豆渣蛋白提取方法的研究較為集中，包括酶法、堿溶酸沉法、超聲波法、鹽析法等。周德紅等［16］利用酶法水解豆渣制備水解蛋白，在復(fù)合蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶的添加量均為0．1%時(shí)，研究了酶反應(yīng)的pH值、水解時(shí)間、水解溫度及底物濃度對(duì)蛋白質(zhì)提取率的影響，結(jié)果顯示，在最佳提取條件下，蛋白質(zhì)提取率為55．46%，水解度為9．05%。徐賞等［17］以豆渣為原料，采用堿溶酸沉法提取豆渣蛋白，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化了豆渣蛋白的提取工藝，在最佳提取條件下，豆渣蛋白提取率為75．05%。除單一提取法外，馬秀婷等［18］采用超聲波和堿溶酸沉共同作用的方法提高大豆豆渣中蛋白質(zhì)提取率，經(jīng)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，豆渣蛋白提取率可達(dá)80．19%。

2．2豆渣纖維的應(yīng)用豆渣中的纖維具有預(yù)防便秘、減肥、預(yù)防心腦血管疾病等功效。王常青等［19］以SD大鼠為對(duì)象，研究了豆渣纖維生理功能，表明豆渣纖維降血脂、改善血液流變性能的效果顯著，且優(yōu)于果膠。徐虹等［20］、孫海燕等［21］通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，豆渣粉具有顯著降低血糖和血脂，改善血糖、血脂代謝的作用，并對(duì)糖尿病小鼠的腎臟、肝臟具有一定的保護(hù)作用。此外，豆渣纖維還具有以下一些功能。

2．2．1重金屬離子去除劑重金屬在環(huán)境中不能被微生物降解，屬于持久性污染物［22］。程建國(guó)等［23］以豆渣為主要原料，選擇合理的工藝條件，合成新型重金屬離子去除劑———豆渣纖維素黃原酸酯。其使用量較少即對(duì)廢水中重金屬離子有較好的去除作用，且本身能自然降解，在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。2．2．2生物降解材料填充料豆渣富含纖維素。由于纖維素在分子機(jī)構(gòu)上與淀粉分子相似，與無(wú)機(jī)填充料相比，淀粉對(duì)纖維素應(yīng)具有更好的浸潤(rùn)性。張衛(wèi)英等［24］對(duì)淀粉基生物降解材料中加入纖維素進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，纖維素的加入可提高材料的力學(xué)性能。

2．2．3作為微膠囊的壁材周德紅等［25］以月見草油為芯材，豆渣纖維、麥芽糊精為壁材制備月見草油微膠囊，試驗(yàn)結(jié)果表明，豆渣可溶性膳食纖維是月見草油微膠囊化的優(yōu)良壁材，產(chǎn)品溶解性好、包埋率高。

2．2．4雙歧桿菌的增值劑徐廣超等［26］以人體腸道內(nèi)的長(zhǎng)雙歧桿菌和嬰兒雙歧桿菌為試驗(yàn)對(duì)象，觀測(cè)膳食纖維促進(jìn)雙歧桿菌增殖的效果，結(jié)果表明，豆渣水溶性膳食纖維對(duì)嬰兒雙歧桿菌和長(zhǎng)雙歧桿菌的增殖都具有促進(jìn)作用，并且對(duì)混合菌株的增殖效果更為顯著。

2．2．5可食用包裝紙以豆渣為原料，生物蛋白酶、脂肪酶為催化劑提取豆渣中的膳食纖維，制成新型可食性包裝紙。確定的最佳工藝為:蛋白酶用量4%、反應(yīng)時(shí)間7h、溫度40℃、pH值7、塑化劑用量1．5%、糊精用量2%［27］。利用豆渣生產(chǎn)可食用包裝膜既實(shí)現(xiàn)了廢物利用，又保護(hù)了環(huán)境，具有廣闊的發(fā)展前景。2．3豆渣產(chǎn)品開發(fā)利用研究進(jìn)展豆渣纖維含量高，口感粗糙，且具有不愉快的豆腥味，長(zhǎng)期以來(lái)未得到人們的重視。隨著社會(huì)的發(fā)展和人們對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)與健康的關(guān)注，人們從營(yíng)養(yǎng)學(xué)的角度對(duì)豆渣纖維有了新的認(rèn)識(shí)。目前，我國(guó)人均膳食纖維攝入量只有推薦攝入量的1/2，在食品中加入豆渣粉既提高了人們膳食纖維的攝入量，也減少了資源的浪費(fèi)。豆渣膳食纖維可以通過(guò)微生物和酶進(jìn)行降解，形成水溶性多糖，增加可食纖維量，消除或減少豆渣的粗澀感及豆腥味，有效改善大豆膳食纖維的功能性和價(jià)值［28］。

2．3．1豆渣在發(fā)酵制品中的應(yīng)用

2．3．1．1蛋白質(zhì)飼料莫重文［29］對(duì)混合菌發(fā)酵豆渣生產(chǎn)蛋白質(zhì)飼料進(jìn)行了研究，利用菌酶與酵母菌種的協(xié)同作用混合發(fā)酵，將纖維素等物質(zhì)變成低分子糖類，再利用酵母菌在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中將糖類物質(zhì)與無(wú)機(jī)氮合成菌體蛋白，以此提高發(fā)酵料的蛋白質(zhì)含量和可消化性，使得粗蛋白含量比原來(lái)增加了43．07%。

2．3．1．2活性酶培養(yǎng)基納豆激酶具有溶解血栓、改善血液循環(huán)等作用;α－糖苷酶抑制劑能通過(guò)抑制小腸上段的α－糖苷酶活性，對(duì)與α－糖苷酶相關(guān)的慢性疾病如糖尿病具有潛在的治療效果。豆渣是制備納豆激酶、α－葡萄糖苷酶抑制劑等活性酶制劑的良好培養(yǎng)基。鮑艷霞等［30］以豆渣為原料，研究了納豆菌固體發(fā)酵生產(chǎn)納豆激酶的工藝并最終確定了固體發(fā)酵培養(yǎng)基的最佳配比;朱運(yùn)平等［31］研究了不同微生物發(fā)酵后的豆渣提取物對(duì)α－葡萄糖苷酶活性的抑制效果，發(fā)現(xiàn)用枯草芽孢桿菌發(fā)酵的豆渣抑制效果最佳，可開發(fā)成降血糖食品，為豆渣的開發(fā)利用開辟新方向。

2．3．2豆渣在食品添加劑中的應(yīng)用李琳等［28］將新鮮豆渣經(jīng)過(guò)蛋白酶和纖維素酶水解后，再利用米曲霉對(duì)水解液進(jìn)行發(fā)酵，生產(chǎn)食品添加劑。在最優(yōu)發(fā)酵條件下，豆渣中57．87%的固形物變成了可溶性成分，約51．8%的蛋白質(zhì)變?yōu)槎嚯?產(chǎn)物中主要含有多糖、可溶性纖維和分子質(zhì)量在5ku以下的肽類。陶瑞霄等［32］以毛霉為菌種，對(duì)豆渣的發(fā)酵條件、產(chǎn)品色澤、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后的豆渣色澤棕黃，入口細(xì)膩，發(fā)酵風(fēng)味濃郁，同時(shí)氨基酸態(tài)氮含量和總酸含量升高，有利于加工各種風(fēng)味醬料和休閑食品。

2．3．3豆渣在烘焙食品中的應(yīng)用目前，豆渣在烘焙食品中的應(yīng)用研究主要集中于豆渣含量對(duì)烘焙食品感官品質(zhì)的影響［33］。面包中豆渣的添加量應(yīng)適當(dāng)，這是由于添加豆渣后面包體積會(huì)隨著大豆膳食纖維含量的增加而減小，面筋被稀釋，面筋與纖維物質(zhì)發(fā)生相互作用，從而導(dǎo)致面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)萎縮。陳正宏等［34］通過(guò)粉質(zhì)試驗(yàn)和焙烤試驗(yàn)得出，豆渣粉在面包中的最佳添加量為3%。孫建華等［35］研究發(fā)現(xiàn)，與普通面包相比，豆渣面包膳食纖維增高的同時(shí)蛋白質(zhì)含量也增大，豆渣的最佳添加量為10%。賴海濤等［36］對(duì)豆渣面包制作工藝進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果顯示，在最佳工藝條件下，豆渣的添加量達(dá)15%。對(duì)于餅干而言，添加豆渣膳食纖維的比例可以加大，這是因?yàn)轱灨蓪?duì)面筋含量要求較低。但是餅干的感官評(píng)價(jià)存在較大的人為主觀性，不同學(xué)者對(duì)于豆渣在餅干中的添加量有不同的見解。吳金鳳等［37］認(rèn)為，在調(diào)整油、糖、水添加量的基礎(chǔ)上，豆渣粉替代面粉的用量可以提高到40%。宋蓮軍等［38］認(rèn)為，豆渣添加量為31．75%時(shí)，制得的豆渣餅干的品質(zhì)較好。楊君等［39］通過(guò)正交試驗(yàn)得出，膳食纖維餅干中豆渣的最佳添加量為20%。利用豆渣中的膳食纖維具有較高持水力的特點(diǎn)可以有效解決糕點(diǎn)類產(chǎn)品烘焙時(shí)因失水而導(dǎo)致的硬度增加問(wèn)題，同時(shí)還有利于產(chǎn)品體積和柔軟度的保持，降低成本。豆渣添加量隨著糕點(diǎn)類產(chǎn)品、感官品質(zhì)、添加工藝等不同而不同。李雨露［40］研究發(fā)現(xiàn)，豆渣添加量占面粉的30%時(shí)，蛋糕品質(zhì)最佳。吳素萍［41］發(fā)現(xiàn)，在蛋糕最佳的配方中，豆渣添加量占面粉質(zhì)量的35%。張銳利等［42］研究豆渣纖維蛋糕時(shí)，把新鮮的豆渣先氣蒸15min，然后冷卻乳化均質(zhì)得到豆渣乳，最佳工藝中豆渣乳的添加量占面粉質(zhì)量的35%。呂遠(yuǎn)等［43］在制作戚風(fēng)蛋糕時(shí)發(fā)現(xiàn)，改性豆渣的最佳添加量占面粉質(zhì)量的12．5%。此外，在制作面條、饅頭的過(guò)程中，豆渣粉也可代替部分面粉增加產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量和膳食纖維含量，改善產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性。王蘇閩［44］、李波等［45］將豆渣添加于饅頭、面條等的加工中，并得出產(chǎn)品的最佳配方，結(jié)果表明，添加豆渣不但不會(huì)影響原有產(chǎn)品的感官品質(zhì)，還能提高產(chǎn)品的感官品質(zhì)。豆渣在食品方面的應(yīng)用還有即食海帶點(diǎn)心、板栗豆渣酥餅、豆渣桔皮保健醬、豆渣南瓜餅、豆渣魚丸等。

2．3．4豆渣在飲料開發(fā)中的應(yīng)用豆渣是一種理想的膳食纖維源，開發(fā)豆渣纖維飲料既可以利用豆渣，又可以生產(chǎn)功能性飲料，滿足消費(fèi)者的需要。駱延平［46］將生產(chǎn)豆奶分離出的豆渣進(jìn)行蒸煮、酶解、調(diào)配、加入穩(wěn)定劑及乳化劑，然后經(jīng)過(guò)二次均質(zhì)，得到了一種狀態(tài)穩(wěn)定、流動(dòng)性好、口感圓潤(rùn)爽滑的新型功能性纖維飲料。溫志英等［47］選用風(fēng)味濃郁、果實(shí)甜美、色香味俱佳的菠蘿原料與豆渣配合研制出果味豆渣飲料，將豆渣去腥、脫色、干燥、粉碎、過(guò)篩處理后，加入已經(jīng)去皮、榨汁、預(yù)煮、打漿的菠蘿漿汁，以菠蘿濃郁的香味、甜美的滋味彌補(bǔ)豆渣風(fēng)味的不足，使二者達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，產(chǎn)品酸甜適口、穩(wěn)定性好。

3展望

近年來(lái)，對(duì)豆渣的研究有了一定進(jìn)展，但其在應(yīng)用與成果轉(zhuǎn)化方面還存在許多不足。首先是由于含水量和蛋白質(zhì)含量較高，鮮豆渣極易腐敗，影響風(fēng)味，限制其后續(xù)的食用和應(yīng)用;其次是豆渣的纖維素含量高，雖然膳食纖維被證明具有許多營(yíng)養(yǎng)保健作用，但其粗糙的口感也在一定程度上制約了豆渣的應(yīng)用。因此，為了能夠?qū)⒍乖氍F(xiàn)代人的生活中，一方面需要進(jìn)一步提高人們健康消費(fèi)的理念;另一方面需要打破傳統(tǒng)觀念，采用新型的干燥技術(shù)、改性技術(shù)及發(fā)酵加工技術(shù)等，改善豆渣食品的風(fēng)味、口感，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍;最后，還應(yīng)開發(fā)豆渣新型食品，增加豆渣制品的加工形式和花色品種，注重搭配和組合效果，并與企業(yè)、市場(chǎng)需求緊密結(jié)合，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)化研究，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大規(guī)模，才能使豆渣真正成為糧食的有效補(bǔ)充，同時(shí)發(fā)揮其保健功效。總之，豆渣是一種還未被充分開發(fā)利用的健康食品，豆渣中豐富的營(yíng)養(yǎng)成分和保健價(jià)值還未有深入研究。隨著生活水平的提高、生存環(huán)境的惡化以及競(jìng)爭(zhēng)壓力的加大，人們?cè)絹?lái)越重視身體的保健，多樣化的產(chǎn)品、健康的需求、龐大的人口基數(shù)、人們認(rèn)知程度的逐步提高等共同作用產(chǎn)生的誘人消費(fèi)空間，正在吸引越來(lái)越多的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)加入這個(gè)行業(yè)。豆渣制品對(duì)人體生理代謝具有有益的調(diào)節(jié)功能，且無(wú)任何副作用的特點(diǎn)，必將為豆渣主食產(chǎn)品、豆渣衍生的功能食品及保健型休閑食品帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)前景。

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作者：陳曉柯 常虹 郭衛(wèi)蕓 周家華 單位：北京市農(nóng)林科學(xué)院 林業(yè)果樹研究所 許昌學(xué)院 食品與生物工程系  果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室