豆渣的綜合利用現狀及研究范文

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《河南農業科學雜志》2015年第十二期

摘要:

介紹了大豆加工產業廢棄物———豆渣的營養價值和利用現狀，著重從豆渣功能成分的提取、豆渣纖維的功效、豆渣發酵制品及豆渣在食品中的多種應用等幾個方面進行了綜述，旨在為豆渣的綜合利用、資源化研究提供借鑒。

關鍵詞:

豆渣;豆渣纖維;功能成分;營養價值;開發利用

大豆(Glycinemax)又稱黃豆，為五谷之一，屬于碟形花科，大豆屬，原產于中國，至今已有5000a的栽培歷史，通常被認為是由野豆馴化而來，已知品種約有1000多個。19世紀后期，大豆栽培由我國傳入歐美各國，20世紀30年代已遍及世界各國。我國大豆的集中產區在東北平原、黃淮平原、長江三角洲和江漢平原。大豆含有豐富的對人體健康非常有益的營養素，如高膳食纖維、高蛋白、高鉀、高鈣等，具有較高的營養價值和經濟價值［1］。我國自古就有食用大豆及其制品的飲食習慣，在大豆的加工和處理上有著豐富的經驗和較為成熟的工藝。豆渣是生產大豆分離蛋白、豆粉、豆腐和豆漿等豆制品的副產物，產量非常大。但由于豆渣所含熱能低且口感粗糙，一直以來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，造成了資源的浪費和環境的污染［2］。因此，豆渣的綜合利用已成為各國科研工作者關注的問題之一。主要概述豆渣的營養價值及開發利用現狀，旨在為豆渣的開發利用奠定理論基礎。

1豆渣的營養價值

豆渣含有豐富的營養價值，含蛋白質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，豆渣營養非常豐富，除了豐富的膳食纖維以外，礦物質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。特別是豆渣蛋白中賴氨酸含量達46．0mg/kg，可以彌補谷類食品中賴氨酸的不足，添加后可提高產品的營養價值。

2豆渣的開發利用現狀

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。隨著人們對豆渣價值的認識，豆渣功效成分的研究日益受到人們的關注。

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、穩定性、乳化性和黏著性較好，可以有效改善食品的食用品質、加工特性和外觀特征［5］。此外，大豆多糖還具有調節血糖和血脂、促進腸道有害物質的吸附與排泄、抗癌、促進礦物質吸收利用等生物學活性，在抗氧化、抗菌、抗病毒及免疫調節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，通過正交試驗得到提取的最優工藝，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，結果發現，亞臨界水提取法比傳統熱水提取法提取時間明顯縮短，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利用。張強等［8］以熱水浸提—乙醇沉淀分離的方法得到豆渣多糖，通過體外氧化試驗表明，豆渣多糖對超氧陰離子自由基和羥基自由基具有較強的清除能力，且存在一定的量效關系。范遠景等［6］將提取的多糖經過初步純化后，經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段的豆渣纖維改性多糖，對其清除ABTS自由基、亞鐵離子螯合能力進行評價，結果表明，不同時段的大豆多糖組分對ABTS自由基有一定的清除效果，降解12h組對ABTS自由基的清除效果最好，對亞鐵離子有較好的螯合作用，并呈現劑量依賴性，降解2h組大豆多糖對亞鐵離子螯合能力最強。

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］通過柱層析技術和薄層層析(TLC)法提取、分離大豆豆渣中黃酮類化合物，經紫外光譜和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］在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗優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］進行了豆渣異黃酮超聲提取工藝的響應曲面法優化，得出豆渣異黃酮提取的最優工藝條件，在此條件下，浸出率可達1．204%。張福麗等［14］優化了豆渣中異黃酮的提取工藝，并對其抑菌活性進行分析，結果表明，大豆異黃酮對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、短小芽孢桿菌和紅曲霉的生長均有明顯的抑制作用，對大腸桿菌和短乳桿菌無顯著影響。

2．1．3豆渣蛋白豆渣中含有豐富的蛋白質，在食品、化工等領域有著廣泛的用途，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優質的植物蛋白來源，其中的某些寡肽還具有特殊的生理功能。關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，在復合蛋白酶和風味蛋白酶的添加量均為0．1%時，研究了酶反應的pH值、水解時間、水解溫度及底物濃度對蛋白質提取率的影響，結果顯示，在最佳提取條件下，蛋白質提取率為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，通過正交試驗優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提取率，經多次試驗驗證，豆渣蛋白提取率可達80．19%。

2．2豆渣纖維的應用豆渣中的纖維具有預防便秘、減肥、預防心腦血管疾病等功效。王常青等［19］以SD大鼠為對象，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，且優于果膠。徐虹等［20］、孫海燕等［21］通過動物試驗發現，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，并對糖尿病小鼠的腎臟、肝臟具有一定的保護作用。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境中不能被微生物降解，屬于持久性污染物［22］。程建國等［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，在環境保護領域有廣泛的應用前景。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構上與淀粉分子相似，與無機填充料相比，淀粉對纖維素應具有更好的浸潤性。張衛英等［24］對淀粉基生物降解材料中加入纖維素進行了研究，結果表明，纖維素的加入可提高材料的力學性能。

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，試驗結果表明，豆渣可溶性膳食纖維是月見草油微膠囊化的優良壁材，產品溶解性好、包埋率高。

2．2．4雙歧桿菌的增值劑徐廣超等［26］以人體腸道內的長雙歧桿菌和嬰兒雙歧桿菌為試驗對象，觀測膳食纖維促進雙歧桿菌增殖的效果，結果表明，豆渣水溶性膳食纖維對嬰兒雙歧桿菌和長雙歧桿菌的增殖都具有促進作用，并且對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%、反應時間7h、溫度40℃、pH值7、塑化劑用量1．5%、糊精用量2%［27］。利用豆渣生產可食用包裝膜既實現了廢物利用，又保護了環境，具有廣闊的發展前景。2．3豆渣產品開發利用研究進展豆渣纖維含量高，口感粗糙，且具有不愉快的豆腥味，長期以來未得到人們的重視。隨著社會的發展和人們對食品營養與健康的關注，人們從營養學的角度對豆渣纖維有了新的認識。目前，我國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。豆渣膳食纖維可以通過微生物和酶進行降解，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值［28］。

2．3．1豆渣在發酵制品中的應用

2．3．1．1蛋白質飼料莫重文［29］對混合菌發酵豆渣生產蛋白質飼料進行了研究，利用菌酶與酵母菌種的協同作用混合發酵，將纖維素等物質變成低分子糖類，再利用酵母菌在生長繁殖過程中將糖類物質與無機氮合成菌體蛋白，以此提高發酵料的蛋白質含量和可消化性，使得粗蛋白含量比原來增加了43．07%。

2．3．1．2活性酶培養基納豆激酶具有溶解血栓、改善血液循環等作用;α－糖苷酶抑制劑能通過抑制小腸上段的α－糖苷酶活性，對與α－糖苷酶相關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基。鮑艷霞等［30］以豆渣為原料，研究了納豆菌固體發酵生產納豆激酶的工藝并最終確定了固體發酵培養基的最佳配比;朱運平等［31］研究了不同微生物發酵后的豆渣提取物對α－葡萄糖苷酶活性的抑制效果，發現用枯草芽孢桿菌發酵的豆渣抑制效果最佳，可開發成降血糖食品，為豆渣的開發利用開辟新方向。

2．3．2豆渣在食品添加劑中的應用李琳等［28］將新鮮豆渣經過蛋白酶和纖維素酶水解后，再利用米曲霉對水解液進行發酵，生產食品添加劑。在最優發酵條件下，豆渣中57．87%的固形物變成了可溶性成分，約51．8%的蛋白質變為多肽;產物中主要含有多糖、可溶性纖維和分子質量在5ku以下的肽類。陶瑞霄等［32］以毛霉為菌種，對豆渣的發酵條件、產品色澤、風味和營養價值進行評估，結果發現，發酵后的豆渣色澤棕黃，入口細膩，發酵風味濃郁，同時氨基酸態氮含量和總酸含量升高，有利于加工各種風味醬料和休閑食品。

2．3．3豆渣在烘焙食品中的應用目前，豆渣在烘焙食品中的應用研究主要集中于豆渣含量對烘焙食品感官品質的影響［33］。面包中豆渣的添加量應適當，這是由于添加豆渣后面包體積會隨著大豆膳食纖維含量的增加而減小，面筋被稀釋，面筋與纖維物質發生相互作用，從而導致面筋網狀結構萎縮。陳正宏等［34］通過粉質試驗和焙烤試驗得出，豆渣粉在面包中的最佳添加量為3%。孫建華等［35］研究發現，與普通面包相比，豆渣面包膳食纖維增高的同時蛋白質含量也增大，豆渣的最佳添加量為10%。賴海濤等［36］對豆渣面包制作工藝進行了優化，結果顯示，在最佳工藝條件下，豆渣的添加量達15%。對于餅干而言，添加豆渣膳食纖維的比例可以加大，這是因為餅干對面筋含量要求較低。但是餅干的感官評價存在較大的人為主觀性，不同學者對于豆渣在餅干中的添加量有不同的見解。吳金鳳等［37］認為，在調整油、糖、水添加量的基礎上，豆渣粉替代面粉的用量可以提高到40%。宋蓮軍等［38］認為，豆渣添加量為31．75%時，制得的豆渣餅干的品質較好。楊君等［39］通過正交試驗得出，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可以有效解決糕點類產品烘焙時因失水而導致的硬度增加問題，同時還有利于產品體積和柔軟度的保持，降低成本。豆渣添加量隨著糕點類產品、感官品質、添加工藝等不同而不同。李雨露［40］研究發現，豆渣添加量占面粉的30%時，蛋糕品質最佳。吳素萍［41］發現，在蛋糕最佳的配方中，豆渣添加量占面粉質量的35%。張銳利等［42］研究豆渣纖維蛋糕時，把新鮮的豆渣先氣蒸15min，然后冷卻乳化均質得到豆渣乳，最佳工藝中豆渣乳的添加量占面粉質量的35%。呂遠等［43］在制作戚風蛋糕時發現，改性豆渣的最佳添加量占面粉質量的12．5%。此外，在制作面條、饅頭的過程中，豆渣粉也可代替部分面粉增加產品的蛋白質含量和膳食纖維含量，改善產品的質構特性。王蘇閩［44］、李波等［45］將豆渣添加于饅頭、面條等的加工中，并得出產品的最佳配方，結果表明，添加豆渣不但不會影響原有產品的感官品質，還能提高產品的感官品質。豆渣在食品方面的應用還有即食海帶點心、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豆渣在飲料開發中的應用豆渣是一種理想的膳食纖維源，開發豆渣纖維飲料既可以利用豆渣，又可以生產功能性飲料，滿足消費者的需要。駱延平［46］將生產豆奶分離出的豆渣進行蒸煮、酶解、調配、加入穩定劑及乳化劑，然后經過二次均質，得到了一種狀態穩定、流動性好、口感圓潤爽滑的新型功能性纖維飲料。溫志英等［47］選用風味濃郁、果實甜美、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、過篩處理后，加入已經去皮、榨汁、預煮、打漿的菠蘿漿汁，以菠蘿濃郁的香味、甜美的滋味彌補豆渣風味的不足，使二者達到優勢互補，產品酸甜適口、穩定性好。

3展望

近年來，對豆渣的研究有了一定進展，但其在應用與成果轉化方面還存在許多不足。首先是由于含水量和蛋白質含量較高，鮮豆渣極易腐敗，影響風味，限制其后續的食用和應用;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養保健作用，但其粗糙的口感也在一定程度上制約了豆渣的應用。因此，為了能夠將豆渣引入現代人的生活中，一方面需要進一步提高人們健康消費的理念;另一方面需要打破傳統觀念，采用新型的干燥技術、改性技術及發酵加工技術等，改善豆渣食品的風味、口感，擴大其應用范圍;最后，還應開發豆渣新型食品，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、市場需求緊密結合，加強產業化研究，實現商業化大規模，才能使豆渣真正成為糧食的有效補充，同時發揮其保健功效。總之，豆渣是一種還未被充分開發利用的健康食品，豆渣中豐富的營養成分和保健價值還未有深入研究。隨著生活水平的提高、生存環境的惡化以及競爭壓力的加大，人們越來越重視身體的保健，多樣化的產品、健康的需求、龐大的人口基數、人們認知程度的逐步提高等共同作用產生的誘人消費空間，正在吸引越來越多的企業和研究機構加入這個行業。豆渣制品對人體生理代謝具有有益的調節功能，且無任何副作用的特點，必將為豆渣主食產品、豆渣衍生的功能食品及保健型休閑食品帶來廣闊的市場前景。

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作者：陳曉柯 常虹 郭衛蕓 周家華 單位：北京市農林科學院 林業果樹研究所 許昌學院 食品與生物工程系  果蔬農產品保鮮與加工北京市重點實驗室