豆渣的综合利用现状及研究范文

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《河南农业科学杂志》2015年第十二期

摘要:

介绍了大豆加工产业废弃物———豆渣的营养价值和利用现状，着重从豆渣功能成分的提取、豆渣纤维的功效、豆渣发酵制品及豆渣在食品中的多种应用等几个方面进行了综述，旨在为豆渣的综合利用、资源化研究提供借鉴。

关键词:

豆渣;豆渣纤维;功能成分;营养价值;开发利用

大豆(Glycinemax)又称黄豆，为五谷之一，属于碟形花科，大豆属，原产于中国，至今已有5000a的栽培历史，通常被认为是由野豆驯化而来，已知品种约有1000多个。19世纪后期，大豆栽培由我国传入欧美各国，20世纪30年代已遍及世界各国。我国大豆的集中产区在东北平原、黄淮平原、长江三角洲和江汉平原。大豆含有丰富的对人体健康非常有益的营养素，如高膳食纤维、高蛋白、高钾、高钙等，具有较高的营养价值和经济价值［1］。我国自古就有食用大豆及其制品的饮食习惯，在大豆的加工和处理上有着丰富的经验和较为成熟的工艺。豆渣是生产大豆分离蛋白、豆粉、豆腐和豆浆等豆制品的副产物，产量非常大。但由于豆渣所含热能低且口感粗糙，一直以来未引起人们的高度重视，其大都作为家畜的饲料或废弃物倾倒，造成了资源的浪费和环境的污染［2］。因此，豆渣的综合利用已成为各国科研工作者关注的问题之一。主要概述豆渣的营养价值及开发利用现状，旨在为豆渣的开发利用奠定理论基础。

1豆渣的营养价值

豆渣含有丰富的营养价值，含蛋白质18%～23%、膳食纤维50%～55%，还含有人体必需的8种氨基酸及丰富的矿物质和维生素，其主要成分见表1、表2［3-4］。由表1、表2可知，豆渣营养非常丰富，除了丰富的膳食纤维以外，矿物质含量也都高于或接近于其他粮食作物，特别是维生素B含量较高。豆渣蛋白中的必需氨基酸在组成上与大豆蛋白基本相当。特别是豆渣蛋白中赖氨酸含量达46．0mg/kg，可以弥补谷类食品中赖氨酸的不足，添加后可提高产品的营养价值。

2豆渣的开发利用现状

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、异黄酮、核黄素、天然维生素E等方面。随着人们对豆渣价值的认识，豆渣功效成分的研究日益受到人们的关注。

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。与其他生物多糖相比，大豆多糖黏性较低，分散性、稳定性、乳化性和黏着性较好，可以有效改善食品的食用品质、加工特性和外观特征［5］。此外，大豆多糖还具有调节血糖和血脂、促进肠道有害物质的吸附与排泄、抗癌、促进矿物质吸收利用等生物学活性，在抗氧化、抗菌、抗病毒及免疫调节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，尹艳等［5］以六偏磷酸钠水溶液提取—乙醇沉淀分离的方法提取豆渣多糖，通过正交试验得到提取的最优工艺，豆渣多糖的提取率为53．96%。娄冠群等［7］以亚临界水提取豆渣中可溶性大豆多糖，结果发现，亚临界水提取法比传统热水提取法提取时间明显缩短，且多糖得率提高。另外，豆渣多糖还有望作为天然抗氧化剂和功能性食品得到开发利用。张强等［8］以热水浸提—乙醇沉淀分离的方法得到豆渣多糖，通过体外氧化试验表明，豆渣多糖对超氧阴离子自由基和羟基自由基具有较强的清除能力，且存在一定的量效关系。范远景等［6］将提取的多糖经过初步纯化后，经薄层层析和傅立叶变换红外光谱分析初步确定，可溶性大豆多糖中含有鼠李糖和半乳糖等单糖组分。姚磊等［9］利用酶法降解豆渣纤维得到不同时段的豆渣纤维改性多糖，对其清除ABTS自由基、亚铁离子螯合能力进行评价，结果表明，不同时段的大豆多糖组分对ABTS自由基有一定的清除效果，降解12h组对ABTS自由基的清除效果最好，对亚铁离子有较好的螯合作用，并呈现剂量依赖性，降解2h组大豆多糖对亚铁离子螯合能力最强。

2．1．2异黄酮大豆异黄酮是另外一种存在于豆渣中的生物活性成分，对人体具有多种生理功能。除抗氧化作用外，还具有抗癌、防止心血管疾病、抗菌等多种功能［10］。黄晓东［11］通过柱层析技术和薄层层析(TLC)法提取、分离大豆豆渣中黄酮类化合物，经紫外光谱和TLC鉴定，所获得的2种化合物分别为黄豆苷和染料木素2种异黄酮。何恩铭等［12］在单因素试验的基础上，采用正交试验优化了豆渣中大豆异黄酮的提取方法，在此条件下异黄酮的提取量为89．5mg/kg。李光等［13］进行了豆渣异黄酮超声提取工艺的响应曲面法优化，得出豆渣异黄酮提取的最优工艺条件，在此条件下，浸出率可达1．204%。张福丽等［14］优化了豆渣中异黄酮的提取工艺，并对其抑菌活性进行分析，结果表明，大豆异黄酮对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和红曲霉的生长均有明显的抑制作用，对大肠杆菌和短乳杆菌无显著影响。

2．1．3豆渣蛋白豆渣中含有丰富的蛋白质，在食品、化工等领域有着广泛的用途，可以作为很好的食品添加剂［15］。水解后得到的含氨基酸和多肽的水解蛋白是食品工业优质的植物蛋白来源，其中的某些寡肽还具有特殊的生理功能。关于豆渣蛋白提取方法的研究较为集中，包括酶法、碱溶酸沉法、超声波法、盐析法等。周德红等［16］利用酶法水解豆渣制备水解蛋白，在复合蛋白酶和风味蛋白酶的添加量均为0．1%时，研究了酶反应的pH值、水解时间、水解温度及底物浓度对蛋白质提取率的影响，结果显示，在最佳提取条件下，蛋白质提取率为55．46%，水解度为9．05%。徐赏等［17］以豆渣为原料，采用碱溶酸沉法提取豆渣蛋白，通过正交试验优化了豆渣蛋白的提取工艺，在最佳提取条件下，豆渣蛋白提取率为75．05%。除单一提取法外，马秀婷等［18］采用超声波和碱溶酸沉共同作用的方法提高大豆豆渣中蛋白质提取率，经多次试验验证，豆渣蛋白提取率可达80．19%。

2．2豆渣纤维的应用豆渣中的纤维具有预防便秘、减肥、预防心脑血管疾病等功效。王常青等［19］以SD大鼠为对象，研究了豆渣纤维生理功能，表明豆渣纤维降血脂、改善血液流变性能的效果显著，且优于果胶。徐虹等［20］、孙海燕等［21］通过动物试验发现，豆渣粉具有显著降低血糖和血脂，改善血糖、血脂代谢的作用，并对糖尿病小鼠的肾脏、肝脏具有一定的保护作用。此外，豆渣纤维还具有以下一些功能。

2．2．1重金属离子去除剂重金属在环境中不能被微生物降解，属于持久性污染物［22］。程建国等［23］以豆渣为主要原料，选择合理的工艺条件，合成新型重金属离子去除剂———豆渣纤维素黄原酸酯。其使用量较少即对废水中重金属离子有较好的去除作用，且本身能自然降解，在环境保护领域有广泛的应用前景。2．2．2生物降解材料填充料豆渣富含纤维素。由于纤维素在分子机构上与淀粉分子相似，与无机填充料相比，淀粉对纤维素应具有更好的浸润性。张卫英等［24］对淀粉基生物降解材料中加入纤维素进行了研究，结果表明，纤维素的加入可提高材料的力学性能。

2．2．3作为微胶囊的壁材周德红等［25］以月见草油为芯材，豆渣纤维、麦芽糊精为壁材制备月见草油微胶囊，试验结果表明，豆渣可溶性膳食纤维是月见草油微胶囊化的优良壁材，产品溶解性好、包埋率高。

2．2．4双歧杆菌的增值剂徐广超等［26］以人体肠道内的长双歧杆菌和婴儿双歧杆菌为试验对象，观测膳食纤维促进双歧杆菌增殖的效果，结果表明，豆渣水溶性膳食纤维对婴儿双歧杆菌和长双歧杆菌的增殖都具有促进作用，并且对混合菌株的增殖效果更为显著。

2．2．5可食用包装纸以豆渣为原料，生物蛋白酶、脂肪酶为催化剂提取豆渣中的膳食纤维，制成新型可食性包装纸。确定的最佳工艺为:蛋白酶用量4%、反应时间7h、温度40℃、pH值7、塑化剂用量1．5%、糊精用量2%［27］。利用豆渣生产可食用包装膜既实现了废物利用，又保护了环境，具有广阔的发展前景。2．3豆渣产品开发利用研究进展豆渣纤维含量高，口感粗糙，且具有不愉快的豆腥味，长期以来未得到人们的重视。随着社会的发展和人们对食品营养与健康的关注，人们从营养学的角度对豆渣纤维有了新的认识。目前，我国人均膳食纤维摄入量只有推荐摄入量的1/2，在食品中加入豆渣粉既提高了人们膳食纤维的摄入量，也减少了资源的浪费。豆渣膳食纤维可以通过微生物和酶进行降解，形成水溶性多糖，增加可食纤维量，消除或减少豆渣的粗涩感及豆腥味，有效改善大豆膳食纤维的功能性和价值［28］。

2．3．1豆渣在发酵制品中的应用

2．3．1．1蛋白质饲料莫重文［29］对混合菌发酵豆渣生产蛋白质饲料进行了研究，利用菌酶与酵母菌种的协同作用混合发酵，将纤维素等物质变成低分子糖类，再利用酵母菌在生长繁殖过程中将糖类物质与无机氮合成菌体蛋白，以此提高发酵料的蛋白质含量和可消化性，使得粗蛋白含量比原来增加了43．07%。

2．3．1．2活性酶培养基纳豆激酶具有溶解血栓、改善血液循环等作用;α－糖苷酶抑制剂能通过抑制小肠上段的α－糖苷酶活性，对与α－糖苷酶相关的慢性疾病如糖尿病具有潜在的治疗效果。豆渣是制备纳豆激酶、α－葡萄糖苷酶抑制剂等活性酶制剂的良好培养基。鲍艳霞等［30］以豆渣为原料，研究了纳豆菌固体发酵生产纳豆激酶的工艺并最终确定了固体发酵培养基的最佳配比;朱运平等［31］研究了不同微生物发酵后的豆渣提取物对α－葡萄糖苷酶活性的抑制效果，发现用枯草芽孢杆菌发酵的豆渣抑制效果最佳，可开发成降血糖食品，为豆渣的开发利用开辟新方向。

2．3．2豆渣在食品添加剂中的应用李琳等［28］将新鲜豆渣经过蛋白酶和纤维素酶水解后，再利用米曲霉对水解液进行发酵，生产食品添加剂。在最优发酵条件下，豆渣中57．87%的固形物变成了可溶性成分，约51．8%的蛋白质变为多肽;产物中主要含有多糖、可溶性纤维和分子质量在5ku以下的肽类。陶瑞霄等［32］以毛霉为菌种，对豆渣的发酵条件、产品色泽、风味和营养价值进行评估，结果发现，发酵后的豆渣色泽棕黄，入口细腻，发酵风味浓郁，同时氨基酸态氮含量和总酸含量升高，有利于加工各种风味酱料和休闲食品。

2．3．3豆渣在烘焙食品中的应用目前，豆渣在烘焙食品中的应用研究主要集中于豆渣含量对烘焙食品感官品质的影响［33］。面包中豆渣的添加量应适当，这是由于添加豆渣后面包体积会随着大豆膳食纤维含量的增加而减小，面筋被稀释，面筋与纤维物质发生相互作用，从而导致面筋网状结构萎缩。陈正宏等［34］通过粉质试验和焙烤试验得出，豆渣粉在面包中的最佳添加量为3%。孙建华等［35］研究发现，与普通面包相比，豆渣面包膳食纤维增高的同时蛋白质含量也增大，豆渣的最佳添加量为10%。赖海涛等［36］对豆渣面包制作工艺进行了优化，结果显示，在最佳工艺条件下，豆渣的添加量达15%。对于饼干而言，添加豆渣膳食纤维的比例可以加大，这是因为饼干对面筋含量要求较低。但是饼干的感官评价存在较大的人为主观性，不同学者对于豆渣在饼干中的添加量有不同的见解。吴金凤等［37］认为，在调整油、糖、水添加量的基础上，豆渣粉替代面粉的用量可以提高到40%。宋莲军等［38］认为，豆渣添加量为31．75%时，制得的豆渣饼干的品质较好。杨君等［39］通过正交试验得出，膳食纤维饼干中豆渣的最佳添加量为20%。利用豆渣中的膳食纤维具有较高持水力的特点可以有效解决糕点类产品烘焙时因失水而导致的硬度增加问题，同时还有利于产品体积和柔软度的保持，降低成本。豆渣添加量随着糕点类产品、感官品质、添加工艺等不同而不同。李雨露［40］研究发现，豆渣添加量占面粉的30%时，蛋糕品质最佳。吴素萍［41］发现，在蛋糕最佳的配方中，豆渣添加量占面粉质量的35%。张锐利等［42］研究豆渣纤维蛋糕时，把新鲜的豆渣先气蒸15min，然后冷却乳化均质得到豆渣乳，最佳工艺中豆渣乳的添加量占面粉质量的35%。吕远等［43］在制作戚风蛋糕时发现，改性豆渣的最佳添加量占面粉质量的12．5%。此外，在制作面条、馒头的过程中，豆渣粉也可代替部分面粉增加产品的蛋白质含量和膳食纤维含量，改善产品的质构特性。王苏闽［44］、李波等［45］将豆渣添加于馒头、面条等的加工中，并得出产品的最佳配方，结果表明，添加豆渣不但不会影响原有产品的感官品质，还能提高产品的感官品质。豆渣在食品方面的应用还有即食海带点心、板栗豆渣酥饼、豆渣桔皮保健酱、豆渣南瓜饼、豆渣鱼丸等。

2．3．4豆渣在饮料开发中的应用豆渣是一种理想的膳食纤维源，开发豆渣纤维饮料既可以利用豆渣，又可以生产功能性饮料，满足消费者的需要。骆延平［46］将生产豆奶分离出的豆渣进行蒸煮、酶解、调配、加入稳定剂及乳化剂，然后经过二次均质，得到了一种状态稳定、流动性好、口感圆润爽滑的新型功能性纤维饮料。温志英等［47］选用风味浓郁、果实甜美、色香味俱佳的菠萝原料与豆渣配合研制出果味豆渣饮料，将豆渣去腥、脱色、干燥、粉碎、过筛处理后，加入已经去皮、榨汁、预煮、打浆的菠萝浆汁，以菠萝浓郁的香味、甜美的滋味弥补豆渣风味的不足，使二者达到优势互补，产品酸甜适口、稳定性好。

3展望

近年来，对豆渣的研究有了一定进展，但其在应用与成果转化方面还存在许多不足。首先是由于含水量和蛋白质含量较高，鲜豆渣极易腐败，影响风味，限制其后续的食用和应用;其次是豆渣的纤维素含量高，虽然膳食纤维被证明具有许多营养保健作用，但其粗糙的口感也在一定程度上制约了豆渣的应用。因此，为了能够将豆渣引入现代人的生活中，一方面需要进一步提高人们健康消费的理念;另一方面需要打破传统观念，采用新型的干燥技术、改性技术及发酵加工技术等，改善豆渣食品的风味、口感，扩大其应用范围;最后，还应开发豆渣新型食品，增加豆渣制品的加工形式和花色品种，注重搭配和组合效果，并与企业、市场需求紧密结合，加强产业化研究，实现商业化大规模，才能使豆渣真正成为粮食的有效补充，同时发挥其保健功效。总之，豆渣是一种还未被充分开发利用的健康食品，豆渣中丰富的营养成分和保健价值还未有深入研究。随着生活水平的提高、生存环境的恶化以及竞争压力的加大，人们越来越重视身体的保健，多样化的产品、健康的需求、庞大的人口基数、人们认知程度的逐步提高等共同作用产生的诱人消费空间，正在吸引越来越多的企业和研究机构加入这个行业。豆渣制品对人体生理代谢具有有益的调节功能，且无任何副作用的特点，必将为豆渣主食产品、豆渣衍生的功能食品及保健型休闲食品带来广阔的市场前景。

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作者：陈晓柯 常虹 郭卫芸 周家华 单位：北京市农林科学院 林业果树研究所 许昌学院 食品与生物工程系  果蔬农产品保鲜与加工北京市重点实验室