利用黃漿水發(fā)酵生產(chǎn)活性物質(zhì)研究進(jìn)展

張作法，呂國(guó)英，范雷法

利用黃漿水發(fā)酵生產(chǎn)活性物質(zhì)研究進(jìn)展

張作法，呂國(guó)英，范雷法

（浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所，浙江 杭州 310021）

黃漿水是豆制品加工過(guò)程中的工業(yè)廢水，常作為農(nóng)業(yè)廢棄物排放，不僅引起環(huán)境污染，還造成資源浪費(fèi)。由于黃漿水中含有大量的碳源、氮源和其他生長(zhǎng)因子，可滿足多種微生物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)，可作為很多微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基質(zhì)。文章綜述了黃漿水的營(yíng)養(yǎng)組成及作為培養(yǎng)基質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)活性物質(zhì)的研究進(jìn)展，以期為充分利用提供理論基礎(chǔ)。

黃漿水；發(fā)酵；活性物質(zhì)

黃漿水是在傳統(tǒng)豆腐、豆腐干、豆腐皮等生產(chǎn)中壓濾成型后排出的廢水，又稱乳清廢水。我國(guó)大豆制品的年消費(fèi)量接近1 000萬(wàn)t，而在豆制品加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，主要是黃漿水，總量為豆重的5.5～7倍。黃漿水是一種高濃度且可生化性強(qiáng)的廢水，其化學(xué)需氧量 （COD）和生化需氧量 （BOD）分別高達(dá)15 200和7 700 mg·L-1，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因?yàn)辄S漿水中含有大量的碳源、氮源和其他生長(zhǎng)因子，是適合多種微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，因此利用黃漿水作為培養(yǎng)基深層發(fā)酵生產(chǎn)活性物質(zhì)得到廣泛研究。

1 黃漿水主要成分

黃漿水中含有單糖、維生素、有機(jī)酸、水溶性蛋白、 氨基酸、 脂類等營(yíng)養(yǎng)成分［1］。 據(jù)研究，黃漿水中一般固形物含量高達(dá)1%以上，其中蛋白質(zhì)含量為0.4%～0.5%，總糖含量為1%～2%［2］。大豆黃漿水中大約含有0.7 g·L-1棉子糖，2.8 g ·L-1水蘇糖［3］。大豆中大豆異黃酮的含量為0.05～0.40%，約有44%的大豆異黃酮流失到黃漿水中［4］。

2 黃漿水作為發(fā)酵基質(zhì)的應(yīng)用研究

2.1 利用黃漿水發(fā)酵生產(chǎn)曲酸

曲酸是一種重要的有機(jī)酸，在食品、化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著重要的用途。20世紀(jì)60年代曲酸被廣泛用于增香劑、抗菌劑和鐵分析試劑等。曲酸可增強(qiáng)細(xì)胞活力，清除自由基，抑制黑色素的形成［5］，是理想的多酚氧化酶的抑制劑［6］，還可作為抗炎和止痛功能藥物成分。熊衛(wèi)東等［7］利用豆渣和黃漿水為原料發(fā)酵米曲霉生產(chǎn)曲酸，研究添加不同碳源、氮源、發(fā)酵培養(yǎng)基成分配比及發(fā)酵時(shí)間對(duì)曲酸產(chǎn)量的影響，得到米曲霉搖床發(fā)酵生產(chǎn)曲酸的最佳條件為黃漿水100 m L，葡萄糖12 g，酵母膏0.5 g，MgSO4·7H2O 0.05 g，KH2PO40.05 g，培養(yǎng)溫度30℃，200 r·min-1搖床振蕩培養(yǎng)，最佳培養(yǎng)周期為5～6 d。

2.2 利用黃漿水發(fā)酵生產(chǎn)蝦青素

蝦青素是一種從蝦蟹外殼、牡蠣、鮭魚(yú)及藻類和真菌中發(fā)現(xiàn)的橙紅色類胡蘿卜素［8］。蝦青素抗氧化能力極強(qiáng)，是其他類胡蘿卜素的10倍，維生素E的100倍［9-10］。蝦青素可用于預(yù)防和治療多種疾病，與其他類胡蘿卜素相比，蝦青素更易被生物體吸收，具有較高的抗脂質(zhì)過(guò)氧化能力和抗癌活性［11］。黃漿水中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有利于紅發(fā)夫酵母的生長(zhǎng)及蝦青素的合成。孫玉梅等［12］利用黃漿水為基質(zhì)，對(duì)紅發(fā)夫酵母的發(fā)酵條件進(jìn)行研究表明，黃漿水發(fā)酵的最優(yōu)條件為新鮮黃漿水，在初始pH值6.0條件下，接種量4%，發(fā)酵時(shí)間為72 h。

2.3 利用黃漿水發(fā)酵生產(chǎn)B族維生素

B族維生素是人體進(jìn)行各種生理生化活動(dòng)所不可缺少的，其主要生理功能就是機(jī)體中許多重要輔酶的組成成分，這些輔酶與特定的蛋白質(zhì)結(jié)合，形成黃素蛋白，而黃素蛋白是組織呼吸過(guò)程中的不可缺少的物質(zhì)［13］。 劉平等［14］以謝氏丙酸桿菌為菌種，以大豆黃漿水為原料，通過(guò)黃漿水的預(yù)處理和菌種活化，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，篩選出最優(yōu)發(fā)酵條件：接種量7%，糖濃度為8%，發(fā)酵溫度32℃，發(fā)酵時(shí)間4 d，取得較好結(jié)果。江連洲等［15］從阿氏假囊酵母、阿舒假囊酵母及薛氏丙酸桿菌中篩選出適用于黃漿水發(fā)酵生產(chǎn)B族維生素的適宜菌種，并對(duì)試驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化。宋德貴等［16］以黃漿水為原料，利用阿氏假囊酵母發(fā)酵生產(chǎn)核黃素，對(duì)發(fā)酵劑核黃素的工藝條件進(jìn)行了研究。經(jīng)正交試驗(yàn)獲得該菌利用黃漿水的最佳培養(yǎng)條件，在28℃下發(fā)酵培養(yǎng)13 d，在此條件下核黃素產(chǎn)量最高。

2.4 利用黃漿水發(fā)酵生產(chǎn)飲料

陳則華 等［17］利用益生 菌Lactobacillus Rhamnosus6013對(duì)黃漿水進(jìn)行發(fā)酵，研究表明，在其中添加5%蔗糖，37℃條件下發(fā)酵22 h，所得發(fā)酵液在室溫或低溫下保存10 d，活菌數(shù)均無(wú)明顯下降，表明黃漿水是該菌的良好培養(yǎng)基和保存基質(zhì)。經(jīng)發(fā)酵后的黃漿水可作為制作鼠李糖乳桿菌直投式發(fā)酵劑 （用于酸奶和飲料中） 的原料，經(jīng)過(guò)調(diào)整風(fēng)味后，也可做乳酸菌飲料。

2.5 利用黃漿水發(fā)酵生產(chǎn)γ-氨基丁酸

γ-氨基丁酸是一種非蛋白質(zhì)類氨基酸，廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi)。在植物中，γ-氨基丁酸參與脅迫反應(yīng)和調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)方向［18］；在動(dòng)物中，γ-氨基丁酸是一種重要的抑制性神經(jīng)傳遞物，具有活化腎功能、 改善腦機(jī)體、緩解疼痛和降血壓等功能［19-20］。姚子鵬等［21］利用Lactobacillus Bulgaricus 1.0205發(fā)酵黃漿水生產(chǎn)γ-氨基丁酸，并對(duì)條件進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。研究發(fā)現(xiàn)，黃漿水中添加葡萄糖2%，蛋白胨2%，硫酸銨1%，磷酸二氫鉀0.08%，接種量3%，溫度42℃，pH值7.0，谷氨酸鈉添加量3%，發(fā)酵40 h，γ-氨基丁酸產(chǎn)量達(dá)6.22 g·L-1。

2.6 利用黃漿水發(fā)酵生產(chǎn)白地霉

白地霉 （G.Candidum）屬于半知菌亞門(mén)，因具有對(duì)培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)要求低、適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)快、易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)，已成為極具發(fā)展?jié)摿Φ墓I(yè)微生物［22］。白地霉脂肪酶對(duì)長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸具有高度底物特異性而成為一種優(yōu)良的工業(yè)催化劑，應(yīng)用潛力巨大。劉玉等［23］利用黃漿水發(fā)酵白地霉FL44菌株，確定最適發(fā)酵條件，并對(duì)發(fā)酵過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。研究表明，黃漿水中添加5%廢糖蜜，1%磷酸氫二胺，搖瓶轉(zhuǎn)速220 r·min-1，30℃培養(yǎng)48 h，菌體生物量可達(dá)到15.08 g·L-1。

2.7 發(fā)酵黃漿水制備豆腐凝固劑的工藝

我國(guó)生產(chǎn)豆腐所用凝固劑主要為石膏、鹽鹵、葡萄糖酸內(nèi)脂等，這些化學(xué)凝固劑各有缺點(diǎn)。加入石膏后豆腐有苦澀味，加葡萄糖酸內(nèi)酯則豆腐易碎，加鹽鹵使豆腐持水率差，質(zhì)地粗糙?；诖?，喬明武等［24］利用黃漿水來(lái)制備豆腐凝固劑，通過(guò)發(fā)酵乳酸菌生產(chǎn)酸性物質(zhì)，通過(guò)氫鍵、二硫鍵和疏水基團(tuán)等相互作用，將多肽鏈連接起來(lái)，從而形成蛋白凝膠。這種方法在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生微量的醇、醛、脂等物質(zhì)可賦予豆腐更好的風(fēng)味，依此可開(kāi)發(fā)新的食品資源。

2.8 發(fā)酵黃漿水生產(chǎn)真菌多糖

為充分利用黃漿水中的營(yíng)養(yǎng)成分，利用黃漿水深層發(fā)酵生產(chǎn)猴頭菌胞內(nèi)多糖［25］，通過(guò)逐級(jí)醇沉的方法，得到3種不同分子量的多糖，離子色譜對(duì)其單糖組成進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，猴頭菌胞內(nèi)多糖由葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖和巖藻糖組成，其中葡萄糖和半乳糖是主要單糖。另外對(duì)3種多糖的抗氧化活性與護(hù)肝活性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，低分子量多糖顯示最強(qiáng)的抗氧化和護(hù)肝活性。這為合理利用黃漿水這一工業(yè)廢棄物提供了一個(gè)新的思路。

3 小結(jié)

大豆黃漿水過(guò)去一直被企業(yè)作為廢水直接排放，隨著生產(chǎn)企業(yè)不斷擴(kuò)充，排放量越來(lái)越大，造成嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。由于其中營(yíng)養(yǎng)成分含量相對(duì)較低，采用膜分離等方法分離其中某些營(yíng)養(yǎng)成分成本較高，同時(shí)會(huì)造成其他成分浪費(fèi)，并不能改變環(huán)境污染的狀況。目前，對(duì)于大豆黃漿水的處理方法是直接進(jìn)行厭氧和好氧生物處理，以減低廢水的COD和BOD值，雖然達(dá)到國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，但其中大量有用物質(zhì)卻被浪費(fèi)掉，造成資源浪費(fèi)。因此，根據(jù)黃漿水的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)進(jìn)行深層發(fā)酵生產(chǎn)活性物質(zhì)，不僅在一定程度上解決了環(huán)境污染的問(wèn)題，同時(shí)還能做到變廢為寶，降低活性物質(zhì)的生產(chǎn)成本，是一項(xiàng)值得推廣的環(huán)保技術(shù)。

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（責(zé)任編輯：張瑞麟）

TS 214

A

0528-9017（2014）12-0000-00

文獻(xiàn)著錄格式：張作法，呂國(guó)英，范雷法.利用黃漿水發(fā)酵生產(chǎn)活性物質(zhì)研究進(jìn)展 ［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（12）：0-0.

2014-07-21

浙江省自然科學(xué)基金 （LY14C010001）

張作法 （1979–），男，山東日照人，副研究員，博士，主要研究方向?yàn)榫愇镔|(zhì)資源利用。E-mai1：zzf2050@sohu.com。