豆渣的綜合利用及研究進展

李鑫宇，孫冰玉，張 光，朱秀清

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院/黑龍江省普通高等學(xué)校食品科學(xué)與工程重點實驗室，哈爾濱 150076）

豆渣是制作豆腐、豆油、醬油等大豆制品的主要副產(chǎn)物，我國是生產(chǎn)和消費大豆的主要國家，大豆類制品產(chǎn)量巨大，同時也會有大量的豆渣被制出。但由于其易腐爛性、不良風(fēng)味和質(zhì)地等原因被認為是廢物，通常直接應(yīng)用于動物飼料或廢棄，這不僅造成了越來越嚴重的環(huán)境問題，也使豆渣失去了增值用途的機會。豆渣雖然是一種松散的物質(zhì)，但是有非常豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、礦物質(zhì)以及未指定的單糖和低聚糖等營養(yǎng)素。因此，對豆渣進行加工利用是很必要的。本文主要概括了近五年國內(nèi)外對豆渣的利用現(xiàn)狀，為豆渣的開發(fā)利用提供一定的基礎(chǔ)。

1 豆渣中營養(yǎng)物質(zhì)的研究進展

1.1 大豆多糖

大豆多糖具有多種生物學(xué)活性，能夠改善食品的食用品質(zhì)、加工和外觀特性。另外還有著良好的穩(wěn)定性、成膜性、抗黏結(jié)性等，在預(yù)防肥胖和癌癥上也有一定的功效[1]。

關(guān)于大豆多糖的研究多為其提取工藝的優(yōu)化。田海娟等[2]采用超聲波輔助用以提取可溶性大豆多糖，采用響應(yīng)面法進行優(yōu)化得出最佳條件，多糖提取率為1.869%。陳宇航等[3]采用超聲微波協(xié)同處理提取可溶性多糖，經(jīng)響應(yīng)面法優(yōu)化得出最佳提取條件，該條件下，多糖提取率可達17.97%。桂宇豪等[4]采用水熱法提取大豆多糖，通過正交試驗進行優(yōu)化得出最佳提取條件，多糖產(chǎn)率為52.4%。韓業(yè)輝[5]利用亞臨界水對豆渣中多糖進行提取，采用單因素和正交試驗確定最佳提取條件，多糖得率可達到57.2%，該法可極大的縮短提取時間并提高多糖得率。Shuhong Li等[6]對豆渣進行固態(tài)發(fā)酵來制備多糖，通過響應(yīng)面法得到最佳條件：發(fā)酵溫度23.7℃、發(fā)酵時間7.5 d、接種量15.5 mL，在此條件下多糖產(chǎn)量可達到88.93 mg/g。

1.2 異黃酮

大豆異黃酮具有廣泛的生物活性，具有抗癌、抗氧化、降血脂等作用。李萬林等[7-8]采用超聲輔助法和微波處理法提取異黃酮，通過正交試驗得到超聲提取微波萃取最優(yōu)條件，異黃酮得率分別為0.394 2%、0.377 5%。

1.3 抗氧化物質(zhì)

采用多種方法對豆渣中的物質(zhì)進行提取，并對其抗氧化性進行研究，為豆渣的綜合利用提供新的領(lǐng)域。曹巧巧等[9-11]分別采用70%濃度的乙醇、甲醇和丙酮對豆渣中的活性物質(zhì)進行提取，并對各個樣品的提取物進行抗氧化活性測定，結(jié)果表明，采用70%甲醇的提取物抗氧化活性最高，總酚含量也最高；采用微波輔助甲醇法對豆渣中抗氧化物質(zhì)進行提取，經(jīng)響應(yīng)曲面法優(yōu)化提取條件：甲醇體積分數(shù)為70%時，所得提取物可使油樣的誘導(dǎo)時間長達7.33 d；最后，將所提取的抗氧化物與其他天然抗氧化劑進行復(fù)配，采用響應(yīng)曲面法進行優(yōu)化，得到最優(yōu)復(fù)配比例：豆渣提取物0.57%、茶多酚0.05%、VC0.02%，在此條件下可使油脂誘導(dǎo)時間延長至11.22 d。還有一部分研究對豆渣進行酶解，從而獲得抗氧化物，高義霞等[12]以豆渣蛋白為原料進行酶解制備豆渣蛋白肽，通過單因素和正交試驗確定最佳參數(shù)：pH 7、溫度70℃、豆渣蛋白濃度4mg/mL、酶用量100 U，將制得蛋白肽與VC進行對比，其總還原力與濃度呈正相關(guān)并具有一定的抗氧化性。方燕凌等[13]對豆渣進行酶解制備豆渣多肽并加鈣螯合，通過單因素和正交試驗確定最優(yōu)酶解條件，最終產(chǎn)物的抗氧化性可達2.48%。

1.4 營養(yǎng)素及其他微量物質(zhì)

維生素是人體必不可少的物質(zhì)，王靜等[14]通過半固態(tài)發(fā)酵法對豆渣進行發(fā)酵，采用高效液相色譜對VB2和VB12含量變化進行測定，結(jié)果表明，采用菌藻混合25℃的條件下豆渣發(fā)酵5 d，其含量分別增長約0.5和5.9倍。

低聚糖具有預(yù)防癌癥和齲齒、調(diào)節(jié)血脂等功效，在食品領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，孫軍濤等[15]采用超聲輔助堿法對豆渣中的低聚糖進行提取，通過單因素和正交試驗確定最佳提取條件，在此條件下低聚糖的提取率可達到1.19%。

植酸具有多種生物學(xué)活性和抗氧化性，江連洲等[16]采用超聲輔助法對豆渣中的植酸進行提取，通過響應(yīng)面法優(yōu)化得出最佳提取工藝，植酸提取率可達1.23%，對比振蕩提取法，其提取率提高了41%。

脲酶是一種重要的生物制劑，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)等，張鐵軍等[17]通過鹽析法結(jié)合有機溶劑并用法對豆渣中的脲酶進行提取，通過單因素分析得出最優(yōu)提取條件，此條件下脲酶得率為0.1%，為國產(chǎn)脲酶提供了途徑。

1.5 膳食纖維

膳食纖維是一種人們所熟知的物質(zhì)，它有著促進腸胃蠕動、預(yù)防糖尿病、降低膽固醇含量等作用，陳磊等[18]采用酶法處理提取豆渣中的可溶性膳食纖維，通過單因素和正交試驗進行優(yōu)化得到最優(yōu)參數(shù)，可溶性膳食纖維得率可達8.05%。路志芳等[19]也采用酶法以豆渣為原料進行提取，通過單因素分析得出最優(yōu)條件，在此條件下，可溶性膳食纖維得率達到11.48%。李佩燚等[20]使用酶-堿結(jié)合法對豆渣纖維進行提取，通過單因素和正交優(yōu)化得到最佳條件，纖維得率達到80.47%，但平均聚合度和分子量有所下降。

2 現(xiàn)代加工技術(shù)在豆渣中的應(yīng)用

2.1 發(fā)酵技術(shù)在豆渣中的應(yīng)用

姚珩等[21]采用羊肚菌對豆渣進行半固態(tài)發(fā)酵并采用正交試驗優(yōu)化發(fā)酵條件，可得發(fā)酵產(chǎn)物中多糖含量為8.86%。Min Shi等[22-23]通過超聲輔助提取從發(fā)酵豆渣中提取靈芝多糖，通過正交試驗得出最佳提取條件，得到靈芝多糖的產(chǎn)量為115.47 mg/g，并且具有較強的抗氧化作用和免疫調(diào)節(jié)活性；還以豆渣為底物采用固態(tài)發(fā)酵法制備多糖，通過響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵條件，最終獲得59.15 mg/g的多糖，另外通過超聲輔助在發(fā)酵過的豆渣中進行多糖的提取又可獲得多糖106.74 mg/g。Shuhong Li等[24]采用羊肚菌對豆渣進行發(fā)酵，采用正交試驗設(shè)計和響應(yīng)面法進行優(yōu)化，得到最佳發(fā)酵條件，得到多糖產(chǎn)量為95.82 mg/g。

Vong W C等[25]利用解脂耶羅威亞酵母對豆渣進行固態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物中脂質(zhì)、琥珀酸和谷氨酸鹽含量增加，抗氧化能力也顯著增強，還使豆渣具有了大量的鮮味物質(zhì)，使其更有營養(yǎng)，更適宜加入到食品中。Li S[26]等通過羊肚菌對豆渣進行發(fā)酵并與未發(fā)酵豆渣進行對比，結(jié)果顯示，發(fā)酵豆渣具有更高的熱穩(wěn)定性和多孔均勻的結(jié)構(gòu)，并且游離氨基酸、多糖、總多酚的含量也得到了明顯的提升，為豆渣的利用提供了新的途徑。

趙泰霞和朱杏玲[27]通過發(fā)酵法提取膳食纖維，采用正交試驗進行優(yōu)化，在最優(yōu)條件下膳食纖維得率為75.6%。Tu Z等[28]研究了乳酸菌發(fā)酵和動態(tài)高壓微流對豆渣中膳食纖維的影響，結(jié)果表明，兩種方式均可增加豆渣中可溶性膳食纖維的含量，降低不可溶與可溶性膳食纖維的比例，半纖維素有所損失，纖維素含量沒有顯著差異，豆渣發(fā)酵后會導(dǎo)致纖維結(jié)構(gòu)的改性使其結(jié)晶度降低，動態(tài)高壓微流則破壞其結(jié)構(gòu)形成了粗糙表面。

高大響和黃小忠[29]采用黑曲霉固態(tài)發(fā)酵豆渣制備纖維素酶和淀粉酶，通過單因素和正交試驗分析，產(chǎn)纖維素酶的最佳條件：豆渣15 g、含水量55%、接種量1.7 mL、培養(yǎng)時間84 h，酶活力達475 U/g；產(chǎn)淀粉酶的最佳條件：豆渣15 g、含水量60%、接種量1.5 mL、培養(yǎng)時間60 h，酶活力達198 U/g。Shi M等[30]發(fā)酵豆渣生產(chǎn)總多酚，用過響應(yīng)面法進行優(yōu)化，最優(yōu)條件下的發(fā)酵豆渣與未發(fā)酵豆渣相比，多酚含量增長了19.81 mg/g，并且發(fā)酵豆渣的多糖、蛋白質(zhì)和各種氨基酸顯著增加。Vidiany A等[31]使用釀酒酵母對豆渣進行固態(tài)發(fā)酵并對總酚、抗氧化性、異黃酮轉(zhuǎn)化等參數(shù)進行評估，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵有助于提高豆渣的營養(yǎng)品質(zhì)，促進蛋白質(zhì)含量的增加和總酚的增加，還能促進異黃酮的生物轉(zhuǎn)化。

王夫杰等[32]采用食用菌農(nóng)平1號對豆渣進行固態(tài)發(fā)酵，以氨基酸態(tài)氮含量和蛋白質(zhì)含量為指標進行單因素和響應(yīng)曲面法分析，得出最優(yōu)的發(fā)酵條件，獲得發(fā)酵豆渣中氨基酸態(tài)氮的含量為334 g/100g，蛋白質(zhì)含量為33.86 g/100g，可顯著增加豆渣的營養(yǎng)成分。張長貴等[33]利用豆渣生產(chǎn)醬油曲，通過單因素和正交試驗獲得最優(yōu)參數(shù)，在該條件下干曲活性可達2 286.82 U/g，成曲感官品質(zhì)良好。Salakkam A等[34]采用米曲霉對豆渣進行固態(tài)發(fā)酵，制得富含游離氨基氮的溶液，并用作乙醇發(fā)酵中的氮源，將豆渣與米飯以75∶25進行復(fù)配作為發(fā)酵底物，可顯著提高蛋白酶的產(chǎn)量，隨后將豆渣衍生水解產(chǎn)物與甘蔗糖蜜混合用于釀酒酵母對乙醇的生產(chǎn)，每40.7 g酵母可產(chǎn)生1 L乙醇，生產(chǎn)率為0.62 g/L/h，該研究表明了豆渣與米飯的共同發(fā)酵增加蛋白酶產(chǎn)量并將豆渣作為低成本的氮源進行乙醇發(fā)酵是可行的。

2.2 擠壓技術(shù)在豆渣中的應(yīng)用

擠壓技術(shù)是使物料通過機械作用輔以高溫、剪切作用，使物料組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使其更利于應(yīng)用，李艾霖等[35]對豆渣進行擠壓膨化并對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和膨化度進行研究，經(jīng)響應(yīng)曲面法優(yōu)化得出最優(yōu)擠壓膨化條件，在此條件下產(chǎn)物膨化度較好且結(jié)構(gòu)疏松。張嵐等[36]對豆渣進行高濕擠壓，對擠壓前后膳食纖維含量進行比較，物料水分升高不利于膳食纖維的降解，溫度過高不利于膳食纖維的降解。蘆菲等[37]將豆渣和玉米粉進行復(fù)配后進行擠壓，通過正交優(yōu)化得出最優(yōu)參數(shù)，此時的膨化物再于200℃下焙烤15 min后，感官品質(zhì)良好，可應(yīng)用于食品中。

Jing Y和Chi Y J[38]應(yīng)用擠壓技術(shù)提取豆渣中的可溶性膳食纖維，采用響應(yīng)曲面法優(yōu)化得出最佳擠壓參數(shù)，在此條件下，豆渣中可溶性膳食纖維含量可達12.65%，較未膨化豆渣提高10.60%，且擠壓豆渣中的膳食纖維比未擠壓豆渣具有更高的保水能力、保油能力和膨脹力。Wang L等[39]將豆渣玉米粉混合物通過雙螺桿擠壓機進行擠壓，通過響應(yīng)曲面法評估工藝變量對擠壓產(chǎn)物的影響，得出最佳擠壓條件，此時擠壓產(chǎn)物具有最好的外觀、味道、質(zhì)地和整體可接受性。Chen Y等[40]研究爆破擠壓加工對豆渣中可溶性膳食纖維的影響，分析出最優(yōu)擠壓條件，擠壓產(chǎn)物中膳食纖維含量從2.6%增加到30.1%，峰值溫度提升了5.9℃，體內(nèi)試驗證明可降低總膽固醇和甘油三酯的含量。

3 豆渣在食品中的應(yīng)用

豆渣是一種營養(yǎng)豐富的物質(zhì)，但由于其口感粗糙和豆腥味，不易被人接受，隨著社會的進步，豆渣的可利用性逐漸被開發(fā)并應(yīng)用于食品領(lǐng)域。

3.1 豆渣餅干和糕點

王瑞霞等[41]將原料中的面粉用豆渣進行替換，豆渣使用比例為13%時，可制得感官良好的豆渣纖維餅干。黃益前和蘇揚[42]對豆渣纖維餅干的工藝進行了優(yōu)化，將豆渣添加量提升到17%，產(chǎn)品不僅口感松脆，還具有濃厚的豆香味。郭雪霞等[43]在豆渣纖維餅干中加入奶粉，其中豆渣添加量達到12%，不僅將豆渣充分利用，還使其具有了奶香味，更易被消費者接受。陳書明[44]使用豆渣制備桃酥，豆渣添加量最高可達15%，其色香味等指標良好。

李佳芳等[45]使用豆渣制作杯子蛋糕，其中豆渣添加量為8%，制得蛋糕中膳食纖維相比普通蛋糕提高了290%。夏秀華等[46]和王寶剛等[47]均使用豆渣制作蛋糕，豆渣添加量可達30%，且其質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味良好。葉韜等[48]在月餅的制作中添加了16%的豆渣，可使月餅具有最佳的豆香味和感官品質(zhì)。

3.2 豆渣饅頭

宋蓮軍等[49]和鄒妍等[50]以豆渣為原料進行饅頭的制作，豆渣添加量為7%時，可使饅頭的感官評分達到最高且能最大程度的延遲產(chǎn)品的貨架期。崔麗琴等[51]研究了豆渣的使用對面團和饅頭的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)，當(dāng)豆渣添加量為15%時最為適宜。何潔等[52]在窩頭的制作中添加了30%豆渣，使其成型、色澤、香味達到理想水平。王軍等[53]研究了豆渣的添加對饅頭中淀粉的體外消化率的影響，豆渣添加的越多淀粉的體外消化率越低。

3.3 豆渣面包

陳宇航等[54]研究了豆渣面包的制備和低血糖生成指數(shù)，當(dāng)豆渣添加量為5.4%時，面包品質(zhì)極佳且適合肥胖人群和糖尿病患者食用。周夢雪和陸寧[55]研究了豆渣面包的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味，豆渣添加量為10%時，面包品質(zhì)良好，其硬度和咀嚼型要優(yōu)于普通面包，而粘彈性略差，風(fēng)味無明顯差別。姜元華等[56]和孟凡冰等[57]通過研究發(fā)現(xiàn)豆渣添加量為8%時，會使面團具有更好的拉伸特性，降低面包的比容并減緩面包老化。

3.4 豆渣飲料

劉昊飛[58]將豆渣作為穩(wěn)定劑應(yīng)用于酸性乳飲料中并對飲料沉淀率進行測定，結(jié)果表明豆渣的穩(wěn)定性優(yōu)于果膠和阿拉伯膠，可作為一種新型穩(wěn)定劑。劉暢等[59]將豆渣與紅棗汁進行復(fù)配，豆渣添加量達到9%，制備出新型的紅棗豆渣乳飲料，該飲料中不僅含有由豆渣提供的大量膳食纖維，還具有紅棗的香味，使其口感更佳。林雪嬌等[60]進行了發(fā)酵豆渣乳飲料的研制，其中豆渣添加量為7%，制得的產(chǎn)品分散體系均勻、口感極佳、穩(wěn)定性良好。

3.5 其他

許彥騰等[61]以豆渣為原料進行面條的制備，通過對面條斷條率、吸水率、咀嚼性等性質(zhì)進行測定，最終確定豆渣添加量為160 g/kg時面條品質(zhì)達到最佳。畢韜韜等[62]將豆渣應(yīng)用到烤腸的研發(fā)中，通過對配方的優(yōu)化，豆渣添加量可達4%，此時烤腸具有良好的感官性質(zhì)和口感。

4 豆渣在飼料中的應(yīng)用

蔣余等[63]研究了發(fā)酵豆渣對建鯉的特定生長率為評價指標，通過回歸分析得出其飼料中發(fā)酵豆渣添加量為10.2%時最適宜其生長，添加水平過高時會抑制其生長，但能提高其機體的抗氧化能力。周興華等[64]研究了發(fā)酵豆渣對鯽魚生長情況的影響，當(dāng)飼料中發(fā)酵豆渣中含量為20%時，其各項生長指標達到最優(yōu)。李劍鋒等[65]采用芽孢桿菌、乳酸菌、產(chǎn)元假絲酵母和白地霉等菌株進行復(fù)配并對豆渣進行發(fā)酵并進行飼喂肉牛試驗，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵豆渣適口性增強，粗蛋白含量28.35%，有機酸含量高，pH降低，飼喂發(fā)酵豆渣的肉牛相比于普通飼料的肉牛日增重提升20.2%，具有顯著效果。侍寶路等[66]通過乳酸菌和釀酒酵母菌對豆渣為原料進行發(fā)酵，通過正交試驗分析最優(yōu)發(fā)酵條件，發(fā)酵產(chǎn)物總酸含量提升，蛋白含量有所提升，且發(fā)酵豆渣更加耐貯存。Yasuda K等[67]研究了豆渣對黑鯛的生長情況、胴體性狀和肌肉特性的影響，在生長情況方面，平均日增重以及胴體性狀沒有顯著差異，肉的顏色受膳食的影響，飼喂豆渣的肉樣品色度更高，另外，飼喂豆渣的肉樣品中極性脂質(zhì)含量更高，因此，豆渣可以應(yīng)用于飼料。

5 展望

隨著時代的發(fā)展和科技的進步，豆渣逐漸被應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，這不僅提高了豆渣的利用率，還解決了廢棄豆渣對環(huán)境所造成的問題，但是豆渣的使用并未被完全開發(fā)出來，因此對豆渣的相關(guān)性研究是非常有必要的，相信在不久的將來，豆渣將會作為一種非常重要的加工原料出現(xiàn)在人們的視線之內(nèi)。