豆渣的綜合利用研究進(jìn)展

李 靜

河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院 (鄭州 451191)

大豆原產(chǎn)于中國，是五谷之一，距今已有5 000多年的栽培歷史，我國自古以來就有食用大豆及其制品的習(xí)慣，是大豆種植、制品加工、消費(fèi)的主要國家，大豆的年消耗量超過1億t，除之直接食用外，大豆油的制取及各類豆制品加工業(yè)占大豆消耗量的84.07%，加工過程中產(chǎn)生了大量副產(chǎn)物。豆渣是豆腐、豆?jié){、腐竹等大豆制品加工業(yè)中最大的副產(chǎn)物，每年鮮豆渣產(chǎn)量可達(dá)2 000萬t，資源極為豐富[1]。由于鮮豆渣水分含量高達(dá)83%～85%，容易腐敗變質(zhì)，不耐儲存、不便運(yùn)輸，且質(zhì)地粗糙、豆腥味重、口感較差，因此利用率較低，長久以來并沒有受到足夠的重視，被作為飼料、肥料或廢料丟棄，造成了較大的資源浪費(fèi)。然而，豆渣含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，是優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)和膳食纖維資源，提高其開發(fā)的廣度和深度、增加副產(chǎn)品的精深加工，提升高值化利用具有重要意義。

1 豆渣營養(yǎng)成分的研究

豆渣的營養(yǎng)價(jià)值較高，成分豐富多樣，研究表明，豆渣干基中含有18.2%的蛋白質(zhì)，其氨基酸組成基本與大豆一致，含量為大豆的44%，高于大部分的糧食和蔬菜作物，是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)資源，碳水化合物的含量為13.7%，粗脂肪含量為7%，脂肪酸以單不飽和脂肪酸及多不飽和脂肪酸為主。干豆渣中含有維生素B10.354 mg/100 g，含鈣433 mg/100 g、鉀1 076 mg/100 g、鎂151 mg/100 g、磷247 mg/100 g，是一種低糖、高蛋白、礦物質(zhì)元素豐富的食品原料，是鉀、鈣、磷、鋅、銅和維生素B1的優(yōu)良資源，同時還含有膳食纖維、大豆多糖、異黃酮、植酸、大豆皂苷等功能性成分[2-3]。膳食纖維(DF)被稱為人體的“第七營養(yǎng)素”，豆渣中膳食纖維含量高達(dá)65%，由木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、果膠等組成。DF不能被人體消化吸收，降低小腸對于脂肪和膽固醇的吸收，預(yù)防肥胖；能夠吸附螯合血液中的膽固醇，促進(jìn)血脂及脂蛋白的正常代謝，降低心腦血管疾病的發(fā)病率；改變末梢組織對胰島素的感受性，調(diào)節(jié)血糖水平，預(yù)防和改善糖尿病；能夠調(diào)節(jié)腸道的菌群，預(yù)防便秘，降低癌癥的發(fā)病率，是一種優(yōu)良的食品功能性成分[4]?？扇苄源蠖苟嗵谴嬖谟诖蠖棺尤~的細(xì)胞壁中，屬于酸性多糖，豆渣中大約含有約30%的可溶性大豆多糖。

王思琪[5]等對其進(jìn)行分離純化，結(jié)果表明：其主要由半乳糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸組成，還含有少量的鼠李糖、木糖和葡萄糖。在抗氧化、抗菌、抗腫瘤以及調(diào)節(jié)人體免疫力等方面具有一定的功效。大豆異黃酮是大豆生長過程中形成的次級代謝產(chǎn)物，可從豆渣中提取,含量約為58.8 mg/100 g，是一種天然活性物質(zhì)，因與雌激素的結(jié)構(gòu)及功能類似，故被稱為植物雌激素，具有增加骨密度、預(yù)防骨質(zhì)疏松，抗菌、抗氧化、降低患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)，改善女性更年期綜合癥，延緩衰老、神經(jīng)保護(hù)等，具有較多種類生理功能[6-7]。

1.1 大豆功能因子

1.1.1豆渣膳食纖維

目前豆渣膳食纖維的提取方法主要有化學(xué)法、酶法、微生物發(fā)酵法、物理法以及混合法等。豆渣中的膳食纖維以不溶性膳食纖維為主，水溶性膳食纖維比不溶性膳食纖維有更強(qiáng)的功能。王凌翌[8]等采用聯(lián)合酶法提取豆渣中的蛋白肽和水溶性膳食纖維( SDF)，首先使用堿性蛋白酶酶解豆渣，再使用纖維素酶酶解脫蛋白豆渣制備SDF，堿性蛋白酶酶解最佳工藝為酶與底物比2%、料液比1∶35、pH 9.5、溫度50 ℃、酶解時間5 h，豆渣蛋白肽得率為 66.81%；纖維素酶酶解最佳工藝條件為酶與底物比3%、料液比1∶30、 pH 4.0、溫度50℃、酶解時間2 h，SDF提取率為15. 54%；豆渣總利用率高達(dá)89.81%，為豆渣的綜合開發(fā)利用提供了新途徑。吳學(xué)鳳[9]等采用安卡紅曲霉As 3.4811液態(tài)發(fā)酵豆渣、麥麩制備膳食纖維，發(fā)酵后不溶性膳食纖維基質(zhì)被破壞,使其暴露內(nèi)部結(jié)構(gòu),纖維結(jié)晶度降低，膳食纖維分子內(nèi)氫鍵斷裂,寡糖含量增加，可以改善豆渣膳食纖維結(jié)構(gòu)及其特性。吳長玲[10]等為促進(jìn)豆渣不溶性膳食纖維可溶化，采用空化微射流技術(shù)處理生物酶法制取的油豆渣膳食纖維，經(jīng)空化射流處理18 min后，其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生結(jié)晶度下降、粒徑減小、粘度降低等變化；處理12 min時豆渣膳食纖維的膨脹力和持水力分別達(dá)到最大，對膽固醇和葡萄糖的吸附能力最佳，可顯著改善其結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)、促進(jìn)不溶性膳食纖維的可溶化。

1.1.2豆渣大豆多糖

大豆多糖(SSPS)具有優(yōu)良的乳化性，能夠提高蛋白質(zhì)在冷凍環(huán)境中的穩(wěn)定性，在酸性條件下性能更優(yōu),可作為乳化劑、抗凍保護(hù)劑、乳酸等酸性飲料的穩(wěn)定劑[11]。其側(cè)鏈半乳糖的含量較高，易產(chǎn)生水合現(xiàn)象，保持食品中的水分，可提高面條的耐煮性和機(jī)械抗性，增加非油炸方面面餅的吸水力，提高其復(fù)水性能。能夠阻止直鏈淀粉雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成從而具備抗老化、凝膠化的作用，可作水分保持劑、淀粉回生抑制劑[12]。SSPS具有較好的成膜性，可作為食品被膜劑及微膠囊壁材的材料。

田瑞紅[13]等采用超聲波協(xié)同纖維素酶解法提取豆渣中的水溶性大豆多糖，最佳工藝條件為液固比28∶1、纖維素酶用量0.4%、酶解時間1.5 h、pH 4.0、溫度45 ℃，超聲波協(xié)同酶法的提取率為25.92%，較之單一采用超聲波法提高了14.41%。袁森[14]等采用電解水(EW)替代部分強(qiáng)堿提取豆渣多糖，當(dāng)EW與NaOH體積比4∶6時效果最好，提取率為12.08%，與堿提法提取率相近，但減少了強(qiáng)堿40%的使用量，不失為一種綠色經(jīng)濟(jì)的提取方法。徐潔茹[15]等利用乙酸酐法處理可溶性大豆多糖，制備乙酰化可溶性大豆多糖，乙酰化改性可有效改善其乳化性能，超濾后得到高分子質(zhì)量的乙酰化可溶性大豆多糖具有的乳化性和納米乳液的穩(wěn)定效果更好。

1.1.3豆渣大豆異黃酮

目前大豆異黃酮常規(guī)的提取方法有:超聲波輔助提取法、機(jī)溶劑萃取法、超臨界流體萃取法、微波輔助提取法、亞臨界水法等[6]。近5年豆渣大豆異黃酮的相關(guān)研究較少。徐漸[16]等采用超聲波及酸水解相結(jié)合方法提取豆渣中的大豆異黃酮，其提取量提高42.55%。靳羽慧[17]等使用蒸汽爆破法處理豆渣，用高效液相色譜法研究其對大豆異黃酮含量和組成的影響，該方法證明能夠顯著的提高豆渣中6種大豆異黃酮含量，且增幅隨著汽爆強(qiáng)度的增加而增加,在2.0 MPa汽爆壓強(qiáng)、30 s維壓時間時達(dá)到最大值。

1.2 豆渣預(yù)處理及品質(zhì)改良

豆渣因口感粗糙、可溶性膳食纖維含量低、干燥困難等缺點(diǎn)，限制了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。豆渣的預(yù)處理及品質(zhì)改良技術(shù)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將直接影響豆渣的在食品中應(yīng)用效果。相關(guān)研究主要在濕豆渣的適宜的干燥方法以及豆渣改性處理技術(shù)兩個方面。用于豆渣的干燥技術(shù)目前主要有熱風(fēng)干燥、冷凍干燥、真空干燥、遠(yuǎn)紅外干燥、微波干燥、聯(lián)合干燥法等，近3年有6項(xiàng)豆渣干燥的專利。豆渣的改性處理方法主要有化學(xué)法、發(fā)酵法、酶法、物理法以及多方法聯(lián)用等。

2 豆渣的綜合開發(fā)利用

2.1 豆渣在食品工業(yè)中的應(yīng)用

2.1.1豆渣在蒸煮、油炸、烘焙食品中的應(yīng)用

豆渣可應(yīng)用于饅頭面條等傳統(tǒng)面制食品、油炸制品、以及面包餅干中西式面點(diǎn)等焙烤食品中，符合“谷豆同食”的營養(yǎng)膳食搭配，增加其營養(yǎng)價(jià)值，降低食品熱量。目前研究主要集中在不同預(yù)處理方式對豆渣添加制品品質(zhì)的影響，以及如何調(diào)整豆渣添加量和配方，使制品的質(zhì)構(gòu)特性及感官質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)兩個方面。

豆渣中的大豆多糖在增加面條的持水性、抑制面制品老化等方面具有一定效果。崔麗琴[18]等研究表明，隨著豆渣粉在饅頭中添加量的增加，面團(tuán)及饅頭的膠黏性、咀嚼性及黏附性、硬度顯著增加，饅頭的高度、比容、彈性、內(nèi)聚性呈下降趨勢，內(nèi)部氣孔減少、韌性降低，感官品質(zhì)變差，豆渣粉添加量不高于15%為宜。豆康寧[19]等將大豆渣粉超微粉碎后在饅頭中添加量為0%～2%、粒徑為20～30 μm時，饅頭品質(zhì)能夠達(dá)到要求。黃現(xiàn)青[20]等研究表明,在面條中加入10%發(fā)酵豆渣時，其面團(tuán)的糊化溫度升高、峰值黏度降低、彈性較好，面條色澤較好、表面光滑、彈性增加、蒸煮損失小、適口性較好，具有較高的感官品質(zhì)。

在油炸制品方面，夏衣旦[21]等以豆渣為基料,制出最優(yōu)油炸裹層，豆渣經(jīng)胰蛋白酶酶解處理后粉碎至110目，水分含量60%，羧甲基纖維素1.5%添加量，油炸樣品含油率僅為11.022%。孟凡冰[22]等使用超微粉碎預(yù)處理豆渣添加至面包中，得出豆渣添加量為8%時可延緩面包老化，豆渣的添加會改良面團(tuán)拉伸特性，影響面筋的形成，增大面包的膠著性、硬度和咀嚼性。董艷梅[23]等使用自然干燥、真空干燥、電熱干燥、微波干燥、真空冷凍干燥不同的方法處理的豆渣制備豆渣餅干，得出經(jīng)真空冷凍干燥處理效果最好，豆渣粉占添加量為10%的餅干結(jié)構(gòu)疏松、色澤最淺、品質(zhì)最好。

2.1.2豆渣在飲料中的應(yīng)用

豆渣中膳食纖維含量高達(dá)65%，是優(yōu)質(zhì)的膳食纖維資源,而將膳食纖維添加至飲料中是飲料發(fā)展的熱點(diǎn)之一, 馬敏[24]等研究豆渣膳食纖維保健酸奶,確定最佳工藝為復(fù)合酶法提取豆渣膳食纖維：α-淀粉酶2%、木瓜蛋白酶6%、酶解時間90 min，提取率達(dá)74.26%，豆渣膳食纖維酸奶最優(yōu)工藝為：添加1.8%豆渣膳食纖維，3.5%乳酸菌粉，7%蔗糖，0.5%果膠，發(fā)酵溫度40 ℃，發(fā)酵時間為3.5 h。張美玉[25]等研制豆渣膳食纖維菠蘿功能飲料，添加0.3 g豆渣粉、20 g菠蘿汁、6 g白砂糖、0.1g檸檬酸、0.1 g羧甲基纖維素鈉。

2.1.3其它食品

可直接將鮮豆渣替代部分黃豆利用到醬油、腐乳、黃豆醬等產(chǎn)品的發(fā)酵中，實(shí)現(xiàn)降低成本，提高出品率，解決目前豆制品企業(yè)存在的鮮豆渣易腐和低值化利用問題。除此之外，還有將豆渣添加至魚糜、肉丸、香腸等制品中，提高其膠凝性、硬度和持水力；少量回添豆渣至內(nèi)酯豆腐中，增其膳食纖維含量，改善蒸煮特性和持水力；使用豆渣膳食纖維制作可食用包裝紙其紙，具有張力大、濕強(qiáng)度高、不易斷裂的特點(diǎn)。

2.2 食品添加劑

孔維寶[26]等采用紫色紅曲霉固態(tài)發(fā)酵豆渣生產(chǎn)天然食用色素紅曲色，研究得出最佳培養(yǎng)基組成為：NaNO30.04%、KH2PO40.3%、MgSO40.2%、甘油6%、抗壞血酸2.2%，基質(zhì)初始含水量50%、接種量8%、濕度60%～65%、30 ℃培養(yǎng)12 d，紅曲色素含量為(6. 03±0. 11) mg/g，可實(shí)現(xiàn)豆渣的高值化再利用。楊濤[27]以生產(chǎn)大豆分離蛋白的豆渣為原料,經(jīng)過球磨、超聲處理可獲得一類高功能特性、膽固醇強(qiáng)吸附能力的納米顆粒，可充當(dāng)發(fā)高效、具有生物相容性的食品級皮克林穩(wěn)定劑，并提出用溫和堿性球磨處理可實(shí)現(xiàn)高效、簡便地制備豆渣全纖維素納米纖維的技術(shù)。李學(xué)朋[28]采用堿性蛋白酶和纖維素酶復(fù)配酶酶解豆渣，回收蛋白，酶解溫度50 ℃，時間5 h，酶用量4%，大豆蛋白回收率高達(dá)90%，將回收的大豆蛋白投用于發(fā)酵制備黃原膠，對黃原膠產(chǎn)膠和轉(zhuǎn)化率無影響，同時可提高黃原膠的黏度。

2.3 吸附劑

陳莉[29]等采用皂化處理生物廢料豆渣，制備改性豆渣生物吸附劑，吸附值達(dá)99.53%，過程符合二級動力學(xué)方程以及Freundich等溫吸附模型，改性豆渣生物吸附劑對于Cd2+的吸附是以化學(xué)吸附及單分子層吸附為主、物理吸附為輔的混合吸附，可應(yīng)用于吸附污水中的重金屬離子。李遠(yuǎn)[30]等研究豆渣吸附氯氟氰菊酯，最優(yōu)條件為豆渣投放量15 g/L、粒徑100目、pH值5、溫度40 ℃、農(nóng)藥初始濃度1.25 mg/L，吸附率高達(dá)85.67%，可作為一種低成本的水中氯氟氫菊酯農(nóng)藥吸附劑。陳鋒[31]等以碳酸鉀作為活化劑，使用一步碳化活化法制備豆渣派生微介孔碳(MMPC)，所制MMPC是具有片狀結(jié)構(gòu)的無定型微介孔碳，比表面積為1 247 m2/g 、孔體積0.75 cm3/g，可提供更多活性吸附位點(diǎn)，298 K下理論對橙黃G的最大吸附量為1 667 mg/g，可應(yīng)用于廢水中有機(jī)偶氮染料橙黃G的吸附。豆渣作為一種經(jīng)濟(jì)、有效、易于獲得的綠色環(huán)保的生物材料吸附劑制作材料，具有重要的現(xiàn)實(shí)及推廣意義。

2.4 纖維素納米纖絲

纖維素納米纖絲由于其具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、輕質(zhì)和生物相容性等獨(dú)特屬性，作為增強(qiáng)材料被研究應(yīng)用于制藥、造紙、電子設(shè)備、涂層和聚合物納米復(fù)合材料等領(lǐng)域，豆渣纖維素含量高、木素含量較低，可省去常規(guī)的木材纖維原料蒸煮工藝直接提純并制備。李佩燚[32-33]等采用氯化膽堿-草酸經(jīng)混合加熱法制備了低共熔溶劑，其體系對于提純豆渣纖維素的效果較好，綜纖維素含量95. 81%，得到的α-纖維素含量達(dá)92. 60%，經(jīng)高壓均質(zhì)制得的豆渣纖維素納米纖絲直徑為27～30 nm。并研究了DES預(yù)處理結(jié)合TEMPO氧化制備納米纖維素的方法，結(jié)果表明，TEMPO氧化后的納米纖維素粒徑分布均勻，平均粒徑13.1 nm，羧基含量高，有更好的分散性。

2.5 催化劑

劉鵬[34]采用同步炭化磺化法制備豆渣基固體酸催化劑應(yīng)用于催化合成環(huán)氧大豆油，以硫酸為磺化劑制得的豆渣基固體酸(BD-1-2)具有高表面酸量，以其為催化劑，大豆油環(huán)氧值達(dá)到6.30%，經(jīng)4次使用后仍可保持較好的催化性能。謝夢姣[35]采用一步碳化磺化法制豆渣基炭磺酸催化劑，干豆渣與濃硫酸質(zhì)量比1∶12、溫度180 ℃、時間2.5 h制得的催化劑具有較好的效果，催化乳酸丁酯的酯化率達(dá)97.4%。

2.6 發(fā)酵豆渣在飼料中的應(yīng)用

豆渣被廣泛應(yīng)用于用于飼料生產(chǎn)，如直接飼喂或處理不良會對其吸收豆類蛋白產(chǎn)生抑制，甚至導(dǎo)致消化不良、腹瀉等問題。范陽[36]等采用植物乳桿菌、釀酒酵母和枯草芽孢桿菌混合菌固態(tài)發(fā)酵豆渣飼料，發(fā)酵后豆渣的pH值顯著下降，粗灰分、酸溶蛋白、粗蛋白質(zhì)含量顯著提高，營養(yǎng)成分得到改善。王雅菲[37]等研究在飼料中添加不同水平發(fā)酵豆渣對于育肥豬的指標(biāo)的影響，得出添加10%的發(fā)酵豆渣可提高育肥豬的生長性能、屠宰性能以及經(jīng)濟(jì)效益。鐘云飛[38]等研究得出：飼料中添加發(fā)酵豆渣可顯著降低大鱗鲃腹脂比、臟體比及肌肉脂肪含量，顯著提高其肌肉氨基酸總量、PUFA和DHA含量，改善大鱗鲃肌肉質(zhì)構(gòu)及理化特性，提高肌肉T-SOD活性，降低MDA含量，飼料中添加適宜水平發(fā)酵豆渣可在改善大鱗鲃的肉質(zhì)的同時提高肌肉的抗氧化能力、延長其貨架壽命，是一類優(yōu)質(zhì)的肉質(zhì)改良劑。此外，Kamari[39]等用豆渣飼喂黑軍蠅幼蟲，并采用兩步酯交換工藝用于粗黑軍蠅幼蟲油轉(zhuǎn)化生產(chǎn)環(huán)境友好型的生物柴油，提取油脂得率達(dá)47%。

3 結(jié)束語

我國豆渣的利用潛力巨大，目前我國對于豆渣的研究已取得了一定成果，但在成果的應(yīng)用與轉(zhuǎn)化方面有所不足。豆渣不良特質(zhì)研究與改良、干燥方法研究、功能性物質(zhì)提取、高附加值產(chǎn)品研究與開發(fā)等方面仍是豆渣研究與利用的重點(diǎn)。