大豆黄浆水综合利用研究进展

李云捷+周哲+刘志+李植儒

摘 要：通过介绍大豆黄浆水的主要成分、功能性成分提取和发酵制品的研究现状，分析了在大豆黄浆水开发利用中可能存在的主要问题，为黄浆水的综合利用指明了方向。

关键词：大豆黄浆水；营养成分；发酵制品；大豆低聚糖

中图分类号：TS209 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.009

豆制品是亚洲，尤其是中国的传统食品，深受人们的喜爱。但在生产豆制品的过程中，豆浆热凝固、压滤成型时会排放出废水。由于废水富含大豆异黄酮和类胡萝卜素色素，且呈黄色，因此被称为“黄浆水”。长期以来，黄浆水被当作废水直接排放，而其中富含蛋白质、糖类、矿物质等营养素，导致江河湖水BOD（生物需氧量）、COD（化学需氧量）值严重超标，造成严重的环境污染。正确认识大豆黄浆水，合理、有效地利用此类副产品，具有十分重要的现实意义。

1 大豆黄浆水主要成分

大豆黄浆水，又称“大豆乳清”，为棕黄色胶体混合物。大豆黄浆水中含有大分子蛋白、小分子寡糖、色素类和盐类等物质，被直接排放至环境中，为微生物的生长、繁殖创造了有利条件，造成了严重的环境污染。同时，大豆黄浆水中也有一些有益的生理活性成分，比如大豆异黄酮、皂苷、大豆低聚糖、胰蛋白酶抑制剂等。大豆黄浆水的主要成分见表1.

表1 大豆黄浆水的主要成分（单位：g/100 mL）

成分 蛋白质 还原糖 总酚 总酯 乙醇 甲醇 固形物

黄浆水 3.07 2.14 0.81 2.38 3.51 0.01 11.4

2 大豆黄浆水功能性成分提取

2.1 大豆异黄酮

大豆异黄酮是大豆生长过程中形成的一类次级代谢产物，其雌激素会影响到激素分泌、代谢生物学活性、蛋白质合成、生长因子活性等，是天然的癌症化学预防剂，被誉为“植物雌激素”。女性经常食用大豆制品，能够弥补30岁以后雌激素分泌不足的缺陷，补充皮肤水分，改善皮肤弹性状况，缓解更年期综合症和改善骨质疏松，使女性再现青春魅力。

大豆黄浆水中异黄酮的含量为20～300 mg/L。顾建明、潘春云采用乙醇、丙酮和乙醇/丙酮混合液（体积之比为1∶1） 作为混合活性炭吸附柱中大豆异黄酮的洗脱溶剂，证实丙酮的洗脱率优于其他溶剂，依次为丙酮（65%）>乙醇（60%）>乙醇/丙酮混合液（35%）。通过进一步试验得出，洗脱液丙酮溶液的最佳洗脱条件为pH=9，温度40 ℃，质量浓度65%，35倍量的吸附剂用量（mL/g）。

2.2 维生素B2

核黄素，又叫“维生素B2”。国际上生产核黄素的工艺方法主要有4种，即抽提法、化学合成法、微生物发酵法和半合成法。与其他方法相比，微生物发酵法属于生物化学法，无毒、安全，且转化率高，发展前景十分广阔。在核黄素发酵生产的原料中，豆渣和黄浆水效价高、原料来源广泛、价格较低，可延长大豆产业链，有广阔的发展前景。目前，以大豆黄浆水为原料，利用阿氏假囊酵母生产核黄素，接种量为0.5%，在28 ℃的温度下发酵培养13 d，核黄素产量可达到10%以上。

2.3 维生素B12

维生素B12是人体内许多辅酶的组成部分，是人体维持正常代谢、进行生理生化活动不可缺少的成分。刘平、李晓峰等人以谢氏丙酸杆菌为菌种，以大豆黄浆水为原料，筛选出了合理的发酵条件。结果表明，利用大豆黄桨水发酵生产维生素B12是可行的，将大豆黄浆水进行预处理后，其基本符合发酵维生素B12的工艺要求。另外还发现，丙酸菌在有氧的环境下生产良好，无需使用特定的厌氧培养体系，这也使得生产加工过程更趋便捷、易于操作。

2.4 大豆低聚糖

大豆低聚糖主要有四种制备方法，分别为提取法、酶法、微生物发酵法和膜分离法。提取法主要包括碱溶酸沉法和辅助微波提取法，产品得率高、纯度好。酶法提取操作简单，产品得率高，但反应条件难以控制。比如，马莺、骆承库采用米曲霉提取β-呋喃果糖苷酶，可将蔗糖水解为葡萄糖和果糖，并将果糖转移到蔗糖分子的果糖残基上，通过β（l→2）糖苷键连接一两个果糖基，形成低聚果糖（F0S）。微生物发酵法是利用多数功能性低聚糖的难发酵性，选择适当微生物将非功能性低聚糖成分发酵除去。利用微生物对糖类发酵的选择性可分离纯化功能性低聚糖，且投资少、成本相对较低，是一种很有前途的生物分离法。赵冬梅、刘凌等人对黄浆水进行了超滤、纳滤和反渗透组合膜处理研究。结果显示，超滤单元可以实现糖与蛋白质的分离、不同分子量蛋白质的分离，纳滤单元可截留原液中绝大部分大豆低聚糖。

2.5 大豆乳清蛋白

从大豆黄浆水中提取大豆清蛋白的主要技术手段有以高分子絮凝为主的吸附法，以厌氧、曝气及其组合处理为特征的生物降解法和以电渗析技术为手段的分离法。吸附法工艺简单、经济、处理量大，具有明显的优势，但化学大分子聚合物仅能脱除废水中50%～60%的蛋白质，得到的蛋白质也只能作饲料用，附加值不高，且过高的絮凝剂添加量（0.15%～0.3%）还会造成二次污染；生物降解法是目前使用最广泛的一种污水处理方法，可有效降低COD、BOD值，实现达标排放，但污水处理厂占地面积大，在现代寸土寸金的城市中，处理厂只能建在郊区，且豆制品企业规模小、分布散，无形中增加了废水集中处理的难度；以超滤为代表的分离法相对成熟，分离速度快、处理量大，但是膜易污染，运行费用、单位成本偏高。

3 大豆黄浆水发酵制品

3.1 制备酵母

20世纪70年代就有报道利用豆腐黄浆水成功研制高核酸酵母的案例；80年代，南京市蔬菜公司利用黄浆水生产面包酵母和药用酵母，取得了显著的成绩。近年来，王爱伟、孙冰洁等人利用黄浆水培养假丝酵母，采用正交试验法对该菌株的产蛋白培养基配比进行了优化，得到了最佳产蛋白方案。

3.2 酿造白酒

用黄浆水酿酒主要包括酒母培养和发酵两个关键步骤。正常的一级培养酒母一般培养18～24 h即可成熟，酒母醪中的酵母细胞数则可达到工艺规定的要求。如果超出正常的培养时间，酵母细胞数仍不能达到工艺指标规定的要求，则表明细胞的生长受到了抑制，其他因素对其产生了影响。根据经验，导致酵母细胞繁殖过慢的主要原因有培养基温度过低、酒母醪中营养物太少或糖度太高、醪中pH值太小、接种量太少或接种时间不当、酒母质量较差等。

3.3 酿造酱油

目前，很多豆制品工厂利用黄浆水生产酱油，不仅充分利用了资源，还创造了较好的经济效益，比如酒厂、食品腐乳厂。生产大曲酒的地底浆水营养丰富，尤其是蛋白质含量高，生产1 t大曲酒可产400 kg黄浆水。过去，黄浆水一直未被有效利用，不仅浪费了资源，还污染了酒厂周围环境。而利用黄浆水生产酱油，可以大幅度提高酱油的生产利润。

3.4 发酵虾青素、曲酸等

孙玉梅、崔迎进等人对在大豆黄浆水中添加乙醇和葡萄糖发酵虾青素进行了研究。结果表明，在黄浆水中添加质量浓度为6 g/L的乙醇，可提高生物量、虾青素含量和虾青素产量，但发酵周期有所延长；在黄浆水中添加质量浓度为10 g/L的葡萄糖，有利于酵母菌的生长和提高虾青素产量。另外，熊卫东、卫军以豆腐渣、黄浆水为主要原料，利用米曲霉发酵生产曲酸，对发酵生成曲酸所需添加的各种营养素和发酵条件进行了研究，得出了该菌利用豆腐渣的最佳发酵培养基条件和米曲霉利用黄浆水生产曲酸的最佳发酵培养基条件。

3.5 发酵生产饮料

王欣欣、张莉等人通过在黄浆水中添加乳粉和糖，并利用植物乳杆菌和戊糖片球菌，均使发酵过程中苷元型大豆异黄酮含量显著增加。通过对比、研究发现，添加了葡萄糖的黄浆水发酵后，苷元型大豆异黄酮的含量总体较高，果糖、蔗糖次之，乳糖最低。同时，还研究了制备富含苷元型大豆异黄酮黄浆水发酵乳的最佳发酵条件，得出通过添加稳定剂，可以提高发酵乳的稳定性。杜欣利用黄浆水作为乳酸菌的发酵基质，系统地研究了乳酸菌发酵黄浆水的抗氧化和抑菌活性的变化，为黄浆水的进一步开发和利用奠定了理论基础。

4 存在的问题和展望

利用大豆黄浆水生产功能性物质，延长了产业链，实现了变废为宝，减少了环境污染，在指导企业科学生产、增加产品附加值方面确实具有十分重要的意义。但我们也看到，在大豆黄浆水再利用的过程中，虽然在实验室已经实现了各种功能性成分分离提取，但在工业生产上面临着豆制品企业规模小、分布不集中、再利用成本高、原料得不到保证的难题。同时，利用黄浆水直接发酵生产食品，消费者可能从心理上难以接受。这也可能是目前我国仅有一两家以黄浆水为原料的生产厂家的主要原因。另外，如果能实现几种功能性成分依次分离提取，真正实现黄浆水的综合利用，也许对黄浆水的开发有更现实、更积极的意义。

参考文献

[1]李新华，张秀玲.粮油副产品综合利用[M].北京：科学出版社，2013.

[2]顾建明，潘春云.混合活性炭吸附柱法回收黄浆水中大豆异黄酮[J].食品研究与开发，2007，128（2）.

[3]宋德贵，卫军，杨生玉.利用豆渣黄浆水发酵生产核黄素的研究[J].广西工学院学报，2005，16（04）.

[4]刘平，李晓峰，谭新敏.利用大豆黄浆水发酵生产维生素B12的工艺研究[J].陕西科技大学学报，2003，21（04）.

[5]KIM S，KIM W，HWANG I K.Optimization of the extraction and purification of oligosaccharides from defatted soybean meal[J].International Journal of Food Science and Technology，2003（38）.

[6]刘铮，蒋毅民.微波法提取大豆中的低聚糖的研究[J].食品研究与开发，2002，23（2）.

[7]马莺，骆承库.β-D-呋喃果糖苷酶高产菌株的筛选及培养特性研究[J].食品研究与开发，2001，22（2）.

[8]佟献俊，孙洋，钱方.大豆黄浆水中乳清蛋白和低聚糖制备研究进展[J].中国酿造，2009，213（12）.

[9]赵冬梅，刘凌，张京健.黄浆水中功能性成分和主要污染物在组合膜分离中的再分布[J].食品与发酵工业，2006（05）.

[10]褚绍霞.大豆黄浆水的资源化利用[D].杭州：浙江工业大学，2010.

[11]Baker R W，Cussler E L，Eykamp W，et al.In membrane separation systems-recent developments & future directions[M].New Jersey：Noyes Data Corp.，1991.

[12]南京发酵厂，江苏省化工设计研究所.利用豆腐黄浆水制造高核酸酵母的试验[J].食品与发酵工业，1977（03）.

[13]李通.利用豆制品废水（黄浆水）工业化生产面包酵母和药用酵母[J].上海调味品，1982（01）.

[14]王爱伟，孙冰洁，刘玉，等.酸浆豆腐废水中发酵假丝酵母的研究[J].中国酿造，2009（10）.

[15]李新华，张秀玲.粮油副产品综合利用[M].北京：科学出版社，2013（3）.

[16]薛临生.腐乳生产的废水用于酱油生产的试验[J].中国酿造，1986（04）.

[17]孙玉梅，崔迎进，曹芳.豆腐黄浆水中补加乙醇和葡萄糖发酵虾青素的研究[J].中国酿造，2007，166（01）.

[18]熊卫东，卫军.利用豆渣、黄浆水发酵生产曲酸的研究[J].食品研究与开发，2004，25（04）.

[19]王欣欣，张莉，蕾蕾，等.益生菌发酵黄浆水过程中大豆异黄酮的生物转化[J].大豆科学，2014（04）.

[20]杜欣.发酵黄浆水的抗氧化和抑菌活性研究[D].广州：华南理工大学，2014.

〔编辑：刘晓芳〕