豆清液综合利用研究进展

孔彦卓++尹乐斌++雷志明++朱朋艳++杨莹++赵良忠

摘要 豆清液是豆制品生产过程中的副产物，由于其含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类及有机酸等营养物质，化学需氧量较高，直接排放不仅造成资源浪费还严重污染环境，不利于清洁生产和增加大豆加工的附加值。就目前国内外有关豆清液的营养成分、发酵生产、提取功能性成分、生产饮料、菌株的筛选等综合利用方面的研究进展进行综述，为其综合利用提供思路。

关键词 豆清液；发酵生产；综合利用；无害化处理

中图分类号 TS214.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）01-0247-03

Research Progress on Comprehensive Utilization of Soybean Processing Wastewater

KONG Yan-zhuo 1 YIN Le-bin 1，2，3 * LEI Zhi-ming 1 ZHU Peng-yan 1 YANG Ying 1 ZHAO Liang-zhong 1，3

（1 Department of Biological and Chemical Engineering，Shaoyang University，Shaoyang Hunan 422000； 2 Soybean Processing Techniques of the Application and Basic Research Base in Hunan Province； 3 Hunan Provincial Engineering Research Center for Fruits and Vegetables Cleaning Processing）

Abstract Soybean processing wastewater is a by-product during the productive process of soybean products.It can waste resources and heavily pollute environment at the same time if discharge it directly，because it is rich in protien，fat，sugar，organic acids or other nutrients and it has high chemical oxygen demand.It is not conducive to cleaner production and increase the added value of soybean processing as well.The current research progress on comprehensive utilization of soybean processing wastewater at home and abroad were summarized in this paper，mainly including nutritional ingredients，fermentation production，extraction of functional components，beverage production and selection of strains，to provide ideas for its comprehensive utilization.

Key words soybean processing wastewater；fermentation production；comprehensive utilization；harmless processing

大豆營养成分丰富，可以加工成豆腐、豆浆、腐竹等豆制品，还可从中提炼功能性成分。随着豆制品产业的迅速发展，相应的豆清液的排放量也大幅增加。豆清液是指点浆工艺中蛋白质变性沉淀时析出的上清液或豆腐倒脑时产生的废水。当豆腐倒脑时，大豆中含有的黄颜色的胡萝卜素类色素和黄酮类等水溶性有益成分被豆清液带走。在豆制品的生产过程中，会产生大量高浓度的豆清液，据统计每加工1 t大豆可排放出2～5 t豆清液。由于豆清液含有大量的营养物质，化学需氧量较高，直接排放不仅造成资源浪费，还会严重污染环境。因此，目前的形势迫切地要求将豆清液进行无害化处理并且对其加以利用，从而达到可观的效益。

1 豆清液的营养成分

豆清液的主要成分是蛋白质、脂肪、糖类、乳酸、醋酸、柠檬酸等有益成分，还含有大量的乳酸菌、醋酸菌等有益微生物，此外还含有大豆异黄酮、大豆乳清蛋白、大豆低聚糖等功能性成分。杨凤吾[1]对大豆豆清液的理化指标进行了测定，结果表明：豆清液中固形物总含量高达14.7 g/L，其中蛋白质含量4.08 g/L，脂肪含量1.10 g/L，总糖含量2.36 g/L，还原糖含量0.53 g/L，蔗糖含量1.83 g/L，大豆异黄酮0.62 g/L，大豆皂苷0.42 g/L。豆清液作为豆制品加工过程中的副产物，却有着丰富的营养物质，具有极高的利用价值，若不对其加以利用，则会造成资源浪费和经济损失。为了达到可观的效益，必须尽可能多地利用其丰富的营养物质。

2 豆清液的发酵生产

豆清液中含有丰富的营养物质，且有毒有害成分含量较少，可先将豆清液经过一定的预处理后再调节各项指标，最终用作某些微生物的培养基来发酵生产一些具有实用价值的产品，例如制备凝固剂、细菌纤维素、醋及液体培养基等。

2.1 发酵制备豆腐凝固剂

豆浆的凝固过程是影响豆腐口感、组织状态及形状的关键因素，豆腐凝固剂的种类很多，主要有盐类凝固剂、酸类凝固剂、酶类凝固剂、复合凝固剂和其他类型的凝固剂等，不同的凝固剂作用机理和生产工艺各不相同，所得产品的产量和质地结构及风味也各不相同，各有优缺点[2]。近年来，许多研究者利用豆清发酵液作为豆腐凝固剂。其中，吕 博等[3]用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌来发酵豆清液制备豆腐凝固剂，其最佳发酵条件为豆清液中乳糖添加量1.5%、豆清液初始pH值6.5、接种量6%、培养温度37 ℃、发酵时间84 h，在该条件下发酵液点浆制备的豆腐具有乳酸、蛋白质含量高等优点。赵贵丽等[4]对豆清液的最适自然发酵条件进行了优化，得出豆清液的最适自然发酵条件为发酵温度37 ℃、种子液接种量3%、发酵时间46 h、葡萄糖添加量2 g/100 mL、初始pH值6.2，此条件下产酸量达0.781 5 g/100 mL。尹源明等[5]发明了一种用于制作酱香味豆腐的酸浆水的制备方法，研究人员在豆清液中添加糖和生香酵母进行发酵，用此发明制得的酸浆水点豆腐，不仅营养丰富、无毒害作用，而且口味芳香。

2.2 发酵生产细菌纤维素

细菌纤维素是一种天然的生物高聚物，具有生物活性、生物可降解性、生物适应性的特点，并具有独特的物理、化学和机械性能，例如高结晶度、高持水性、超细纳米纤维网络等，因而成为近年来国际上新型生物医学材料的研究热点[6]。杨凤吾[1]利用豆清液作为培养基发酵生产细菌纤维素要优于蒸馏水，在最优条件下，100 mL添加了外源物的豆清液培养基可产细菌纤维素2.59 g。在最佳工艺条件下，利用细菌纤维素所产酸奶与普通酸奶相比，凝固状态、质地、口感以及功能性都有明显的优越性。

2.3 发酵酿制醋

醋是人们日常生活中的一种常见调味品，其具有一定的保健功效，例如开胃健脾、降压降脂、控制血糖等。李素丽等[7]对利用豆清液发酵酿制醋进行了初探，研究人员先对适合豆清液发酵的醋酸菌种进行分离筛选并进行醋酸发酵试验，结果表明：在最适条件下酒精转化率和酒精产率都较高，物料衡算为86.40%，是豆清液产醋酸的最佳组合。邓丽华等[8]以豆清液为原料，研究了不同的料水比、酒精和豆浆的添加量以及醋酸菌接种量对豆清液液态发酵制醋效果的影响，研究结果表明：料水比为1∶0、酒精度为5%、豆浆添加量为6%、醋酸菌的接种量为2%为豆清液液态发酵制醋的最适宜条件，培养7 d后即达到酸度>3.5%。

2.4 作为培养基制备白灵菇液体菌种

白灵菇是一种食用和药用价值都非常高的珍稀菌，菇体色泽洁白、肉质细腻、味道鲜美，以形似灵芝而得名。王 谦等[9]以豆清液为试材，对白灵菇液体菌种进行了相关研究，结果表明：白灵菇液体菌种明显优于固体菌种，同时确定了以豆清液为原料的白灵菇液体菌种的最佳培养基配方和最佳工艺条件。

3 功能性成分提取

豆清液中所含的功能性成分主要为大豆乳清蛋白、大豆异黄酮和大豆低聚糖，刘 宇等[10]对提取此类功能性成分进行了相关的综述，同时还简述了提取蛋白质的几种方法，包括超滤法、絮凝法和泡沫法等。

3.1 制备大豆乳清蛋白与活性肽

大豆乳清蛋白是生产大豆分离蛋白过程中，在豆片经碱提酸沉离心分离后产生的乳清废水中的酸溶蛋白[11]，主要是大豆蛋白中的2S组分，分为乳球蛋白、乳白蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白、蛋白酶-胨，另外还含有β-淀粉酶、凝血素、磷酸酶植酸等多种生理活性物质、胰蛋白酶抑制剂、细胞色素C等[12]。因其具有多种生物活性，大豆乳清蛋白具有相当广阔的应用前景，近年来也引起了世界范围内的广泛关注。佟献俊等[13]对制备大豆乳清蛋白的方法进行了综述，主要包括等电点沉淀法、蒸发浓缩发、泡沫分离法和超滤法。刘丽莎等[14]优化获得了豆清液短肽的最佳分步酶解工艺，在此工艺条件下，水解度可达25.95%，血管紧张素转化酶体外抑制活性达92.0%，试验结果表明：采用酸性蛋白酶和中性蛋白酶分步酶解豆清液制备短肽，制备条件温和，水解度高，具有很好的利用前景。

3.2 提取大豆低聚糖

大豆低聚糖是大豆中可溶寡糖的总称，其组成以棉籽糖、水苏糖、蔗糖为主，还含有少量其他糖类。大豆低聚糖虽不能成为人体营养源，但对人体具有特别的生理功能，其能促进人体肠道内固有有益菌——双歧杆菌增殖，抑制腐败菌生长，并减少有毒发酵产物形成，也是重要的食品基料[15]。佟献俊等[13]概括了利用豆清液制备大豆低聚糖的方法，其中包括提取法、酶法、微生物發酵法。严玲[16]以豆清液为原料，采用超滤膜工艺法提取大豆低聚糖，并进行脱色、脱盐等纯化处理，最终得到大豆低聚糖液，实现了豆清液废水的变废为宝。

3.3 提取大豆异黄酮

大豆异黄酮是大豆生长中形成的一类次生代谢产物，属于黄酮类化合物中的异黄酮类成分，主要是指以3-苯并吡喃酮为母核的化合物，具有抗癌、抗心血管疾病、抗骨质疏松症等多种功能[17]。顾建明等[18-19]利用混合活性炭吸附柱法提取豆清液中的大豆异黄酮，在最优条件下，豆清液中蛋白质去除率为95.3%，大豆异黄酮损失率为12.9%。

4 饮料生产

豆清液中含有大量的有机酸盐类，这些盐类经过一定条件的处理可变为有机酸，因此利用豆清液可以生产具有天然酸味的饮料。王欣欣[20]利用豆清液制备富含苷元型大豆异黄酮发酵乳，在最优条件下进行发酵后，与未发酵豆清液相比，苷元型大豆异黄酮含量增加了29.77 mg/L。杨 伟等[21]研制出了豆清液红枣复合饮料，该产品口感柔和，酸甜可口，具有红枣清香气味，质地澄清，并且该产品还含有一定量的生物活性物质和红枣营养成分，具有较高的营养保健价值。周启霞和姚建国[22]发明了一种开胃豆清液醋饮料，此发明在加工过程中添加了多种中草药，具有润肺悦心、生津开胃、补血明目、理气散郁的功效。

5 分离筛选优良生产菌株

5.1 分离筛选乳酸菌

乳酸菌是一种能够利用碳水化合物产生大量乳酸的细菌的通称，其具有一定的免疫调节作用，对人们的生产生活具有极高的利用价值。李雪萍等[23]从豆清液中分离得到了具有降胆固醇能力的乳酸菌，其中有4株菌对培养物中胆固醇的降解率>75%，经鉴定发现有乳酸乳球菌乳亚种（Lact-ococcus lactis subsp.lactis）1株，乳酪短杆菌（Brevibacterium casei）2株，棉籽糖乳球菌（Lactococcus raffinolactis）1株。刘力[24]从豆清液中筛选到1株产酸能力强、发酵性能好的解淀粉乳杆菌，该菌株发酵后产生大量乳酸，并能将异黄酮转换为抗氧化活性更高的大豆黄素和染料木素。

5.2 分离筛选酵母菌

酵母菌是一种单细胞真菌，常被用于酿酒和制醋。李 理等[25]从豆清液中分离出一株疑似阿米塞毕赤氏酵母（Pichia amenthionina Y）的菌株Y。将该菌株与乳酸菌XPL-1作为复合发酵剂制备酸豆乳，试验结果表明：菌株Y是一株产香且脱除豆腥味能力强的高温菌，有很好的开发应用前景。

6 豆清液的探索及无害化处理

6.1 对豆清液的探索

目前，已经基本了解了豆清液的成分，并且已在大部分领域综合利用了豆清液，将其变废为宝，但豆清液中仍有人们未知的一些成分，对豆清液的利用也可能会延伸到各个领域，仍需对其进行不断的探索与研究。李 健等[26]建立了利用反相高效液相色谱法，同时快速地测定豆腐豆清液中柠檬酸、苹果酸、酒石酸、草酸、富马酸、琥珀酸6种有机酸的方法，该法分析速度快、重现性好、精密度高，适用于豆清液中有机酸的定量分析，对豆清液的开发利用具有重要意义。杜欣[27]系统地研究了乳酸菌发酵豆清液的抗氧化和抑菌活性的变化，研究人员发现发酵24 h的豆清液可以抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长。

6.2 豆清液的无害化处理

豆清液具有富营养化、化学需氧量值高等特性，传统加工工艺中一般将其直接排放，这样直接造成了水体污染，进而造成生态系统的紊乱，不利于环境的保护。Zullkiflee和Suraya[28]研究了需氧上流式反应器在处理豆清液过程中的性能及效果，对比了豆清液在处理前后的特征。经此反应器处理后，豆清液中的COD、BOD和TSS的去除率分别为76.18%、76.63%和94%，初始pH值為2.5的豆清液在处理后达到pH值为7的中性条件。Cheng J等[29]利用壳聚糖絮凝技术来去除豆清液中的蛋白质。研究结果表明：壳聚糖絮凝技术能在很大程度上缓解膜污染，并且此技术有利于大豆中多糖的后续回收，可作为对豆清液净化的一种环境友好手段。李 波等[30]发明了一种豆清液和豆腐渣的利用方法，采用此法既减少了豆清液和豆腐渣的产生和排放，又提高了豆腐制品的出品率。

7 前景展望

目前，我国对豆清液的综合利用研究方向较为广阔，涉及了发酵生产、提取功能性成分、生产饮料等诸多方面。其中，发酵生产技术和提取功能性成分的技术已较为成熟，而在分离筛选优良生产菌株等方面仍存在着局限性，近几年也未获得突破性进展，相信在未来会有较大的发展空间。与国外相比，目前我国在豆清液的无害化处理方面研究进展缓慢，处理技术相对落后与不成熟，无法适应较大生产规模，且不具备灵活性。随着时代的发展与进步，环境污染的问题将会越来越受到重视，环境保护与生态友好将成为一种主流趋势。因此，应该将注意力更多地放在豆清液的无害化处理方面，只有把环境污染的问题处理好，才能专心地对豆清液进行更深入的研究和探索。

8 参考文献

[1] 杨凤吾.黄浆水发酵生产细菌纤维素的研究及应用[D].长沙：湖南农业大学，2009.

[2] 李雨露，刘丽萍，毕海燕.豆腐凝固剂的研究现状及发展前景[J].食品与发酵科技，2015（3）：6-9.

[3] 吕博，黎晨晨，刘宁，等.双菌发酵黄浆水制备豆腐凝固剂培养条件优化[J].食品工业科技，2015（2）：212-216.

[4] 赵贵丽，罗爱平，廖娅凡，等.酸浆最适自然发酵条件优化[J].食品科学，2013（17）：201-204.

[5] 尹源明，叶兴乾，谢小本.一种用于制作酱香味豆腐的酸浆水及其制备方法：中国，CN104273230A[P].2015.

[6] 谭玉静，洪枫，邵志宇.细菌纤维素在生物医学材料中的应用[J].中国生物工程杂志，2007（4）：126-131.

[7] 李素丽，李志刚，马光庭，等.大豆黄浆水醋酸菌种选育及其发酵试验初探[J].大众科技，2009（7）：109-110.

[8] 邓丽华，梁钰莹，周红丽，等.黄浆水醋酿制工艺研究[J].核农学报，2014（5）：883-889.

[9] 王谦，郭苗，刘敏，等.一种以黄浆水为原料制备白灵菇液体菌种的方法[J].北方园艺，2015（9）：115-117.

[10] 刘宇，张国治，袁东振，等.豆制品废水综合利用现状[J].粮食与油脂，2015（3）：22-25.

[11] 陈爱梅，江连洲，欧阳占亮.大豆乳清蛋白功能特性的研究[J].中国油脂，2006（2）：28-30.

[12] 杜明，刘鹤楠，易华西，等.大豆乳清蛋白研究进展[J].食品工业科技，2008（2）：302-304.

[13] 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（12）：3-5.

[14] 刘丽莎，彭义交，任丽，等.分步酶解法制备黄浆水活性肽[J].中国酿造，2015，34（10）：13-17.

[15] 杨秀芳，陈梅，马养民.大豆低聚糖功能及其应用[J].粮食与油脂，2010（5）：8-11.

[16] 严玲.豆腐黄浆水制备大豆低聚糖的工艺研究[D].武汉：湖北工业大学，2015.

[17] 高荣海，张春红，赵秀红，等.大豆异黄酮研究进展[J].粮食与油脂，2009（5）：1-4.

[18] 顾建明，潘春云.黄浆水中大豆异黄酮的回收：黄浆水的预处理[J].食品研究与开发，2007（1）：60-64.

[19] 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（2）：68-71.

[20] 王欣欣.利用黄浆水制备富含苷元型大豆异黄酮发酵乳的研究[D].青岛：中国海洋大学，2014.

[21] 杨伟，刘静，芦菲，等.黄浆水红枣复合饮料的研制[J].河南科技学院学报（自然科学版），2016（2）：21-25.

[22] 周启霞，姚建国.一种开胃黄浆水醋饮料及其制备方法：中国，CN105054181A[P].2015.

[23] 李雪萍，李建宏，李敏权，等.浆水中降胆固醇乳酸菌的筛选及其功能特性[J].微生物学报，2015（8）：1001-1009.

[24] 刘力.豆腐酸浆中乳酸菌的分离鉴定、代谢研究及高密度培养[D].广州：华南理工大学，2015.

[25] 李理，冯静文，刘力，等.豆腐酸浆中酵母的分离鉴定及其在酸豆乳中的应用[J].现代食品科技，2016（5）：173-179.

[26] 李健，吕博，刘宁，等.HPLC 法测定豆腐黄浆水中有机酸质量浓度[J].哈尔滨商业大学学报（自然科学版），2014（1）：29-32.

[27] 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.

[28] ZULLKIFLEE，SURAYA.Treatment of Soybean Wastewater by Using an Aerobic Upflow Reactor[J].Faculty of Chemistry Technology，2015（28）：161-164.

[29] CHENG J，XIE S，WANG S，et al.Optimization of Protein Removal from Soybean Whey Wastewater Using Chitosan Ultrafiltration[J].Journal of Food Process Engineering，2016（22）：157-160.

[30] 李波，芦菲，刘洋，等.豆腐制品生产过程中黄浆水和豆腐渣的利用方法：中国，CN103385308A[P].2013.