豆渣的利用现状及应用研究进展

2019-02-13闵翔宇马梓涵罗昇宇谢鹏飞周闪伟吉庆宇郭文静

饲料博览 2019年5期

闵翔宇，马梓涵，罗昇宇，谢鹏飞，周闪伟，吉庆宇，郭文静，王燕

（齐齐哈尔大学食品与生物工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161006）

豆渣是生产豆奶或豆腐过程中的副产品，由于我国豆腐及豆制品的需求量大，因此相应的豆渣的产量十分丰富。我国每年传统豆腐及豆制品需要大豆原料约600万t，因此每年产生的鲜豆渣可达千万t[1]。豆渣含有丰富的营养物质，其中粗蛋白质含量18%～23%，膳食纤维含量达到55%，还含有人体必需的8种氨基酸、大豆异黄酮及丰富的矿物质和维生素[2]。但由于鲜豆渣中含水量极高，蛋白质含量高，不易保存，并且豆渣中粗纤维含量高，又含有多种抗营养因子，不能直接利用，被当作垃圾倾倒于环境中，不仅降低了豆渣的利用率，还造成环境污染。基于以上特点，如何利用豆渣并在工业中大规模应用成为问题。

1 豆渣的营养性和功能性

1.1 膳食纤维

膳食纤维又被称为第七大营养素，包括纤维素、半纤维素等其他一些膳食纤维单体成分。大豆膳食纤维虽然不能为人体消化酶所消化，不能为人体提供任何的营养成分，但是可调节人体的血糖平衡，预防便秘，增加饱腹感，还可以有效预防肥胖、具有提高抵抗力的生理功能。由于大豆豆渣中含有大量的膳食纤维，因此在豆渣利用的研究中，膳食纤维成为研究的热点之一。李伟伟等利用真菌及乳酸菌对豆渣膳食纤维进行发酵，发现真菌与乳酸菌协同发酵可引起豆渣大分子的降解，使某些特征基团暴露，引发功能性的改善[3]。尤其是黑曲霉与乳酸菌协同发酵，豆渣中所含有的蛋白质、脂肪和IDF等大分子明显降解，SDF明显升高，豆渣的感官与蓬松度都有所提高。李杨等利用低温超微粉碎对豆渣膳食纤维进行了处理，发现在超微粉碎200目下豆渣膳食纤维持水性、膨胀性最佳，分别为1 520%，18.3 mL·g-1；通过观测发现此技术能明显改善豆渣膳食纤维的微观结构[4]。李佳芳等还将豆渣膳食纤维代替部分小麦粉用于蛋糕的制作，通过正交实验，确定在豆渣粉添加量8%时，成品膳食纤维含量较普通杯子蛋糕增加了287%，据有很好的市场利用价值[5]。

1.2 大豆多糖的发现

目前，大部分豆渣被用作饲料、肥料使用，资源的利用度不高。豆渣干物质中含有约30%的水溶性多糖类物质，具有多种生物学活性，能够改变食品的品质与外观，具有良好的抗氧化和稳定性。因此，大豆多糖的提取以及工艺优化成为新的研究方向。桂雨豪等采用水热法提取大豆多糖，并对固液比、温度、pH、提取时间进行单因素实验，分析了各因素对粗多糖产率、还原糖含量、透明度、水溶性大豆多糖纯度的影响[6]。采用正交实验对工艺进行调整，得到了优化的工艺条件。选出最佳参数是：固液比1∶2（g∶mL），温度110 ℃，pH 4.5，提取时间3 h。在此条件下粗多糖产率52.4%，还原糖含量3.86%，透明度86.14%，多糖纯度69.88%。叶长龙等利用超声波技术对大豆多糖进行提取并且对大豆多糖的抗氧化性进行探究，确定了最佳提取工艺，当参率90 W、超声温度55℃、料液比1∶24，在此条件下大豆多糖对羟自由基的清除率为24.8%[7]。任花利用微波辅助法从豆渣中提取水溶性大豆多糖[8]。在单因素实验的基础上，通过正交实验确立最佳提取工艺，在微波提取时间4 min、液料比40∶1、提取功率700 W，提取两次的条件下水溶性大豆多糖的得率6.64%。

1.3 其他功能性物质的挖掘

利用不同方法对豆渣中的活性物质进行提取，并对其抗氧化性进行研究，为豆渣的抗氧化性研究提供新思路。沈莹等用乙醇、乙酸乙酯、正己烷、甲醇和水对黑豆渣中活性物质进行提取，并用DPPH法、ABTS法、还原力测定法、β-胡萝卜素法探讨此5种提取物的抗氧化性性，最后测定此5种提取物的总酚含量，结果显示，甲醇和水提取物的抗氧化性良好，乙醇、乙酸乙酯和正己烷取物不明显，甲醇和水提取中的总酚含量较高，这很好地说明其抗氧化活性高的情况[9]。曹巧巧等采用微波辅助法提取豆渣中抗氧化活性物质，采用Schall烘箱法，以油脂的诱导期为响应值，在单因素实验基础上，利用Design-Expert 8.0软件进行响应曲面设计试验，建立豆渣抗氧化活性成分提取条件的数学回归模型，并经验证实验得到微波辅助甲醇法提取豆渣抗氧化活性物质的最佳工艺条件为：甲醇体积分数70%，液料比22∶1（mL·g-1），提取时间150 s，功率320 W。在此条件下，豆渣提取物可使油样的诱导时间达到7.33 d，抗氧化效果最佳[10]。

2 豆渣在食品中的应用

2.1 方便食品

豆渣中除了膳食纤维还有大量的其他营养物质，近年来豆渣在食品中的应用有了新的发展。曹树稳等利用食品工艺处理发酵豆渣，并利用美拉德反应生产霉豆渣，并制成口感适宜的方便食品[11]。李雨露利用豆渣与甘薯为原材料研制富含膳食纤维的方便食品，并确定豆渣100 g、甘薯50 g、面粉150 g、鸡蛋20 g、酵母5%（以干面粉计），28℃条件下发酵1 h，生产的产品质量较好，并且口感香甜酥脆，老少皆宜[12]。

2.2 烘焙食品

除了方便食品，豆渣的利用还应用在饼干制作方面。孙禹凡等以水酶法得到的豆渣为原料制作饼干，并得到在豆渣添加量为30%时，饼干的品质较佳，饼干内部结构均匀，豆香浓郁，色泽均匀。并将豆渣作为一种直接食用的原材料生产健康高膳食纤维低糖饼干[13]。除了传统豆渣用于生产方便食品、饼干以外，经过新型工艺生产的豆渣开始应用于不同类型的面包中。李玉美等利用传统豆渣（SF）和新型工艺豆渣（NSF）生产面包，结果表明NSF的可溶性膳食纤维含量多，面包口感更加绵软，当NSF在面包中的添加量逐渐增加时（0～25%），面包的体积呈减小趋势，水分逐渐增加，老化速度变慢；当添加量＞20%时，面包体积下降明显，感官综合评价明显偏低，结果显示新型工艺豆渣生产的面包比传统豆渣生产的面品相更好、口感好[14]。于宏达等把经过工艺处理后的豆渣加入到面粉中，使豆渣和小麦粉营养相互补充，并加入菠萝，生产菠萝口味的新型保健面包[15]。除了在烘焙食品中的应用，豆渣还被应用于面条、饮料、馒头、腐乳等方面的研究。

3 豆渣在发酵行业的应用

我国每年产生大量的豆渣，在研究再利用中除了在食品方面的少量应用，绝大部分应用于发酵行业。豆渣中含有大量的蛋白质、脂肪等物质，但是豆渣中的蛋白质大部分是大分子蛋白质和抗氧化物，若直接饲喂牲畜不仅营养物质很难被吸收而且还会导致牲畜消化不良，产生腹泻，生长慢等状况。如何在消除牲畜不适性的情况下高效豆渣中营养物质的利用率成为关键。莫重文利用混合菌种结合正交实验固态发酵豆渣生产蛋白质饲料并得到了最佳工艺条件，其发酵豆渣产品中粗蛋白质含量可达29.76%，比原来增加43.07%[16]。张文佳利用含水量65%的豆渣作为发酵原料，利用产朊假丝酵母和白地霉双菌发酵体系种菌株混合发酵，通过正交实验选出固态发酵的最佳发酵条件，且蛋白质含量明显升高，较未发酵豆渣提高到了29.88%；中性洗涤纤维由38.36%变为发酵后34.57%；瘤胃降解试验表明，相较于发酵原料，发酵产物干物质、中性洗涤纤维和蛋白质的有效瘤胃降解率均有所提高；干物质的有效降解率有所提高；发酵产物中性洗涤纤维的瘤胃有效降解率提高到52.77%；粗蛋白质的有效降解率显著提高[17]。于寒松等利用统计学分析软件SAS及响应面分析法对混合菌种的发酵条件进行优化，优化后的最佳混合菌种发酵工艺发酵豆渣后水溶性蛋白含量从发酵前0.26 mg·g-1增至4.15 mg·g-1，有效提高了水溶性蛋白含量[18]。蔡辉益等利用发酵豆渣代替部分颗粒饲料用来饲喂肥猪，结果表明，按一定比例添加豆渣并结合液体饲料工艺喂养肥猪，料肉比有所降低，每kg饲料的成本有所降低，与颗粒饲料组相比，每头猪的饲料成本优化了17.55元[19]。