豆渣的營養(yǎng)成分功能及其在食品工業(yè)中的利用

湛 祺，Kiran Thakur，胡 飛，章建國，魏兆軍

（合肥工業(yè)大學 食品與生物工程學院，安徽 合肥 230601）

0 引言

中國是全球豆制品加工的主要國家之一，在生產(chǎn)豆制品，如豆?jié){、豆腐的加工過程中，會剩下大量的副產(chǎn)品——豆渣。在我國每年產(chǎn)生將近200萬t濕豆渣，有研究表明豆制品副產(chǎn)物豆渣中含有18%～24%的蛋白質(zhì)、50%～56%的膳食纖維，每100 g豆渣中含有鈣210 mg，鎂39 mg，磷380 mg，維B20.976 mg及賴氨酸5.86 g等，可成為人體補充賴氨酸的來源[1]。但是，由于豆渣的口感不佳、豆腥味等不良氣味較重、色澤暗淡且易腐敗變質(zhì)，導致人們對豆渣的利用率較低，大多是用于生產(chǎn)飼料或作為廢物丟棄[2]。但是豆渣經(jīng)過一定的處理方法，可以實現(xiàn)從廢棄物到增值食品的演變[3]。因此，如何將豆渣變廢為寶，實現(xiàn)其綜合利用是當前豆制品行業(yè)發(fā)展所面臨的問題。

1 豆渣的營養(yǎng)成分

豆渣中的化學成分主要取決于從已磨碎大豆中所提取出的水分、是否繼續(xù)添加更多水分來提取剩余的可提取成分，其次是取決于大豆的品種及其加工方法。在中國，為了更好地研磨大豆，在研磨前人們通常先將大豆浸泡使其充分吸水膨脹，而后再進行研磨，將研磨好的豆?jié){過濾，過濾后得到豆渣；在日本，復水的大豆先經(jīng)過煮制后進行研磨過濾[4-6]。且以前的研究中，也有報道干豆渣和新鮮豆渣在營養(yǎng)成分方面的區(qū)別。

新鮮豆渣及干豆渣營養(yǎng)成分含量見表1[7-10]。

由表1可看出，豆渣中的主要成分是膳食纖維，主要分為4種不同的形式在豆渣中存在，粗膳食纖維（17.9%）、總膳食纖維（58.6%），不可溶性膳食纖維（55.63%），可溶性膳食纖維（1.96%）。膳食纖維中又以不可溶性膳食纖維為主，可溶性膳食纖維占很少的比例，但使用化學、微生物發(fā)酵、高壓處理等方法可以提高豆渣中可溶性膳食纖維的含量[11-12]。膳食纖維所表現(xiàn)出來的益處大多與可溶性膳食纖維相關，如可溶性膳食纖維的益生元效應，對癌癥的調(diào)節(jié)作用等[13]。相比之下，豆渣中的游離碳水化合物的含量很低（4%～5%），碳水化合物的缺乏也是在利用豆渣制作發(fā)酵產(chǎn)品過程中限制發(fā)酵微生物生長的主要原因[14]。

表1 新鮮豆渣及干豆渣營養(yǎng)成分含量/%

干燥后的豆渣具有很高的營養(yǎng)價值，在干豆渣中有20%左右的蛋白質(zhì)，其中以堿性7S和11S球蛋白為主[15]，具有高營養(yǎng)品質(zhì)，可作為一種潛在以供人類食用的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來源[16]。另外，豆渣蛋白的品質(zhì)高于其他大豆產(chǎn)品[17]，豆渣中的必需氨基酸比例與豆腐，大豆中的含量相當，但是豆渣蛋白的溶解度較低，使其很難和許多其他食品體系融入到一起。但是可通過改性作用，提高豆渣蛋白的溶解性，進而改善其乳化性、起泡性，促進豆渣蛋白的吸收[7]。盡管豆渣蛋白中含有5.19%～14.4%的胰蛋白酶抑制劑，但是可以通過熱處理將其滅活[8]。

異黃酮是天然存在的一組雜環(huán)酚類物質(zhì)，具有多種保健功能，如預防心血管疾病、癌癥、營養(yǎng)不良等癥狀，主要存在于土壤之中[16]。糖苷形式是大豆異黃酮的主要存在形式，主要有染料木苷、黃豆苷等；以及其對應的苷元形式，如染料木黃酮及黃豆苷元等。β-葡萄糖苷酶可將糖苷形式的異黃酮酶促水解成苷元形式，相比糖苷形式來說，苷元形式的大豆異黃酮更容易消化。有研究表明，用豆渣固定化乳酸菌發(fā)酵的豆?jié){可以增強β-葡萄糖苷酶活性，刺激異黃酮的生物轉化[17]。異黃酮的酶抑制作用、抗癌、消炎等功能與其抗氧化功能有關，并且異黃酮的抗氧化能力大多優(yōu)于其他多酚類物質(zhì)。黃豆苷元和染料木黃酮是抗氧化能力最強的異黃酮，可使DNA免受羥基自由基造成的氧化損傷[18]，而影響豆渣中異黃酮含量及其存在形式的主要因素是豆渣的加工方法。豆渣中還含有10%左右的脂肪[4]，豆渣是富含脂肪的大豆種子制成的，故豆渣仍屬于高脂肪制品。豆渣中所含的多不飽和脂肪酸主要由亞油酸組成，其次是亞麻酸。

豆渣中的其他營養(yǎng)成分還包括維B1、維B2、煙酸，以及鈣、鐵、鋅、鎂和銅等微量元素[19]。Santos D C D等人[6]的報告稱，豆渣中的磷（313 mg/100 g）、鈣（126 mg/100 g）和鉀（286 mg/100 g）含量較高，鋅（3.14 mg/100 g）、銅（0.77 mg/100 g）和鐵（4.45 mg/100 g）含量中等。

2 豆渣的功能特性

迄今為止，有關豆渣及其價值化的研究主要強調(diào)物理屬性（如風味和質(zhì)地的改善），而不是調(diào)查可能的健康屬性和潛在機制。據(jù)報道，豆渣中的異黃酮、肽和氨基酸具有多種生理功能，可對抗代謝綜合征，如糖尿病、肥胖癥、高脂血癥、心血管疾病和腸道失調(diào)等。

2.1 抗糖尿病作用

近年來，研究強調(diào)了食物干預對防治Ⅱ型糖尿病的重要性。異黃酮和大豆蛋白的作用已被公認為改善糖耐量，然而，自2016年以來，很少有研究闡明豆渣的抗糖尿病作用。Ismaiel M等人[20]在試驗誘導的Ⅱ型糖尿病模型中，評估補充15%豆渣和15%大豆麩皮的飲食對8周的抗糖尿病作用。結果表明，豆渣可顯著控制高血糖并改善糖耐量，從而降低Ⅱ型糖尿病并發(fā)癥的風險。Chan L Y等人[21]研究了發(fā)酵豆渣的體外和體內(nèi)降血糖作用，結果表明，補充發(fā)酵豆渣可以降低餐后血糖水平。Nguyen L T等人[22]研究了發(fā)酵秋葵的體外和體內(nèi)降血糖作用，結果表明，補充發(fā)酵豆渣可以降低餐后血糖水平。

2.2 抗肥胖作用

飲食不當和不良的生活方式會導致肥胖癥的發(fā)病率增加，從而導致各種代謝疾病，如糖尿病、心腦血管疾病和癌癥。據(jù)報道，粗纖維豆渣作為膳食補充劑在預防肥胖和脂質(zhì)代謝紊亂方面發(fā)揮了有益的作用。Pérez-López E等人[13]的研究表明，與對照組小鼠相比，食用豆渣可誘導小鼠的體重減輕，降低血漿中甘油三酯的含量，并改善氨基酸代謝。此外，豆渣喂養(yǎng)使腸道中種有益菌群的恢復，改善了鈣和鎂的吸收。Nishibori N等人[23]喂食豆渣的干燥粉末可降低高脂飲食喂養(yǎng)小鼠的血甘油三酯（TG）水平并抑制腸道中的脂肪酶活性。Nagano T等人[24]的研究表明，補充豆渣膳食纖維與運動相結合，可以通過調(diào)節(jié)小鼠腸道菌群的平衡來抑制肥胖。Yang T等人[25]使用濕介質(zhì)球磨機提高豆渣的膽固醇結合能力。此外，最近的一項研究報告，來自豆渣的纖維可顯著降低血清總膽固醇、甘油三酯和動脈粥樣硬化指數(shù)，或可以預防高膽固醇小鼠的高脂血癥[26]。Nagata Y等人[27]在大鼠的血清和肝臟脂質(zhì)譜的相關研究中，證明了豆渣的低甘油三酯效應。這些研究都證明了，豆渣可能減輕高脂飲食引起的一些不良代謝影響，預防肥胖、改善血脂狀況。

2.3 腸道調(diào)節(jié)作用

食品副產(chǎn)品或廢物生物材料可以作為益生元等新型功能成分的來源受到了廣泛關注。據(jù)報道，用豆渣制成的食品具有熱量低、低血糖指數(shù)和低負荷，以及高纖維和蛋白質(zhì)含量引起的飽腹感的效應。最近的一項綜述強調(diào)了豆渣益生元在腸道營養(yǎng)失調(diào)中的作用，并強調(diào)了其對肝和腎功能的潛在影響[28]。在過去的研究中，豆渣已經(jīng)通過體外和體內(nèi)模型進行了研究，主要是因為豆渣的細胞壁非常復雜，賦予了廣泛的益生元效應[29]。

2.4 抗氧化作用

在所有的生物學特性中，豆渣的抗氧化特性得到了廣泛的研究。Kamble D B等人[30]報道了在微波加工的硬粒小麥粗粉面食中添加大豆豆渣（10%～50%）可增加總酚含量（158.37±0.40 mg GAE/100 g～232.90±0.85 mg GAE/100 g）和抗氧化活性（10.87%±0.10%～56.21%±0.05%）。在另一項研究中，含有3%（W/V）豆渣粉的豆?jié){顯示出更高的抗氧化活性和保護質(zhì)粒DNA免受氧化的能力[31]。通過酵母和乳酸菌[32]對豆渣進行發(fā)酵可以增加其總酚和抗氧化活性。據(jù)報道，發(fā)酵豆渣中的總酚含量和抗氧化劑含量分別增加了6.32倍和1.55倍。此外，由米曲霉等真菌發(fā)酵使豆渣的抗氧化狀態(tài)增加了2.6倍，總黃酮與發(fā)酵豆渣抗氧化活性之間的相關性也表明了黃酮類化合物作為抗氧化劑發(fā)揮著重要作用[33]。Voss G B等人[34]報道了在胃腸道消化后，發(fā)酵豆渣飲料的抗氧化和ACE抑制活性顯著提高。

3 豆渣在食品工業(yè)中的應用

3.1 豆渣在烘焙食品中的應用

豆渣在烘焙食品在得到了應用。例如，將發(fā)酵豆渣添加到餅干原料中，可以提高烘焙餅干的營養(yǎng)價值和質(zhì)構特性，使得餅干具有一定的食療保健作用。張秀鳳等人[35]發(fā)現(xiàn)在面包粉中添加豆纖維，研究不同豆纖維添加量對面包品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)當豆纖維添加量為2.94%時，面包的感官評定分值最高。蘆菲等人[36]研究了豆渣纖維粉含量對面團品質(zhì)的影響，研究發(fā)現(xiàn)，當豆纖維粉添加量為10%～15%時，面團具有更好的質(zhì)感，且拉伸性能最佳。陳宇航等人[37]以粉碎過篩后超細的豆渣粉與高筋面粉混合，并進行了響應面試驗。結果表明，當超細豆渣粉含量為5.41%時面包品質(zhì)最佳。姚垚等人[38]以小米粉、面粉和豆渣粉為原料制成了低糖纖維餅干，該餅干香味醇厚、口感松脆、營養(yǎng)健康。周曉潔等人[39]也將豆渣纖維粉添加到餅干原料中，發(fā)現(xiàn)當豆渣纖維粉添加量為26%時，加工制作出的餅干色澤和硬度適宜。黃益前等人[40]通過添加豆渣纖維粉在餅干原料中，從而制作出了一種適用于高血壓和肥胖癥等特殊人群的高纖維營養(yǎng)餅干。

3.2 豆渣在飲料開發(fā)中的應用

現(xiàn)如今發(fā)現(xiàn)，可以將豆渣發(fā)酵制備成飲料。孫聰聰?shù)热薣41]使用安卡紅曲霉對豆渣進行發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)豆渣經(jīng)過真菌發(fā)酵后，可溶性膳食纖維的含量得到了提高，可溶性膳食纖維的持水力、持油力及溶解度均得到了提高，同時膳食纖維的功能特性也得到了改善。豆渣中含有大量的膳食纖維，近年來，膳食纖維因其出色的保健功能，被稱為人體的“第七種營養(yǎng)素”而廣受關注。將豆渣通過發(fā)酵等手段制備成膳食纖維飲料，符合人們的健康、綠色飲食的理念。張江寧等人[42]以豆渣和紅棗汁為原料，制成了紅棗可溶性膳食纖維飲料，該飲料口感醇厚、別具風味且營養(yǎng)豐富。周啟霞等人[43]以豆渣膳食纖維為原料，研發(fā)出了一款發(fā)酵乳飲料，該飲料具備清熱降火、利尿、祛風除濕等效果。

3.3 豆渣在調(diào)味劑中的應用

豆渣也可制作成調(diào)味劑的生產(chǎn)，如醬油。目前，豆粕是生產(chǎn)醬油的主要原料。研究發(fā)現(xiàn)，可以用豆渣完全或部分替代豆粕釀造醬油，不僅可以節(jié)省生產(chǎn)成本，還可使豆渣得到充分利用，將副產(chǎn)品豆渣變廢為寶。Bashir N H等人[44]以豆渣為原料，確定了制備醬油曲的最佳原料蒸煮時間、濕豆渣與麩皮質(zhì)量比、制曲溫度和制曲時間，且經(jīng)感官評定后，成曲的感官品質(zhì)良好。由此可見，可用豆渣部分代替豆粕生產(chǎn)醬油等調(diào)味劑。

3.4 豆渣在可食用包裝膜中的應用

隨著人們綠色消費理念不斷增強，可食性包裝膜成為了未來食品包裝業(yè)發(fā)展的潮流。杜磊等人[45]公布了可食用包裝膜最佳配方：以豆渣的質(zhì)量為基礎，當可溶性膳食纖維含量2%，藻酸鈉含量1.5%，羧甲基纖維素含量0.5%時，制得的膜拉伸強度最強，性能最佳。

4 結語

豆渣中的膳食纖維含量高達55%以上，是一種未被充分利用的寶貴資源，但是豆渣中主要是不溶性膳食纖維，這使得豆渣纖維顆粒較粗，導致豆渣口感不佳，所以將豆渣膳食纖維進行改性，得到更多的可溶性膳食纖維，提高其口感，是一個有待解決的問題。且豆渣價格低廉、營養(yǎng)豐富，對人體的生理代謝具有調(diào)節(jié)功能，可預防代謝疾?。ㄈ缣悄虿　⒎逝职Y）等，但目前少有研究將豆渣進行小鼠體內(nèi)試驗，研究其對疾病預防調(diào)控作用。另外，大豆中含有脂肪氧化酶，可作用于脂質(zhì)等物質(zhì)會產(chǎn)生揮發(fā)性醛、酮、醇等物質(zhì)，這些物質(zhì)是豆腥味的來源，因此豆渣脫腥也成為了亟待解決的問題。食品加工過程中產(chǎn)生的大量副產(chǎn)品被丟棄會導致經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。因此，需要發(fā)展各種新技術來促進食品副產(chǎn)物的綜合利用，提升其附加值。