豆渣綜合利用的研究進(jìn)展

豆渣綜合利用的研究進(jìn)展

目前，中國是世界上最大的種植廠之一。豆渣是加工鯉魚、黃瓜、豆腐等豆類的副產(chǎn)品。作為最大的副產(chǎn)出（約占總豆干重15%20%），每年生產(chǎn)2000萬噸t濕豆渣。長(zhǎng)期以來,豆渣在所有的農(nóng)業(yè)廢棄物中是一種重要的資源,由于豆渣所含熱能低,口感粗糙,過去一直沒有引起人們的足夠重視,此外因其水分含量大,易腐敗變質(zhì),且運(yùn)輸困難,通常只用作飼料或廢棄,沒有得到很好的開發(fā)利用,不僅經(jīng)濟(jì)效益低、浪費(fèi)了資源,而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。豆渣同大豆本身一樣營養(yǎng)價(jià)值很高,在豆渣干物質(zhì)中,仍含有蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維,此外還含有礦物質(zhì)和維生素等營養(yǎng)物質(zhì)(表1、表2、表3)。豆渣本身屬于生物廢棄物,通過工業(yè)化手段對(duì)其進(jìn)行有效合理的再加工利用,提高豆渣中營養(yǎng)物質(zhì)的利用率,不僅可以使豆渣營養(yǎng)成分得以全面開發(fā),而且解決了廢棄豆渣所造成的環(huán)境污染,實(shí)現(xiàn)了廢物的循環(huán)利用,符合當(dāng)前的環(huán)保理念和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。目前世界各國都十分重視對(duì)豆渣的開發(fā)應(yīng)用研究,其中日本、美國、澳大利亞等國都已實(shí)現(xiàn)了豆渣食品的產(chǎn)業(yè)化,尤其是澳大利亞的豆渣食品已經(jīng)成規(guī)模化生產(chǎn)并且暢銷世界各地?，F(xiàn)主要針對(duì)以發(fā)酵豆渣形式和直接添加的形式在飼料、食品和工業(yè)中的開發(fā)研究現(xiàn)狀與綜合利用進(jìn)行綜述,以期充分開發(fā)利用豆渣中的營養(yǎng)成分,變廢為寶,創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1預(yù)防家庭暴力的一般原則在豆制品加工過程中,豆皮一般進(jìn)入豆渣中,而豆皮中含有豐富的膳食纖維,占豆皮干基的59.0%~62.8%,因此豆渣是生產(chǎn)膳食纖維的重要原料。膳食纖維已經(jīng)被列為繼傳統(tǒng)的六大營養(yǎng)素之后,能夠改善人體營養(yǎng)狀況,調(diào)節(jié)機(jī)體功能的“第七類營養(yǎng)素”。膳食纖維對(duì)人體健康具有積極的作用,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)預(yù)防便秘、腸道疾病和結(jié)腸癌;(2)預(yù)防肥胖;(3)預(yù)防和減輕心血管疾病、改善Ⅱ型糖尿病患者健康狀況;(4)預(yù)防膽結(jié)石;(5)改善口腔和牙齒的健康;(6)增強(qiáng)人體免疫力;(7)對(duì)陽離子有結(jié)合和交換能力;(8)豆渣中的鈣極易在消化道中吸收。此外還可以促進(jìn)許多生物過程,包括感染預(yù)防和改善情緒和記憶的能力。Freund通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究豆渣中的膳食纖維、蛋白質(zhì)和異黃酮對(duì)血漿血脂、肝臟和糞便的影響。結(jié)果表明,豆渣的主成分膳食纖維和蛋白質(zhì),可能與血漿和肝臟中總脂質(zhì)和膽固醇的降低,以及糞便排出的增加有關(guān)。豆渣在預(yù)防高脂血癥扮演了一個(gè)有趣的角色且可以作為功能性食品的天然成分。Mateos-Aparicio研究發(fā)現(xiàn)大豆豆渣中的多糖具有多功能的抗氧化活性。豆渣中富含膳食纖維、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素等多種營養(yǎng)成分,為微生物的生長(zhǎng)提供了豐富的物質(zhì)營養(yǎng)基礎(chǔ)。經(jīng)微生物發(fā)酵后,豆渣中的營養(yǎng)成分得到了提高,還獲得了一些本身不具備的功能性成分,如多肽、功能性低聚糖等。豆渣發(fā)酵前后的營養(yǎng)成分對(duì)比如表4所示。1.1豆渣發(fā)酵研究新鮮豆渣中水分含量約90%,由于新鮮豆渣干燥成本較高,因此一般采用煮熟后直接喂豬,用來代替部分豬飼料,從而降低飼料成本。直接用作飼料的豆渣有很多成分不能被畜禽充分利用吸收,還會(huì)造成環(huán)境污染。因此需要對(duì)豆渣進(jìn)行飼料精加工,利用微生物發(fā)酵的方法制備豆渣飼料。發(fā)酵活性豆渣飼料,是以豆渣和少量麥麩為原料,經(jīng)腐乳生產(chǎn)用菌在適宜條件下進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵過程中,由于產(chǎn)生了大量的蛋白酶,可促進(jìn)動(dòng)物胃腸對(duì)有機(jī)物消化吸收。經(jīng)蛋雞飼養(yǎng)試驗(yàn)研究表明,豆渣發(fā)酵飼料可以完全代替魚粉,不僅解決了魚粉短缺的問題,而且與魚粉相比還具有濃郁的香味和增加畜禽適口性的優(yōu)點(diǎn),提高了飼料利用率,增加了豆渣的營養(yǎng)價(jià)值,可被廣泛用作各種飼料的蛋白源,利于畜禽充分消化吸收。Yang研究了通過用豆?jié){渣與花生殼混合,采用混合的瘤胃微生物進(jìn)行發(fā)酵青貯飼料,發(fā)現(xiàn)當(dāng)青貯飼料中豆?jié){渣和花生殼的鮮重比例為78∶22時(shí),能有效減少纖維和木質(zhì)素的含量,提高發(fā)酵速率并加快體外瘤胃發(fā)酵模式。莫重文采用在豆渣中生長(zhǎng)良好,對(duì)纖維素和半纖維素降解率強(qiáng)的醬油釀造米曲霉、黑曲霉和廉價(jià)的啤酒酵母為菌種,來提高發(fā)酵料的蛋白質(zhì)含量和可消化性,進(jìn)行了固態(tài)混合菌的發(fā)酵研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵豆渣產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量可達(dá)29.76%,粗蛋白質(zhì)含量比原來增加43.07%。豆渣還可用來生產(chǎn)寵物食品。愛芬食品公司正在研究把豆渣作為原料添加到寵物食品中,不僅可以提高寵物食品的營養(yǎng),還降低了生產(chǎn)成本。1.2解決食品的功能豆渣在微生物的作用下口感變得細(xì)膩,豆腥味消除,食用性能得到改善,經(jīng)過發(fā)酵的豆渣具有多種功能性,如抗氧化、降血壓、抑制糖尿病、降低膽固醇等。1.2.1豆渣、麩皮、米曲霉的混養(yǎng)Kronengerg對(duì)雅致放射毛霉發(fā)酵得到的霉豆渣研究發(fā)現(xiàn),在15℃發(fā)酵80h后,有酸性蛋白酶產(chǎn)生,還釋放出大量氨基酸,非蛋白氮是發(fā)酵前的8倍。此外,將豆渣與麩皮等量混合,接入米曲霉發(fā)酵,按照制備醬油的工藝,也可以制得醬油。因此以豆渣為主要原料制造醬油是可行的,從產(chǎn)品的養(yǎng)營、味道、色澤等方面也得到了消費(fèi)者的歡迎,是很有發(fā)展前景的生產(chǎn)工藝。1.2.2口感和風(fēng)味劉曉慶等在制醬工藝中,經(jīng)過曲精發(fā)酵后的豆渣曲,由原來的散落狀態(tài)結(jié)合成塊狀,富有彈性,物料表層布滿黃綠色的孢子,口感變細(xì)膩,無豆腥味,有霉香味,其中氨基酸態(tài)氮含量可以達(dá)到0.85%,與傳統(tǒng)豆醬風(fēng)味和口感相差不大。以新鮮豆渣為主要原料,添加20%的花生餅,采用固態(tài)低鹽發(fā)酵,發(fā)酵后,加入香菇、香辛料浸出液,在較短的時(shí)間內(nèi)可釀造出美味可口的調(diào)味品。1.2.3提高了發(fā)酵過程的加工特性和營養(yǎng)成分余永紅采用面包串珠霉發(fā)酵豆渣3~5d后,發(fā)現(xiàn)與新鮮豆渣相比,發(fā)酵后的產(chǎn)品中異黃酮、蛋白質(zhì)和水溶性固形物的含量分別提高了10%、32%和500%,發(fā)酵后產(chǎn)品的加工特性和營養(yǎng)成分均得到了改善及提高?？捉萦枚乖娲糠置娣壑谱黟z頭,將豆渣過膠體磨粉碎后添加到面粉中,結(jié)果表明膳食纖維能增強(qiáng)面團(tuán)筋力,影響?zhàn)z頭的膨脹度,使出籠饅頭口感更加松軟,味道更加純正,并伴有淡淡的甜味及豆香味。1.2.4提高乳的保水性豆渣中水溶性膳食纖維和果膠對(duì)酸奶有與明膠相似的作用效果,能夠改善酸奶的品質(zhì),提高酸奶的保水性;促進(jìn)雙歧桿菌增殖的功能,進(jìn)一步提高乳制品的營養(yǎng)價(jià)值和應(yīng)用范圍。白婕用壓榨豆?jié){后得到的豆渣為原料,用超聲波輔助化學(xué)法提取豆渣膳食纖維,利用超微粉碎改性后(豆渣膳食纖維10%)與低聚木糖等輔料,并添加至全脂乳中發(fā)酵,制成一種膳食纖維保健酸奶。1.3豆渣培養(yǎng)基的制備還原糖作為生物質(zhì)能源的先驅(qū),在發(fā)酵過程中通過微生物或酵母可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為燃料酒精,具有良好的發(fā)展前景。Zhu等研究了利用亞臨界水條件下從廢棄的豆渣中生產(chǎn)還原糖,通過研究反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和CO2對(duì)還原糖產(chǎn)量的影響,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度為300℃、反應(yīng)時(shí)間360s時(shí)還原糖產(chǎn)量最高可以達(dá)到65.7%。Shi等采用固體發(fā)酵,研究了重復(fù)使用豆渣作為固體基質(zhì),通過絨狀火菇在豆渣中發(fā)酵產(chǎn)生生物活性多糖,研究了多糖的抗氧化性和免疫調(diào)節(jié)活性。Fan以豆渣為碳源,液體培養(yǎng)能產(chǎn)生EPA和DHA的9株亞熱帶菌株,發(fā)現(xiàn)其中一株菌Schizochytriummangrovei在25℃下發(fā)酵52h后,DHA的產(chǎn)量可以達(dá)到747.7~2778.9mg·L-1。豆渣培養(yǎng)基經(jīng)優(yōu)化處理后能夠滿足蒼白桿菌的生長(zhǎng)及代謝需要,并且對(duì)培養(yǎng)基中的Cr(Ⅵ)還原效果與在LB培養(yǎng)中相當(dāng)。羅富英等研究發(fā)現(xiàn)使用抗菌肽豆渣發(fā)酵液,對(duì)傷根和未傷根香蕉幼苗枯萎病的防治效果分別達(dá)85.10%和94.50%。潘進(jìn)權(quán)等利用毛霉發(fā)酵過程中分泌的復(fù)合酶系水解豆渣中大分子物質(zhì),發(fā)現(xiàn)毛霉發(fā)酵可以顯著增加豆渣中可溶性膳食纖維的含量,提高可溶性膳食纖維的得率。2豆渣可以直接添加到食品中2.1纖維功能餅干餅干的烘焙對(duì)面粉筋力質(zhì)量要求很低,可以較大比例地添加膳食纖維,因此有利于制作以膳食纖維功能為主的保健餅干。制作餅干時(shí),直接向其中添加6%的豆渣,制備了口感松脆、香甜、熱能低、高膳食纖維、低脂肪的健康食品。張銳利等將豆渣添加到糕點(diǎn)中,由于膳食纖維具有很高的持水力,可使產(chǎn)品組織松軟富有彈性、口感細(xì)膩光滑、香甜,有利于產(chǎn)品的凝固或保鮮。2.2面團(tuán)蛋白的制備在面條制作中,豆渣膳食纖維有較強(qiáng)的持水性,和面時(shí)容易吸水膨脹,與部分吸水的面筋蛋白一起形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),有利于改善面條的品質(zhì)。孫小凡等將豆渣膳食纖維添加到面條中,豆渣膳食纖維顆粒度為100目、豆渣膳食纖維用量9%、與海藻酸鈉、食鹽進(jìn)行混合,制備的面條具有良好的烹煮品質(zhì),面條韌性良好、滑爽筋道、耐煮耐泡。2.3大豆膳食纖維膨化食品的制備以豆渣為原料,利用有效的方法去除豆渣的腥味和粗糙感,加入一定比例的淀粉制成的大豆膳食纖維膨化食品,改善了膨化食品原來的風(fēng)味和口感,且具有保健功能、風(fēng)味獨(dú)特、口感酥脆的特點(diǎn)。在油炸的休閑食品中添加大豆膳食纖維,改變小食品的持油保水性,增加其蛋白質(zhì)和纖維的含量,稍加調(diào)味即得快餐食品。2.4白砂糖的制備在新鮮豆渣中加適量水,用高速組織搗碎機(jī)攪拌破碎,用紗布濾至半干,經(jīng)過蒸煮,加適量的白砂糖煮至稠糊狀,用烘箱烘至表面無水即可。高纖維豆沙餡具有濃郁的豆香味,口感比純豆沙粗糙,粘稠性也較低,膳食纖維豐富,可代替?zhèn)鹘y(tǒng)豆沙餡制作各種面點(diǎn)。2.5復(fù)配型速溶豆渣奶粉水溶性膳食纖維類飲料是一種簡(jiǎn)單方便的補(bǔ)充膳食纖維的方法,飲用膳食纖維飲料,可以解渴、補(bǔ)充水分,還可以提供人體所需的膳食纖維。豆渣水溶性膳食纖維具有與果膠相似的穩(wěn)定蛋白顆粒和增稠的作用,還有低粘度、良好的成膜性,能阻止蛋白質(zhì)凝聚,使制備的酸性乳飲料性質(zhì)穩(wěn)定。日本開發(fā)研究的豆渣碳酸飲料,無大豆腥味、蛋白分散性好,穩(wěn)定且無沉淀、營養(yǎng)豐富,包含二十幾種氨基酸、風(fēng)味佳、口感愉快,不需加乳化劑及凝膠劑。速溶豆渣奶粉利用超細(xì)乳化理論學(xué)技術(shù),使豆渣達(dá)到粉碎和乳化的目的,產(chǎn)品粒度在1μm以下,能夠懸浮于溶液中,經(jīng)濃縮、噴霧干燥便得到速溶豆渣奶粉。該產(chǎn)品即沖即飲,食用比較方便。2.6脂肪纖維基脂肪研究表明可溶性膳食纖維與蛋白形成的可絡(luò)合物是一種新型的凝膠體,能使肉汁中的香味成分發(fā)生聚集作用而不散逸,并能保持產(chǎn)品具有良好的彈性和柔軟的質(zhì)地,起到保水保油的作用。此外,膳食纖維也是一種優(yōu)良的脂肪替代品。Fernandez-Gines等將大豆膳食纖維添加到香腸中,當(dāng)添加量為5%時(shí),其外觀性狀和內(nèi)在質(zhì)量均不低于普通香腸,其風(fēng)味和口感也得到進(jìn)一步改善。大豆膳食纖維還可應(yīng)用于罐頭制品、漢堡包、火腿腸、午餐肉、三明治、肉松、肉丸子和餡餅等肉制品中,不僅改變了肉制品加工特性,而且增加了蛋白質(zhì)含量和纖維的保健性能。3豆渣在工業(yè)中的應(yīng)用3.1豆渣作為煙物及微生物試劑的應(yīng)用李蓮等研究表明豆渣在未經(jīng)任何化學(xué)預(yù)處理情況下,對(duì)水中Cd2+和Zn2+有很好的去除效果,對(duì)二者的最大吸附量分別為19.61和11.11mg·g-1。李景權(quán)等發(fā)現(xiàn)豆渣顆粒在卷煙濾嘴中可以有效降低主流煙氣中的總粒相物、焦油和部分有害物質(zhì)。其中各成分的降幅分別為總粒相物3.48%、焦油2.99%、CO0.92%、B(a)P18.21%、NNK5.57%、巴豆醛31.60%、NH36.12%和苯酚12.98%。此外,還可以利用干豆渣與植物膠粘劑、表面活性劑、除臭劑等經(jīng)粉碎、混合和成型制成用于掩埋寵物糞便和尿液的貓砂。這種貓砂為表面細(xì)微多孔結(jié)構(gòu)組成且密度小重量輕,吸水速度和效果好,還具有除臭功能。3.2緩蝕性能及緩蝕效率分析陳武等從豆渣中提取氨基酸制備緩蝕劑,采用靜態(tài)掛片法對(duì)提取物的緩蝕性能進(jìn)行研究,結(jié)果表明提取物對(duì)酸化介質(zhì)中的J55鋼緩蝕效率最高達(dá)97.8%。提取物能顯著增加電化學(xué)阻抗譜圓弧半徑,緩蝕效果顯著。因此,從豆渣中提取緩蝕劑具有一定的可行性。3.3豆渣苯酚液化物利用豆渣液化物生產(chǎn)木材用膠粘劑,對(duì)生物質(zhì)原料制備木材用膠粘劑的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。利用豆渣苯酚液化物與甲醛在堿性環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng),制取熱固性酚醛樹脂。制取的膠粘劑用于膠合板的壓制,膠合板的膠合強(qiáng)度可達(dá)到Ⅱ類膠合板的標(biāo)準(zhǔn)要求。3.4包裝紙的柔軟度酶解豆渣提取豆渣纖維后,與山藥、糊精、蔗糖和卡拉膠等混合,采用普通紙的生產(chǎn)方法制得可食性包裝紙成品?？墒秤眉埖娜彳浂扰c普通包裝紙相近,定量及緊度和脆性較大,吸水性大于普通包裝紙,水溶性較好。具有可食性、安全性、無污染的特點(diǎn),是集環(huán)保、經(jīng)濟(jì)且實(shí)用于一體的新型紙張?？墒臣?jiān)谑称饭I(yè)中的用途非常廣泛,如快餐面的調(diào)料包裝紙、糖果、餅干、粉狀食品和飲品內(nèi)包裝紙等。3.5大豆渣塑料片塑料可以分為兩種:第一種是最近利用榨油后的豆渣為原料成功制備出大豆分離蛋白塑料片材和大豆渣塑料片。將工業(yè)木質(zhì)素、TiO2納米粉、陶瓷納米粉和纖維素粉添加到大豆分離蛋白中制備出各種塑料,有效地提高了抗水性、強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和楊氏模量。第二種是可降解塑料,利用玉米黃粉與豆渣混合后,用雙螺桿擠壓機(jī)擠壓制成粒,然后母粒再被擠壓成型為可降解性塑料。3.6從豆渣所提取的生物柴油日本專家利用豆渣進(jìn)行了生物柴油的研制。從豆渣所提煉出來的生物柴油,混合汽油后可變成汽車可用油,這個(gè)制作過程與用玉米提煉的生物柴油一樣,具有99.5%的純凈度。3.7利用豆渣堿培養(yǎng)的真菌日本大阪府立大學(xué)的林英雄在對(duì)微生物來源的殺蟲化合物的研究中發(fā)現(xiàn),從土壤樣品中分離得到了一個(gè)可以產(chǎn)生殺蟲物質(zhì)的真菌菌株—AK-40株。經(jīng)過鑒定發(fā)現(xiàn)該菌為簡(jiǎn)青霉。當(dāng)