微生物发酵豆渣食品的研究进展.pdf

食品工业科技 Science and T echnology of Food Industry 综? 述 ?212? ?2007年第 09期 ? 微生物发酵豆渣食品的研究进展 王夫杰 1, 鲁 ? 绯2, 张 ? 建2, 薛文通1 ( 1? 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 100083 ; 2? 北京市食品酿造研究所, 北京 100050) ? 摘? 要: 豆渣是豆腐、 腐竹、 豆奶等大豆制品加工中的主要副产物, 富含膳食纤维、 蛋白质、 钙等营养元素, 是一种新型保健食 品资源。本文主要介绍了豆渣的资源状况、 营养保健价值 及微生物发酵豆渣食品方面的研究开发现状。 ? 关键词: 豆渣, 营养价值, 保健功能, 微生物发酵食品 ? ?Abstrac:t Soybeanres i duei sthe ma inl ybyp roduct inthe process ing of soybean,it contains p lenty o f d ietary fiber , p r otein and ca l cium,so it is a new type hea lth care food resource? Th i s arti c l e m ainly introduced the r esource s itua tion ,thehea lth care value andthe r esearch s tatus i n m i croorgan i sm fer mented food of the soybean r es i due? ? Key words : soybean res i due;nutritiona l value;hea lth functi on ; m icroorganism fer mented food ? ? 中图分类号: TS209? 文献标识码: A ? 文 章 编 号: 1002 - 0306( 2007) 09- 0212 - 04 豆渣是豆腐、 豆腐皮、 腐竹、 豆奶等大豆制品加 工中的主要副产物, 约占全豆干重的 15% 20% , 目 收稿日期: 2007- 02 - 25 作者简介: 王夫杰 ( 1980 - ), 女, 硕士研究生, 研究方向: 粮食、 油脂与 植物蛋白工程。 基金项目: 北京市优秀人才基金。 前国内大豆食品行业每年约生产 2000万 t湿豆 渣 1。豆渣含有丰富的膳食纤维, 其中纤维素占了干 物质的一半以上, 纤维素是食物中具有保健功能的 功效成分, 对人体有着极为特殊的重要生理功能, 被 营养学家称为第七营养素 2。豆渣还含有较高的优 质蛋白, 其蛋白的氨基酸比值与世界粮农组织提出 的参考值接近 3, 具有很高的使用价值。此外豆渣中 还含有多种微量元素和矿物质, 因此豆渣是一种具 有开发价值的膳食纤维和蛋白源, 是质优价廉的食 品资源。豆渣由于纤维含量高, 纤维颗粒大, 口感粗 糙, 大豆加工过程中大量豆腥味留在了豆渣中, 使豆 渣具有很浓的豆腥味, 这些因素给豆渣在食品加工 中的开发利用带来很大困难。目前关于豆渣在食品 应用中的研究多采用物理化学方法解决上面的问 题, 本文主要就关于微生物发酵豆渣食品的研究进 行了概括。 1? 豆渣的营养价值及保健功能 1? 1? 豆渣的营养价值 豆渣的主要成分是膳食纤维和蛋白质, 还含有 矿物质和维生素等多种营养成分, 营养价值很高, 其 营养成分分析如表 1 1、 表 21、 表 32、 表 4 2。 表 1? 豆渣中常见营养成分 ( g/100g干样品 ) 营养成分水分蛋白质脂肪膳食纤维灰分 含量8?3119?3212?4051?803?54 combination of numerical heattransfer model andenzy me inactivation kinetics J ?Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2000, 1 : 5 19? 12Denys S, et al ?M odeling conductive heat transfer and process unifor m ity during batch high pressure processing of foods J?Biotechnology Prog , 2000 , 16: 92 101? 13Denys S, H endrickx M E?M easurement of the ther mal conductivity of foods at high pressure J ?J of Food Science , 1999, 64( 4): 709 713? 14 Rasanayaga m V, et al ?Compression heating of selected food substances during high pressure processing J ? Inst of Food Technologists, 2001 ,68: 253 259? 15 Otero L,et al ?Evaluation of the ther mophysical properties of tylose gelunder pressure in the phase change domain J?Food Hydrocolloids, 2006 ,20: 449 460? 16 Kowalczyk W,et al ?Deter m ination of ther mophysical properties of food under high hydrostatic pressure in co mbined experi mental andtheoretical approach J ?Innovative Food Science and Emerging Technologies , 2005? 17 Rasanayagam V,et al ?Co mpression Heating of Selected Fatty Food M aterials during H igh- pressure processing J? JournalofFood Science , 2003, 68( 1): 254 259? 18 GuanD? Inactivationof Staphylocuccusaureusand Escherichia coli O157: H7 under isother mal- endpoint pressure conditions J? JournalofFood Engineering , 2005, 77: 620 627? 19 Balasubra manian V E, et al ?Compression heating influence of pressure trans m itting fluids on bacteria inactivation during high pressure processing J?Food Research Internationa,l 2003, 36: 661 668? 综 ? ? 述 食品工业科技 Vol. 28, N o . 09, 2007 2007年第 09期?213? ? 表 2? 豆渣中矿物质和维生素 (mg /100g干样品 ) 成分锌铁铜钙镁钾磷 VB1VB2 含量2?26310?691?148210392003800?2720?976 表 3? 豆渣蛋白必需氨基酸组成 ( g/100g蛋白质 ) 必需氨基酸异亮氨酸亮氨酸赖氨酸蛋氨酸苯丙氨酸苏氨酸色氨酸缬氨酸总量 豆渣4?689?255?861?245?973?941?484?7237?14 大豆4?29?586?051?084?754?31?224?75 表 4? 豆渣蛋白非必需氨基酸组成 ( g /100g蛋白质 ) 非必需氨基酸精氨酸组氨酸天门冬氨酸谷氨酸丙氨酸甘氨酸脯氨酸丝氨酸胱氨酸酪氨酸总量 豆渣7?572?919?4318?464?614?315?605?371?393?9663?61 大豆8?32?7 ? 由表中可以看出豆渣含有多种营养成分, 豆渣 蛋白的氨基酸组成与世界粮农与卫生组织提出的参 考值相接近。世界粮农与卫生组织提出的最佳蛋白 模式是评价蛋白质营养价值的方法之一, 即必需氨 基酸总量 E 和非必需氨基酸总量 N 之比值应达到 0? 6 , 必需氨基酸 E 与总氨基酸 E+ N 之比值应达到 0? 4 。通过对豆渣蛋白氨基酸组成的分析看出 4, 豆 渣的必需氨基酸总量 E和非必需氨基酸 N之比值为 0? 58 , 必需氨基酸 E 与总氨基酸 E + N 之比值为 0? 37 , 均与参考值接近, 同时支链氨基酸 (亮异亮、 缬 氨酸 )含量较高, 而芳香氨基酸 (苯丙氨酸、 酪氨酸、 色氨酸 )含量较低, 刚好与动物蛋白的氨基酸组成互 补, 所以豆渣蛋白质的使用价值很高 5。 1?2? 豆渣的保健功能 1 , 3 , 5 由表 1可以看出豆渣中有 50 % 以上的膳食纤 维, 现代医学和营养学研究表明, 膳食纤维在人体内 有许多重要作用, 它是维持健康所不可缺少的物质。 膳食纤维具有独特的生理功能, 豆渣由于富含膳食 纤维被视为一种新型保健食品资源。 1? 2? 1? 预防心血管疾病? 纤维素能吸附贮留于十二 指肠内胆汁中的内源性胆固醇, 也能吸附随其他食 物摄入的外源性胆固醇, 阻止了胆固醇的吸收, 从而 能有效降低血浆和肝脏的胆固醇水平, 这对防止动 脉硬化、 控制高血压、 预防冠心病等都十分有利。 1? 2? 2? 对糖尿病有治疗作用 ? 纤维素间接的抑制胰 高血糖素的分泌, 食物中的纤维素能减缓餐后碳水 化合物的吸收速度, 从而防止进食后血糖的迅速升 高, 使胰岛素的分泌兴奋性降低, 并影响氨基酸的代 谢, 所以, 豆渣对治疗糖尿病有积极作用。 1? 2? 3? 防止便秘和肠癌? 豆渣膳食纤维的高持水力 改善了大肠的功能, 抑制腐生菌的生长, 减少次生胆 汁酸的生成等。也加强了大肠的蠕动, 增加了粪便 的含水量及体积, 缩短排空时间, 降低结肠压力, 促 进粪便的排泄, 同时使肠道内致癌物及一些有毒物 质随粪便排出, 减少致癌物与结肠的接触机会, 从而 达到预防肠癌的功效。 1? 2? 4? 预防肥胖症 ? 豆渣中所含的膳食纤维会充实 肠胃, 有一定的饱腹感, 可减少空腹感, 因此食用豆 渣食品可预防肥胖症, 同时对肥胖者控制食欲、 减少 体重十分有益。 2? 微生物发酵豆渣食品的研究 豆渣虽然具有很高的营养保健价值, 但由于纤 维素含量高, 纤维颗粒大, 其口感粗糙, 同时还含有 抗胰蛋白酶、 皂素和血凝素等抗营养因子, 不易被人 体消化吸收, 而且豆渣还含有令人难以接受的豆腥 味, 因此直接将豆渣加工成食品不易被消费者接受。 通过微生物作用可把豆渣中的膳食纤维微粒化, 增 加可食纤维量, 消除豆渣的粗涩感以及豆腥味, 还能 增加游离氨基酸、 糖、 脂肪酸的含量, 使维生素 B12、 维 生素 B2及核黄素的含量提高, 不仅有利于营养成分 的消化吸收, 还进一步提高了豆渣的营养价值 6。近 年来各国都非常重视大豆综合利用的研究, 提高产 品质量和劳动效率, 豆渣发酵方面的研究也越来越 多。国外多是采用酶解处理的方法, 直接用微生物 发酵的研究还不多。在泰国将豆渣按 ?天培?的生产 工艺发酵, 磨粉后重新添加到焙烤食品中 5。我国利 用微生物发酵豆渣制得的产品主要有以下几种: 2? 1? 糖化菌粉 (甜酒药粉 ) 2?1? 1? 工艺流程 7 2?1? 2? 工艺要点 ? 以酒酿中分离的根霉菌为菌种, 培养基为麦芽汁、 琼脂, 酸性, 在 20 30? 培养, 当菌 种表面呈白色或淡米黄色时, 将鲜豆渣压滤, 摊在烘 盘中, 通热风干燥, 粉碎过筛, 并补加麦芽糖汁、 饴糖 液等成为营养液。从瓶中取出菌膜研碎, 加到经煮 沸消毒并冷却至 30? 的营养液中搅匀, 再与豆渣粉 混匀, 做成团状放入浅盘, 在 30 35? 的室温下固体 发酵。其终产品为浅黄色, 闻之有发酵物的特有香 味, 没有黑色、 黄色或臭味 8。 2? 2? 核黄素 2?2? 1? 工艺流程 7 ?豆渣与麸皮混合培养基 ? 调整水分 ? 灭菌? 接种? 固态培养? 干燥? 粉碎? 成品 2?2? 2? 工艺要点 ? 固态发酵, 豆渣与麸皮的重量比 为 9? 1 , 使水分含量为 50%左右, 混匀后高温蒸气灭 菌。接种, 参与豆渣生产核黄素的菌种是阿氏假囊 酵母, 将培养好的种子与原料混匀, 在 28? 培养 10 14d , 在 80 90? 下烘干到水分含量在 3 % 以下, 粉碎 后即为粗制核黄素产品, 每克成品含核黄素 3 5mg 。 食品工业科技 Science and T echnology of Food Industry 综? 述 ?214? ?2007年第 09期 添加适量的麸皮可起到疏松的作用, 使培养基有良 好的通气性, 同时麸皮中含有较高的硫胺素和生物 素, 可增强菌种的活力。所得核黄素粉可直接用作 食品中核黄素的强化剂 9, 10。 2?3? 维酶素 10 维酶素是一种富含 VB2等多种维生素的新型营 养强化剂, 医学上主要用于治疗消化道疾病。将豆 渣灭菌后, 降温至 28? , 接种维酶素生产菌, 于 28? 恒温进行发酵培养, 转化即可得到维酶素粉, 每吨豆 渣可得 200kg维酶素粉, 再进一步加工制成维酶素 片、 白霉素等医药原料。 2?4? 豆渣酱油 11 2? 4? 2? 操作要点 2? 4? 2? 1? 曲种制备 ? 将米曲霉先接入斜面试管, 在 30? 恒温培养 48h后转接入三角瓶, 摇匀后在 30? 恒温培养 48h即得曲种。 2? 4? 2? 2? 成曲制备 ? 将豆渣与小麦麸皮混合均匀, 在 蒸笼内蒸 3h , 出笼降温至室温后加入物料量 0?3 %的 酱曲, 搅匀, 装入曲匾送至曲室于 30? 下发酵, 待长 出白色菌丝并结饼后, 翻曲通风, 反复几次, 约 2d即 可做成曲醅。 2? 4? 2? 3? 酱油制备 ? 将曲醅搓碎后与食盐水以一定 比例拌匀装进池里压实, 表面加上盖盐。前期发酵 温度控制在 44? 左右, 发酵 18d后进入后发酵, 在 20? 左右发酵 12d 。 2?5? 制酱 10 原料包括豆渣、 花生饼、 面粉, 辅料包括麸皮、 香 辛料、 米曲霉。将豆渣、 花生饼混合蒸熟, 面粉炒成 黄色, 有浓香味即可。将已蒸熟的豆渣、 花生饼、 炒 面粉混匀, 再加入制好的米曲霉曲种, 放入 28? 培养 箱中制曲, 到酱曲长成黄绿色, 有曲香味后, 将酱曲 捣碎, 洒热盐水, 保温发酵 10d左右, 酱醅成熟。在 发酵完成的酱醅中, 加入香辛料浸出液和 5 % 食盐, 充分拌匀, 于室温下发酵 3d即成酱。 2?6? 发酵型豆渣饮料 (豆渣碳酸饮料 ) 10 将湿豆渣用温水 60? 下浸出, 得到固形物含量 在 3? 5 % 以下的粗豆乳, 对粗豆乳进行灭菌, 接种米 曲霉, 曲霉所生成的蛋白酶、 淀粉酶、 脂肪酶、 核酸酶 等发生作用, 蛋白质被分解成氨基酸, 曲霉发酵完成 后, 粉碎, 加热灭菌, 接种乳酸菌, 可得到发酵豆乳, 再用柠檬酸、 苹果酸、 乳酸等调节 pH 到 3 4? 2 , 填充 二氧化碳后, 灭菌灌装。该发酵碳酸豆乳饮料无豆 腥味, 清爽可口。 2?7? 豆渣乳清饮料 12 按豆渣与水 1? 12比例加水磨浆。煮沸抽提一定 时间, 过滤, 于滤液中加入 5%蔗糖和 2 % 番茄汁, 煮 沸。冷却至 40? , 接入 4 % 混合菌种 (保加利亚乳酸 杆菌与乳酸链球菌 1? 1),40? 培养 20h , 加热至 90? , 保持 4m in , 热滤, 加调味剂。 85? 灭菌 20m in , 分装即得。 2? 8? 豆渣发酵调味品 13 豆渣调味品是以新鲜豆腐渣为主要原料, 参照 一般酿造调味品加工工艺, 发酵完成后, 加入香菇、 香辛料浸出液进行后发酵, 酿造出美味、 方便的调味 品。其工艺流程如下: 2? 9? 霉菌发酵法制食品添加剂 6 米曲霉发酵可制得蛋白酶, 这种蛋白酶俗称米 曲。米曲酶具分解其它有机物的能力, 用米曲酶发 酵豆渣可使其营养成分得以改善。经分析, 发酵后 的豆渣比未发酵的豆渣含较多的游离氨基酸、 糖、 无 机磷酸盐及可食纤维素 ( 50 % )。因分子量减小, 其消化率增大。另外, 其乳化性、 油吸收性、 抗氧化 性均高于原豆渣, 因此, 发酵后的豆渣是高纤维、 低 能量的食品原料 5。根霉可产生糖化酶等, 用根霉发 酵亦可得到类似上述效果。有实验表明, 若在待发 酵豆渣中加入 10%糠麸, 则会导致真菌数量、 蛋白酶 活性、 维生素 B1、 B2含量均增加, 豆渣的口味会得到 改善。所以, 添加米糠、 麦麸发酵更能提高食品添加 剂的质量 6。 2? 10? 高活性大豆膳食纤维 14 2?10? 1? 工艺流程 ?新鲜豆渣? 清洗? 磨浆 ? 调料? 装罐 ? 灭菌? 冷却? 接种? 漂洗? 一级均质? 二级均质? 浓缩 ? 喷雾干燥? 检测? 包装 2?10? 2? 工艺要点 ? 发酵在 38 42? 范围内选择恒温 培养, 培养时间选择为 8 12d , 要求发酵产酸, p H 为 3?9 4? 1 , 培养完毕取出。一级均质工艺条件为: 温 度: 65 70? 、 均质压力: 25 30 MPa 。按上述工艺条 件均质两次。二级均质工艺条件为: 温度: 65 70? 、 均质压力: 35 40 MPa 。按上述工艺条件均质两次。 喷雾干燥工艺条件为: 进风温度 230? , 出风温度 80 100? , 流量视出风温度而定。 2?10? 3? 产品特点 ? 利用自制混合菌曲发酵制得的 膳食纤维为浅黄色的粉末产品, 具有特殊香味、 无豆 渣原有的豆腥味和苦涩味、 持水力高、 吸水性强等特 点, 且加工过程中不易失去水分, 可溶性膳食纤维占 膳食纤维的比例高达 13? 13 % , 生理活性明显增强, 是 一种优质的膳食纤维。 2? 11? 霉豆渣 15 霉豆渣是以豆渣为原料, 采用传统的发酵工 艺, 经过霉制、 发酵、 分解出游离氨基酸, 去除豆腥 味, 然后加工制成风味独特, 口感良好, 富含膳食 综 ? ? 述 食品工业科技 Vol. 28, N o . 09, 2007 2007年第 09期?215? ? 纤维和蛋白质, 氨基酸的保健食品 ? 霉豆渣, 使豆 渣味道更为鲜美, 是湖北一带较为盛行的传统豆 制品。 2? 11? 1? 工艺流程?豆渣? 浸渍? 清洗? 压干? 蒸烘 ? 冷 却? 滤干? 成型? 切块? 发酵? 拌料? 装罐? 密封? 后熟? 杀菌? 预贮检验? 装箱? 入库 2? 11? 2? 操作要点 2? 11? 2? 1? 浸渍? 将豆渣置于浸渍液 (H2O24%, 柠檬 酸 1% )中浸泡 24h以上, 液固比为 2? 1 。 2? 11? 2? 2? 清洗 ? 将浸泡豆渣压干、 搓散后流水冲洗 至 p H4 5左右, 压滤至干。 2? 11? 2? 3? 蒸烘? 搓散铺匀放入烘房, 在 100? 下加热 30m in , 以出现豆香味, 无烘糊现象为宜, 然后放入清 水中快速冷却, 压滤至干。 2? 11? 2? 4? 成型切块 ? 搓散, 加入重量 0? 5 % 的黄原胶 溶胶, 拌合均匀后压制成砖块形, 并据成品要求切成 适宜大小的小块。 2? 11? 2? 5? 霉制发酵? 竹制簸箕上放一层 1c m 厚的整 齐稻草杆 (经洗净、 灭菌 ), 将块状的豆渣整齐地排列 放置其上, 块与块间留足间隙, 上面盖上洁净白纱 布, 放在铁制或木制架台上, 可以放多层, 层与层错 开, 以防上层水滴影响下层产品。整个霉制车间保 持清洁卫生, 通风透气, 并保持一定的温湿度。一般 温度应控制在 25? 左右, 霉发酵 8 10d , 以豆渣块表 面长满白色霉菌, 菌丝长 2 3c m 为佳。 2? 11? 2? 6? 拌料 ? 挑去长杂菌的豆渣块, 质优者据消 费者的口味拌合香辛粉末。 2? 11? 2? 7? 装灌? 将发酵豆渣块规则码放至罐口处, 上表面覆一层含少许白砂糖的精盐, 放入 2 % 的小磨 香油, 1 %的 52度的大曲白酒, 0? 1%乳酸, 盖上盖, 以 酸性黄泥密封。 2? 11? 2? 8? 后熟? 装灌密封后的产品放置在室温下陈 化后熟一个月。 2? 11? 2? 9? 预贮检验 ? 35 2? 下保温 7d , 然后开罐抽 查, 外观、 口感、 理化指标、 微生物指标合格者便可装 箱、 入库。 2?12? 会昌豆渣菌 16 豆渣菌是会昌特产, 是当地制作豆腐的个体户 采用民间传统方法, 使红曲霉在豆渣上繁殖而成。 制作方法是: 将豆渣蒸熟、 冷却、 接种、 成型, 再放温 室中保温培养。待白色菌丝布满豆渣表面, 豆渣连 结成饼状后, 翻一个面, 使底部豆渣朝上, 面部豆渣 朝下, 直至面上的白色菌丝转成粉红色时即可上市 销售。 3? 结论 微生物发酵食品要经过加热, 微生物繁殖和发 酵的过程, 加热使一些容易受热失活的有害物质遭 到破坏。微生物繁殖需要把基质中的大分子营养物 质分解成小分子化合物作为养料。发酵过程中产生 一系列的生物化学反应, 把不溶性高分子物质分解 成可溶性低分子化合物, 把对营养的不利因素转化 为有利因素, 并因一些分解产物的重新组合和微生 物菌体的自溶作用, 产生新的营养成分和生物活