（食品科学专业论文）陈窖豆豉粑益酵菌、风味物及黑色物质研究.pdf

摘要 摘要 大豆( g ，弦f n pm 觚( l ) m e 丌i 1 1 ) ，因富含丰富的营养成分和特殊的生理活性物质，作 为无胆固醇的非肉优质蛋白源和食用油源以及功能食品基料，日益受到世界各国的高度 重视。大豆发酵食品，作为占世界膳食消费3 0 4 0 的发酵食品的主要构成，因突出的 营养健康机能和微生物生化改良所赋予的优势特性，已逐渐成为全球化趋势食品。 陈窖豆豉粑，作为贵州独有的豆豉类发酵调味品，其独特的工艺形成了产品浓郁持 久的滋香味和黑亮油润的外观色泽，近年来已显现出极大的市场潜力。因此，本课题首 次以贵州传统陈窖豆豉粑为研究对象，剖析其特征滋香味形成的物质基础；探讨原料适 宜的理化特征；分离鉴定优势发酵菌群，筛选益酵菌株；提取分离黑色物质功能成分， 确证其骨架构成及生物活性。结果表明： 贵州黄豆区别于东北大豆的高蛋白含量和小粒特征，是其作为传统陈窖豆豉粑首选 原料的主要品质优势；物性仪测试的力一变形( 时间) 曲线最大峰值( g ) 比峰面积正s ) 更宜作 为浸泡黄豆蒸煮硬度的量化表征参数。 黔西陈窖豆豉粑以枯草芽胞杆菌、凝结芽胞杆菌等7 种芽胞杆菌为优势菌群，而大 方陈窖豆豉粑则以芽胞杆菌和霉菌共存发酵：两地样品分离的4 0 株菌株经胞外蛋白质 和脂肪水解酶活力、耐盐性能等综合评价，筛选到1 2 株芽胞杆菌可作为陈窖豆豉粑纯 菌发酵的选择菌株。 黔西和大方传统陈窖豆豉粑顶空挥发性化合物主要涵盖醇、酸、酯、醛、酮、酚、 含硫化合物、杂环化合物等七大类，主要来源于脂质氧化、氨基酸降解、糖类发酵、 m a i l l a r d 反应和s 仃e c k e r 降解等途径，但两地样品分别检出的8 1 个和1 2 2 个挥发性化合 物中，能重现的化合物只有3 5 个，其中仅2 1 个化合物同时存在于两地豆豉粑成品中。 陈窖豆豉耙特征香味不仅依赖于关键香味活性化合物的“优势效应”，而且还取决于大 量挥发性化合物之间“适当的含量比例”和“奇妙的风味平衡”。 在陈窖豆豉粑主要工艺阶段中，低分子肽组分f l m w p f ) 和疏水苦味肽组分( h b p f ) 均显著增加，而寡肽、中分子肽和高分子肽组分则显著降低；多数游离氨基酸( 队a ) 、 总游离氨基酸( t f a a ) 以及四个不同滋味特征的游离氨基酸( f a a ) 组均在半成品豆 豉粑( s m d c b ) 阶段达含量峰值，但到成品豆豉粑( d c b ) 阶段却轻微降低。陈窖豆豉粑 特征滋味主要是游离氨基酸、肽组分等滋味活性化合物协同平衡的综合结果。 后熟1 8 个月的陈窖豆豉粑黑色物质含量达4 7 6 ( 以干基计) ；由肽段构成的骨架 中，最丰富的氨基酸残基为a s p 、g l u 、a r g 、l y s 和p r o ；黑色物质粗提物及其分离组分 不仅显示一定的抗氧化活性，而且对四氧嘧啶致糖尿病小鼠具有显著的降血糖功能。 关键词：陈窖豆豉粑；发酵菌群；挥发性化合物；滋味成分；黑色物质；抗氧化活性 降血糖功能。 江南大学博士学位论文 a b s t r a c t s o y b e a l l ( g 耖c 加pm 甜( l ) m e r r i l l ) h a sr e c e i v e di n c r e a s i n ga t t e n t i o n a st h eb e s t n o n - m e a ts o u r c e so fk g h q u a l i t yp r o t e i na n de d i b l eo i lw i t h o u tc h o l e s t e r o la sw e l la s 6 m c t i o n a lf o o d s t u f r sb e c a u s eo fi t sr i c hn u t r i t i o na n ds p e c i n cb i o a c t i v ep h ”o c h e m i c a l s s o y b e a n f e h n e n t e df o o d ，w h i c ha c c o u m e da b o u t3 0t o4 0 o ft h et o t a lw o r l d w i d ef o o d c o n s u m p t i o n ，h a sr e m a r k a b l ev a l u e si nn u t r i t i o n ，h e a l t h ys t y l ea n dm a n ya d v a j l t a g e o u s p r o p e n i e so v e ro t h e rf o o d sd u et ob i o c h e m i c a lm o d i 6 c a t i o no fm i c r 0 0 r g a n i s m s ，a n dh a s g r a d u a l l yb e c o m e9 1 0 b a lp o p u l a rf b o d a sas p e c i a lf 毫盯n e n t e dc o n d i m e n ti ng u i z h o u ，l o n g r i p e n e dd o “c h j 6 口h a se x h i b i t e d g r e a tp o t e n t i a if o rm a r k e t a b i l i t yr e c e n t l yb e c a u s eo fi t se v e r l a s t i n gf l a v o ra n db l a c ks h i n i n g t e x n l r eb ye x c l u s i v em a n u f a c t u r et e c h n 0 1 0 9 yt h e r e f o r e ，t h i ss t u d yw a sc o n d u c t e dt oa d d r e s s t h ef o l l o w i n ga s p e c t sr e g a r d i n gt r a d i t i o n a ig u i z h o ul o n g r i p e n e d d d 甜c f 6 d ：( 1 ) b i o c h e m i c a l b a s i so fn a v o rd e v e l o p m e m ；( 2 ) o p t i m a lp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fr a wm a t e r l a l s ； ( 3 ) i d e n t i f i c a t i o no fd o m i i l a n tm i c r o f l o r aa n df e h n e m a t i v ei s o l a t e s ； ( 4 ) e x n a c t i o no f f 血c t i o n a l i n g r e 出e n t so fm e l a n o i d i n sa j l dd e t e r n l j n a t i o no fi t ss k e l e t o nc o m p o s i t i o n sa sw e l l a sb i o a c t i v i 吼t h er e s u i t si n d i c a t e dt h a t ： t h em a i na d v a l l t a g eo fg u i z h o us o y b e a j lo v e rn o n h e s tc i l i n a s s o y b e a ni n t h e m a n u f a c t u r eo fd d 甜c 向f 6 盯l a yi ni t s 1 1 i 曲p r o t e i nc o n t e n ta n ds m a i lg r a i n b a s e do na f o r c e d e f o 舯a t i o n ( t i m e ) c u r v ed e t e r m i n e db yt e x t u r ea n a l y z e r t h em a x i m a lh e i 曲tp e a k v a l u e ( g ) w a sab e t t e rq u a n t i t yp a r a m e t e rt h a np e a l ( a r e a ( f s ) f o rt h eh a r d n e s so fs o a l ( e da i l d s t e 锄e ds o y b e a ns e e d t h ed o m i n a j l tm i c r o n o r amt h em a n u f a c t u r eo fq 胁，fd d “c 矗f 拍o n j yc o n s i s t e do f b 日c f ，埘s u c ha sb 日c f ，船j “6 f f ，坦肋c f 蛐日明肠门se t c ，w h i l et 1 ed o m i n a n tm i c m n o r ai n d 咖，孵d o “c 矗f 6 口h a dac o m b i n a t i o no f 肋c f ，淞a j l d 如“胁7 i 、v e l v es t r a i n so fb 口c 订，“sw e r e s c r e e n e df o rt h em a l l u f a c t u r eo fl o n g - r i p e n e dd o “c 汤口f r o m4 0s t r a i n so b t a i n e df b mq 蛔船f a n dd 咖愕a r e rc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n c l u d i n ge x t r a c e l l u l a rp r o t e o l y t i ca c t i v i t ya n d l i p i d o l ”i ca c t i v i 吼s a l tt o l e r a n c e e t c t h eh e a d s p a c ev o l a t i l ec o m p o u n d si nq f d ，z y fd d “c a f 6 “a n dd 咖，喀d o “c 向f 6 口i n c i u d e d a l c o h 0 1 s ，a c i d s ，e s t e r s ，a l d e h y d e s ，k e t o n e s ，p h e n o l s ，s u l f u 卜c o n t a i n i n gc o m p o u n d s ， h e t e r o c y c l i cc o m p o u n d s t h e s ec o m p o u n d sm a i n l yd e r i v e df r o ml i p i do x i d a t i o n ，a m i n oa c i d c a t a b o l i s m ，c a r b o h y d r a t ef e m e m a t i o n ，m a i l l a r dr e a c t i o na 1 1 ds t r e c k e rr e d u c t i o n at o t a lo f8l a n dl2 2v o l a t i l ec o m p o u n d sw e r ei d e n t i 6 e df l o mq f 口”x fa n dd 哩矗玎gd o “c 矗f 6 口， r e s p e c t i v e ly ，a i n o n gw h i c h3 5v o l a t i l ec o m p o u n d sw e r er e p e a t e d l yd e t e c t e d ，a n d2 1w e r e p r e s e n t e di nb o t hd o “c 向f 6 dp r o d u c t s a r o m a t i cn a v o ro fl o n g r i p e n e dd d “c 矗f 6 dw a s a b s t r a c t d e t e h n i n e dn o to n l yb yd o m i n a n c eo fk e ya r o m a t i cc o m p o u n d s ，b u ta l s ob yw e i 曲t e d c o n c e n t m t i o nr a t i oa 1 1 dc r i t i c a lb a l a n c ea m o n gm a n yv 0 1 a t i l ec o m p o u n d s l o w m o l e c u i a rw e i g h tp e p t i d ef h c t i o n s ( l m w p f ) a 1 1 dh y d r o p h o b i cb i t t e r p e p t i d e 疗a c t i o n s ( h b p f ) w e r ei n c r e a s e ds i g n i 6 c a n t l yo v e rt h em a n u f a c t u r i n gp m c e s so f1 0 n g r i p e n e d d d “c 矗曲口 b yc o n t r a s t ，o i i g o p e p t i d e ，m e d i u r n a j l dh i g h m o i e c u i a rp e p t i d e 仔a c t i o n sw e r e r e d u c e dr e m a r k a b l y m o s t 矗e e 锄i n oa c i d s ( f a a ) ，t o t a if r e e 啪i n oa c i d s ( t f a a ) a r i df o u r t a s t e 舭e 锄i n oa c i d sr e a c h e dt 1 1 e i rp e a k1 e v e l sa ts e m i f i n i s h e dd d 西f 6 口，a n dd e c r e a s e d s l i g h t l ya tf i n i s h e dd d 甜c f 6 t h et y p i c a lt a s t eo fl o n g r i p e n e dd d “c 向f 6 口w a sa t t r i b u t e dt o s y n e 唱i s ma n db a l a n c ea m o n g 舶e 锄i n oa c i d sa 1 1 dd i 疗e r e n tp e p t i d ef r a c t i o n s m e l a n o i d i n sc o n t e n ti n1 8 一m o n t hr j p e n e d 肋w 五西口w a sa sh i 曲a s4 7 6 ( d r yb a s e ) t h ed o m i n a n ta m i n oa c i dr e s i d u e si nm e l a n o i d i np e p t i d es k e l e t o n sw e r ea s p a r t i ca c i d ， g l u t a m i ca c i d ，a r g i n i n e ，1 y s i n ea n dp r a l i n e c m d ee x t m c ta n dp u r i 丘e dm e l a n o i d i n se x h i b i t e d as i 朗m c a n th y p o g l y c e m i ce 疗e c to nd i a b e t i ca 1 1 0 x a l l 一i n d u c e dm i c e ，a sw e l la si nv i 仃0 a n t i o x d a t i v ea c t i v i 何 蜀哕h 懈，d 蟹：l o n g r i p e n e dd o “c 曲口；f e m e n t a t i o nm i c r o n o m ；v b l a t i l ec o m p o u n d ；t a s t e c o m p o n e m ；m e l a n o i d i n s ；a n t i o x d a t i v ea c t i v 时；h y p o g l y c e m i ce 临c t i i a c e a e d a a n o v a a r a a s a w b c a a s c a t c e d h s d m d s d m t s e p r e s r g c m s f a a f d f f f a f i d g c m s g c o g m o s g p h p l c g p x h a c c p h b p f h e m f h d l h d m f h m f h p l c m s h s s p m e i d d m 缩略符号 血管紧张素转换酶 香味提取物稀释分析 方差分析 芳香族氨基酸 水分活度 支链氨基酸 过氧化氢酶 毛细管电泳 动态项空捕集 二甲基二硫醚 二甲基三硫醚 电子顺磁共振 电子自旋共振 液相色谱质谱联用 游离氨基酸 风味稀释因子 游离脂肪酸 火焰离子检测器 气质联用 气相色谱一嗅觉测试 基因工程菌 凝胶过滤高效液相色谱 谷胱苷肽过氧化物酶 危害分析与关键控制点 疏水苦味肽组分 4 羟基- 2 ( 5 ) - 乙基- 5 ( 2 ) 一甲基一3 ( 2 h ) 一呋喃酮 高密度脂蛋白 4 - 羟基一2 ，5 - 二甲基- 3 ( 2 h ) ，呋喃酮 4 羟基一5 一甲基一3 ( 2 h ) 一呋喃酮 液相色谱质谱联用 项空固相微萃取 胰岛素依赖型糖尿病 i p 6 l d l l m w p f l s d m b c m r p s m t b c n g f n i d d m n k n p n o a v s o p a p d a p d c a a s p i s p q q p t a s n r p h p l c r o s s d s p a g e s o d t c a s n t f a a t i s t l c t n t p a t q m u r e a p a g e 、l s d e w s n 肌醇六磷酸 低密度脂蛋白 低分子肽组分 最小平方差 1 一甲基一b - 咔啉 m a i l l a r d 反应产物 1 一甲基- l ，2 ，3 ，4 - 四氢b 咔啉 神经生长因子 非胰岛素依赖型糖尿病 纳豆激酶 非蛋白氮 香味活度值 邻苯二醛 马铃薯葡萄糖琼脂培养基 氨基酸消化率校正评分 蛋白酶抑制剂 吡咯喹啉醌 磷钨酸溶解氮 反相高效液相色谱 活性氧 s d s 一聚丙烯酰胺凝胶电泳 超氧化物歧化酶 三氯乙酸溶解氮 总游离氨基酸 胰蛋白酶抑制剂 总离子流色谱 总氮 组织纤维蛋白酶原激活剂 全面质量管理 尿素聚丙烯酰胺凝胶电泳 真空同时蒸馏，溶剂萃取 水溶性氮 q d c d d c d d c n d d c b q d c b d d c y 黔西豆豉曲 大方豆豉曲 大方豆豉泥 大方豆豉粑 黔西豆豉粑 大方豆豉叶 s s d q d c s m d c b d c b l g m d c 蒸煮黄豆 豆豉曲 且豉 豆豉粑半成品 陈窖豆豉粑 老干妈豆豉 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：壑迫连 日期：枷6 年易月日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的裁 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 第一章绪论 第一章绪论 i 1 大豆资源概况与消费需求 大豆在植物分类学中属豆科( 三e 删f ”日p ) ，蝶形花亚科( s “6 廊小尸印f ，f d n o 妇口p ) ， 大豆属( g ，y c f n p ) ( 图1 1 ) 。现广泛种植的栽培大豆( g 咖加口m 蕊( l ) m e 1 1 ) ，是中国 从野生大豆( g 纱c f n ps q 廊) 通过长期定向选育，不断向大粒、非蔓生型、熟期适中、含 油量高的方向改良驯化而成的一年生草本植物【l ，”。 大豆是世界主要粮食作物中唯一公认原产于中国的作物【3 】，被誉为“中国文明基础 的五谷( 水稻、大豆、小麦、大麦和粟) 之一”。远自商代，我国就有种植大豆的记载， 在许多古书中曾称其为“菽”，如诗经中就有“中原有菽，庶民采之”的记载，到 秦汉以后，“大豆”一词代替了“菽”字，始见于神农书中“八谷生长篇”的记 载：“大豆生于槐，出于沮石云山谷中，九十日花，六十日熟，凡一百五十日成”。据推 算，我国大豆种植已有近5 0 0 0 年的历史，而世界其它国家和地区，大豆栽培历史较短， 都是近代才直接或间接相继从我国传去的1 4 j 。目前，大豆种植遍及世界五十多个国家和 地区，已成为国际化程度最高和经济意义最大的农产品之，是食品、饲料以及部分工 业用品的重要来源。 豆科p 列朋加。舳e ) l 蝶形花亚科( 跚龟向聊p 印讲o d i 出口p ) i 大豆属( g 砂c f n 8 ) l 广 g c 加p 亚属可口亚属 i 厂 野生大豆( g f y c f n ps 咖)栽培大豆( g 咖f n p 锻) 图1 - l 大豆的植物分类学 f i g 1 1c a t e g o r yp | a n tt a i o o m yo fs o y b e a n 1 1 1 世界大豆主产国及全球年产量 大豆，作为最有价值的豆科作物，随着商业用途的不断发现，其种植面积和年产量 虽受多种因素调控而有所波动，但总体趋势仍逐年上升。根据联合国粮农组织( f a o ) 的 统计数据1 5j ( 表1 1 ) ，美国和巴西的大豆年产量，近十年来稳居世界第一和第二，自1 9 9 8 年起，阿根廷跃居第三，中国则退列第四。到2 0 0 4 年，世界大豆年产量达2 1 4 5 7 万吨， 其中8 0 1 的产量源于世界前三位的美国、巴西和阿根廷【6j ，尤其美国，约占世界大豆 总产量的5 0 3 0 。目前，大豆己成为除水稻、小麦和玉米三大粮食作物以外的产量最 江南大学博士学位论文 高的油料作物，占全球油籽产量的5 0 以上。根据德国汉堡行业刊物油世界( 0 i l w o r i d ) 的最新预测，2 0 0 5 0 6 年度全球大豆产量可能达2 2 l 亿吨，将大幅超过2 0 0 4 0 5 年度2 1 5 亿吨的产量水平。 表l l1 9 9 5 _ 2 4 年度大豆主产国及全球年产量【5 j ( 万吨) t a b l el ls o y b 朗no u t p u to f w o r l da n di 明d i n gc o 叻t r i 船f o r1 9 9 5 - 2 0 0 4 1 1 2 我国大豆消费需求与国际贸易 近十年来，随着我国经济的加速发展和城市化进程的不断推进，人民生活水平大幅 提高，大豆压榨业和加工业日趋兴旺，大豆年需求量快速递增。根据联合国粮农组织的 统计数据1 5 j ( 表1 2 ) ，我国大豆年需求量从1 9 9 4 年的1 6 1 5 万吨上升到2 0 0 4 年的3 8 1 5 万吨。但是，由于农业产业结构的调整、实际可利用耕地资源的匮乏以及市场价格因素 的波动，我国大豆种植面积和年产量与巴西、美国和阿根廷相比，实际增幅差距较大， 市场呈现严重的供不应求，生产需求比从1 9 9 5 年的9 4 5 4 下降到2 0 0 4 年的4 2 7 3 。 所以，自1 9 9 5 年起我国从大豆净出口国变成了大豆净进口国后，大豆年进口量一直保 持快速刚性增长，到2 0 0 4 年已达2 0 0 0 万吨j 。但从全球范围看，虽然大豆总需求量从 1 9 9 5 年的1 3 1 5 9 万吨上升到2 0 0 4 年的2 0 8 3l 万吨，可是大豆年产量也从1 9 9 5 年的1 2 4 9 6 万吨相应增加到2 0 0 4 年的2 1 4 5 7 万吨。所以，随着大豆国际贸易量的不断增加( 1 9 9 5 年为3 2 0 0 万吨，到2 0 0 4 年达6 2 0 0 万吨) ，全球大豆基本保持供需平衡( 生产需求比 9 3 7 9 l0 30 1 ) 。目前，美国、巴西和阿根廷已成为世界前三位的大豆出口国，而中国、 欧盟和日本则是全球三大进口国。根据0 i lw 酬d 的预测，2 0 0 5 0 6 年度全球大豆需求量 可能达2 1 5 亿吨，比2 0 0 4 ，0 5 年度的2 0 8 亿吨水平也将有大幅提高。 1 2 大豆基本营养素及生理活性物质 长期以来，大量食品营养学和医学研究认为，大豆不仅含有3 0 4 5 的优质蛋白、 1 6 2 4 的油脂、2 0 3 9 的碳水化合物、4 5 的矿物质以及丰富的维生素等基本营养 素川，而且还含有大量的异黄酮、皂甙、植酸、植物固醇、胰蛋白酶抑制剂等生理活性 物质0 1 ，具有突出的营养健康机能i “】。 1 2 1 大豆基本营养素 1 2 1 1 优质蛋白 第一章绪论 现代食品营养学研究表明，大豆蛋白质中，8 种人体必需氨基酸种类齐全，比例恰 当，且富含赖氨酸，可弥补谷类食品赖氨酸的不足。过去一直认为大豆蛋白质缺少蛋氨 酸，但是1 9 8 5 年，f a o w h 0 采用最新评价体系p d c a a s ( 氨基酸消化率校正评分) ， 通过人体试验表明，大豆蛋白质与肉类、鸡蛋和牛奶等蛋白质一样，可达1 0 的最高分， 是“完全蛋白质”的唯一植物来源。所以，大豆是植物性食品中蛋白质含量最高、生物 效价可与肉、蛋、奶相媲美的食品。 表1 _ 21 9 9 5 _ 2 0 0 4 年度中国及世界的大豆需求与进出口贸易量吲( 万吨) t a b l e1 ，2s o y b 明nr e q u i 嘲n 蚰ta n di m p o na n de i p o r tt 豫d eo f w o r da n dc h m af o r1 9 9 4 - 2 4 3 生产需求比( ) 一产量总需求1 0 0 。 1 2 1 2 油脂 大豆不仅含油量高，而且脂肪酸组成合理，质量优于动物性脂肪。其中，不饱和脂 肪酸含量在8 5 以上，油酸、亚油酸、亚麻酸等人体必需脂肪酸含量达5 2 4 0 。食用 不饱和脂肪，能降低总胆固醇水平，增加高密度脂蛋白( h d l ) 与低密度脂蛋白( l d l ) 的胆固醇比率，即使不改变总脂的摄入，也可避免肥胖；能抑制血块在心脑血管内的凝 沉积聚，从而有助于预防中风和心血管疾病，对防止心血管硬化、高血压和冠心病有良 好作用。大豆不含胆固醇，是人体必需脂肪酸的最佳来源，而必需脂肪酸作为前列腺素 的合成原料，与多种疾病的产生和人体健康密切关联。 1 2 1 3 碳水化合物 大豆中碳水化合物的组成较为复杂，主要包括：可溶性的蔗糖、棉子糖、水苏糖等 低聚糖类：不溶性的阿拉伯糖、半乳糖、木质素等多糖类( 统称膳食纤维) 。大豆低聚糖 江南大学博士学位论文 约占籽粒干重的1 0 ，但除蔗糖外，水苏糖和棉子糖不能被人体消化吸收，常引起肠 胃胀气，然而水苏糖和棉子糖作为双歧增殖因子，能活化肠道双歧杆菌并促进其生长繁 殖，产生大量醋酸和乳酸，降低肠道p h 值，从而抑制大肠杆菌等有害菌的生长，起到 整肠作用，同时大豆低聚糖可以增加维生素合成量，降低血液中的胆固醇，分解致癌物 质，并使人体免疫功能得到改善，对防治便秘、抗衰老有重要作用【1 2 ，1 3 l 。对不易消化的 膳食纤维，现代营养医学已将其确认为人体必需的“第七营养素”，可带走人体大量的 有毒、有害物质，对预防肥胖症、糖尿病、大肠癌等有着重要的作用【1 4 ，1 5 】。 1 2 1 4 矿物质和维生素 大豆中的矿物质含量丰富，包括钾、钠、钙、镁、磷、硫、铁、铜、锰、锌等1 0 多种。正是因为大豆所富含的高吸收率钙，再加上大豆蛋白质的降低钙排泄以及大豆异 黄酮的抗雌激素作用i l ”，使大豆食品成为具有补钙和预防骨质疏松等功能的保健食品。 o o h o 图1 2p q q 的化学结构 f i g 1 - 2t h ec h e m i ls t 州c t u 仲o f p q q 大豆中的维生素以水溶性维生素为主，脂溶性维生素较少，主要有v b i 、v b 2 、v b 3 、 v b 6 、v e 等。值得关注的是，日本科学家最近发现的一种水溶性b 族维生素吡咯喹 啉醌( p q q ) ，可能成第1 4 种维生素( 结构见图1 2 ) l l “。现已研究发现，p q q 对哺乳动 物具有很多生理功能：它是醌蛋白的辅基，作为电子的受体或供体参与酶催化的氧化还 原反应7 】；它是哺乳动物的生长因子，缺乏p q q 的老鼠表现出很多不良症状，如生长 缓慢，皮肤易损伤，繁殖能力低下i l 驯；它可以使神经生长因子g f ) 数量增加l j9 1 ，对神 经组织损伤起到修复作用1 2 ：另外它还具有抗氧化作用。p q q 在大豆和豆腐中的含量分 别为9n g 和2 4n g 幢，而在纳豆和味噌中的含量分别为6 1n g 和1 7n g 偿。 1 2 2 大豆主要的生理活性物质 1 2 2 1 异黄酮 大豆约含o _ 3 左右的异黄酮，但因品种【2 ”、栽培环境f 2 2 】和贮藏条件【2 3 】的不同而有 所变化1 2 4 j 。现已研究表明，大豆中的异黄酮主要以游离苷元和结合糖苷两种形式存在， 其中苷元包括黄豆素、染料木索和大豆黄素三种，而糖苷则有葡萄糖苷、丙二酰基糖苷 和乙酰基糖苷三种类型，故大豆中共有1 2 种异黄酮1 23 ，”j 。由于异黄酮具有类似人体雌 第一章绪论 激素的功能，故又称为“植物雌激素( p h y t o e s t r o g e n ) ”| 2 6 l 。 长期以来，因异黄酮与豆腐、豆奶等豆制品的苦涩味密切相关，故被视为不良成分 而试图除去。但近来流行病学研究显示，亚洲人乳腺癌、前列腺癌和结肠癌的发病率比 美国人和西欧人低【27 。”j ，其主要原因就是亚洲人膳食结构中食用了较多的大豆制品，摄 入了大量的异黄酮，平均为4 0 8 0m g d ，而抑制癌症的异黄酮有效量为1 5 2 0 m g m g d 【3 3 4 “。更重要的是，经美国科学家研究发现，三羟基异黄酮( g e l l i s t e 抽) 结晶体 在恶性肿瘤孕育中，可有效地阻滞血管增生，断绝养料来源，延缓或阻止肿瘤变成癌症。 所以，大豆异黄酮不仅是大豆及其发酵制品中最引人注目的功能性成分，而且还被认定 为目前植物界筛选抗癌成分的首选物质。关于异黄酮抗癌作用机理，现报道有几种机制： 性激素调节作用、抑制酪氨酸蛋白激酶活性、抑制拓扑异构酶活性、抗氧化作用和诱发 癌细胞凋亡等。 大豆异黄酮除具有抗肿瘤作用外，还具有许多其它生理活性，如抗氧化，抗菌、抗 溶血，对心血管疾病、骨质疏松症以及更年期综合症也具有预防和治愈作用【3 7 ，3 8 】。此外， 大豆异黄酮作为植物雌激素，可明显提高动物的免疫功能，改善动物体内的生理过程和 繁殖能力。 然而值得一提的是，根据最新的动物模型和体外试验，提出了令人担忧的问题，异 黄酮的过量消费可能对精子的产生和生殖系统有负面影响【3 9 m 】。 1 2 2 2 皂甙 整粒大豆的皂甙含量为o 1 0 5 ，但子叶中仅o 2 o 3 ，下胚轴中高达2 ，皂 甙也是引起大豆食品产生苦涩味的因子之一。非加热和加热处理的全脂豆粉约含0 5 的皂甙，表明其具有热稳定性。传统的大豆食品( 豆奶，豆腐等) ，皂甙含量变化范围为 0 3 0 4 ，与大豆中的含量相当，发酵食品中含量相对较低，约为o 1 5 o 2 5 【4 3 l 。 大豆皂甙由三萜类同系物( 皂苷元) 与葡萄糖、半乳糖、木糖、鼠李糖、阿拉伯糖、 葡萄糖醛酸等糖类或糖酸缩合而成，主要包括a 、b 、e 三个皂甙群】。近年来的研究表 明，大豆皂甙具有多种生物、药理活性1 4 ”j ：可以降低血液中胆固醇和甘油三酯的含量， 抑制血清中脂类的氧化，有效防止过氧化脂质生成：能够清除自由基；抑制凝血酶活性 并使之失活，阻止血小板凝聚和血栓纤维蛋白的形成；可明显抑制肿瘤生长，对肿瘤细 胞的d n a 合成和细胞转移有抑制作用，能直接杀伤肿瘤细胞，破坏其表面结构和功能， 特别是对人类白血病细胞的d n a 合成有很强的抑制作用，具有抗肿瘤活性，同时对x 一 射线具有防护作用，有利于肿瘤病人抵抗放疗、化疗引起的副作用：对人类艾滋病毒 ( a j d s ) 和免疫缺陷病毒( h ) 的致病力和传染性具有抑制效果。 1 2 2 3 胰蛋白酶抑制剂 在所有的蛋白酶抑制剂( p r o t e a s e i n h i b i t or s ，p i s ) 中，胰蛋白酶抑制剂( t r y p s i n i n h i b i t o r ， t i s ) 最受关注。现己从成熟大豆种子中分离鉴定出2 种胰蛋白酶抑制剂，即库尼兹胰蛋 白酶抑制剂和包曼一伯克胰蛋白酶抑制剂，二者共占贮藏蛋白总量的6 口”。长期以来， 蛋白酶抑制剂与植物凝血素、植酸盐、丹宁一样，被认为是大豆的抗营养因子口“，但最 江南大学博士学位论文 近的研究证实，它也具有预防和抑制癌症的作用1 5 3 ，“j 。大豆包曼伯克胰蛋白酶抑制剂 ( b b i ) 可抑制或阻止诱导结肠癌的发生，虽然对癌细胞没有直接的杀伤效果，但它在离 体条件下可阻止正常细胞的恶性转化，甚至在癌症晚期亦能如此【5 ”。库尼兹胰蛋白酶抑 制剂近来已被用作化学保护剂以及其它医学用途，如促进头发的生长和护色1 56 5 7 】。 大豆中胰蛋白酶抑制剂含量为1 7 2 7m g ，因此大豆蛋白中约含3 5 1 2 3m g 的胰 蛋白酶抑制剂。经脱皮、脱脂处理后的大豆粉，胰蛋白酶抑制剂不仅没丢失，反而增加 到2 8 3 2m g ，在蛋白质中含量相应地变为5 8m g 。胰蛋白酶抑制剂可加热钝化，经 加热处理的烘烤大豆粉胰蛋白酶抑制剂含量很低( 8 1 0m g 样品) 。传统大豆食品中 的胰蛋白酶抑制剂含量都很低，经酶或酸水解的豆酱汁中胰蛋白酶抑制剂含量仅为o 3 m g ，相当于3 3m g 蛋白质。经发酵生产的豆酱，其含量约为4m g 幢。豆腐的胰蛋 白酶抑制剂含量( 9 m g 但蛋白质) 接近烤制的豆粉( 1 6 m g 儋蛋白质) 。 1 2 2 4 植酸 植酸( p 蛳i ca c i d ) 又名肌醇六磷酸( i n o s i t o lh e x a p h o s p h a t e ，i p 6 ) ，在植物界普遍存在， 尤其谷物和豆类中含量丰富( o 4 6 4 ) 【5 8 ”】。因植酸多以ca _ ”、m ，、k + 盐的形式存在， 故长期以来都认为植酸干扰矿物质( f e ，z n 等) 的吸收【加“j 。但近来的研究表明，植酸也 是一种肿瘤抑制物f 6 2 删，能抑制结肠癌鲫、乳房癌f 6 7 】、前列腺癌 酗7 和胰癌6 9 ，训的发生； 具有很强的抗氧化活性叭7 2 1 ，能保护d n a 免受氧化性损伤 7 3 】；能预防肾、肌腱、心血 管等软组织钙化【7 4 j ：能抑制黑素瘤细胞的增殖。 植酸在大豆中的含量因品种不同而有显著变化( 1 2 _ 3 ) 。大豆种皮中的含量为 o 1 o 5 ，下胚轴中为o 9 ，子叶中含量高达1 6 。全脂豆粉主要来自大豆子叶，因 此植酸含量变化范围为1 5 1 8 ，而脱脂豆粉、浓缩蛋白、分离蛋白需要额外的加工 程序，植酸含量范围为1 2 。传统大豆食品的植酸含量为o 5 3 ，其中丹贝含量最 低( o 5 1 ) ，而豆腐相对较高( 1 5 3 ) 。 1 2 2 5 植物甾醇或固醇 早在1 9 5 1 年，d 一谷甾醇就首次被认为是高胆固醇治疗剂【7 “。经长期来的研究证实， 植物甾醇或固醇( p h ”o s t e r o l p l a j l ts t e r 0 1 ) 能降低血清中的低密度胆固醇( l d c c ) ，这是因 为：一方面，植物甾醇为三萜类化合物，在结构上类似于动物胆固醇，可通过竞争抑制 胆固醇的吸收；另一方面，植物甾醇在肠道中大量吸收胆汁酸，但本身却很少被吸收， 大部分随粪便排出f 77 7 9 】。另外，植物甾醇与皂甙同样具有抑制结肠癌的作用，在大鼠食 物中添加o - 2 b 一谷甾醇可抑制结肠癌的发生，减少结肠细胞增生【8 0 】。但是，最新的报 道认为，植物甾醇可能是谷甾醇血症( s i t o s t e r o l e m i a ) 患者冠心病的风险因子。 人类食谱中，大豆是甾醇类的主要提供者，尤其是p 谷甾醇含量可达9 0m g 1 0 0 9 。 豆油中含有丰富的植物甾醇，但经精炼和氢化作用后，甾醇类含量由3 1 5m 1 0 0 9 降至 1 3 2m g 1 0 0 9 。东、西方人食物中，甾醇类摄入量显著不同，西方人大约为8 0m g 天， 而日本人和素食者摄入的甾醇含量高达3 4 5 4 0 0m 叠天瞄“。 第一章绪论 1 2 2 6 磷脂 大豆富含卵磷脂、脑磷脂、肌醇磷脂、磷脂酸等磷脂类物质，占毛油的1 1 3 5 ， 尤其是大豆作为卵磷脂的“富矿”，一直倍受关注。卵磷脂由磷脂与胆碱结合而成，在 卵磷脂胆固醇酰基转移酶的作用下，可酯化胆固醇使之保持悬浮状态，阻止胆固醇在血 管内壁沉积，从而转入血浆，排出体外；卵磷脂可降低血液粘度，促进血液循环，预防 心脑血管疾病。因此，大豆磷脂是最好的胆碱源，与其他胆碱源相比，具有纯天然、生 物有效性高的优势。另外，卵磷脂被机体消化吸收后所释放出的胆碱，是影响大脑神经 信号传递的重要物质，具有治疗运动障碍疾病和神经官能症、防治老年性痴呆和记忆力 减退等特殊功效。 1 2 2 7 酚酸类化合物 大豆中的酚酸类化合物是含有酚羟基化合物的总称。绿原酸、咖啡阿魏酸和对羟基 肉桂酸是大豆中主要的酚酸类化合物。酚酸化合物在油水体系中具有较强的抗氧化活 性。有研究证明，绿原酸和咖啡酸的抗氧化能力最强，而对羟基肉桂酸最弱【8 3 】。 1 3 大豆食品的市场动态和加工利用现状 1 3 1 大豆食品的市场动态 当今世界普遍认为，营养不良和营养过剩同在，贫困病与文明病并存。大量流行病 学调查表明，高热量、高脂肪、高蛋白和低矿物质、低维生素、低膳食纤维的“三高、 三低”西方膳食模式，是肥胖症、高血压、高血脂、心脑血管病、糖尿病等“富贵病” 或“文明病”泛滥的主要原因，而几千年农耕文明形成的“以谷物和豆类为主、适当补 充动物性食物、兼食足量蔬菜和水果”的东方平衡膳食，对人体健康有着重要的保护作 用阱j 。因此，蕴涵“药食同源、寓医于食”中医理念的功能食品，己逐渐成为2 l 世纪 食品的主流，在世界范围内被承认和接受盼“l 。 豆类，包括大豆、豌豆、蚕豆、云豆、菜豆、斑豆、利马豆、鹰嘴豆等豆科植物， 在人类营养供给，尤其发展中国家低收入人群的膳食模式中，占有极为重要的位置【8 7 】。 其中，蛋白质和脂肪含量最高的大豆，被誉为“豆中王”、“田中肉”、“绿色牛乳” 和“蛋白质发电站”，作为人类重要的零胆固醇非肉优质蛋白源和食用油源，在数百种 天然食物中，一直倍受消费者的喜爱和营养学家的推崇【88 1 。尤其近年来，大量人体和动 物实验研究表明，大豆蛋白质可降低引起心血管疾病主要病因之一的血清胆固醇含量 【8 9 9 2 】。所以，1 9 9 9 年1 0 月，美国食品药物管理局( f d a ) 正式批准了“大豆为健康食品” 的企业诉求，并发布声明说：“与低脂肪的饮食配合，每日食用2 5 克大豆蛋白质( 相当于 6 2 5 克大豆) ，可大量降低人体血清胆固醇，减轻患心脏病的风险”【9 3 。9 5 】。这一公告无凝 将大豆食品推入了兼具独特疗效和营养价值的“功能食品”之列f 9 “，更直接刺激了全球 大豆食品的消费热潮归”。因此，原仅在东方膳食中占重要位置的大豆食品，迅速发展成 为全球化趋势食品，主导着国际健康食品市场1 98 1 。例如，以西餐为主的美国，大豆食品 就以每年2 0 的速度大幅增加，仅添加大豆蛋白质的食品就有2 5 0 0 种，到2 0 0 2 年，大豆 江南大学博士学位论文 食品年销售额已达3 5 0 亿美元j 。所以，美