（食品科学专业论文）粗壮脉纹胞菌发酵豆渣的研究及产品开发.pdf

摘要 摘要 以豆制品加工过程中的副产品豆渣为原料，用本实验室从江西传统发 酵食品中分离诱变筛选的高产菌株n e u r o s p o r a c r a s s a 来发酵豆渣，研究该菌发 酵豆渣的最佳发酵条件。对传统天然的发酵豆渣糕制作工艺进行了改进。同时 以发酵豆渣为原料开发了发酵豆渣饼干，发酵豆渣面包，发酵豆渣燕麦片，油 炸小食品等，主要研究结果如下： 1 以粗纤维、蛋白质含量及n e u r o s p o r a c r a s s a 生长情况为指标研究最佳发 酵条件，实验发现n e u r o s p o r a c r a s s d 发酵豆渣过程中，豆渣的水含量、p h 值和 发酵温度对豆渣发酵影响较大，而接种量超过2 5 9 k g 豆渣菌就可以迅速发酵， 可以通过发酵时间来控制豆渣发酵的程度，发酵2 3 天即可食用。 n e u r o s p o r a c r a s s a 固体法发酵豆渣的最优条件为温度t = 2 9 5 ，含水量 w = 6 6 5 ，p h = 6 3 。发酵产物烘干后所得产品色泽为棕黄色或深黄色，颜色均匀， 并具有发酵产品特有的香味。 2 对利用单一菌种n e u r o s p o r a c r a s s a 发酵豆渣得到发酵豆渣糕，研究了包 装材料、包装方法、杀菌温度、杀菌时间、包装真空度和储藏温度对产品保质 期的影响，通过破坏性加速实验估测了采用最佳包装条件下的保质期为2 5 天左 右。 3 研究了发酵豆渣粉在焙烤食品中的应用，发酵的豆渣饼干的最佳配方： 面粉8 8 ，豆渣粉1 2 ( 其他辅料以面粉+ 豆渣粉为基准，占其质量的百分比) ， 油脂2 5 ，白砂糖3 5 ，疏松剂2 o ，食盐0 4 ；并就发酵豆渣面包的质构性 质和感官指标的相关性进行了研究，得出感官综合评分与粘着性、弹性、咀嚼 性、回复性呈显著正相关，与硬度呈显著负相关；且添加9 的发酵豆渣粉制出 的面包感官品质最佳。 4 研究了发酵豆渣燕麦冲剂及油炸食品的制作，以粘度、可溶性固形物含 量和感官评价为指标，实验得出最佳配方为：8 5 燕麦片，1 5 发酵豆渣粉( 其 它辅料以燕麦片+ 豆渣粉为基准占其质量的百分比) ，2 5 全脂奶粉，6 白砂糖。 n e u r o s p o r a c r a s s a 可将豆渣发酵制作成一种方便、营养丰富和味道鲜美的食 品：实验证明发酵豆渣粉可以很好的应用于饼干、面包、燕麦冲剂等食品中。 关键词：豆渣：粗壮脉纹胞菌；发酵；工艺；产品 u a b s t r a c t a b s t r a c t s o y b e a nd r e g si sb y - p r o d u c t sp r o c e s s i n gb e a n ，w h i c hw a su s e da sr a wm a t e r i a l s f e r m e n t i n gb yh i g h y i e l ds t r a i n sn e u r o s p o r a c r a s s ag e t t i n gf r o mt h et r a d i t i o n a l f e r m e n t e df o o di nj i a n g x i t h i sp a p e rh a ss t u d i e dt h eo p t i m a lf e r m e n t i n gc o n d i t i o no n s o y b e a nd r e g sb yt h i ss t r a i n sa n di m p r o v e dt h et r a d i t i o n a ln a t u r a lf e r m e n t a t i o n p r o c e s st op r o d u c es o y b e a nd r e g sc a k e a tt h es a m et i m e ，u s i n gf e r m e n t e ds o y b e a n d r e g sa sr a wm a t e r i a l st od e v e l o paf e r m e n t e ds o y b e a rd r e g sb i s c u i t s ，b r e a da n d s o y b e a nd r e g sf e r m e n t e do a t m e a la n df r i e df o o d s m a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 i tw a sf o u n df r o me x p e r i m e n tt h a tt h em a i ni n f l u e n c i n gf a c t o r sw e r et h ew a t e r c o n t e n to fs o y b e a nd r e g s ，p hv a l u ea n dt e m p e r a t u r eo ft h ef e r m e n t a t i o n d u r i n g f e r m e n t i n gp r o c e s s a n dt h ei n o c u l a t i o na m o u n tw a so v e r2 5 9 k gc a nf e r m e n tr a p i d l y , t h ed e g r e eo ff e r m e n t a t i o nc a l lb ec o n t r o l l e db yt i m e ，a n dt w ot ot h r e ed a y sl a t e rc a n b ee a t e n t h eo p t i m i z e dt h ef e r m e n t i n gp a r a m e t e r sa c c o r d i n gt ot h eb o x b e n h n k e n c e n t e r - u n i t e de x p e r i m e n t a ld e s i g np r i n c i p l e sa n dt h em e t h o do fr e s p o n s es u r f a c e a n a l y s i sw e r et e m p e r a t u r et = 2 9 5 ，w a t e rc o n t e n tw = 6 6 5 ，p h = 6 3 t h el u s t e r o ft h ep r o d u c t sf o r m e db yd r y i n gf e r m e n t e dp r o d u c t si sd e e py e l l o w i s hb r o w nc o l o r o rd e e py e l l o wa n dt h ec o l o ri se v e n ，a n dt h e yh a v et h es p e c i a lf l a v o ro ff e r m e n t e d p r o d u c t s 2 t h ef e r m e n t e ds o y b e a nd r e g sc a k ew a sm a d eb yt h es i n g l en e u r o s p o r a c r o s s a i n v e s t i g a t i n gt h ee f f e c t so fp a c k a g i n gm a t e r i a l s ，p a c k a g i n gm e t h o d ，s t e r i l i z a t i o n t e m p e r a t u r e ，s t e r i l i z a t i o nt i m e ，p a c k a g i n gv a c u u ma n ds t o r a g et e m p e r a t u r eo nt h e s h e l f - l i f ep r o d u c t s ，a n du s i n ga c c e l e r a t i n ga n dd e s t r u c t i v ee x p e r i m e n t st oe s t i m a t et h e s h e l f - l i f ew a s t w e n t y - f i v ed a y su n d e rt h eo p t i m a lp a c k a g i n gc o n d i t i o n s 3 ad r yg r i n d i n gf e r m e n t e ds o y b e a nd r e gw a su s e da sm a i nr a wm a t e r i a lt o i n v e s t i g a t et h ea p p l i c a t i o n si nt h eb a k e r yf o o d t h eo p t i m a lf o r m u l ao ff e r m e n t e d s o y b e a nd r e g sb i s c u i tw a s8 8 w h e a tf l o u r ( o t h e ra u x i l i a r ym a t e r i a lw a sc o m p u t e db y t h ep e r c e n t a g eq u a l i t yo fs o y b e a nd r e g sp o w d e ra n dw h e a tf l o u r ) ，12 s o y b e a nd r e g s p o w d e r , 2 5 f a t ，s u g a r3 5 ，b u l k i n ga g e n t2 o ，s a l to 4 b yu s i n go r t h o g o n a l e x p e r i m e n t ；t h et e x t u r ei n d e x e so ff e r m e n t e ds o y b e a nd r e g sb r e a da n dt h es e n s o r y l i i i n d e xw e r ei n v e s t i g a t e d ，a n df o u n dt h a tt h es e n s o r yv a l u e sh a v es i g n i f i c a n tp o s i t i v e c o 门r e l a t i o nw i t ha d h e s i v e n e s s ，s p r i n g i n e s s ，c h e w i n e s s ，r e s i l i e n c ea n dh a v en e g a t i v e c o 仃e l a t i o nw i t hh a r d n e s s t h eb e s ts e n s o r yq u a l i t yo fb r e a d c a nb eg o tb ya d d i n g9 o ft h ef e r m e n t e ds o y b e a nd r e g sp o w d e r 4 i no r d e rt of e r m e n t e db e a nd r e g sw a su s e dw i d ei nf o o d ，i tw a sa l s os t u d i e d t h em e t h o df o rm a k i n go a t m e a lg r a n u l ea n df r i e df o o d , t h r o u g ht e s t i n gt h ei n d i c a t o r s o fv i s c o s i t y , s o l u b l es o l i d sc o n t e n ta n ds e n s o r ye v a l u a t i o nf o u n dt h a tt h eo p t i m a l f o 肌u l aw e r ef e r m e n t e ds o y b e a nd r e g sp o w d e r15 ，o a t m e a l8 5 ( o t h e ra u x i l i a r y m a t e r i a lw a sc o m p u t e db yt h ep e r c e n t a g eq u a l i t yo fs o y b e a nd r e g sp o w d e ra n d o a l m e a l ) w h o l em i l kp o w e r 2 5 a n ds u g a r6 s o y b e a nd r e g sc a nb ef e r m e n t e dac o n v e n i e n t ，n u t u r i o u sa n d d e l i c i o u sf o o d t h e e x p e r i m e n th a dp r o v e nt h a tt h ef e r m e n t e ds o y b e a nd r e g sp o w e rc a nb ew e l lu s e di n b i s c u i t s ，b r e a da n do a t sa n ds oo n k e yw o r d ：s o y b e a nd r e g s ；n e u r o s p o r a c r a s s a ；f e r m e n t a t i o n ；p r o c e s s ；p r o d u c t d e v e l o p m e n t 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 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。据我所知，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，也不包含为获得直昌太堂或其他教育 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。 学位做作者签名( 手写) ：离咿平铀期捌年明幻日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文的规定，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。本人授权直昌太堂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、汇编本学位论文。同时授 权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 靴做储撕汗副嗝节￥1 、剔帷引 签字e t 期：如绣年，工月d 日签- 7 日期：1 咐- , e jk 何 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 引言 大豆( 学名g l y c i n em a x ) ，中国古称菽，是一种含有丰富的蛋白质的豆科植 物。大豆，一般都指其种子而言，外形呈椭圆形、球形，颜色有黄色、淡绿色、 黑色等，故又有黄豆、青豆、黑豆之称。 大豆原产于中国东北，大豆在中国有四五千年历史，大约在公元前1 6 4 年 中国发明了豆奶和豆腐。但是现在世界上4 5 的大豆田地和5 5 的产量来自美 国。2 0 0 0 年，美国生产7 5 0 0 万吨大豆，其他大豆主要产国包括巴西、阿根廷、 中国和印度【l l 。大豆最常用来做各种豆制品、压豆油、炼酱油和提炼蛋白质。豆 渣或磨成粗粉的大豆也常用于禽畜饲料。在中国，日本和朝鲜，不同软硬的豆 腐已经吃了几千年了。大豆加工之后，也可以成为酱油或腐乳。欧美现代也开 始吃豆腐，但是一般用来代替奶制品【2 】。中国预防医学科学院食品与营养研究所 的许教授认为一日三餐中没有大豆，就达不到基本的营养搭配，大豆既可以解 决营养不足，又可预防营养过剩【引。 大豆食品工业可分为三大类：一是传统豆制品，包括豆腐、豆腐干等非发 酵制品和酱油、腐乳等发酵制品。二是新兴豆制品，包括豆奶粉、豆奶等全脂 大豆制品以及分离蛋白、浓缩蛋白、组织蛋白、蛋白饮料等蛋白制品，以及油 脂制品。三是大豆营养保健功能成分开发利用制品，包括大豆磷脂制品、大豆 低聚糖、大豆异黄酮、大豆纤维等制品。改革开放以来，我国大豆精深加工与 综合利用有了显著进展，据国家大豆工程技术研究中心的不完全统汁【4 1 1 9 9 8 年 全国具有一定规模的全民和集体的所有制大豆加工企业4 2 0 0 家，其中油脂加工 企业2 3 5 l 家，年加工大豆9 0 0 多万t ，传统豆制品加工企业1 6 5 4 家，年加工大 豆4 5 万t ；新兴豆制品加工企业1 9 5 家，年加工大豆6 5 万t 。上述三者合计约 为1 0 0 0 多万t 、近两年，大豆食品生产与消费进一步增长，包括农民耗用的大 豆及种子用量在内，全国大豆消费量估计为1 8 0 0 万t 左右，而国内生产仅1 4 0 0 万 1 5 0 0 万t ，年进口量增至3 0 0 万t 以上。此外还有大量豆油及一定数量的豆 粕从国外进口。 我国是大豆的故乡，也是世界上种植大豆的主要国家，有着悠久的种植历 第1 章绪论 史。大豆是主要的油料作物和重要的食物资源之一。大豆独特的丰富而全面的 营养成分，使得大豆加工业方兴未艾。大豆蛋白、大豆活性成分、大豆皮等得 到了深入的研究和应用。作为豆制品加工过程中的副产品豆渣以其富含膳 食纤维及钙、磷、铁、维生素等营养成分深得科学工作者和商业界的青睐。据 不完全统计，我国3 1 个省、市、自治区( 不包括我国台湾、香港、澳门地区) 日供应豆腐、豆乳制品应不少于1 6 x 1 0 4 t ，鲜豆腐渣同出量约为1 5 0 0 - - 一1 6 0 0 t ，累 计年出渣量约为4 5 x 1 0 5 4 8 1 0 5 t 。湿豆渣含水量约为8 5 榭5 1 ，那么每年约产生 干豆渣6 7 5 x 1 0 4 _ 7 2 1 0 4 t ，产量非常之大，急需迫切解决其利用问题。 目前，我国对豆渣的研究主要集中在一般性应用( 如直接将豆渣用作油炸 食品、烘烤食品等的辅料) 和豆渣膳食纤维的研究等方面。日本、美国己开发 出以豆渣为原料的膳食纤维产品【6 】，国内也有多家公司( 如河南神龙纤维有限公 司) 开始实践豆渣制品的产业化。采用现代科技手段对豆渣进行深入的研究与 加工，不仅使豆渣的营养成分得以充分利用，而且能够解决废弃豆渣所造成的 环境污染。因此，合理开发利用豆渣具有广阔的市场潜力和良好的前景。 1 2 豆渣的营养价值及营养、功能性成分 1 2 1 豆渣的营养成分 豆渣是加工大豆制品的副产物，具有丰富的营养价值，其主要成分是蛋白 质和纤维素，见表1 1 、表1 2 【7 1 。 表1 1 大豆豆渣主要成分含量( g l o o g 干样) t a b l e1 1t h em a i ni n g r e d i e n t si ns o y b e a nd r e g s 含量 2 2 6 31 5 1 11 0 6 9 01 1 4 8 2 1 0 3 92 0 0 3 8 00 2 7 20 9 7 6 豆渣营养成分非常丰富，纤维素含量约占豆渣干物质的一半，而大豆纤维是 2 第1 章绪论 很理想的膳食纤维。矿物质的含量也都高于或接近于其它粮食作物，尤其是钙 和镁含量较高。虽然缺乏维生素c ，但维生素b 2 含量较多。 表1 3 豆渣和人豆必需氨基酸对比( m g 1 0 0 9 干样) t a b l e1 3t h ec o n t r a s to ree s s e n t i a la m i n oa c i d sb e t w e e ns o y b e a nd r e g sa n ds o y b e a n 豆渣蛋白质中的必需氨基酸，在组成上与大豆蛋白基本相当( 见表1 3 ) 。特 别是豆渣蛋白中赖氨酸含量较多，可以弥补谷类食品中赖氨酸的不足，起到氨 基酸互补作用，提高蛋白质的利用率和营养价值，所以豆渣也是一种营养丰富 的可利用食用资源。 1 2 2 豆渣的功能性成分 ( 1 ) 碳水化合物 豆渣中富含膳食纤维，约占豆渣干重的5 5 ，其中纤维素约占豆渣干重的 5 0 1 7 1 ，是膳食纤维的理想来源。膳食纤维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【8 】：它可以降血压、降血脂，降低血液中胆 固醇水平，预防冠心病、便秘和结肠癌，调节糖尿病患者的血糖水平等，被营 养学家称为第七营养素。 同时，豆渣中还含有一部分可溶性膳食纤维。可溶性膳食纤维作为膳食纤 维的一种有着广泛的生理作用，某些生理作用比不可溶性膳食纤维更强。如持 水率高、防便秘效果好；可溶性膳食纤维在结肠中几乎被彻底分解，产生的短 链脂肪酸比不可溶性膳食纤维要多得多，故对结肠癌的防治效果要好得多；王 常青，李思汉1 9 】以s d 大鼠为对象，研究了豆渣纤维对高胆固醇膳动物脂质代谢 和血流变性的影响，发现豆渣可以显著降低动物的血清总胆固醇( t c ) 和低密 度脂蛋白胆固醇( l d l c ) ，实验同时表明，6 的豆渣纤维可使高脂大鼠的血粘 度及血小板聚集率降低( p o 0 5 ) 。相关分析显示，血脂与血流变学指标间存在 显著相关性( p o 0 5 ) ，其中t c 与l d l c 是影响血流变性的重要因素。此外， 在降低血液胆固醇含量及对有害物质的清除上也比不可溶性膳食纤维效果好 【1 0 】。大豆低聚糖在人体小肠内不能消化，当经过大肠时，被细菌发酵而产生 第1 章绪论 气体，会引起胀气、腹泻等问题，故称为肠内产气因子。一直被认为是大豆中 的抗营养因子。但是近2 0 年来，发现大豆低聚糖具有多种生理功能，据研究证 实，大豆低聚糖具有促进双歧杆菌增殖、促进钙吸收、低热值、高渗透压、稳 定性好等功能【l ，可将之提取出来作为保健食品功能因子。大豆低聚糖开始在 日本和欧洲引起重视并成为迅速发展的新型保健食品之一。 ( 2 ) 蛋白质及氨基酸类 大豆蛋白质在植物性蛋白质中营养价值最高，使用也最广泛。大豆的蛋白 质含量约为4 0 ，其氨基酸组成与动物蛋白很近似，人体消化利用率高，称其 为优质、全价蛋白质。大豆蛋白通过酶促反应可以产生具有免疫活性的肽，大 豆多肽是大豆蛋白经水解得到的以分子量低于1 0 0 0 为主的低聚肽混合物。来源 于大豆的肽类不仅具有很好的溶解性、低黏度、抗凝胶形成性，而且在体内消 化吸收快，利用率高，并具有地抗原性，不会产生过敏反应：能增强运动员体 能和肌肉，促进肌红细胞复原，帮助消除疲劳；能促进脂肪代谢，消除过多脂 肪，还具有显著的抗氧化活性【1 2 l 。大豆蛋白的微生物酶解产物可作蛋白质辅料 其中6 0 的水解物可作为沙司和调味料的成分，高蛋白低分子量的水解物适用 于速溶食品、运动营养膳刨1 0 】。 豆渣中也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 的参考值相接近，与动物氨基酸有互补的功效【9 l ，具有很高的使用价值。因此豆 渣是一种非常具有开发潜质的蛋白源，质优价廉。同时微生物发酵作用能产生 游离氨基酸和大豆多肽【1 3 j 。 ( 3 ) 大豆异黄酮类 大豆异黄酮是目前大豆及其发酵豆制品中最引人注目的一种功能性成分， 由于具有一定的类似雌激素作用，又可称为植物雌激素。植物雌激素在人体中 具有与生理雌激素类似或抗雌激素的双向作用。大豆异黄酮还有降低胆固醇作 用。c a r r o l l t l 4 】首次报道了大豆蛋白可以降低血胆固醇，研究发现与正常低密度脂 蛋白相比，富含大豆异黄酮酯的低密度脂蛋白能明显抑制细胞增殖。大豆异黄 酮还具有抗氧化作用。异黄酮能与自由基反应生成离子和分子，淬灭自由基， 终止自由基的连锁反应。大豆异黄酮还具有预防糖尿病、骨质疏松症的作用， 能防癌、抗癌【1 5 1 。由于大豆异黄酮主要存在于黄豆的胚轴部，在制作豆腐中绝 大部分都留在豆渣中。 大豆中含有的异黄酮化合物，包括染料木苷、黄豆苷、大豆苷3 种配基以 4 第1 章绪论 及它们各存在的3 种配糖体，总共有1 2 种。通常大豆异黄酮都以p 糖苷的形式 出现，称为异黄酮糖苷。糖苷经酶解或酸碱水解可以脱去糖基，其基本母核称 为异黄酮甙元【1 6 j 。黄晓东【1 7 j 等发现：大豆豆渣中异黄酮类化合物极少以游离形 式存在，大都以b 葡萄糖苷的形式存在，且在物理加工过程中，异黄酮结构改 变较小。 研究表明，游离的甙元比糖苷具有更广泛的生物学活性。大豆制品在发酵 过程中，由于一些发酵的微生物能够分泌1 3 葡萄糖苷酶，作用于异黄酮糖苷， 使糖苷几乎完全水解为异黄酮甙元。孙梅君、骆炼【l8 】等对几种有代表性大豆制 品进行异黄酮含量测定，结果表明：非发酵制品中异黄酮主要以b 葡萄糖苷形 式存在；而在发酵大豆制品中，它们在微生物酶( b 葡萄糖苷酶) 作用下，较 充分地分解成配基体黄豆苷( d a i d z e i n ) 和染料木素( g e n i s t e i n ) ，大大提高了异 黄酮的生理活性。吴定、江汉湖【1 9 l 报道，以大豆为原料发酵食品丹贝( t e m p e h ) ， 经少孢根霉分泌b 葡萄糖苷酶发酵后，异黄酮糖苷解离为苷元，即异黄酮的存 在形式从配糖体形式向配基形式转换，后者的生理活性要远高于前者。因此利 用微生物发酵的方法可大大提高大豆食品的功能保健性。 氯联苯( p c b ) 是一种难分解的环境污染物，对人和动物有很强的毒性作用， 能导致发育异常和生殖系统损伤。张大雷，米玉玲【2 0 】等人利用体外培养的小鼠 翠丸生殖细胞研究了a 1 2 5 4 对生殖细胞损伤作用的机理，并探讨了大豆黄酮 ( d a i ) 对多氯联苯( p c b ) 引起的翠丸生殖细胞氧化损伤的缓解作用及其作用 机制。次黄嘿吟( h y p o x a n t h i n e ，h x ) ，黄嗓吟氧化酶( x a n t h i n eo x i d a s e ，x o ) ，系 统被用来评价d a i 的抗氧化作用。发现d a i 可以通过抗氧化作用阻止生殖细胞 的脂质过氧化和自由基的形成并维持正常的抗氧化体系，进而缓解p c b 引起的 生殖细胞氧化损伤。 ( 4 ) 其他功能成分 大豆皂苷，是从大豆及其它豆类种子中提取出来的一类由低聚糖与齐墩果 烯三萜缩合形成的化学物质。近年来研究表明大豆皂苷可以降低体内转氨酶的 含量，抑制过氧化脂质的产生，减少血脂含量，还能改善体内纤维蛋白的溶解， 调节机体的溶血系统。因此大豆皂苷具有降脂减肥、抗凝血、抗血栓、防治糖 尿病、抑制过氧化脂质生成及分解、抗病毒、免疫调节、抑制或延缓肿瘤等作 用【2 l 】。由于大豆皂甙主要存在于大豆子叶细胞壁中【2 2 】，推测豆渣中应仍含有部 分大豆皂甙，但目前尚未有研究证实。 5 第1 章绪论 表1 4 大豆生理活性物质及其作用 t a b l e1 4p h y s i o l o g i c a la c t i v es u b s t a n c e si ns o y b e a na n dt h e i rn u t r i t i o n a lf u n c t i o n 活性物质作用 大豆蛋白质 大豆肽 植物凝血素 胰蛋白酶抑制剂 食物纤维 大豆低聚糖 植酸 皂甙 异黄酮 亚油酸 a 亚麻酸 卵磷脂 生育酚 植物甾醇 维生素k 胆同醇调节作用、抗肥胖、抗老化 易消化、易吸收、抗肥胖 生物体防御 抗癌作用 改善脂质代谢、预防大肠癌 双歧杆菌因子 阻碍矿物质吸收 改善脂质代谢、抗氧化 雌激素作用、防癌、治疗骨质疏松症 必须脂肪酸之一；改善胆固醇代谢 抗过敏；预防心脑血管疾病；抗炎症 改善脂质代谢：增强记忆力 抗氧化：维持生殖器官生理功能 降低胆固醇 血液凝| 司；骨质疏松症 矿物质，豆渣中含有大量矿物质，每1 0 0 克风干豆渣含有钙2 1 0 毫克，钾 2 0 0 毫克，磷3 8 0 毫克，镁3 9 毫克，铁1 0 6 9 0 毫克，还含有锌、锰、铜等微量 元素【2 3 j ，高于或接近其它粮食作物。 由于豆渣是大豆除去大部分可溶性蛋白的副产物，大部分b 族维生素和脂 溶性营养因子，如：大豆磷脂、植物甾醇、亚油酸、亚麻酸、生育酚、维生素k 等，都留存在豆渣中。它们都具有十分重要的生理功能，如表1 1 所示【2 4 1 。 1 3 豆渣及发酵制品的功能作用 1 3 1 预防糖尿病的功效 豆渣经过特定的菌种发酵可以产生糖尿病抑制因子。醛糖还原酶抑制因子 6 第1 章绪论 有利于治疗糖尿病并发症。从真菌发酵豆渣的甲醇提取物中纯化分离出醛糖还 原酶抑制因子，并证明该抑制因子是糖尿病抑制因子。有研究表明，高纤维膳 食对治疗胰岛素依赖型糖尿病患者是有效的【i o , 2 5 j 。可溶性纤维可降低餐后血糖生 成和血浆胰岛素升高的反应，其原因是因为高纤维的膳食可以改善末梢组织对 胰岛素的感受性，降低对胰岛素的需求，从而达到调节糖尿病患者的水平；其次 由于膳食纤维在肠内可形成网状结构，增加肠液的黏度，使食物与消化液不能 充分接触，阻碍葡萄糖的扩散，使葡萄糖吸收减慢，从而降低血糖含量，改善 葡萄糖耐量和减少血糖药物的用量，起到防止糖尿病的作用【2 啦7 1 。徐虹，蔺新英 【2 8 】等人研究大豆纤维对糖尿病( d m ) 动物模型血糖、血脂代谢及组织形态的影 响，实验表明食用豆渣粉的糖尿病小鼠，血糖显著下降( p 0 0 1 ) 、血清总胆固 醇( t c ) 和甘油三酯r t g ) 也均明显降低( p 0 0 5 ) 、高密度脂蛋白胆固醇 ( h d l c ) 明显增高( p 5 0 ) 。 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【6 引。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1 0 糠麸，则会导致真菌数量、蛋白酶活性、维生素b i 、b 2 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。 1 4 2 6 豆渣纳豆 纳豆是一种利用纳豆菌发酵大豆生产的豆制品，它作为日本人的主要佐餐 食品已有1 0 0 0 多年的历史m 】。纳豆的医疗保健作用已得到人们越来越广泛的认 识【6 5 1 。豆渣中含有的营养物质，也为纳豆菌的生长提供了营养条件，实验表明， 将纳豆菌接种于豆渣进行发酵生产的方法是可行的，豆渣发酵工艺流程【6 6 】：豆 渣一蒸煮一分装冷却一接种一培养一包装一保存。纳豆对人体健康的益处很多， 可防治心脏病、中风、癌症、骨质疏松和肥胖病，以及病原菌引起的消化道疾 病，而且至今还未发现食用纳豆对人体有任何毒副作用。 1 4 2 7 霉豆渣加工【6 7 i 工艺流程：豆渣一离心脱水一焙炒一冷却一培菌长霉一拌料装坛一干燥冷 却一后熟一装袋一真空包装一杀菌一冷却。 1 5 粗壮脉纹孢菌 粗壮脉纹孢菌【n e u r o s p o r a c r a s s a 】，属真菌门，真子囊菌亚纲 e u a s c o m y e e t e s ，鹿角菌目 x y l a r i a l e s ，粪壳菌科，脉纹孢菌属其子囊壳 直径4 0 0 6 0 0 微米；子囊1 5 0 - 1 7 5x1 8 2 0 微米；子囊孢子8 个，2 3 - 3 2 l l 1 6 微米；分生孢子直径6 - - 8 微米。即粗壮串珠霉的有性世代。 粗壮串珠霉 m c r a s s as h e td o d g e ，属真菌门，半知菌类 f u n g ii m p e r f e c t q ， 丛梗孢目 m o n i l i a l e s ，丛梗孢科单孢亚科 a m e r o s p o r o i d e a eo f m o m t i a c e a e ，卵形 孢霉族 o o s p o r e a e ，串珠霉属 m o n i l i an 糟e x f r 】。分生孢子自下而上地成熟； 菌丝生于基物内，无吸器；分生孢子梗分枝；分生孢子团黄色或淡橙色；分生 孢子串生，球形或卵形，直径6 8 微米。有性世代即为粗壮脉纹孢菌。 第1 章绪论 1 5 1 粗壮脉纹孢菌产纤维素酶类 国内外研究表明粗壮脉纹孢菌能产生高活力纤维素酶。王丹等【6 8 】对运用粗 壮脉纹孢菌直接发酵植物纤维资源生产酒精进行了研究。m d r o m e m 掣6 9 l 对粗 壮脉纹孢菌发酵麦杆生产纤维素酶进行了研究：他们用粗壮脉纹孢菌发酵粉碎 并过筛的麦秸杆生产纤维素酶，并研究了麦杆浓度、温度、起始p h 值对1 3 葡 萄糖苷酶、葡聚糖内切酶、外切酶活力和胞外及菌丝体蛋白的影响。当起始p h 值为6 5 ，温度为3 0 ，麦杆浓度为5 时所有酶都有较高活力。当葡聚糖外切 酶在指数相末端不变时，0 葡萄糖苷酶，葡聚糖内切酶活力有两个最高值。当 添加蛋白酶抑制剂时，0 葡萄糖苷酶产量呈线性增长。当温度为2 5 时，产酶 量减小，但同时菌丝体蛋白增加。增加或减小起始p h 值，产酶量都减小，但有 利于菌丝生长。本实验室也得到类似结果。s u p h a d t a r e ，u b r a w a t 等人【7 0 j 对 粗壮脉纹孢菌中木糖醇脱氢酶( 木糖醇脱氢酶是木糖转化为乙醇的重要关键酶) 的纯化及性质进行了研究。 1 5 2 粗壮脉纹孢菌合成类胡萝i 、素 粗壮脉纹孢菌中空气中可以合成类胡萝卜素。h i d e ol i g u s a ，y u s u k ey o s h i d a 等人【7 l l 对粗壮脉纹孢菌中氧气和过氧化氢促进光合成类胡萝卜素进行了研究。 m a x i m i l i a nt r o p s c h u g 1 7 2 】等人对粗壮脉纹孢菌c y p b p 3 7 取代酵母菌t h i 4 p 用于维 生素b i 合成的功能性细胞质压力蛋白进行了研究。g u a n g y iw a n g 等人【。7 3 】对 h m g c o a 还原酶提高粗壮脉纹孢菌中类胡萝卜素的堆积进行了研究。a l e x a n d e r h a u s m a n n 等人【_ 7 4 l 还对粗壮脉纹孢菌中类胡萝卜素的生物合成途径进行了研究。 1 5 3 粗壮脉纹孢菌富集金属元素 i s m a i lk i r a n ，t a m e r a k a ra n ds i b e lt u n a l i l 7 6 1 对粗壮脉纹孢菌用于水溶液前处 理吸附铅( i i ) 和铜( i i ) 的生物学特性进行了研究；s i b e lt u n a l i 等人【7 6 】对粗壮脉纹孢 菌吸附铬i ) 的特性的真菌生物学进行了研究：而m a n j u l av e n k a t e s w e r l u 等人【7 7 】 则对粗壮脉纹孢菌细胞壁内几丁质镉络合作用进行了研究。这些研究主要是针 对粗壮脉纹孢菌在环境工程中的应用而进行的，目前尚未见有关粗壮脉纹孢菌 富集营养微量元素的研究报道。 1 6 第1 章绪论 1 5 4 其它 k l u k ea n ds gb u r t o n 等人【7 8 1 研究了膜生物反应器分批培养粗壮脉纹孢菌 生产酚类物质。j 锄h s w i e g e r s 等人【7 9 】研究了粗壮脉纹孢菌中肉毒碱的生物合成。 m o h a m m a dm a s u dp a r v e z 等人【8 0 1 研究了拟南芥和粗壮脉纹孢菌生长过程中槲皮 素及其七种派生物的作用。 1 6 豆渣在加工生产中存在的问题与展望 豆渣是大豆加工过程中的副产物之一，由于其所含热能低，且口感粗糙， 没有引起人们的充分重视。过去大都作为家畜的饲料，有的索性作为废弃垃圾， 造成了资源的浪费和大量的环境污染。 1 6 1 豆渣深度开发利用中存在的问题 1 6 1 1 大豆豆渣脱腥问题 豆渣产生豆腥味的主要因素是其本身的脂肪氧化酶。在大豆及加工过程中， 脂肪氧化酶作用于脂类，分解产生挥发性醛、酮、醇等化合物，导致豆腥味产 生【8 1 1 。传统的脱腥方法是以直接加热为基础、破坏酶活性的方式。然而并未得 到满意的结果，而且存在耗时长、能耗大等缺陷。因此合适的脱腥工艺是影响 大豆豆渣加工的一个因素。 1 6 1 2 豆渣深加工问题 目前对大豆豆渣的深加工局限于膳食纤维( 包括可溶性与不溶性膳食纤维) 方面。这类加工方法破坏了豆渣中的其他组分如蛋白质、维生素等，如何实现 分离制取膳食纤维，同时又能合理利用豆渣中的蛋白质等其它组分是豆渣研发 工作必需解决的另个问题。 1 6 2 豆渣的研究与开发前景 价格低廉，膳食纤维含量高的豆渣，已经引起了广大科技工作者的兴趣。 研究和开发保健功能独特，色、香、味具全的大豆豆渣制品具有广阔前景。 1 6 2 1 采用微生物发酵技术和超微粉碎改善豆渣制品的口感 豆渣干基中总膳食纤维含量约5 0 - - - 一5 5 ，蛋白质含量约为1 8 2 3 ，是一 1 7 第1 章绪论 种理想的降脂、降压、降糖、降胆固醇的中老年保健食品【8 2 】。大豆豆渣纤维颗 粒大，入口粗糙，口感太差，难以被消费者接受。采用超微粉碎技术，将豆渣 纤维颗粒细化，同时采用复合纤维素酶或微生物进行适度降解，再制成低糖、 低热、口感细腻的豆渣制品，一定会有广阔的市场。 1 6 - 2 - 2 作为微胶囊壁材的研究与开发 豆渣经蛋白酶和纤维素酶酶解后的水溶性产物，可作为粉末油脂微胶囊的 壁材，提高粉末油脂含量，同时赋予粉末油脂特色的保健功能，扩大粉末油脂 在麦片、豆奶粉、中老年配方奶粉等健康食品中的应用。 1 6 2 3 豆渣脱腥工艺研究 豆渣内含有丰富的氨基酸，如赖氨酸、亮氨酸、色氨酸、甲硫氨酸等，胆 固醇含量较低，而且微量元素丰富，利用豆渣制作糕点只要除去豆腥味，通过 豆渣脱水粉碎与一定量的玉米等原料混合制作成的糕点疏松可口、色味纯正， 不仅价廉味美，而且是一种蛋白质、氨基酸互补的营养佳品，特别适宜于老年 人高血压和心脏病患者食用。 但是，豆渣颜色灰暗，豆腥味浓，且难以保存，很少直接用于食品加工中， 将豆渣脱腥、脱色制成膳食纤维，就可较好地作为制作糕点食品的原辅料。由 此可见，在大豆加工和豆渣利用过程中，只有综合开发，才能创造更高的经济 效益。豆渣中的豆腥味成分有3 0 余种，主要由挥发性低分子气味物质和氧化不 饱和脂肪酸带来的风味物质构成。采用瞬间( 如在0 5 m i n 以内) ，高压，高温 ( 1 2 0 1 4 5 ) 使豆渣中的脂肪氧化酶失活，最大限度地使蛋白质等其他成 分理化性质不变，并在后续加工前将脂肪分离，在产成品前应用脱腥工艺，彻 底解决豆渣制品的腥味问题，以更好地满足广大消费者的需求。 1 7 本课题研究的目的、意义及主要内容 1 7 1 研究价值与意义 豆渣作为豆制品加工工业的主要废弃物，由于其中含有各种营养成分，具 有较大的再生利用价值，例如以豆渣为原料制取膳食纤维，提取豆渣中的蛋白 质，发酵豆渣得到抗氧化成分，降血压、降血糖等成分等。而在中国，目前对 豆渣的利用率较低，传统的利用方式是将豆渣作为动物饲料，直接喂养动物， 1 8 第1 章绪论 豆渣中很多营养价值成分利用率很低。还有大量的豆渣作为废弃物堆放，未作 任何利用。可见合理利用豆渣是急需解决的问题。 本实验室从江西一种传统食品中分离出一株能利用豆渣的菌种，该菌株产 黄色孢子，生长速度很快，能迅速蔓延。经该菌发酵后的豆渣口感细腻，粗糙 感降低，不仅消除了豆渣原有的腥味而且有一股淡淡的清香。采用形态鉴定和 分子生物学鉴定相结合的方法鉴定该菌株为粗壮脉纹孢菌 n e u r o s p o r a c r a s s a l ， 该菌株能产纤维素酶，经酶活力测定，该菌c x 酶和f p 酶活力分别为：1 0 1 2u m l 和0 9 8u m l 【8 3 j 。除本实验室的研究外，关于用n e u r o s p o r a c r a s s a 发酵大豆豆渣 的文献还未见过报道。 本论文旨在通过实验，确定n e u r o s p o r a c r a s s a 固体发酵豆渣的最佳发酵条 件，在此基础上开发多种发酵豆渣食品，通过改良的n e u r o s p o r a c r a s s a 菌种发 酵豆渣并设计和优化传统工艺制作的发酵豆渣糕。以往该产品在市场上是未经 包装直接散装出售，这种天然发酵食品，非高盐高糖食品，又其含水量较高， 容易被其它微生物污染，所以其保质期很短，货架期只有2 3 天。通过对发酵 豆渣糕包装并对其高温杀菌来提高产品的货架期，同时也使其便于运输，扩大 销售区域半径。豆渣经微生物发酵把基质中的大分子营养物质分解成小分子化 合物，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性物质，从 而提高了豆渣的营养价值和增加豆渣的功能因子。因此，通过选用合适的微生 物，经过发酵改善豆渣纤维结构，提高营养价值，开发新型豆渣产品是一个很 好的途径。把发酵豆渣的干粉作为其它食品的原料或辅料开发出多种发酵豆渣 食品，使发酵豆渣的产品多样化，