大豆黃漿水綜合利用研究進展

李云捷+周哲+劉志+李植儒

摘 要：通過介紹大豆黃漿水的主要成分、功能性成分提取和發(fā)酵制品的研究現狀，分析了在大豆黃漿水開發(fā)利用中可能存在的主要問題，為黃漿水的綜合利用指明了方向。

關鍵詞：大豆黃漿水；營養(yǎng)成分；發(fā)酵制品；大豆低聚糖

中圖分類號：TS209 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.009

豆制品是亞洲，尤其是中國的傳統(tǒng)食品，深受人們的喜愛。但在生產豆制品的過程中，豆?jié){熱凝固、壓濾成型時會排放出廢水。由于廢水富含大豆異黃酮和類胡蘿卜素色素，且呈黃色，因此被稱為“黃漿水”。長期以來，黃漿水被當作廢水直接排放，而其中富含蛋白質、糖類、礦物質等營養(yǎng)素，導致江河湖水BOD（生物需氧量）、COD（化學需氧量）值嚴重超標，造成嚴重的環(huán)境污染。正確認識大豆黃漿水，合理、有效地利用此類副產品，具有十分重要的現實意義。

1 大豆黃漿水主要成分

大豆黃漿水，又稱“大豆乳清”，為棕黃色膠體混合物。大豆黃漿水中含有大分子蛋白、小分子寡糖、色素類和鹽類等物質，被直接排放至環(huán)境中，為微生物的生長、繁殖創(chuàng)造了有利條件，造成了嚴重的環(huán)境污染。同時，大豆黃漿水中也有一些有益的生理活性成分，比如大豆異黃酮、皂苷、大豆低聚糖、胰蛋白酶抑制劑等。大豆黃漿水的主要成分見表1.

表1 大豆黃漿水的主要成分（單位：g/100 mL）

成分 蛋白質 還原糖 總酚 總酯 乙醇 甲醇 固形物

黃漿水 3.07 2.14 0.81 2.38 3.51 0.01 11.4

2 大豆黃漿水功能性成分提取

2.1 大豆異黃酮

大豆異黃酮是大豆生長過程中形成的一類次級代謝產物，其雌激素會影響到激素分泌、代謝生物學活性、蛋白質合成、生長因子活性等，是天然的癌癥化學預防劑，被譽為“植物雌激素”。女性經常食用大豆制品，能夠彌補30歲以后雌激素分泌不足的缺陷，補充皮膚水分，改善皮膚彈性狀況，緩解更年期綜合癥和改善骨質疏松，使女性再現青春魅力。

大豆黃漿水中異黃酮的含量為20～300 mg/L。顧建明、潘春云采用乙醇、丙酮和乙醇/丙酮混合液（體積之比為1∶1） 作為混合活性炭吸附柱中大豆異黃酮的洗脫溶劑，證實丙酮的洗脫率優(yōu)于其他溶劑，依次為丙酮（65%）>乙醇（60%）>乙醇/丙酮混合液（35%）。通過進一步試驗得出，洗脫液丙酮溶液的最佳洗脫條件為pH=9，溫度40 ℃，質量濃度65%，35倍量的吸附劑用量（mL/g）。

2.2 維生素B2

核黃素，又叫“維生素B2”。國際上生產核黃素的工藝方法主要有4種，即抽提法、化學合成法、微生物發(fā)酵法和半合成法。與其他方法相比，微生物發(fā)酵法屬于生物化學法，無毒、安全，且轉化率高，發(fā)展前景十分廣闊。在核黃素發(fā)酵生產的原料中，豆渣和黃漿水效價高、原料來源廣泛、價格較低，可延長大豆產業(yè)鏈，有廣闊的發(fā)展前景。目前，以大豆黃漿水為原料，利用阿氏假囊酵母生產核黃素，接種量為0.5%，在28 ℃的溫度下發(fā)酵培養(yǎng)13 d，核黃素產量可達到10%以上。

2.3 維生素B12

維生素B12是人體內許多輔酶的組成部分，是人體維持正常代謝、進行生理生化活動不可缺少的成分。劉平、李曉峰等人以謝氏丙酸桿菌為菌種，以大豆黃漿水為原料，篩選出了合理的發(fā)酵條件。結果表明，利用大豆黃槳水發(fā)酵生產維生素B12是可行的，將大豆黃漿水進行預處理后，其基本符合發(fā)酵維生素B12的工藝要求。另外還發(fā)現，丙酸菌在有氧的環(huán)境下生產良好，無需使用特定的厭氧培養(yǎng)體系，這也使得生產加工過程更趨便捷、易于操作。

2.4 大豆低聚糖

大豆低聚糖主要有四種制備方法，分別為提取法、酶法、微生物發(fā)酵法和膜分離法。提取法主要包括堿溶酸沉法和輔助微波提取法，產品得率高、純度好。酶法提取操作簡單，產品得率高，但反應條件難以控制。比如，馬鶯、駱承庫采用米曲霉提取β-呋喃果糖苷酶，可將蔗糖水解為葡萄糖和果糖，并將果糖轉移到蔗糖分子的果糖殘基上，通過β（l→2）糖苷鍵連接一兩個果糖基，形成低聚果糖（F0S）。微生物發(fā)酵法是利用多數功能性低聚糖的難發(fā)酵性，選擇適當微生物將非功能性低聚糖成分發(fā)酵除去。利用微生物對糖類發(fā)酵的選擇性可分離純化功能性低聚糖，且投資少、成本相對較低，是一種很有前途的生物分離法。趙冬梅、劉凌等人對黃漿水進行了超濾、納濾和反滲透組合膜處理研究。結果顯示，超濾單元可以實現糖與蛋白質的分離、不同分子量蛋白質的分離，納濾單元可截留原液中絕大部分大豆低聚糖。

2.5 大豆乳清蛋白

從大豆黃漿水中提取大豆清蛋白的主要技術手段有以高分子絮凝為主的吸附法，以厭氧、曝氣及其組合處理為特征的生物降解法和以電滲析技術為手段的分離法。吸附法工藝簡單、經濟、處理量大，具有明顯的優(yōu)勢，但化學大分子聚合物僅能脫除廢水中50%～60%的蛋白質，得到的蛋白質也只能作飼料用，附加值不高，且過高的絮凝劑添加量（0.15%～0.3%）還會造成二次污染；生物降解法是目前使用最廣泛的一種污水處理方法，可有效降低COD、BOD值，實現達標排放，但污水處理廠占地面積大，在現代寸土寸金的城市中，處理廠只能建在郊區(qū)，且豆制品企業(yè)規(guī)模小、分布散，無形中增加了廢水集中處理的難度；以超濾為代表的分離法相對成熟，分離速度快、處理量大，但是膜易污染，運行費用、單位成本偏高。

3 大豆黃漿水發(fā)酵制品

3.1 制備酵母

20世紀70年代就有報道利用豆腐黃漿水成功研制高核酸酵母的案例；80年代，南京市蔬菜公司利用黃漿水生產面包酵母和藥用酵母，取得了顯著的成績。近年來，王愛偉、孫冰潔等人利用黃漿水培養(yǎng)假絲酵母，采用正交試驗法對該菌株的產蛋白培養(yǎng)基配比進行了優(yōu)化，得到了最佳產蛋白方案。

3.2 釀造白酒

用黃漿水釀酒主要包括酒母培養(yǎng)和發(fā)酵兩個關鍵步驟。正常的一級培養(yǎng)酒母一般培養(yǎng)18～24 h即可成熟，酒母醪中的酵母細胞數則可達到工藝規(guī)定的要求。如果超出正常的培養(yǎng)時間，酵母細胞數仍不能達到工藝指標規(guī)定的要求，則表明細胞的生長受到了抑制，其他因素對其產生了影響。根據經驗，導致酵母細胞繁殖過慢的主要原因有培養(yǎng)基溫度過低、酒母醪中營養(yǎng)物太少或糖度太高、醪中pH值太小、接種量太少或接種時間不當、酒母質量較差等。

3.3 釀造醬油

目前，很多豆制品工廠利用黃漿水生產醬油，不僅充分利用了資源，還創(chuàng)造了較好的經濟效益，比如酒廠、食品腐乳廠。生產大曲酒的地底漿水營養(yǎng)豐富，尤其是蛋白質含量高，生產1 t大曲酒可產400 kg黃漿水。過去，黃漿水一直未被有效利用，不僅浪費了資源，還污染了酒廠周圍環(huán)境。而利用黃漿水生產醬油，可以大幅度提高醬油的生產利潤。

3.4 發(fā)酵蝦青素、曲酸等

孫玉梅、崔迎進等人對在大豆黃漿水中添加乙醇和葡萄糖發(fā)酵蝦青素進行了研究。結果表明，在黃漿水中添加質量濃度為6 g/L的乙醇，可提高生物量、蝦青素含量和蝦青素產量，但發(fā)酵周期有所延長；在黃漿水中添加質量濃度為10 g/L的葡萄糖，有利于酵母菌的生長和提高蝦青素產量。另外，熊衛(wèi)東、衛(wèi)軍以豆腐渣、黃漿水為主要原料，利用米曲霉發(fā)酵生產曲酸，對發(fā)酵生成曲酸所需添加的各種營養(yǎng)素和發(fā)酵條件進行了研究，得出了該菌利用豆腐渣的最佳發(fā)酵培養(yǎng)基條件和米曲霉利用黃漿水生產曲酸的最佳發(fā)酵培養(yǎng)基條件。

3.5 發(fā)酵生產飲料

王欣欣、張莉等人通過在黃漿水中添加乳粉和糖，并利用植物乳桿菌和戊糖片球菌，均使發(fā)酵過程中苷元型大豆異黃酮含量顯著增加。通過對比、研究發(fā)現，添加了葡萄糖的黃漿水發(fā)酵后，苷元型大豆異黃酮的含量總體較高，果糖、蔗糖次之，乳糖最低。同時，還研究了制備富含苷元型大豆異黃酮黃漿水發(fā)酵乳的最佳發(fā)酵條件，得出通過添加穩(wěn)定劑，可以提高發(fā)酵乳的穩(wěn)定性。杜欣利用黃漿水作為乳酸菌的發(fā)酵基質，系統(tǒng)地研究了乳酸菌發(fā)酵黃漿水的抗氧化和抑菌活性的變化，為黃漿水的進一步開發(fā)和利用奠定了理論基礎。

4 存在的問題和展望

利用大豆黃漿水生產功能性物質，延長了產業(yè)鏈，實現了變廢為寶，減少了環(huán)境污染，在指導企業(yè)科學生產、增加產品附加值方面確實具有十分重要的意義。但我們也看到，在大豆黃漿水再利用的過程中，雖然在實驗室已經實現了各種功能性成分分離提取，但在工業(yè)生產上面臨著豆制品企業(yè)規(guī)模小、分布不集中、再利用成本高、原料得不到保證的難題。同時，利用黃漿水直接發(fā)酵生產食品，消費者可能從心理上難以接受。這也可能是目前我國僅有一兩家以黃漿水為原料的生產廠家的主要原因。另外，如果能實現幾種功能性成分依次分離提取，真正實現黃漿水的綜合利用，也許對黃漿水的開發(fā)有更現實、更積極的意義。

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〔編輯：劉曉芳〕