大豆乳清的研究利用進展*

姜雨彤，丁弋芯，杜宇慧，李儒錦，季瑞雪，曹榮安*

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江 大慶163319）

我國制作大豆制品歷史悠久，關(guān)于豆腐、豆醬、豆豉的記載已有二千多年。制作豆腐需要諸多工序，其中壓榨成型過程是為了使豆腐保持一定的含水量和彈性，通過施加一定壓力把內(nèi)部多余水分通過布包排出，豆?jié){中的蛋白被凝固劑凝結(jié)成固體豆腐，分離出來的即大豆黃漿水，又稱為大豆乳清[1]。本文對大豆乳清的研究利用情況進行歸納總結(jié)，希望對其研究應(yīng)用起到借鑒作用。

1 大豆乳清營養(yǎng)成分

大豆乳清為棕黃色膠體混合物，含有豐富的有機物，包括大分子蛋白、小分子寡糖、異黃酮、色素類、鹽類等，其中固形物含量為1.84%、總糖0.9%、灰分 0.33%，氮0.28%、異黃酮0.16%、皂苷0.13%。不同來源的大豆乳清成分也不同，也有研究分析大豆乳清中酒石酸8.02 mg/L，富馬酸5.23 mg/L，四種大豆異黃酮含量分別為：大豆苷25.64 mg/L、染料木苷48.12 mg/L、大豆苷元0.37 mg/L、染料木素 1.17 mg/L，糖苷型大豆異黃酮占4種異黃酮總量的97.95%，而生物活性高的苷元型大豆異黃酮僅占2.05%[2-5]。

2 大豆乳清成分功效

大豆乳清蛋白是水抽大豆蛋白質(zhì)過程中，將酸調(diào)至等電點pH 4.5～4.8時的酸溶蛋白，由2S和7S組分組成，主要包括胰蛋白酶抑制劑、大豆血球凝集素、脂肪氧化酶、β-淀粉酶、細胞色素C等多種生理活性物質(zhì)。大豆血球凝集素是一種高親和性的糖原蛋白，由4個亞基組合成的四聚體，含有4.5%D-甘露糖和1%N-乙酰葡萄糖氨，4種血球凝集素所含氨基酸基本相同，區(qū)別在于碳水化合物含量。大豆乳清蛋白還含有脂肪氧化酶、β-淀粉酶、細胞色素C。大豆乳清中的胰蛋白酶抑制劑是大豆乳清蛋白中的主要成分，能調(diào)節(jié)大豆蛋白質(zhì)的合成和分解，降低膽固醇水平，增強胰臟生長和增加胰消化酶活性，對動物內(nèi)皮細胞生長因子具有活化作用，能控制腎炎的一些炎癥發(fā)展過程。大豆乳清中的微量胰蛋白酶抑制劑對于糖尿病治療，調(diào)節(jié)胰島素失調(diào)有一定效果，醫(yī)藥上將大豆乳清用于提取胰蛋白酶抑制劑 （抑肽酶）治療急性胰腺炎[6]。

大豆低聚糖主要成分是水蘇糖、棉籽糖和蔗糖，是一種功能性甜味劑，能替代蔗糖應(yīng)用在功能性食品或低能量食品中。大豆低聚糖可以促進人體腸道內(nèi)雙歧桿菌增殖，抑制腸內(nèi)有害細菌；影響腸內(nèi)酶代謝活性，防治便秘和腹瀉；低能量，不會引起齲齒；護膚美容，健康減肥；降低血壓、提高免疫調(diào)節(jié)能力、防癌抗癌，降低血清膽固醇和保護肝臟，降低抗生素或激素產(chǎn)生的副作用[7]。

大豆異黃酮是一類大豆生長過程中形成的具有生理活性的次級代謝產(chǎn)物，共有12種異構(gòu)體，以游離型黃酮苷元和結(jié)合型糖苷2種形式存在，苷元占總量的2%～3%，包括染料木素、大豆苷元和黃豆黃素；糖苷型占總量的97%～98%，包括染料木苷、大豆苷、大豆黃素苷及它們各自的乙?；咸烟擒招?、丙二?；咸烟擒招脱苌铩４蠖巩慄S酮具有弱雌激素活性、抗氧化活性、抗溶血活性和抗真菌活性，能有效地預(yù)防和抑制心血管疾病、白血病、骨質(zhì)疏松、結(jié)腸癌、肺癌、胃癌、乳腺癌和前列腺癌等多種疾病的發(fā)生，改善婦女更年期綜合征[8-9]。

3 大豆乳清的功能特性

3.1 乳化性

大豆乳清蛋白的分子量較低，當(dāng)它與油滴混合時，彼此相互作用包埋形成均一體系，從而表現(xiàn)出良好的乳化穩(wěn)定性，其乳化穩(wěn)定性優(yōu)于大豆分離蛋白，乳化能力與大豆分離蛋白基本相當(dāng)[10]。與純大豆乳清蛋白乳化體系比較，添加磷脂后乳液穩(wěn)定性高于純大豆乳清蛋白乳液，大豆乳清蛋白-磷脂的協(xié)同作用使其乳化活性增強，乳液更趨于穩(wěn)定[11]。馮曉等研究認為影響大豆乳清蛋白乳化效果的因素及最佳條件是：時間25 min>質(zhì)量分數(shù)5%>溫度40℃>pH 9，乳化穩(wěn)定性效果最佳條件是：質(zhì)量分數(shù)5%>溫度40 ℃>pH 9>時間 25 min[12]。

3.2 起泡性

大豆乳清蛋白是一種天然的親水、親油兩親物質(zhì)，具有界面性質(zhì)，是一種天然的表面活性劑，易消化吸收、具有很高的代謝效率和生物學(xué)價值。大豆乳清蛋白在任何pH下起泡性能都很好，起泡性效果最佳條件是：濃度1.0%、溫度60℃、pH 5、鈣離子濃度0.1 moL/L，但泡沫穩(wěn)定性不如大豆分離蛋白，可通過物理、化學(xué)或酶處理方法來克服。大豆乳清蛋白乳化性不如分離蛋白好，但其乳化穩(wěn)定性較好[13-14]。

3.3 熱變性和聚合性

大豆乳清蛋白的變性溫度為70.6℃和89.4℃，1%（W/V）大豆乳清蛋白80℃和100℃加熱30 min，會生成分子量約為270萬Dal可溶性聚集體[15]。加熱處理可降低大豆乳清中乳清蛋白含量，在pH4.5～4.8范圍內(nèi)溶解度最小，70℃加熱10 min所制備大豆乳清分離蛋白的持水性明顯高于普通分離蛋白，但其持油性、起泡性、泡沫穩(wěn)定性和乳化性均低于普通分離蛋白，而乳化穩(wěn)定性無顯著差異[16]，大豆乳清蛋白和大豆球蛋白在加熱過程中會發(fā)生相互作用[17]。微生物轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對大豆乳清蛋白的聚合作用最佳條件為：溫度40℃、pH7.5、加酶量5 mL（酶活1 U/mL）、反應(yīng)時間2 h，微生物轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶聚合大豆乳清廢水中蛋白的最佳條件為：加酶量6 mL、反應(yīng)時間 1 h、反應(yīng)溫度 35 ℃、pH 7[18]。

4 大豆乳清中生物活性物質(zhì)提取和制備

4.1 大豆乳清蛋白提取

通過對大豆乳清中乳清蛋白做SDS-PAGE凝膠電泳分析，得到其蛋白質(zhì)分子量為80 kD、63 kD、53 kD和31 kD四條譜帶，以及大量的分子量小于23 kD的組分[18]，大豆乳清蛋白制備方法主要有等電點沉淀法、蒸發(fā)濃縮法、泡沫分離法、超濾法[19]。

4.2 大豆低聚糖提取

大豆低聚糖由2～10個相同或不相同的單糖以糖苷鍵結(jié)合而成，不能被胃酸及酶降解，是一種功能性低聚糖，大豆低聚糖的制備主要有提取法、酶法、微生物發(fā)酵法和膜分離法，提取法中又包括堿溶酸沉法、醇沉法、微波法，這些方法提取的大豆低聚糖純度不高，生產(chǎn)過程能耗大[4]。采用截留分子量為10 000 Dal的聚醚砜膜，在溫度55℃、操作壓力0.2 MPa條件下對大豆乳清進行超濾，滲透通量可達25.06%，蛋白質(zhì)的截留率和總糖透過率分別為82%和96%[4]。用超濾分離大豆乳清低聚糖，對比殼聚糖絮凝、石灰乳絮凝、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶聚合法三種方法，殼聚糖絮凝法優(yōu)于其他兩種方法[20]。大豆乳清低聚糖液的活性炭最佳脫色條件：脫色時間30 min、加炭量2.0%、脫色溫度70℃、pH4.0，最終形成了大豆低聚糖產(chǎn)品[21]。應(yīng)用DSK530型樹脂對大豆低聚糖的分離效果較好，在流速2 mL/min、進料濃度15%、進料量15 mL條件下，大豆低聚糖分離度達到0.55，總糖回收率達到90%以上[22]。用樹脂及活性碳吸附方法共同回收大豆乳清廢水中的低聚糖也是可行的，處理1 t大豆乳清約可回收40%大豆異黃酮130 g，精制大豆低聚糖漿9 kg[23]。

4.3 大豆異黃酮提取

大豆異黃酮的制備方法主要有提取法、合成法和微生物發(fā)酵法。提取法所用的原料應(yīng)事先粉碎到一定粒度并經(jīng)過脫脂，所用的溶劑有乙醇水溶液、甲醇水溶液和弱堿性水溶液等。采用乙醇水溶液從大豆乳清中提取大豆異黃酮的最佳條件為：乙醇濃度40%～80%、溶劑與原料比8～16:1（液料比）、提取溫度 50～90 ℃、提取次數(shù) 1～3 次、提取時間 3～10 h，采用吸附樹脂吸附大豆異黃酮，得到40%～90%大豆異黃酮[9]。有研究者首先采用超濾技術(shù)除去大豆乳清中的絕大部分蛋白質(zhì)，用乙酸乙酯萃取，最后以大孔樹脂為吸附劑制得純度70%以上的大豆異黃酮[9]。也可以采用超聲波技術(shù)輔助乙醇萃取大豆乳清中異黃酮，最佳提取工藝條件：提取時間30 min、超聲波功率450 W、液料比16：1、乙醇濃度70%，異黃酮提取率0.661%[24]。不同洗脫溶劑洗脫活性炭吸附柱中大豆異黃酮效果依次為丙酮65%>乙醇65%>乙醇/丙酮混合液35%，丙酮溶液的最佳洗脫條件為pH9、溫度40℃、濃度65%、35倍量吸附劑用量(mL/g)[25]。D4006大孔樹脂是純化大豆異黃酮比較合適的吸附劑，在溫度25℃、流量1 mL/min、大豆異黃酮濃度1 mg/mL的條件上柱吸附，用20%～95%乙醇水溶液梯度洗脫，洗脫溫度為75℃，流量選擇1mL/min，可制得純度為70%以上的大豆異黃酮產(chǎn)品[26]。

4.4 發(fā)酵生產(chǎn)谷胱甘肽

王曉哲等以產(chǎn)朊假絲酵母、釀酒酵母、熱帶假絲酵母、卡爾斯酵母等四種酵母菌發(fā)酵大豆乳清生產(chǎn)谷胱甘肽，確定產(chǎn)朊假絲酵母中的谷胱甘肽產(chǎn)率最高為7.5 mg/g，最佳發(fā)酵條件為：裝液量60%、發(fā)酵溫度32℃、接種量6%、發(fā)酵時間22 h，谷胱甘肽產(chǎn)量為21.5 mg/L。最后用陽離子交換樹脂（001×7）純化谷胱甘肽，上樣液pH3.0、洗脫劑為3%HCL、洗脫流速2 mL／min，谷胱甘肽的平均回收率67.5%[27]。

5 大豆乳清的開發(fā)與應(yīng)用

5.1 大豆乳清飲料

李佳棟等以大豆乳清為原料，經(jīng)抽濾、脫色、脫味、脫鹽處理后得到富含大豆乳清蛋白的澄清液，加入 2 g/L 混合酸 （蘋果酸∶檸檬酸=1∶1）、8%蔗糖、0.01%黃桃香精、0.004 g/kg的檸檬黃色素制成乳清蛋白飲料[28]，也有研究者確定的配方為：大豆乳清蛋白添加量0.7%、白砂糖8%、檸檬酸0.3%、復(fù)合穩(wěn)定劑0.2%[29]。用胃蛋白酶水解大豆乳清蛋白，加酶量為8 000 U/g，37℃酶解2 h，水酶解液加入0.1%檸檬酸、6.0%蔗糖和0.015%檸檬味香精后制得成品大豆乳清多肽飲料[30]，也可以利用大豆乳清作為紅茶菌的新型發(fā)酵基質(zhì)，開發(fā)具有抗氧化活性的功能型飲料[31]。

5.2 大豆乳清抗菌肽

大豆乳清可以被乳酸菌發(fā)酵利用，采用益生菌Lactobacillus rhamnosus 6013對大豆乳清進行發(fā)酵，在大豆乳清中加入5%蔗糖、7%接種量，37℃發(fā)酵22 h，活菌數(shù) 3.46×108CFU/mL，無論是在室溫還是低溫保存10 d活菌數(shù)都沒有明顯下降，低溫保存30 d活菌數(shù)仍能保持在108個數(shù)量級[32]。用枯草芽孢桿菌發(fā)酵大豆乳清生產(chǎn)抗菌肽最佳培養(yǎng)條件：37℃210 r/min振蕩培養(yǎng)22 h，最佳發(fā)酵培養(yǎng)基為大豆乳清中添加0.50%可溶性淀粉和0.20%牛肉膏[33]。

5.3 大豆乳清發(fā)酵乳

大豆乳清中的大豆異黃酮主要以結(jié)合型糖苷形式存在，而高生物活性的游離型異黃酮苷元含量極少，可以通過發(fā)酵方式提高苷元型大豆異黃酮含量。其最佳發(fā)酵條件為：菌株配比為植物乳桿菌與戊糖片球菌之比為1：2、葡萄糖添加量1.98%、乳粉添加量7%、接菌量5.59%，苷元型大豆異黃酮含量為31.31 mg/L，高于未發(fā)酵的大豆乳清[5]。采用植物乳桿菌、戊糖片球菌、腸膜明串珠菌3種益生菌對大豆乳清進行發(fā)酵，益生菌以7.0 log CFU/mL的接菌量接種到大豆乳清中37℃發(fā)酵24 h后，糖苷型大豆異黃酮含量顯著減少，而游離苷元型大豆異黃酮含量顯著增加，大豆乳清中添加乳粉和糖均使發(fā)酵過程中游離苷元型大豆異黃酮含量顯著增加[8]。

5.4 大豆乳清發(fā)酵生產(chǎn)酒

張清等以大豆乳清為原料，采用生料法發(fā)酵黃酒，最佳發(fā)酵工藝：料水比 1∶2.5（g：mL）、大豆乳清添加量80%、生料酒曲添加量0.5%、發(fā)酵溫度30℃、發(fā)酵時間10 d[34]。劉璐等根據(jù)大豆乳清所含成分特點，將經(jīng)過預(yù)處理的大豆乳清添加到原料中進行白酒發(fā)酵，通過計算出酒率、品質(zhì)評價及氣相色譜分析，表明添加大豆乳清不僅可提高出酒率，還改進了酒的風(fēng)味[35]。

5.5 大豆乳清醬油

張瑞等研究出新型大豆乳清配制醬油的最佳工藝和配方：微波功率700 W、微波時間8 min、木瓜蛋白酶濃度0.6 g/100 mL、酶解溫度50℃、pH6.5，水解5 h，大豆乳清和釀造醬油原液以1∶1等體積配制，添加蘋果酸0.2%、谷氨酸鈉1.2%、蔗糖12%和焦糖色0.8%，得到醬油產(chǎn)品，其色澤、香氣、滋味和體態(tài)均與市面上的釀造產(chǎn)品無顯著性差異[36]。

5.6 制備鮮味劑

孫綺遙等選擇5種蛋白酶對大豆乳清進行酶解以提高酶解液中的游離氨基酸含量以及增強鮮味，通過比較其氨基酸轉(zhuǎn)化率、鮮味評分以及綜合感官評分，確定的最佳參數(shù)為：反應(yīng)溫度45℃、pH6、加酶量7%（對蛋白）、酶解6 h，氨基酸轉(zhuǎn)化率達到18.77%[37]。

6 結(jié)語

大豆乳清具有豐富的營養(yǎng)價值，而且具有很好的保健功效和功能特性，利用大豆乳清可以開發(fā)生產(chǎn)多種食品。對大豆乳清的開發(fā)利用實現(xiàn)了資源的多元化利用，不僅生產(chǎn)出多種食品，而且減少了環(huán)境污染。隨著科技的進步，對于大豆乳清的研究和利用會越發(fā)地深入，大豆乳清產(chǎn)業(yè)將會創(chuàng)造更大的價值。