大豆乳清的研究利用进展*

姜雨彤，丁弋芯，杜宇慧，李儒锦，季瑞雪，曹荣安*

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江 大庆163319）

我国制作大豆制品历史悠久，关于豆腐、豆酱、豆豉的记载已有二千多年。制作豆腐需要诸多工序，其中压榨成型过程是为了使豆腐保持一定的含水量和弹性，通过施加一定压力把内部多余水分通过布包排出，豆浆中的蛋白被凝固剂凝结成固体豆腐，分离出来的即大豆黄浆水，又称为大豆乳清[1]。本文对大豆乳清的研究利用情况进行归纳总结，希望对其研究应用起到借鉴作用。

1 大豆乳清营养成分

大豆乳清为棕黄色胶体混合物，含有丰富的有机物，包括大分子蛋白、小分子寡糖、异黄酮、色素类、盐类等，其中固形物含量为1.84%、总糖0.9%、灰分 0.33%，氮0.28%、异黄酮0.16%、皂苷0.13%。不同来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，富马酸5.23 mg/L，四种大豆异黄酮含量分别为：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，糖苷型大豆异黄酮占4种异黄酮总量的97.95%，而生物活性高的苷元型大豆异黄酮仅占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质过程中，将酸调至等电点pH 4.5～4.8时的酸溶蛋白，由2S和7S组分组成，主要包括胰蛋白酶抑制剂、大豆血球凝集素、脂肪氧化酶、β-淀粉酶、细胞色素C等多种生理活性物质。大豆血球凝集素是一种高亲和性的糖原蛋白，由4个亚基组合成的四聚体，含有4.5%D-甘露糖和1%N-乙酰葡萄糖氨，4种血球凝集素所含氨基酸基本相同，区别在于碳水化合物含量。大豆乳清蛋白还含有脂肪氧化酶、β-淀粉酶、细胞色素C。大豆乳清中的胰蛋白酶抑制剂是大豆乳清蛋白中的主要成分，能调节大豆蛋白质的合成和分解，降低胆固醇水平，增强胰脏生长和增加胰消化酶活性，对动物内皮细胞生长因子具有活化作用，能控制肾炎的一些炎症发展过程。大豆乳清中的微量胰蛋白酶抑制剂对于糖尿病治疗，调节胰岛素失调有一定效果，医药上将大豆乳清用于提取胰蛋白酶抑制剂 （抑肽酶）治疗急性胰腺炎[6]。

大豆低聚糖主要成分是水苏糖、棉籽糖和蔗糖，是一种功能性甜味剂，能替代蔗糖应用在功能性食品或低能量食品中。大豆低聚糖可以促进人体肠道内双歧杆菌增殖，抑制肠内有害细菌；影响肠内酶代谢活性，防治便秘和腹泻；低能量，不会引起龋齿；护肤美容，健康减肥；降低血压、提高免疫调节能力、防癌抗癌，降低血清胆固醇和保护肝脏，降低抗生素或激素产生的副作用[7]。

大豆异黄酮是一类大豆生长过程中形成的具有生理活性的次级代谢产物，共有12种异构体，以游离型黄酮苷元和结合型糖苷2种形式存在，苷元占总量的2%～3%，包括染料木素、大豆苷元和黄豆黄素；糖苷型占总量的97%～98%，包括染料木苷、大豆苷、大豆黄素苷及它们各自的乙酰基葡萄糖苷型、丙二酰基葡萄糖苷型衍生物。大豆异黄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，能有效地预防和抑制心血管疾病、白血病、骨质疏松、结肠癌、肺癌、胃癌、乳腺癌和前列腺癌等多种疾病的发生，改善妇女更年期综合征[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较低，当它与油滴混合时，彼此相互作用包埋形成均一体系，从而表现出良好的乳化稳定性，其乳化稳定性优于大豆分离蛋白，乳化能力与大豆分离蛋白基本相当[10]。与纯大豆乳清蛋白乳化体系比较，添加磷脂后乳液稳定性高于纯大豆乳清蛋白乳液，大豆乳清蛋白-磷脂的协同作用使其乳化活性增强，乳液更趋于稳定[11]。冯晓等研究认为影响大豆乳清蛋白乳化效果的因素及最佳条件是：时间25 min>质量分数5%>温度40℃>pH 9，乳化稳定性效果最佳条件是：质量分数5%>温度40 ℃>pH 9>时间 25 min[12]。

3.2 起泡性

大豆乳清蛋白是一种天然的亲水、亲油两亲物质，具有界面性质，是一种天然的表面活性剂，易消化吸收、具有很高的代谢效率和生物学价值。大豆乳清蛋白在任何pH下起泡性能都很好，起泡性效果最佳条件是：浓度1.0%、温度60℃、pH 5、钙离子浓度0.1 moL/L，但泡沫稳定性不如大豆分离蛋白，可通过物理、化学或酶处理方法来克服。大豆乳清蛋白乳化性不如分离蛋白好，但其乳化稳定性较好[13-14]。

3.3 热变性和聚合性

大豆乳清蛋白的变性温度为70.6℃和89.4℃，1%（W/V）大豆乳清蛋白80℃和100℃加热30 min，会生成分子量约为270万Dal可溶性聚集体[15]。加热处理可降低大豆乳清中乳清蛋白含量，在pH4.5～4.8范围内溶解度最小，70℃加热10 min所制备大豆乳清分离蛋白的持水性明显高于普通分离蛋白，但其持油性、起泡性、泡沫稳定性和乳化性均低于普通分离蛋白，而乳化稳定性无显著差异[16]，大豆乳清蛋白和大豆球蛋白在加热过程中会发生相互作用[17]。微生物转谷氨酰胺酶对大豆乳清蛋白的聚合作用最佳条件为：温度40℃、pH7.5、加酶量5 mL（酶活1 U/mL）、反应时间2 h，微生物转谷氨酰胺酶聚合大豆乳清废水中蛋白的最佳条件为：加酶量6 mL、反应时间 1 h、反应温度 35 ℃、pH 7[18]。

4 大豆乳清中生物活性物质提取和制备

4.1 大豆乳清蛋白提取

通过对大豆乳清中乳清蛋白做SDS-PAGE凝胶电泳分析，得到其蛋白质分子量为80 kD、63 kD、53 kD和31 kD四条谱带，以及大量的分子量小于23 kD的组分[18]，大豆乳清蛋白制备方法主要有等电点沉淀法、蒸发浓缩法、泡沫分离法、超滤法[19]。

4.2 大豆低聚糖提取

大豆低聚糖由2～10个相同或不相同的单糖以糖苷键结合而成，不能被胃酸及酶降解，是一种功能性低聚糖，大豆低聚糖的制备主要有提取法、酶法、微生物发酵法和膜分离法，提取法中又包括碱溶酸沉法、醇沉法、微波法，这些方法提取的大豆低聚糖纯度不高，生产过程能耗大[4]。采用截留分子量为10 000 Dal的聚醚砜膜，在温度55℃、操作压力0.2 MPa条件下对大豆乳清进行超滤，渗透通量可达25.06%，蛋白质的截留率和总糖透过率分别为82%和96%[4]。用超滤分离大豆乳清低聚糖，对比壳聚糖絮凝、石灰乳絮凝、转谷氨酰胺酶聚合法三种方法，壳聚糖絮凝法优于其他两种方法[20]。大豆乳清低聚糖液的活性炭最佳脱色条件：脱色时间30 min、加炭量2.0%、脱色温度70℃、pH4.0，最终形成了大豆低聚糖产品[21]。应用DSK530型树脂对大豆低聚糖的分离效果较好，在流速2 mL/min、进料浓度15%、进料量15 mL条件下，大豆低聚糖分离度达到0.55，总糖回收率达到90%以上[22]。用树脂及活性碳吸附方法共同回收大豆乳清废水中的低聚糖也是可行的，处理1 t大豆乳清约可回收40%大豆异黄酮130 g，精制大豆低聚糖浆9 kg[23]。

4.3 大豆异黄酮提取

大豆异黄酮的制备方法主要有提取法、合成法和微生物发酵法。提取法所用的原料应事先粉碎到一定粒度并经过脱脂，所用的溶剂有乙醇水溶液、甲醇水溶液和弱碱性水溶液等。采用乙醇水溶液从大豆乳清中提取大豆异黄酮的最佳条件为：乙醇浓度40%～80%、溶剂与原料比8～16:1（液料比）、提取温度 50～90 ℃、提取次数 1～3 次、提取时间 3～10 h，采用吸附树脂吸附大豆异黄酮，得到40%～90%大豆异黄酮[9]。有研究者首先采用超滤技术除去大豆乳清中的绝大部分蛋白质，用乙酸乙酯萃取，最后以大孔树脂为吸附剂制得纯度70%以上的大豆异黄酮[9]。也可以采用超声波技术辅助乙醇萃取大豆乳清中异黄酮，最佳提取工艺条件：提取时间30 min、超声波功率450 W、液料比16：1、乙醇浓度70%，异黄酮提取率0.661%[24]。不同洗脱溶剂洗脱活性炭吸附柱中大豆异黄酮效果依次为丙酮65%>乙醇65%>乙醇/丙酮混合液35%，丙酮溶液的最佳洗脱条件为pH9、温度40℃、浓度65%、35倍量吸附剂用量(mL/g)[25]。D4006大孔树脂是纯化大豆异黄酮比较合适的吸附剂，在温度25℃、流量1 mL/min、大豆异黄酮浓度1 mg/mL的条件上柱吸附，用20%～95%乙醇水溶液梯度洗脱，洗脱温度为75℃，流量选择1mL/min，可制得纯度为70%以上的大豆异黄酮产品[26]。

4.4 发酵生产谷胱甘肽

王晓哲等以产朊假丝酵母、酿酒酵母、热带假丝酵母、卡尔斯酵母等四种酵母菌发酵大豆乳清生产谷胱甘肽，确定产朊假丝酵母中的谷胱甘肽产率最高为7.5 mg/g，最佳发酵条件为：装液量60%、发酵温度32℃、接种量6%、发酵时间22 h，谷胱甘肽产量为21.5 mg/L。最后用阳离子交换树脂（001×7）纯化谷胱甘肽，上样液pH3.0、洗脱剂为3%HCL、洗脱流速2 mL／min，谷胱甘肽的平均回收率67.5%[27]。

5 大豆乳清的开发与应用

5.1 大豆乳清饮料

李佳栋等以大豆乳清为原料，经抽滤、脱色、脱味、脱盐处理后得到富含大豆乳清蛋白的澄清液，加入 2 g/L 混合酸 （苹果酸∶柠檬酸=1∶1）、8%蔗糖、0.01%黄桃香精、0.004 g/kg的柠檬黄色素制成乳清蛋白饮料[28]，也有研究者确定的配方为：大豆乳清蛋白添加量0.7%、白砂糖8%、柠檬酸0.3%、复合稳定剂0.2%[29]。用胃蛋白酶水解大豆乳清蛋白，加酶量为8 000 U/g，37℃酶解2 h，水酶解液加入0.1%柠檬酸、6.0%蔗糖和0.015%柠檬味香精后制得成品大豆乳清多肽饮料[30]，也可以利用大豆乳清作为红茶菌的新型发酵基质，开发具有抗氧化活性的功能型饮料[31]。

5.2 大豆乳清抗菌肽

大豆乳清可以被乳酸菌发酵利用，采用益生菌Lactobacillus rhamnosus 6013对大豆乳清进行发酵，在大豆乳清中加入5%蔗糖、7%接种量，37℃发酵22 h，活菌数 3.46×108CFU/mL，无论是在室温还是低温保存10 d活菌数都没有明显下降，低温保存30 d活菌数仍能保持在108个数量级[32]。用枯草芽孢杆菌发酵大豆乳清生产抗菌肽最佳培养条件：37℃210 r/min振荡培养22 h，最佳发酵培养基为大豆乳清中添加0.50%可溶性淀粉和0.20%牛肉膏[33]。

5.3 大豆乳清发酵乳

大豆乳清中的大豆异黄酮主要以结合型糖苷形式存在，而高生物活性的游离型异黄酮苷元含量极少，可以通过发酵方式提高苷元型大豆异黄酮含量。其最佳发酵条件为：菌株配比为植物乳杆菌与戊糖片球菌之比为1：2、葡萄糖添加量1.98%、乳粉添加量7%、接菌量5.59%，苷元型大豆异黄酮含量为31.31 mg/L，高于未发酵的大豆乳清[5]。采用植物乳杆菌、戊糖片球菌、肠膜明串珠菌3种益生菌对大豆乳清进行发酵，益生菌以7.0 log CFU/mL的接菌量接种到大豆乳清中37℃发酵24 h后，糖苷型大豆异黄酮含量显著减少，而游离苷元型大豆异黄酮含量显著增加，大豆乳清中添加乳粉和糖均使发酵过程中游离苷元型大豆异黄酮含量显著增加[8]。

5.4 大豆乳清发酵生产酒

张清等以大豆乳清为原料，采用生料法发酵黄酒，最佳发酵工艺：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%、发酵温度30℃、发酵时间10 d[34]。刘璐等根据大豆乳清所含成分特点，将经过预处理的大豆乳清添加到原料中进行白酒发酵，通过计算出酒率、品质评价及气相色谱分析，表明添加大豆乳清不仅可提高出酒率，还改进了酒的风味[35]。

5.5 大豆乳清酱油

张瑞等研究出新型大豆乳清配制酱油的最佳工艺和配方：微波功率700 W、微波时间8 min、木瓜蛋白酶浓度0.6 g/100 mL、酶解温度50℃、pH6.5，水解5 h，大豆乳清和酿造酱油原液以1∶1等体积配制，添加苹果酸0.2%、谷氨酸钠1.2%、蔗糖12%和焦糖色0.8%，得到酱油产品，其色泽、香气、滋味和体态均与市面上的酿造产品无显著性差异[36]。

5.6 制备鲜味剂

孙绮遥等选择5种蛋白酶对大豆乳清进行酶解以提高酶解液中的游离氨基酸含量以及增强鲜味，通过比较其氨基酸转化率、鲜味评分以及综合感官评分，确定的最佳参数为：反应温度45℃、pH6、加酶量7%（对蛋白）、酶解6 h，氨基酸转化率达到18.77%[37]。

6 结语

大豆乳清具有丰富的营养价值，而且具有很好的保健功效和功能特性，利用大豆乳清可以开发生产多种食品。对大豆乳清的开发利用实现了资源的多元化利用，不仅生产出多种食品，而且减少了环境污染。随着科技的进步，对于大豆乳清的研究和利用会越发地深入，大豆乳清产业将会创造更大的价值。