豆渣的营养成分功能及其在食品工业中的利用

湛 祺，Kiran Thakur，胡 飞，章建国，魏兆军

（合肥工业大学 食品与生物工程学院，安徽 合肥 230601）

0 引言

中国是全球豆制品加工的主要国家之一，在生产豆制品，如豆浆、豆腐的加工过程中，会剩下大量的副产品——豆渣。在我国每年产生将近200万t湿豆渣，有研究表明豆制品副产物豆渣中含有18%～24%的蛋白质、50%～56%的膳食纤维，每100 g豆渣中含有钙210 mg，镁39 mg，磷380 mg，维B20.976 mg及赖氨酸5.86 g等，可成为人体补充赖氨酸的来源[1]。但是，由于豆渣的口感不佳、豆腥味等不良气味较重、色泽暗淡且易腐败变质，导致人们对豆渣的利用率较低，大多是用于生产饲料或作为废物丢弃[2]。但是豆渣经过一定的处理方法，可以实现从废弃物到增值食品的演变[3]。因此，如何将豆渣变废为宝，实现其综合利用是当前豆制品行业发展所面临的问题。

1 豆渣的营养成分

豆渣中的化学成分主要取决于从已磨碎大豆中所提取出的水分、是否继续添加更多水分来提取剩余的可提取成分，其次是取决于大豆的品种及其加工方法。在中国，为了更好地研磨大豆，在研磨前人们通常先将大豆浸泡使其充分吸水膨胀，而后再进行研磨，将研磨好的豆浆过滤，过滤后得到豆渣；在日本，复水的大豆先经过煮制后进行研磨过滤[4-6]。且以前的研究中，也有报道干豆渣和新鲜豆渣在营养成分方面的区别。

新鲜豆渣及干豆渣营养成分含量见表1[7-10]。

由表1可看出，豆渣中的主要成分是膳食纤维，主要分为4种不同的形式在豆渣中存在，粗膳食纤维（17.9%）、总膳食纤维（58.6%），不可溶性膳食纤维（55.63%），可溶性膳食纤维（1.96%）。膳食纤维中又以不可溶性膳食纤维为主，可溶性膳食纤维占很少的比例，但使用化学、微生物发酵、高压处理等方法可以提高豆渣中可溶性膳食纤维的含量[11-12]。膳食纤维所表现出来的益处大多与可溶性膳食纤维相关，如可溶性膳食纤维的益生元效应，对癌症的调节作用等[13]。相比之下，豆渣中的游离碳水化合物的含量很低（4%～5%），碳水化合物的缺乏也是在利用豆渣制作发酵产品过程中限制发酵微生物生长的主要原因[14]。

表1 新鲜豆渣及干豆渣营养成分含量/%

干燥后的豆渣具有很高的营养价值，在干豆渣中有20%左右的蛋白质，其中以碱性7S和11S球蛋白为主[15]，具有高营养品质，可作为一种潜在以供人类食用的优质蛋白质来源[16]。另外，豆渣蛋白的品质高于其他大豆产品[17]，豆渣中的必需氨基酸比例与豆腐，大豆中的含量相当，但是豆渣蛋白的溶解度较低，使其很难和许多其他食品体系融入到一起。但是可通过改性作用，提高豆渣蛋白的溶解性，进而改善其乳化性、起泡性，促进豆渣蛋白的吸收[7]。尽管豆渣蛋白中含有5.19%～14.4%的胰蛋白酶抑制剂，但是可以通过热处理将其灭活[8]。

异黄酮是天然存在的一组杂环酚类物质，具有多种保健功能，如预防心血管疾病、癌症、营养不良等症状，主要存在于土壤之中[16]。糖苷形式是大豆异黄酮的主要存在形式，主要有染料木苷、黄豆苷等；以及其对应的苷元形式，如染料木黄酮及黄豆苷元等。β-葡萄糖苷酶可将糖苷形式的异黄酮酶促水解成苷元形式，相比糖苷形式来说，苷元形式的大豆异黄酮更容易消化。有研究表明，用豆渣固定化乳酸菌发酵的豆浆可以增强β-葡萄糖苷酶活性，刺激异黄酮的生物转化[17]。异黄酮的酶抑制作用、抗癌、消炎等功能与其抗氧化功能有关，并且异黄酮的抗氧化能力大多优于其他多酚类物质。黄豆苷元和染料木黄酮是抗氧化能力最强的异黄酮，可使DNA免受羟基自由基造成的氧化损伤[18]，而影响豆渣中异黄酮含量及其存在形式的主要因素是豆渣的加工方法。豆渣中还含有10%左右的脂肪[4]，豆渣是富含脂肪的大豆种子制成的，故豆渣仍属于高脂肪制品。豆渣中所含的多不饱和脂肪酸主要由亚油酸组成，其次是亚麻酸。

豆渣中的其他营养成分还包括维B1、维B2、烟酸，以及钙、铁、锌、镁和铜等微量元素[19]。Santos D C D等人[6]的报告称，豆渣中的磷（313 mg/100 g）、钙（126 mg/100 g）和钾（286 mg/100 g）含量较高，锌（3.14 mg/100 g）、铜（0.77 mg/100 g）和铁（4.45 mg/100 g）含量中等。

2 豆渣的功能特性

迄今为止，有关豆渣及其价值化的研究主要强调物理属性（如风味和质地的改善），而不是调查可能的健康属性和潜在机制。据报道，豆渣中的异黄酮、肽和氨基酸具有多种生理功能，可对抗代谢综合征，如糖尿病、肥胖症、高脂血症、心血管疾病和肠道失调等。

2.1 抗糖尿病作用

近年来，研究强调了食物干预对防治Ⅱ型糖尿病的重要性。异黄酮和大豆蛋白的作用已被公认为改善糖耐量，然而，自2016年以来，很少有研究阐明豆渣的抗糖尿病作用。Ismaiel M等人[20]在试验诱导的Ⅱ型糖尿病模型中，评估补充15%豆渣和15%大豆麸皮的饮食对8周的抗糖尿病作用。结果表明，豆渣可显著控制高血糖并改善糖耐量，从而降低Ⅱ型糖尿病并发症的风险。Chan L Y等人[21]研究了发酵豆渣的体外和体内降血糖作用，结果表明，补充发酵豆渣可以降低餐后血糖水平。Nguyen L T等人[22]研究了发酵秋葵的体外和体内降血糖作用，结果表明，补充发酵豆渣可以降低餐后血糖水平。

2.2 抗肥胖作用

饮食不当和不良的生活方式会导致肥胖症的发病率增加，从而导致各种代谢疾病，如糖尿病、心脑血管疾病和癌症。据报道，粗纤维豆渣作为膳食补充剂在预防肥胖和脂质代谢紊乱方面发挥了有益的作用。Pérez-López E等人[13]的研究表明，与对照组小鼠相比，食用豆渣可诱导小鼠的体重减轻，降低血浆中甘油三酯的含量，并改善氨基酸代谢。此外，豆渣喂养使肠道中种有益菌群的恢复，改善了钙和镁的吸收。Nishibori N等人[23]喂食豆渣的干燥粉末可降低高脂饮食喂养小鼠的血甘油三酯（TG）水平并抑制肠道中的脂肪酶活性。Nagano T等人[24]的研究表明，补充豆渣膳食纤维与运动相结合，可以通过调节小鼠肠道菌群的平衡来抑制肥胖。Yang T等人[25]使用湿介质球磨机提高豆渣的胆固醇结合能力。此外，最近的一项研究报告，来自豆渣的纤维可显著降低血清总胆固醇、甘油三酯和动脉粥样硬化指数，或可以预防高胆固醇小鼠的高脂血症[26]。Nagata Y等人[27]在大鼠的血清和肝脏脂质谱的相关研究中，证明了豆渣的低甘油三酯效应。这些研究都证明了，豆渣可能减轻高脂饮食引起的一些不良代谢影响，预防肥胖、改善血脂状况。

2.3 肠道调节作用

食品副产品或废物生物材料可以作为益生元等新型功能成分的来源受到了广泛关注。据报道，用豆渣制成的食品具有热量低、低血糖指数和低负荷，以及高纤维和蛋白质含量引起的饱腹感的效应。最近的一项综述强调了豆渣益生元在肠道营养失调中的作用，并强调了其对肝和肾功能的潜在影响[28]。在过去的研究中，豆渣已经通过体外和体内模型进行了研究，主要是因为豆渣的细胞壁非常复杂，赋予了广泛的益生元效应[29]。

2.4 抗氧化作用

在所有的生物学特性中，豆渣的抗氧化特性得到了广泛的研究。Kamble D B等人[30]报道了在微波加工的硬粒小麦粗粉面食中添加大豆豆渣（10%～50%）可增加总酚含量（158.37±0.40 mg GAE/100 g～232.90±0.85 mg GAE/100 g）和抗氧化活性（10.87%±0.10%～56.21%±0.05%）。在另一项研究中，含有3%（W/V）豆渣粉的豆浆显示出更高的抗氧化活性和保护质粒DNA免受氧化的能力[31]。通过酵母和乳酸菌[32]对豆渣进行发酵可以增加其总酚和抗氧化活性。据报道，发酵豆渣中的总酚含量和抗氧化剂含量分别增加了6.32倍和1.55倍。此外，由米曲霉等真菌发酵使豆渣的抗氧化状态增加了2.6倍，总黄酮与发酵豆渣抗氧化活性之间的相关性也表明了黄酮类化合物作为抗氧化剂发挥着重要作用[33]。Voss G B等人[34]报道了在胃肠道消化后，发酵豆渣饮料的抗氧化和ACE抑制活性显著提高。

3 豆渣在食品工业中的应用

3.1 豆渣在烘焙食品中的应用

豆渣在烘焙食品在得到了应用。例如，将发酵豆渣添加到饼干原料中，可以提高烘焙饼干的营养价值和质构特性，使得饼干具有一定的食疗保健作用。张秀凤等人[35]发现在面包粉中添加豆纤维，研究不同豆纤维添加量对面包品质的影响，发现当豆纤维添加量为2.94%时，面包的感官评定分值最高。芦菲等人[36]研究了豆渣纤维粉含量对面团品质的影响，研究发现，当豆纤维粉添加量为10%～15%时，面团具有更好的质感，且拉伸性能最佳。陈宇航等人[37]以粉碎过筛后超细的豆渣粉与高筋面粉混合，并进行了响应面试验。结果表明，当超细豆渣粉含量为5.41%时面包品质最佳。姚垚等人[38]以小米粉、面粉和豆渣粉为原料制成了低糖纤维饼干，该饼干香味醇厚、口感松脆、营养健康。周晓洁等人[39]也将豆渣纤维粉添加到饼干原料中，发现当豆渣纤维粉添加量为26%时，加工制作出的饼干色泽和硬度适宜。黄益前等人[40]通过添加豆渣纤维粉在饼干原料中，从而制作出了一种适用于高血压和肥胖症等特殊人群的高纤维营养饼干。

3.2 豆渣在饮料开发中的应用

现如今发现，可以将豆渣发酵制备成饮料。孙聪聪等人[41]使用安卡红曲霉对豆渣进行发酵，发现豆渣经过真菌发酵后，可溶性膳食纤维的含量得到了提高，可溶性膳食纤维的持水力、持油力及溶解度均得到了提高，同时膳食纤维的功能特性也得到了改善。豆渣中含有大量的膳食纤维，近年来，膳食纤维因其出色的保健功能，被称为人体的“第七种营养素”而广受关注。将豆渣通过发酵等手段制备成膳食纤维饮料，符合人们的健康、绿色饮食的理念。张江宁等人[42]以豆渣和红枣汁为原料，制成了红枣可溶性膳食纤维饮料，该饮料口感醇厚、别具风味且营养丰富。周启霞等人[43]以豆渣膳食纤维为原料，研发出了一款发酵乳饮料，该饮料具备清热降火、利尿、祛风除湿等效果。

3.3 豆渣在调味剂中的应用

豆渣也可制作成调味剂的生产，如酱油。目前，豆粕是生产酱油的主要原料。研究发现，可以用豆渣完全或部分替代豆粕酿造酱油，不仅可以节省生产成本，还可使豆渣得到充分利用，将副产品豆渣变废为宝。Bashir N H等人[44]以豆渣为原料，确定了制备酱油曲的最佳原料蒸煮时间、湿豆渣与麸皮质量比、制曲温度和制曲时间，且经感官评定后，成曲的感官品质良好。由此可见，可用豆渣部分代替豆粕生产酱油等调味剂。

3.4 豆渣在可食用包装膜中的应用

随着人们绿色消费理念不断增强，可食性包装膜成为了未来食品包装业发展的潮流。杜磊等人[45]公布了可食用包装膜最佳配方：以豆渣的质量为基础，当可溶性膳食纤维含量2%，藻酸钠含量1.5%，羧甲基纤维素含量0.5%时，制得的膜拉伸强度最强，性能最佳。

4 结语

豆渣中的膳食纤维含量高达55%以上，是一种未被充分利用的宝贵资源，但是豆渣中主要是不溶性膳食纤维，这使得豆渣纤维颗粒较粗，导致豆渣口感不佳，所以将豆渣膳食纤维进行改性，得到更多的可溶性膳食纤维，提高其口感，是一个有待解决的问题。且豆渣价格低廉、营养丰富，对人体的生理代谢具有调节功能，可预防代谢疾病（如糖尿病、肥胖症）等，但目前少有研究将豆渣进行小鼠体内试验，研究其对疾病预防调控作用。另外，大豆中含有脂肪氧化酶，可作用于脂质等物质会产生挥发性醛、酮、醇等物质，这些物质是豆腥味的来源，因此豆渣脱腥也成为了亟待解决的问题。食品加工过程中产生的大量副产品被丢弃会导致经济损失和环境污染。因此，需要发展各种新技术来促进食品副产物的综合利用，提升其附加值。