四种真菌发酵豆渣的营养品质和功能特性研究

田欢 韩国玮 冯明

摘要：大豆是我国主要栽培的农作物之一，富含营养物质，近些年随着国际形势的变化，我国开始重视对大豆副产物豆渣的开发和利用，以提高大豆副产物豆渣的利用效率。该研究基于此，以4种真菌A（干酪乳杆菌）、B（米曲霉）、C（放射毛霉）和D（植物乳杆菌）对大豆豆渣进行发酵，分别在第1，2，3，4，5天进行采样，对发酵过程中豆渣蛋白质含量、蛋白质降解率、必需氨基酸含量、必需氨基酸上升率、脂肪含量、脂肪降解率、不饱和氨基酸含量和不饱和氨基酸上升率的变化规律进行研究。结果表明，在4种真菌的发酵条件下，豆渣中的蛋白质和脂肪含量随发酵时间的增加呈现下降的趋势，氨基酸、必需氨基酸和不饱和氨基酸含量均随发酵时间的增加呈现一定的上升趋势，且植物乳杆菌对豆渣的发酵效果尤为明显，为豆渣的开发利用提供了理论基础。

关键词：豆渣；真菌；发酵；营养成分；利用率

中图分类号：TS210.9      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）08-0077-04

Nutritional Quality and Functional Characteristics of Bean Dregs

Fermented by Four Kinds of Fungi

TIAN Huan1， HAN Guo-wei1， FENG Ming2

（1.Shanxi Vocational College of Tourism， Taiyuan 030031， China; 2.Changzhi

Vocational and Technical College， Changzhi 046000， China）

Abstract： Soybean is one of the main cultivated crops in China， which is rich in nutrients. With the change of international situation in recent years， the development and utilization of soybean by-products — bean dregs have been paid more attention in China， in order to improve the utilization efficiency of soybean by-products — bean dregs. Based on this， in this study， four kinds of fungi A （Lactobacillus casei）， B （Aspergillus oryzae）， C （Mucor radiata） and D （Lactobacillus plantarum） are used to ferment bean dregs. Samples are taken on the 1st， 2nd， 3rd， 4th， 5th day respectively and the change rules of protein content， protein degradation rate， essential amino acid content， essential amino acid increase rate， fat content， fat degradation rate， unsaturated amino acid content and unsaturated amino acid increase rate of bean dregs during the fermentation process are studied. The results show that under the fermentation conditions of the four kinds of fungi， the content of protein and fat in bean dregs shows a downward trend with the increase of fermentation time， the content of amino acids， essential amino acids and unsaturated amino acids all shows a certain upward trend with the increase of fermentation time， and the fermentation effect of Lactobacillus plantarum on bean dregs is particularly obvious， which has provided a theoretical basis for the development and utilization of bean dregs.

Key words： bean dregs; fungi; fermentation; nutrient; utilization rate

收稿日期：2023-02-15

基金項目：文化和旅游部2019年“双师型”师资人才培养项目（WLRCS2019-053）

作者简介：田欢（1990—），女，山西太原人，讲师，硕士，研究方向：烹调工艺与营养。

大豆是我国主要的作物之一，含有丰富的营养物质，其中最具有代表性的有蛋白质和脂肪等，是人体多种营养物质的来源[1—2]。豆渣中的氨基酸比例和人体所需的氨基酸比例相似，易被人体吸收和利用，此外，豆渣中富含不饱和脂肪酸，能够降低人体胆固醇和预防人体动脉硬化等[3—4]。

大豆中富含多种植物蛋白，常常被加工成豆类产品[5]。豆渣是加工大豆的过程中所产生的副产物，含有多种大豆本身的营养物质，具有很高的开发和利用价值[6]。我国是大豆的生产和加工大国，每年都会产生大量的豆渣，这些豆渣若不能得到很好的开发利用，一方面将会对环境造成影响，另一方面也会对资源造成严重浪费[7]。豆渣中含有大量的水分，若不能及时利用，极易造成腐败变质[8]。目前我国的豆渣主要通过烘干制作成动物饲料，但烘干之后，大豆中的营养物质流失较大。也有一些地方将豆渣作为食物直接食用，但直接食用豆渣，口感很粗糙，很少有人能够接受[9—10]。

微生物发酵是目前最有效的技术，通过微生物发酵，能够将豆渣中的蛋白质和脂肪分解成小分子物质，从而更加有效地对豆渣中的营养成分进行吸收利用[11]。微生物的转化能力与其自身的代谢能力有关，若想要豆渣被高效利用，微生物的种类非常重要，选择合适的菌种能够更加高效地对豆渣中的营养成分进行分解[12]。

本研究以4种真菌A（干酪乳杆菌）、B（米曲霉）、C（放射毛霉）和D（植物乳杆菌）对大豆豆渣进行发酵，并分析发酵过程中各营养成分的变化情况，以筛选出一种高效分解豆渣中营养成分的真菌。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

豆渣、干酪乳杆菌（A）、米曲霉（B）、放射毛霉（C）、植物乳杆菌（D）、马铃薯、琼脂、葡萄糖、甲基红、硼酸、氢氧化钠、盐酸、苯酚、氯化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸钠等。

1.2 试验仪器

恒温摇床、氨基酸分析仪、气相色谱仪、超净工作台、高温高压灭菌锅等。

1.3 试验方法

1.3.1 豆渣发酵

取10 g豆渣，加入50 mL水混匀，再加入3 g淀粉搅拌均匀，调节pH为6左右，定容至70 mL，将混合液移入到300 mL的烧瓶中，采用高压灭菌，冷却后待用。

将0.1%的菌种接入豆渣中，在25 ℃条件下培养1，2，3，4，5 d分别取样，对样品中的各个成分进行测定。

1.3.2 豆渣中营养成分测定

1.3.2.1 豆渣中蛋白质测定

根据国家标准GB 5009.5—2016进行测定。

1.3.2.2 豆渣中氨基酸测定

根据国家标准GB 5009.124—2016进行测定。

1.3.2.3 豆渣中脂肪含量测定

根据国家标准GB 5009.6—2016进行测定。

1.3.2.4 豆渣中脂肪酸含量测定

根据国家标准GB 5009.168—2016进行测定。

2 结果和讨论

2.1 不同菌株对豆渣中蛋白质含量和代谢速率的影响

豆渣中的主要营养成分是蛋白质，在微生物的作用下，能够很快地将这些蛋白质代谢成肽类，进而分解成氨基酸，增强人体对豆渣中营养物质的消化和利用[13]，本研究通过对比4种菌株在发酵豆渣过程中蛋白质含量和蛋白质降解速率的差异，从而分析4种菌株对豆渣中蛋白质的转化效率。

由图1可知，豆渣中的蛋白质含量随着发酵时间的增加呈现下降的趋势。当发酵至第5天时，A（干酪乳杆菌）、B（米曲霉）、C（放射毛霉）和D（植物乳杆菌）4种微生物分解的豆渣中的蛋白質含量分别为20，18，15，10 g/100 g，其中D（植物乳杆菌）中蛋白质含量最低，A（干酪乳杆菌）中蛋白质含量最高，即蛋白质含量的排序为D

由图2可知，不同种类的真菌对豆渣中的蛋白质降解率不一致，D（植物乳杆菌）降解豆渣中蛋白质率明显高于其他3种真菌，其次是C，之后依次是B和A。蛋白质被分解之后形成氨基酸，在很大程度上能够提高豆渣的营养成分。

2.2  不同菌株对豆渣中人体必需氨基酸含量和上升率的影响

蛋白质一直以来以氨基酸的形式被人体吸收和利用，人体的必需氨基酸不能通过自身合成，需要从食物中吸收而获得，若不能吸收足够的氨基酸，人体的大脑和器官则容易受到损伤，血液循环系统受到影响，人体免疫能力也会下降[14—15]。蛋白质的营养价值则由必需氨基酸的种类和含量来决定，通过微生物发酵豆渣，将大豆中的豆渣分解成肽类和氨基酸，从而提高豆渣中的必需氨基酸含量。通过4种微生物对豆渣进行发酵，从而影响其必需氨基酸的含量。

由图3可知，随着发酵时间的增加，豆渣中的必需氨基酸含量呈现上升的趋势， 当发酵至第5天时，A（干酪乳杆菌）、B（米曲霉）、C（放射毛霉）和D（植物乳杆菌）4种微生物发酵的豆渣中的必需氨基酸含量分别为9，12，11，12.5 g/100 g，其中D（植物乳杆菌）发酵的豆渣中必需氨基酸含量最高，而采用A（干酪乳杆菌）发酵的豆渣中必需氨基酸含量最少。

由图4可知，无论使用哪种微生物进行发酵，豆渣中的氨基酸都呈现出明显的上升趋势，上升率最高的是D（植物乳杆菌），其次是B（米曲霉），之后是C（放射毛霉）和A（干酪乳杆菌）。采用微生物发酵明显增加了豆渣中的营养成分。

2.3 不同菌株对豆渣中脂肪含量和降解率的影响

脂肪是豆渣中主要的营养成分之一，微生物能够通过脂肪酶的作用，将脂肪分解成脂肪酸，从而增加豆渣中的营养物质种类[16]。通过研究4种微生物对豆渣中脂肪含量的影响，从而分析4种微生物对豆渣中的脂肪转化率。4种真菌对豆渣中脂肪含量的影响见图5。

由图5可知，随着发酵时间的增加，豆渣中的脂肪含量呈现下降的趋势，当发酵至第5天时，A（干酪乳杆菌）、B（米曲霉）、C（放射毛霉）和D（植物乳杆菌）发酵的豆渣中的脂肪含量分别是5，4，2，1 g/100 g，其中D（植物乳杆菌）发酵的豆渣中脂肪含量最低，A（干酪乳杆菌）中的脂肪含量较高。

由图6可知，使用不同的菌株发酵豆渣，豆渣中的脂肪降解率存在明显差异，A（干酪乳杆菌）的脂肪降解率为60%，B（米曲霉）的脂肪降解率为70%，C（放射毛霉）的脂肪降解率为75%，D（植物乳杆菌）的脂肪降解率为90%，其中D（植物乳杆菌）的脂肪降解率最高，A（干酪乳杆菌）的脂肪降解率最低。

2.4 不同菌株对豆渣中不饱和脂肪酸含量和上升率的影响

不饱和脂肪酸是维持人体健康的必需营养成分之一，其成分和含量直接影响食物的营养价值。不饱和脂肪酸是人体生长发育的必需氨基酸，不能通过自身合成，是正常的生命活动中不可或缺的营养物质，需要从食物中获取[17]。不饱和氨基酸能够促进人体进行胆固醇代谢活动，在抗炎、降血脂和抗肿瘤方面具有一定生物活性功效。通过研究4种真菌发酵过程中豆渣中不饱和脂肪酸含量的变化，分析4种真菌对豆渣中脂肪转化率的影响。4种真菌对豆渣中不饱和氨基酸含量的影响见图7。

由图7可知，随着发酵时间的增加，豆渣中的不饱和氨基酸含量呈现上升的趋势，当发酵至第5天时，4种真菌A（干酪乳杆菌）、B（米曲霉）、C（放射毛霉）和D（植物乳杆菌）发酵的豆渣中不饱和氨基酸含量分别为10，8，13，15 g/100 g，在D（植物乳杆菌）发酵条件下豆渣中不饱和氨基酸含量最高。

由图8可知，不同的真菌种类，豆渣中的不饱和氨基酸上升率存在一定程度的差异，与豆渣中原来的不饱和氨基酸含量进行比较，4种真菌A（干酪乳杆菌）、B（米曲霉）、C（放射毛霉）和D（植物乳杆菌）中的不饱和氨基酸含量分别上升了1.3，0.5，1.5，2.8倍。

3 小结

随着我国豆制品加工规模的逐渐扩大，副产物利用的问题也逐渐显现出来。豆渣是豆制品生产过程中主要的副产物，实现其高效高值利用一直是受关注的问题。随着我国大豆产业规模化被提上日程，提高了豆渣的利用效率，以缓解我国畜牧业对大豆蛋白的需求。

近些年，我国在豆渣食品方面的研究已经取得了一定的进展，采用微生物发酵技术，改善豆渣的风味和口感。李晓敏等[18]采用米曲酶和黑曲酶对豆渣进行发酵处理，降低了豆渣的颗粒度，从而改善了豆渣的口感；随后，李佩燚等[19]利用曲酶对豆渣进行发酵，发现经过发酵之后的豆渣富含弹性，没有大豆腥味，与传统的豆酱风味相似。在微生物发酵的条件下，大豆豆渣中的蛋白被水解成肽类，肽类进一步被水解成氨基酸，同时也能够将脂肪转化成脂肪酸，明显提高了豆渣的品质和生物利用效率。

本研究以4种真菌A（干酪乳杆菌）、B（米曲霉）、C（放射毛霉）和D（植物乳杆菌）对豆渣进行发酵，分别在第1，2，3，4，5天进行采样，分析了發酵过程中豆渣中蛋白质含量、蛋白质降解率、必需氨基酸含量、必需氨基酸上升率、脂肪含量、脂肪降解率、不饱和氨基酸含量和不饱和氨基酸上升率的变化规律。结果表明，在4种真菌的发酵条件下，豆渣中的蛋白质和脂肪含量随着发酵时间的增加呈现下降的趋势，氨基酸、必需氨基酸和不饱和氨基酸含量均随着发酵时间的增加呈现一定趋势的上升，且植物乳杆菌对豆渣的发酵效果尤为明显。

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