浅析发酵工艺在增强豆类产品营养价值中的应用

◎ 朱旭东

（辽宁省粮食和物资储备事务服务中心，辽宁 沈阳 110032）

随着健康饮食观念的普及，豆类产品因其丰富的营养价值而备受社会关注。然而，豆类中存在的抗营养因子，阻碍了其营养成分的完全吸收。本研究探讨了发酵过程如何改善豆类蛋白质的消化率、增加关键营养素含量，并降低抗营养素的含量，旨在为豆类加工和健康食品开发提供新思路。

1 发酵工艺概述与豆类产品的营养特性

1.1 发酵工艺概述

发酵工艺是利用微生物的新陈代谢作用来转换食品成分的一种传统技术。在豆类产品的加工中，发酵主要通过接种特定的微生物菌株（如乳酸菌、酵母等）来进行。这一过程不仅会改变豆类的风味和质地，而且会影响豆类中的营养成分和其生物可利用性。在发酵过程中，微生物的代谢活动会分解豆类中的大分子营养素，如蛋白质和多糖，使其转变为更易被人体吸收的形式。

1.2 豆类产品的营养特性

豆类作为一种高营养价值的食品，富含蛋白质、膳食纤维、维生素和矿物质。其中，蛋白质含量较高，其种类和数量可以与肉类相媲美。豆类中的主要蛋白质包括球蛋白和醇溶蛋白，这些蛋白质是人体必需氨基酸的重要来源。此外，豆类还含有丰富的不饱和脂肪酸、矿物质（如铁、钙）和B 族维生素。然而，豆类也含有一定量的抗营养因子，如植酸和胰蛋白酶抑制剂，这些物质可以干扰营养素的吸收[1]。

1.3 发酵对豆类营养的改善作用

发酵过程可以显著提高豆类产品的营养价值。①发酵可以增加豆类中某些氨基酸的含量，尤其是赖氨酸，其原因在于微生物在代谢过程中，会合成这些氨基酸。②发酵能提高豆类中蛋白质的消化率。在发酵过程中，微生物会产生蛋白酶，这些酶可以分解豆类中的大分子蛋白质，使其转化为更小的肽和氨基酸，从而更容易被人体吸收。③发酵过程中微生物的代谢活动，会降低豆类中抗营养因子的含量。例如，微生物通过分解植酸，可以提高矿物质的生物利用率[2]。

1.4 发酵对豆类营养成分的具体影响

经过发酵处理的豆类产品在营养成分方面有显著改善。研究发现，发酵可以使大豆中赖氨酸的含量提高20%。同样，经过发酵的豆类产品中，其铁的生物利用度提高了约10%。此外，发酵还能增加豆类产品中B 族维生素的含量，尤其是维生素B2和B12，这对于素食者来说尤为重要。

1.5 发酵对豆类产品品质的影响

除了提升营养价值，发酵还会对豆类产品的感官品质产生积极影响。例如，发酵可以改善豆类产品的风味，减少豆腥味，增加酸香味，使产品更受消费者欢迎。同时，发酵过程能改善豆类产品的质地，使之更柔软、易于消化，不仅能增加豆类产品的市场吸引力，而且促使豆类产品更容易被不同年龄和健康状况的人群接受。

2 发酵对豆类蛋白质消化率和生物利用度的影响

2.1 豆类蛋白质的消化率和生物利用度

豆类作为植物蛋白质的重要来源，在人类饮食中扮演着关键角色。然而，豆类蛋白质的生物利用度，通常受到其原有结构和抗营养因子的影响。其中，豆类蛋白质的消化率指的是人体能够分解、吸收的蛋白质比例；生物利用度是指吸收后能够被身体有效利用的程度。因此，提高豆类蛋白质的消化率和生物利用度，是增强其营养价值的关键。

2.2 发酵对豆类蛋白质结构的影响

在发酵过程中，微生物产生的酶类可分解豆类中的大分子蛋白质，将其转化为更小的肽和自由氨基酸。这种分解作用可以改变蛋白质的空间结构，使原本紧密的蛋白质分子链松弛，从而更易被人体消化酶分解。

2.3 发酵降低豆类中抗营养因子

豆类中存在的抗营养因子，如植酸和胰蛋白酶抑制剂，会干扰蛋白质的消化。在发酵过程中，这些抗营养因子会被微生物分解，从而提高蛋白质的消化率。研究发现，发酵可以使大豆中植酸的含量降低约50%，从而有效提高蛋白质的消化率和生物利用度。

2.4 发酵提高豆类蛋白质的生物利用度

除了提高消化率，发酵还能增加豆类蛋白质的生物利用度。研究表明，经发酵处理的豆类蛋白质因为更易被消化，所以在人体内的吸收率更高。更重要的是，在发酵过程中产生的肽和氨基酸，具有更高的生物活性，能够更有效地支持人体的生理功能和组织修复。

2.5 发酵改变豆类蛋白质的氨基酸组成

发酵过程可能改变豆类蛋白质中的氨基酸组成。例如，某些特定的发酵微生物，能够合成某些必需氨基酸，如赖氨酸等，从而提高豆类蛋白质中的氨基酸含量。总之，发酵不仅能提高蛋白质的总量，还能改善其氨基酸的质量和均衡性。

3 发酵对维生素和必需氨基酸含量的影响

3.1 发酵对维生素含量的影响

在发酵过程中，微生物活动不仅会改变豆类的风味和质地，还能增强其营养价值，特别是维生素含量。维生素是人体必需的微量营养素，对于维持人体正常的生理功能至关重要。在发酵过程中，某些微生物能够合成或释放维生素，如B 族维生素和维生素K。例如，乳酸菌和某些酵母菌在发酵过程中能合成B 族维生素，尤其是维生素B2（核黄素）和B12，对于素食者及对某些维生素有特别需求的人群，尤为重要[3]。

3.2 发酵对必需氨基酸含量的影响

豆类虽然是优质的植物蛋白质来源，但对于某些必需氨基酸的含量，如赖氨酸等，其含量可能不足，而发酵过程可以改善这一不足。在发酵过程中，微生物的代谢活动会产生新的氨基酸或转化现有的氨基酸形式，从而提高必需氨基酸的总含量和可利用性。

3.3 发酵与维生素生物利用度的关系

除了直接增加维生素含量，发酵还能提高维生素的生物利用度。在发酵过程中，维生素会被转化成更易于人体吸收和利用的形式。例如，发酵可以改善维生素B12在植物性食品中的生物利用度，对于依赖植物性食品的人群尤为重要[4]。

3.4 发酵条件对豆类产品营养的影响

发酵条件，如温度、时间、pH、氧气水平等，对豆类中维生素和必需氨基酸含量具有显著影响。通过优化这些条件，可以最大化促进发酵过程中营养素的合成和转化。

4 发酵降低豆类产品中抗营养因子的效果

4.1 抗营养因子概述

抗营养因子是存在豆类等食物中的天然化合物，它们可以干扰人体对营养素的吸收和利用。豆类中常见的抗营养因子，包括植酸、胰蛋白酶抑制剂、凝集素和某些纤维素等。这些物质虽然在植物生长过程中发挥着重要作用，但出现在人类饮食中可能会导致营养素吸收不良，甚至引起肠胃不适。

4.2 发酵过程中抗营养因子的降解

发酵可以降低豆类中抗营养因子的含量。在发酵过程中加入微生物，如乳酸菌、酵母菌，会产生一系列酶，这些酶能够分解或修改抗营养因子，从而降低其活性。例如，某些微生物可以产生植酸酶，这种酶能够分解植酸，进而释放矿物质，如钙、镁、铁和锌，从而提高这些矿物质的生物可利用性[5]。

4.3 发酵对胰蛋白酶抑制剂的影响

胰蛋白酶抑制剂是豆类中常见的一种抗营养因子，它可以干扰蛋白质的消化。在发酵过程中，微生物产生的酶可以降解这些抑制剂，从而改善豆类蛋白质的消化率和吸收。研究表明，适当的发酵处理可以将豆类中胰蛋白酶抑制剂的活性降低80%。

4.4 发酵对凝集素和其他抗营养因子的影响

凝集素是一种能够导致红细胞凝集的蛋白质，也是豆类中的一种重要抗营养因子。在发酵过程中，微生物的代谢活动可以降低凝集素的活性。此外，发酵还能够降解豆类中的其他抗营养成分，如某些特定的纤维素，从而提升人体对矿物质的吸收。

4.5 发酵条件对抗营养因子降解的影响

发酵条件，如温度、时间、pH 等，对抗营养因子的降解效果有显著影响。通过优化这些条件，可以最大化提升抗营养因子的降解效果。例如，一定的温度范围和适宜的发酵时间，可以提高植酸酶和其他相关酶的活性，从而有效降解抗营养因子。

5 发酵对豆类产品感官品质改善的研究

5.1 感官品质的重要性

感官品质，包括风味、香气、口感和外观，是决定豆类产品市场接受度的关键因素。优良的感官品质不仅能提高消费者的食用体验，还能激发对豆类产品的购买兴趣。因此，改善豆类产品的感官品质是提高其市场竞争力的重要手段。

5.2 发酵对豆类产品风味的影响

在发酵过程中，微生物的代谢活动会产生各种风味物质，如有机酸、酯类和醇类等，这些物质能显著改善豆类产品的风味。此外，某些酵母发酵还能产生果香型风味物质，增加豆类产品的风味多样性。

5.3 发酵对豆类产品香气的影响

豆类产品的香气主要受其中挥发性化合物的影响。在发酵过程中，微生物的活动可以产生新的挥发性物质或改变现有挥发性物质的组成，从而改善豆类产品的香气。

5.4 发酵对豆类产品口感的改变

口感是消费者评价食品的一个重要方面，发酵可以显著改善豆类产品的口感。在发酵过程中，微生物的酶作用可以软化豆类的组织结构，使其更加柔软、易于咀嚼。此外，发酵还能改善豆类产品的水分保持能力，从而改善其口感和湿度，使产品更加多汁、顺滑。

5.5 发酵对豆类产品外观的影响

豆类产品的外观，包括颜色和形状，对消费者的吸引力非常重要。发酵可以改变豆类产品的颜色，使其更加鲜艳或均匀。同时，发酵过程还能改善豆类产品的形状稳定性，使其在烹饪过程中更加坚固，不易破碎。

6 结语

本研究通过探讨发酵工艺在豆类产品中的应用，揭示了其在提升营养价值、降低抗营养因子、改善感官品质方面的显著效果。发酵不仅能优化豆类产品的蛋白质消化率和必需氨基酸含量，还能显著提升维生素的生物利用度。此外，发酵对改善豆类产品的风味、香气和口感具有不可忽视的作用。