大豆发酵制品的营养分析

大豆发酵制品的营养分析

大豆有丰富的营养成分，但由于不处理，许多营养成分难以消化、吸收和利用。将大豆进行发酵,能将大豆中的大分子分解成小分子并将一些不溶性化合物分解成可溶性低分子化合物,并由于微生物的自溶作用产生了大豆原来没有的营养成分,大大提高了产品的营养价值。豆酱和酱油等发酵制品中有许多生理功能性物质(如蛋白质、消化酶、维生素、亚油酸、皂甙、异黄酮,磷脂、胰蛋酶抑制剂及食物纤维素等),这些成分都是原料大豆中的固有的成分。我国大豆发酵制品历史悠久,品种繁多,风味独特,营养丰富,本文对大豆发酵食品的营养成分进行综述,指出当前大豆发酵食品存在的一些缺点,提出改进措施,为大豆发酵食品的研究提供借鉴。1绿色食物的研究大豆(soybean)的营养价值很高,故被称为豆中之王、田中之肉、绿色的牛乳等,是数百种天然食物中最受营养学家推崇的食物。黄豆中的铬等微量元素有参加调整糖代谢的作用,同时还能促使排泄物排出体外,避免血糖升高。因此,黄豆是糖尿病人的理想食品。1.1大豆的养分1.1.1和醇溶蛋白大豆的蛋白质含量35%~40%(包括球蛋白、清蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白)。其氨基酸模式与人体组织蛋白质十分相近,营养价值高,属于优质蛋白质。其中赖氨酸含量较高,蛋氨酸含量较低,若将豆类与谷类食物混合食用,可弥补米、面蛋白质中赖氨酸的不足。1.1.2豆和黑豆提取大豆中的脂肪含量15%~20%,其中以黄豆和黑豆最高,常作为提取食用油脂的原料。大豆脂肪中还含有1.8%~3.2%的磷脂,是高血压、动脉粥样硬化等疾病患者的理想食物。1.1.3人体可利用淀粉、阿拉伯糖、半乳糖、蔗糖的制备大豆中碳水化合物20%~30%,其中一半是人体可利用的淀粉、阿拉伯糖、半乳糖和蔗糖;另一半存在于大豆细胞壁,是不为人体消化、吸收和利用的寡糖(如棉籽糖、水苏糖)。1.1.4矿物和维生素豆类含丰富的铁、钙、硫胺素、核黄素和烟酸。此外,还含有一定的胡萝卜素和维生素E。1.1.5分离n-苯基色酮大豆异黄酮(soybeanisoflavones)是具有3-苯基色酮结构的化合物,主要成分是染料木素、大豆素和黄豆黄素,具有预防癌症、心血管疾病、骨质疏松症和更年期障碍等生理功能。1.1.6大豆溶胶大豆皂苷(soysaponin)属三萜系化合物低聚糖体,对热稳定,可激活纤溶系统、抗氧化、降血脂、提高免疫力、抗肿瘤、抗病毒。1.2塑造护肤营养大豆中的大豆蛋白和豆固醇能明显地改善和降低血脂和胆固醇,从而降低患心血管疾病的概率。大豆脂肪富含不饱和脂肪酸和大豆磷脂,有保持血管弹性、健脑和防止脂肪肝形成的作用。大豆中富含皂角苷、蛋白酶抑制剂、异黄酮、钼、硒等抗癌成分,对前列腺癌、皮肤癌、肠癌、食道癌等有抑制作用。黄豆中的植物雌激素与人体中产生的雌激素在结构上十分相似,可以成为辅助治疗妇女更年期综合症的最佳食物。大豆中还富含钙质,对更年期骨质疏松也有疗效。2对人体营养的影响大豆发酵制品是指用大豆或大豆制品接种微生物(主要有酵母菌、曲霉菌、毛霉、根霉、乳酸菌等)发酵后制成的食品。经微生物作用后,消除了抑制营养的因子,产生多种具有香味的有机酸、醇、酯、氨基酸,因而更易被人体消化吸收,更重要的是增加了维生素B12的含量。传统发酵大豆制品有豆豉、豆酱、纳豆、酱油、腐乳(如红腐乳、白腐乳、青腐乳、酱腐乳、花色腐乳)等。2.1微生物酶的制备酱油(soysauce)是以植物蛋白和碳水化合物为主要原料,经过微生物(米曲霉、酱油曲霉、乳酸菌、酵母菌等)分泌的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等微生物酶将原料的蛋白质、碳水化合物充分的分解,再经过复杂的生化过程,产生出酱油产品特有的色、香、味物质。2.1.1营养成分的测定酱油不仅利用了微生物的代谢产物,还利用了菌体自溶分解产物,所以含有丰富的氨基酸和天然色素,还含有较多的有机酸、维生素及众多生理活性物质。有抗氧化、降血压、促消化等多种保健功能,是人们日常生活中深受欢迎的调味品之一。氨基酸含量:氨基酸既是酱油的主要营养成分,又是重要呈味物质,其含量高低直接影响酱油的品质,酱油中氨基酸态氮含量不得小于0.4g/100mL。无机盐含量:无机盐是维持人体正常生长发育重要营养成分。如钙、磷为构成骨骼及牙齿的主要成分;镁能够促进磷酸酶的作用,有益骨骼形成,同时维持神经正常的兴奋钾对心肌收缩有重要作用;铁为人体红细胞的重要成分;锌、锰是许多酶的组成成分或酶的激活剂。其他营养成分:酿造酱油中还含有能调节生理功能、增强人体免疫力、维持机体健康所必需的维生素、不饱和脂肪酸、黄酮等生理活性物质,已有研究指出,食用酱油具有良好的保健作用。经检测分析,酿造酱油中含有具保护视力的维生素A约10U,有抗衰老作用的维生素E和维生素C分别为2.0mg/l00g和1.5mg/100mL以上,维生素D和维生素B含量也均较高。有分析结果表明,酿造酱油中含有18种以上的脂肪酸,其中6种不饱和脂肪酸的相对含量为60%,这些不饱和脂肪酸可以降低血管中胆固醇含量,对防治心血管、高血压等疾病的作用显著,酿造酱油中含有的黄酮类物质具明显的抗氧化性,可抑制癌细胞的增殖、减少冠心病的发病率。2.1.2酱油中可溶性物质的检测酱油中不仅含有丰富的营养物质,而且含有许多生理活性物质。据美国和日本的科学家的研究报道,酱油具有抗癌和预防老年男子前列腺疾病等功效,对经过采取溶剂萃取法分离出的酱油中各个成分研究得知,可溶性物质或不可溶性物质都能抑制肿瘤细胞的生长。2.2发酵调味料豆豉(lobstersauce)是以黑豆和黄豆为原料,利用微生物(主要是曲霉菌)发酵制成的一种具有独特风味的调味品,既可作调味料又可以直接食用。豆豉含丰富的可溶性糖、可溶性氮、维生素B族、维生素A、维生素E等营养成分及大豆异黄酮、大豆低聚糖、大豆皂苷、大豆多肽、褐色色素类等多种功能因子。2.2.1原料熟化豆与大豆中维生素a、e、p豆豉在发酵过程中,微生物中的蛋白酶使原料大豆的蛋白质部分水解,故发酵成熟时,可使水溶性氮的含量提高,并使大豆的硬度下降。大豆中含有的胰蛋白酶抑制剂可以抑制小肠中胰蛋白酶的活力。大豆含有5%的纤维素,这些纤维素使蛋白质不易与消化酶接触,整粒大豆食用时,其蛋白质消化率仅为60%左右。在豆豉的加工过程中破坏了胰蛋白酶抑制物;纤维酶使纤维素水解生成单糖;蛋白酶容易与蛋白质接触水解产生一系列的中间产物(如多肽、氨基酸等)。这些低分子量的蛋白食入后,可以不再经过消化直接被肠粘膜吸收。豆豉与原料熟化豆相比,其维生素B1、B2含量明显提高;维生素A、E的含量基本不变。大豆的矿物质含量丰富,但是大都以植酸盐的形式存在。植酸盐是肌醇磷酸酯的钾、钙、镁复盐。大豆中70%~80%的磷不易被人体利用,约有60%被排出体外;钙与植酸结合形成不溶性钙,有70%~80%不被人体吸收而残留在粪便中;铁与植酸盐结合形成不溶性铁,使大豆中铁的吸收率仅为7%;植酸还能与锌结合形成不溶性盐而使利用率下降。在豆豉加工过程中,由于微生物分泌的活性植酸酶能使植酸水解生成肌醇和磷酸盐,植酸可减少15%~20%,因而,矿物质的可溶性可增加2~3倍,利用率可增加30%~50%。2.2.2大豆异黄酮酯类防癌、抗癌:豆豉含有大豆异黄酮。CARROLL首次报道了大豆蛋白可以降低血胆固醇,研究发现,与正常低密度脂蛋白(LowDensityLipoprotein,简称LDL)相比,富含大豆异黄酮酯的LDL能明显抑制细胞增殖。所以,豆豉可以防癌抗癌。改善肠道环境:豆豉中含有较多的低聚糖类,是双歧杆菌良好的增殖物质。双歧杆菌能选择性地将大豆低聚糖水解成醋酸和乳酸,使pH值下降,从而使肠道内有益菌增加,有害菌减少,起到整肠作用。2.3豆腐、霉豆腐腐乳(sufu)又称豆腐乳、酱豆腐、乳豆腐、长毛豆腐、霉豆腐,是经过毛霉、根霉、藤黄小球菌、枯草杆菌、鲁氏酵母发酵而成的豆制品。腐乳的质地细腻,醇香可口、味道鲜美,富含人体所需的多种微量元素。2.3.1人体氨基酸的补充腐乳是中华民族独特的传统调味品,其主要营养成分为蛋白质在微生物酶的作用下产生的多种氨基酸及低分子蛋白质。其中,人体必需的8种氨基酸含量丰富。腐乳含蛋白质14%以上,脂肪5%以上,碳水化合物6%以上,每100g热量为544kJ,并含有较多的B族维生素,尤其是维生素B12,对于预防老年痴呆有积极作用。2.3.2蛋白质和小分子大豆多肽腐乳的原料———豆腐坯是营养价值很高的豆制品,蛋白质含量15%~20%(与鸡肉、牛肉相当),同时含有丰富的钙质。腐乳的制作过程中经过了毛霉(或根霉、酵母菌)的发酵,又通过微生物所分泌的酶对蛋白质进行降解,使其转化成更有利于吸收的氨基酸和肽类,故氨基酸含量有所提高。经微生物发酵后,腐乳所含的蛋白质和淀粉在多种酶系作用下已发生量和质的改变,蛋白质分解成氨基酸和多肽,淀粉转化为单糖和低聚糖,极易被人体吸收,其生物利用度最大化。因此,蛋白质的消化吸收率比未发酵时更高。微生物分解了豆类中的植酸,使得大豆中原本吸收率很低的铁、锌等矿物质更容易被人体吸收。同时,由于微生物合成了一般植物性食品所没有的维生素B12,素食的人经常吃些腐乳,可以预防恶性贫血。腐乳还具有开胃消食调中的功效,这是由于腐乳中的蛋白质主要以大豆多肽的形式存在,发酵成熟后的腐乳,小分子短肽约占腐乳水溶性部分总氮量的86.4%~88.9%。大豆蛋白经蛋白酶水解后的低分子多肽混合物,已被逐步证明其在营养学方面优于蛋白质和游离的氨基酸,其在肠道内的吸收率最高。小分子大豆肽是一种人体易于消化吸收的肽,大豆多肽比大豆分离蛋白更容易消化吸收。所以,腐乳可用于病后纳食不香、小儿食积或疳积腹胀等。2.4曲霉、酵母菌豆酱又称大豆酱、黄酱。是以大豆、小麦粉、食盐等为主料,利用米曲霉、酵母菌生产的食品,其色泽为红褐色或棕褐色,鲜艳、有光泽;有明显的酱香和酯香,咸淡适口,呈粘稠适度的半流动状态。豆酱不仅可以调味,而且营养丰富,极易被人体吸收,是我国传统的调味酱。2.4.1豆饼的营养价值豆酱的主要成分有蛋白质、脂肪、维生素、钙、磷、铁、亚油酸、亚麻酸、不饱和脂肪酸和大豆磷脂等。2.4.2新型饲料的影响抑制胆固醇升高:日本研究人员发现,豆酱中含有的皂草苷具有抑制胆固醇升高的作用。研究人员用含0.6%胆固醇的饲料及添加5%干燥豆酱的普通饲料喂养老鼠,通过比较发现,喂第1种饲料的老鼠,其血浆中胆固醇的含量高于喂后一种饲料的老鼠的1.6倍。老鼠整个肝脏中胆固醇的含量,前者比后者高出19倍。抗癌作用:豆酱抗癌作用与大豆所含的胰蛋白酶抑制物质有一定关系。老鼠实验表明,大豆中含有的胰蛋白酶抑制物可起到消除皮肤中癌变细胞的作用,可延缓皮癌的发生。3国外的豆发酵食品3.1日本纳豆纳豆(Natto)是一种大豆发酵食品,其主要利用枯草芽孢杆菌属中的细菌。SAWAMURA将从纳豆种筛选出的杆菌命名为纳豆杆菌。3.1.1纳豆粉的制作纳豆含水分61.8%、粗蛋白质9.26%、粗脂肪8.17%、碳水化合物6.09%、粗纤维素2.2%、灰分1.86%。除含大豆各种营养成分外,在纳豆制作过程中,微生物体内的酶系统将大豆蛋白质分解为氨基酸和多肽,使蛋白质消化率由普通大豆的65%提高至80%。纳豆除了具有独特的口感、较低的卡路里、较高的蛋白质外,还具有许多酶类及其特有的营养素和生物活性物质(如纳豆激酶、吡嗪、抗菌肽、维生素K2等)。3.1.2纳豆的安全治疗防治骨质疏松:纳豆含有相当多的维生素K2,可生成骨蛋白质,再与钙共同生成骨质,增加骨密度,预防骨折。溶栓作用:纳豆中含有大量能溶解血栓的纳豆激酶(Natokinase)能够专一溶解血栓,对纤维蛋白原没有降解活性,大量使用不会引起出血,可以预防和辅助治疗脑血栓、脑梗塞、心肌梗塞、血栓后遗症、血栓静脉炎、脉管炎等。所以每天食用100g~200g的鲜纳豆,可预防血栓病的发生。抑制高血糖:纳豆中的高弹性蛋白酶(或称胰肽酶)与猪胰脏所含的这种酶作用相同,而猪胰腺的弹性蛋白酶已用作高血糖的治疗药物。所以,纳豆具有抑制高血糖的作用。抗肿瘤:纳豆中含有染料木素,类似枯草溶血素的脂肽,还含有丰富的植物雌激素和一种叫infrabin的类黄酮形成成分,这些物质具有强烈的裂解细胞的功能,可抑制肿瘤细胞的增殖。3.2日本汤类食物酱汤为将豆酱放进锅中,不断搅动直至豆酱全部溶解,再加入蔬菜及肉类一起炖煮熟的汤类食物,可拌饭食用,是日本人日常食用的主要食品之一。研究结果表明,有每天或经常摄取酱汤习惯的人,与完全不摄取酱汤的人相比,胃部疾患(如胃炎、十二指肠溃烂)的发生率低很多。4与非发酵大豆产品的比较4.1大豆及淡豆1含量的测定利用染料木素与氢氧化钠产生反应,溶解度增加,并在波长271nm处产生最大吸收峰的特性,采用紫外分光光度法在波长271nm处测定大豆及淡豆豉中异黄酮的含量,并比较两者含量变化。结果见表1。通过实验结果(表1)可知,大豆发酵后的淡豆豉异黄酮含量明显高于未发酵的大豆异黄酮含量。4.2不同种类发酵肉制品中游离氨基酸的情况у-氨基丁酸(Gamma-aminobutyricacid,简称GABA)。1987年小滨靖弘等研究发现红曲降压的主要物质是红曲代谢所产生的GABA。通过对实验结果进行分析,不同种类的发酵豆制品中游离氨基酸的分布情况见表2。从表2可以看出,我国发酵的大豆制品含有较丰富的GABA。5中国传统豆发酵产品的现状5.1豆腐制品生产企业近年来我国虽然开发研究了大豆分离蛋白等系列产品,但是由于对大豆的利用仅限于蛋白的利用,生产成本过高,对进一步加工食品的应用研究进行的不足,生产对环境造成污染等原因,使新兴大豆食品的市场未能全面展开。调查表明,即使在北京、上海、广州、长春、哈尔滨等大型城市,仍是以手工业作坊制作、小摊小店裸露销售为主,所占比例70%~90%。全国使用的豆腐制品自动、半自动生产流水线只有100多条,分布在全国30个大中城市。作坊式的生产方式,加工条件简陋,卫生条件差,生产处于失控状态,产品无法追踪,直接危害消费者健康,而且我国传统大豆食品生产都会产生许多副产物。大豆食品生产加工过程中会产生许多副产物(如豆渣、黄浆水)直接排放或作为牲畜饲料,会污染环境,并浪费资源。现发现,这些副产物中含有多种有益于人体健康的物质和贵重的医药成分(如维生素、皂甙、异黄酮、凝血素、甾醇等)。豆粕可以生产大豆异黄酮,制备大豆分离蛋白;豆渣可以制备豆渣蛋白,制取水溶性膳食纤维;黄浆水可以提取大豆皂甙、大豆异黄酮和制取大豆低聚糖。5.2主要加工方式以模我国酱油产量的500万t,生产酱油会产生大量的废渣———酱油渣(也称酱渣)。酱油中水与盐的含量很高,以大豆为蛋白原料的酿造酱渣中粗脂肪含量也高,将其直接作为种田肥料或养鱼饲料,会使土壤盐化,使鱼死亡,又严重影响水质环保。长期以来,许多地区将其当作工业垃圾进行处理,造成浪费。传统大豆食品按加工生产方式分为手工作坊式、单机组合式和配套生产线式3种。手工作坊式加工企业基本分布在广大乡、镇、村,数量多、分布广,无法统计;单机组合式加工企业基本分布在县、镇,相对于手工作坊有所进步;配套生产线式加工企业基本分布在全国大中城市,整个工艺过程基本实现了机械操作,但工艺控制、包装和销售仍是传统人工进行,有待于进一步改进。另外,传统发酵大豆食品的含盐量过高,因为食盐的主要成分是氯化钠,钠离子和氯离子都存在于细胞外液中,钾离子存在于细胞内液中,正常情况下维持平衡。当钠和氯离子增多时,由于渗透压的改变,引起细胞外液增多,使钠和水潴留,细胞间液和血容量增加,同时回心血量、心室充盈量和输出量均增加,可使血压升高,过量摄入盐会对人体有不良影响。在调查中发现,我国的大豆食品至今仍多以手工作坊生产为主。首先从原料的采集开始,就因是从田间直接采摘而携带了大量容易导致腐败的微生物;其次,在加工过程中,从生产用水、人员手指到机器设备、产品包装等各环节均存在严重的二次污染问题;而我国现有的豆制品运输、销售,大多是在无包装、无冷藏的情况下进行,极易导致变质腐败。6中国传统豆发酵产品的开发、研究和改进6.1中国传统豆发酵产品的开发研究6.1.1添加氨基酸风味添加剂随着社会的进步和饮食文化的日益丰富,人们更加注重酱油的营养性和享受性。以富含蛋白质的褐蘑菇为原料,经酸水解、碱中和制成的氨基酸风味提取液添加到酱油中,制成的褐蘑菇风味酱油,不仅提高了酱油的营养和风味,增加了酱油产品的花色品种,提高了酱油的保健功能,而且可以节粮代粮。6.1.2血压病因子检测铁缺乏(ID)和缺铁性贫血(IDA)是中国面临最严重的公共问题之一。在步入小康后,中国居民蛋白质、脂肪和碳水化合物的营养缺乏问题基本得到解决,而微量营养素的缺乏则成为突出问题。特别是铁缺乏,不但影响的地区广(不论城市和农村),而且涉及的人群众多(包括儿童、妇女和老年人)。2002年全国营养与健康调查表明我国IDA平均患病率为20.1%,全国有两亿多人患IDA。缺铁性贫血严重影响儿童身体和智力发育,降低成年人劳动生产能力,降低人群免疫力,导致人群健康水平低下,显著降低人群的社会综合竞争能力。2004年中国启动了应用铁强化酱油预防和控制铁缺乏和缺铁性贫血的推广工作。中国疾病预防控制中心在卫生部的支持下,联合行业协会、新闻媒体、酱油生产企业、销售商等,开展了多种宣传教育和社会营销活动,以实现应用铁强化酱油预防和控制中国铁缺乏和缺铁性贫血的目的。6.1.3贝婆酸的生理功能近几年来,沿海地区人工养殖扇贝业发展迅速,在扇贝丁加工过程中,产生大量的下脚料———扇贝裙边,据试验,加工1kg扇贝丁需6kg扇贝,产生下脚料扇贝裙边2.5kg。目前除小部分扇贝裙边被作为饲料低价出售外,大部分被扔掉,造成极大的资源浪费和环境污染。研究表明,扇贝裙边含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素、微量元素等营养成分,其中甘氨酸,谷氨酸及天门冬氨酸含量较高,且氨基酸种类超过18种,必需氨基酸的含量约占总氨基酸的30%,还含有氨基多糖,牛磺酸等多种生物活性物质,其营养价值并不逊色于扇贝柱。国内外学者对扇贝裙边生理活性物质的提取及其药用价值研究发现,扇贝裙边的提取物具有抗肿瘤抗病毒,抗衰老等多种生理功能。其口感鲜美,海鲜风味浓郁。6.1.4沙棘籽蛋白质的功能沙棘为胡颓子科沙棘属植物,其果实是藏医、蒙医常用药材,具有多方面显著的药理功效。国内外研究发现,沙棘果实中含190多种生物活性物质包括维生素,黄酮类化合物蛋白质和氨基酸、糖类、脂类、微量元素等。随着沙棘在营养保健与药用价值方面研究的不断深入以及人们的健康、保健意识的增强,沙棘资源的综合开发利用日益引起社会各方面的广泛重视。研究表明,沙棘籽蛋白质中含有18种氨基酸,其中包含人体所需的8种必需氨基酸和2种半必需氨基酸。在酱油生产中,使用10%沙棘籽粕作为部分原料,采用低盐固态发酵生产工艺,既降低原料成本,又改进了酱油风味,在生产实践中应用是可行的,同时为酱油增添了沙棘营养,是沙棘资源得到有效的综合利用。6.2建立完善的质量监控系统,保障食品安全和卫生危害分析与关键控制点(HACCP)是为了防止食物中毒或其他食源性疾病的发生,对食品生产加工过程中造成污染的各种危害因素进行系统和全面地分析,在分析的基础上,确定能有效地预防、减轻或消除各种危害的“关键控