发酵豆渣中抗氧化物质的研究进展

发酵豆渣中抗氧化物质的研究进展

近年来，大豆食品可以降低心血管疾病的发病率，降低血压、降血脂和抗癌的功能，并在世界上推广。豆渣是大豆产品如豆奶或豆腐加工过程中的副产品,中国、阿根廷、巴西、美国、日本等国家每年豆渣的产量很大。因此豆渣的综合利用已成为各国科研工作者关注的问题之一。豆渣中含有约50%的纤维、20%的蛋白质、10%的油脂。但目前豆渣的利用率较低,传统的利用方式是将豆渣作为动物饲料,直接喂养动物。在日本,大量的豆渣被焚烧掉。在香港,豆渣通常作为废弃物堆放,未作任何利用。可见如何更好的利用豆渣成为急需研究和解决的问题。含水量较高、保质期短的特性使得豆渣的利用受到一定的限制。通过微生物发酵的方法可以使得豆渣的很多性能得到改善,如提高豆渣功能性、改善口感、提高利用价值、延长保质期等。目前有关豆渣发酵方面的研究也较多,本文将对发酵豆渣的研究现状进行综述,以便对发酵豆渣展开进一步深入研究。1其它功能实体由于豆渣含有丰富的膳食纤维、蛋白质、脂肪、异黄酮和维生素等,具有丰富的营养价值,尤其是经过发酵的豆渣具有各种功能性,如抗氧化、降血压、抑制糖尿病、降低胆固醇等。1.1发酵豆渣的抗氧化作用豆渣中含有丰富的抗氧化物质,如黄酮、异黄酮、多肽、皂角苷、绿原酸等,为了充分利用豆渣中这些具有抗氧化功能的物质,研究者展开了大量提取豆渣中抗氧化物质的研究工作。黄晓东等从豆渣中提取了抗氧化成分,其抗氧化能力通过测定色拉油的过氧化值来衡量,发现豆渣提取物的抗氧化效果与人工合成的TBHQ(tertiarybutylhydroquinon)的抗氧化效果相当,证实了豆渣的抗氧化能力。豆渣不仅本身含有各种抗氧化成分,经过微生物发酵后,往往会产生一些豆渣中本身没有的抗氧化成分,使得发酵豆渣的抗氧化能力提高。Yokota等从发酵豆渣中提取一种抗氧化物质NTX,体外和体内抗氧化实验均证明NTX具有明显的抗氧化功能。Matsuo在米曲霉(A.oryzae)发酵豆渣中分离得到γ-和δ-生育酚、异黄酮、黄豆苷、染料木黄酮、3-羟基-氨基苯甲酸等抗氧化物质。当用这些物质对小鼠做体内实验时,发现这些物质能抑制亚油酸氧化,吸收脂过氧化物。Tamura等以纳豆杆菌(B.natto)和少孢根霉(R.oligosporus)发酵豆渣,研究了发酵豆渣水提取物的抗氧化性,结果发现几种豆渣水提取物的抗氧化能力有所不同:纳豆杆菌发酵豆渣>少孢根霉发酵豆渣>未发酵豆渣。Oliveira等以豆渣作为培养基,通过Ralstoniaeutropha固体发酵得到抗氧化物质poly(3-hydroxybutyrate,PHB),每100g干菌体中得到39gPHB,这为固体发酵生产PHB提供了很好的途径,可以降低发酵成本。1.2特殊类型血管紧张素血管紧张素转化酶(angiotensinI-convertingenzyme,ACE)的主要功能是在血浆内皮细胞表面催化无活性的血管紧张素Ⅰ转变为使血管紧缩并刺激醛固酮分泌的血管紧张素Ⅱ,血浆中高浓度ACE可能导致血管壁增殖和血管病变的产生,ACE是高血压脑出血等脑血管疾病的危险因素之一。Wakita等用沸水处理豆渣,增加了豆渣对ACE的抑制活性。通过处理的豆渣具有抑制ACE活性能力,有利于降低血压,减少脑血管疾病的发生。1.3豆渣对糖尿病患者胰岛素的影响豆渣对胰岛素依耐型糖尿病具有一定的疗效,因为豆渣是高膳食纤维食品,可以改善糖尿病患者体内末梢组织对胰岛素的感受性,降低机体对胰岛素的需求,从而调节糖尿病患者体内的胰岛素水平。徐虹等研究豆渣纤维对糖尿病(DM)动物模型血糖、血脂代谢及组织形态的影响。结果发现豆渣粉具有显著的降糖、降脂作用,能改善血糖、血脂的代谢,且对糖尿病小鼠的肝脏、肾脏具有保护作用。另外豆渣经过特定菌种的发酵可以产生糖尿病抑制因子。Fujita等用曲霉菌发酵豆渣,从发酵豆渣中分离出糖尿病抑制因子8-hydroxylaidzein。1.4豆渣对降脂糖、固醇、分离的影响有关豆渣降低人体内胆固醇的研究很多,Matsuo等在1991年研究中,用少孢根霉分别发酵豆渣和麦麸得到豆渣天培和麦麸天培,通过体外实验比较了两种产品对脂肪消化和胆汁酸代谢的影响,发现豆渣天培中的纤维对脱氧胆汁酸的结合能力较麦麸天培强。进一步通过小鼠实验证明豆渣天培对小鼠体内胆汁酸的代谢并没有影响,这说明豆渣天培是一种较好的降低胆固醇的食品。Matsuo在米曲霉发酵豆渣的研究中发现发酵豆渣对降低血浆胆固醇有一定作用,可能是发酵后蛋白和纤维影响脂质代谢的原因。Matsuo进一步研究米曲霉发酵豆渣过程中发现豆渣中的膳食纤维对固醇排放、矿物质吸收有一定影响,发酵豆渣粪便中排除固醇多,不溶纤维空隙大,鼠李糖等少,不会胀气,矿物质吸收多了。王长青等研究豆渣纤维对高胆固醇膳食动物脂代谢和血液流动性的影响,并与果胶和纯纤维素进行比较,结果表明纯纤维素几乎没有效果,豆渣纤维比果胶效果好。2豆渣转化与应用研究2.1发酵豆渣nraft发酵豆渣是一种传统食品,中国、印度尼西亚、日本等均有较多的发酵豆渣食品。我国典型的传统发酵豆渣是霉豆渣。霉豆渣是武汉的传统产品,它是以豆渣为原料,在一定工艺条件下发酵而制成的一种副食品,其发酵菌种是毛霉菌。霉豆渣游离氨基酸含量高,味道鲜美,是营养丰富的风味豆制品。将霉豆渣切成1cm见方的小块,置热油锅中煎炒,适当蒸发水分。然后按食用的习惯加入佐料,配上食盐或辣椒等,炒后即可食用。20世纪80年代,Kronengerg等对雅致放射毛霉(Antinomucorelegans)发酵得到的霉豆渣进行了研究,在15℃发酵80h后,有酸性蛋白酶产生,释放出大量的氨基酸,非蛋白氮增加到发酵前的8倍。另外,豆渣与麸皮等量混合,接入米曲霉发酵,然后按照制取酱油的工艺,可以制取酱油。在印度尼西亚,将豆渣用Neurosporaintermedia发酵,得到印尼传统食品Okara-Ontjom,为了能够更科学的生产Okara-Ontjom,并清楚地了解其中的各种成分,Matuso对Okara-Ontjom进行了详细的研究。发酵豆渣蛋白含量从22%增加到27%,脂肪含量从15%降低到9%,不溶性纤维的含量也降低了,说明真菌降解了豆渣中的部分不溶性纤维。Okara-Ontjom口感光滑,没有豆味,经油炸后有鸡肉风味,是一种新口味、低能量传统食品。日本对发酵豆渣食品的研究较多。Matsuo分别用少孢根霉(R.oligosporus)和米曲霉(A.oryzae)发酵得到okara-tempe和okara-koji,以达到提高豆渣营养价值的目的。发酵豆渣蛋白消化率从80%提高到84%,游离氨基酸含量从0.02%增加到0.41%,游离糖从12%增加到18%,纤维含量从56.6%降低到49.5%,膳食纤维的含量超过50%,但能量只相当于燕麦粉能量的一半。2.2iturina发酵豆渣通过发酵不仅可以得到传统发酵食品,还可以作为动物饲料,或通过豆渣发酵得到许多其他有用的成分,如IturinA、柠檬酸、果胶酶、DHA、杀虫剂、核黄素等。豆渣可以直接作为动物饲料,但由于豆渣含水量较高,不易保存,将豆渣发酵后作为饲料,不仅克服了豆渣含水量大、易腐败的缺点,而且可以增加豆渣的营养价值,如蛋白质、氨基酸含量均比未发酵豆渣高,且更有利于畜禽充分消化吸收。动物喂养实验证明,活性豆渣饲料可代替50%以上的预分,是一种理想的植物蛋白饲料。Ohno等以豆渣为培养基,通过杆菌(B.subtilisNB22)发酵得到IturinA。IturinA是一种环状六肽,具有较强的抗真菌效果。Nakayama等在后续研究中进一步分析了IturinA的结构,并利用重组菌株(recombinantB.subtilisfromRB14)以豆渣为原料生产IturinA,大大提高了生产效率,并提高了豆渣的利用价值。Khare等利用土曲霉(A.terreusNCiM653)和黑曲霉(A.nigerNRRL330)固体发酵,豆渣为培养基,可以生产柠檬酸。土曲霉的作用主要是使得豆渣糖化,黑曲霉代谢产生柠檬酸。Castilho等以豆渣和麦麸的混合物(1:1)为碳氮源,利用A.niger发酵得到果胶酶,对发酵时间、温度、湿度进行优化,并研究了提取时所用溶剂种类、提取时间、提取温度对果胶酶提取率的影响。Fan等以豆渣为碳源,液体培养能产生EPA和DHA的9株亚热带菌株,结果发现其中一株菌Schizochytriummangrovei在25℃下发酵52h后,DHA的产量达到747.7~2778.9mg/L。Fujita等以青霉菌(PenicilliumbrasilianumBatistaJV-379)发酵豆渣得到3种新型杀虫剂BrasiliamidesC、D和E,其中BrasiliamidesC和D引起桑蚕痉挛的ED50值是400μg/g(食物)。Hayashi等采用不同的青霉菌(PenicilliumexpansumlinkMK-57)发酵豆渣同样得到了这三种新型的杀虫剂。3关于发酵豆渣的未来研究3.1利用多种营养特性的微生物豆渣含水量高,通常都在80%以上,且豆渣中含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类等多种营养素,适合多种霉菌、细菌等微生物的生长,因此可以根据不同的目标筛选出能够在豆渣中生长的特殊的微生物,例如能产生抗氧化物质、降血糖物质等功能性成分的微生物等。3.2肉蛋奶及深加工食品豆渣含有50%以上的粗纤维,其中膳食纤维的含量很高,对人类健康,尤其是对于生活水平日益提高,肉蛋奶及精加工食品摄入过多的现代人的健康来说,具有非常重要的作用。但美中不足的是豆渣作为食品口感比较粗糙,即使通过发酵也较难减轻豆渣的渣滓感,不易被消费者接受。因此,如何改善发酵豆渣的粗糙口感,是推广发酵豆渣这种健康食品的重要工作,也是未来研究发酵豆渣食品的重要方向之一。3.3提取膳食纤维豆渣通过发酵之后,其中的蛋白质、脂肪、纤维素都会发生一定的变化,同时还可能在微生物的作用下产生一些新的功能性成分,具有