發(fā)酵豆渣中抗氧化物質的研究進展

發(fā)酵豆渣中抗氧化物質的研究進展

近年來，大豆食品可以降低心血管疾病的發(fā)病率，降低血壓、降血脂和抗癌的功能，并在世界上推廣。豆渣是大豆產(chǎn)品如豆奶或豆腐加工過程中的副產(chǎn)品,中國、阿根廷、巴西、美國、日本等國家每年豆渣的產(chǎn)量很大。因此豆渣的綜合利用已成為各國科研工作者關注的問題之一。豆渣中含有約50%的纖維、20%的蛋白質、10%的油脂。但目前豆渣的利用率較低,傳統(tǒng)的利用方式是將豆渣作為動物飼料,直接喂養(yǎng)動物。在日本,大量的豆渣被焚燒掉。在香港,豆渣通常作為廢棄物堆放,未作任何利用?？梢娙绾胃玫睦枚乖蔀榧毙柩芯亢徒鉀Q的問題。含水量較高、保質期短的特性使得豆渣的利用受到一定的限制。通過微生物發(fā)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、提高利用價值、延長保質期等。目前有關豆渣發(fā)酵方面的研究也較多,本文將對發(fā)酵豆渣的研究現(xiàn)狀進行綜述,以便對發(fā)酵豆渣展開進一步深入研究。1其它功能實體由于豆渣含有豐富的膳食纖維、蛋白質、脂肪、異黃酮和維生素等,具有豐富的營養(yǎng)價值,尤其是經(jīng)過發(fā)酵的豆渣具有各種功能性,如抗氧化、降血壓、抑制糖尿病、降低膽固醇等。1.1發(fā)酵豆渣的抗氧化作用豆渣中含有豐富的抗氧化物質,如黃酮、異黃酮、多肽、皂角苷、綠原酸等,為了充分利用豆渣中這些具有抗氧化功能的物質,研究者展開了大量提取豆渣中抗氧化物質的研究工作。黃曉東等從豆渣中提取了抗氧化成分,其抗氧化能力通過測定色拉油的過氧化值來衡量,發(fā)現(xiàn)豆渣提取物的抗氧化效果與人工合成的TBHQ(tertiarybutylhydroquinon)的抗氧化效果相當,證實了豆渣的抗氧化能力。豆渣不僅本身含有各種抗氧化成分,經(jīng)過微生物發(fā)酵后,往往會產(chǎn)生一些豆渣中本身沒有的抗氧化成分,使得發(fā)酵豆渣的抗氧化能力提高。Yokota等從發(fā)酵豆渣中提取一種抗氧化物質NTX,體外和體內(nèi)抗氧化實驗均證明NTX具有明顯的抗氧化功能。Matsuo在米曲霉(A.oryzae)發(fā)酵豆渣中分離得到γ-和δ-生育酚、異黃酮、黃豆苷、染料木黃酮、3-羥基-氨基苯甲酸等抗氧化物質。當用這些物質對小鼠做體內(nèi)實驗時,發(fā)現(xiàn)這些物質能抑制亞油酸氧化,吸收脂過氧化物。Tamura等以納豆桿菌(B.natto)和少孢根霉(R.oligosporus)發(fā)酵豆渣,研究了發(fā)酵豆渣水提取物的抗氧化性,結果發(fā)現(xiàn)幾種豆渣水提取物的抗氧化能力有所不同:納豆桿菌發(fā)酵豆渣>少孢根霉發(fā)酵豆渣>未發(fā)酵豆渣。Oliveira等以豆渣作為培養(yǎng)基,通過Ralstoniaeutropha固體發(fā)酵得到抗氧化物質poly(3-hydroxybutyrate,PHB),每100g干菌體中得到39gPHB,這為固體發(fā)酵生產(chǎn)PHB提供了很好的途徑,可以降低發(fā)酵成本。1.2特殊類型血管緊張素血管緊張素轉化酶(angiotensinI-convertingenzyme,ACE)的主要功能是在血漿內(nèi)皮細胞表面催化無活性的血管緊張素Ⅰ轉變?yōu)槭寡芫o縮并刺激醛固酮分泌的血管緊張素Ⅱ,血漿中高濃度ACE可能導致血管壁增殖和血管病變的產(chǎn)生,ACE是高血壓腦出血等腦血管疾病的危險因素之一。Wakita等用沸水處理豆渣,增加了豆渣對ACE的抑制活性。通過處理的豆渣具有抑制ACE活性能力,有利于降低血壓,減少腦血管疾病的發(fā)生。1.3豆渣對糖尿病患者胰島素的影響豆渣對胰島素依耐型糖尿病具有一定的療效,因為豆渣是高膳食纖維食品,可以改善糖尿病患者體內(nèi)末梢組織對胰島素的感受性,降低機體對胰島素的需求,從而調節(jié)糖尿病患者體內(nèi)的胰島素水平。徐虹等研究豆渣纖維對糖尿病(DM)動物模型血糖、血脂代謝及組織形態(tài)的影響。結果發(fā)現(xiàn)豆渣粉具有顯著的降糖、降脂作用,能改善血糖、血脂的代謝,且對糖尿病小鼠的肝臟、腎臟具有保護作用。另外豆渣經(jīng)過特定菌種的發(fā)酵可以產(chǎn)生糖尿病抑制因子。Fujita等用曲霉菌發(fā)酵豆渣,從發(fā)酵豆渣中分離出糖尿病抑制因子8-hydroxylaidzein。1.4豆渣對降脂糖、固醇、分離的影響有關豆渣降低人體內(nèi)膽固醇的研究很多,Matsuo等在1991年研究中,用少孢根霉分別發(fā)酵豆渣和麥麩得到豆渣天培和麥麩天培,通過體外實驗比較了兩種產(chǎn)品對脂肪消化和膽汁酸代謝的影響,發(fā)現(xiàn)豆渣天培中的纖維對脫氧膽汁酸的結合能力較麥麩天培強。進一步通過小鼠實驗證明豆渣天培對小鼠體內(nèi)膽汁酸的代謝并沒有影響,這說明豆渣天培是一種較好的降低膽固醇的食品。Matsuo在米曲霉發(fā)酵豆渣的研究中發(fā)現(xiàn)發(fā)酵豆渣對降低血漿膽固醇有一定作用,可能是發(fā)酵后蛋白和纖維影響脂質代謝的原因。Matsuo進一步研究米曲霉發(fā)酵豆渣過程中發(fā)現(xiàn)豆渣中的膳食纖維對固醇排放、礦物質吸收有一定影響,發(fā)酵豆渣糞便中排除固醇多,不溶纖維空隙大,鼠李糖等少,不會脹氣,礦物質吸收多了。王長青等研究豆渣纖維對高膽固醇膳食動物脂代謝和血液流動性的影響,并與果膠和純纖維素進行比較,結果表明純纖維素幾乎沒有效果,豆渣纖維比果膠效果好。2豆渣轉化與應用研究2.1發(fā)酵豆渣nraft發(fā)酵豆渣是一種傳統(tǒng)食品,中國、印度尼西亞、日本等均有較多的發(fā)酵豆渣食品。我國典型的傳統(tǒng)發(fā)酵豆渣是霉豆渣。霉豆渣是武漢的傳統(tǒng)產(chǎn)品,它是以豆渣為原料,在一定工藝條件下發(fā)酵而制成的一種副食品,其發(fā)酵菌種是毛霉菌。霉豆渣游離氨基酸含量高,味道鮮美,是營養(yǎng)豐富的風味豆制品。將霉豆渣切成1cm見方的小塊,置熱油鍋中煎炒,適當蒸發(fā)水分。然后按食用的習慣加入佐料,配上食鹽或辣椒等,炒后即可食用。20世紀80年代,Kronengerg等對雅致放射毛霉(Antinomucorelegans)發(fā)酵得到的霉豆渣進行了研究,在15℃發(fā)酵80h后,有酸性蛋白酶產(chǎn)生,釋放出大量的氨基酸,非蛋白氮增加到發(fā)酵前的8倍。另外,豆渣與麩皮等量混合,接入米曲霉發(fā)酵,然后按照制取醬油的工藝,可以制取醬油。在印度尼西亞,將豆渣用Neurosporaintermedia發(fā)酵,得到印尼傳統(tǒng)食品Okara-Ontjom,為了能夠更科學的生產(chǎn)Okara-Ontjom,并清楚地了解其中的各種成分,Matuso對Okara-Ontjom進行了詳細的研究。發(fā)酵豆渣蛋白含量從22%增加到27%,脂肪含量從15%降低到9%,不溶性纖維的含量也降低了,說明真菌降解了豆渣中的部分不溶性纖維。Okara-Ontjom口感光滑,沒有豆味,經(jīng)油炸后有雞肉風味,是一種新口味、低能量傳統(tǒng)食品。日本對發(fā)酵豆渣食品的研究較多。Matsuo分別用少孢根霉(R.oligosporus)和米曲霉(A.oryzae)發(fā)酵得到okara-tempe和okara-koji,以達到提高豆渣營養(yǎng)價值的目的。發(fā)酵豆渣蛋白消化率從80%提高到84%,游離氨基酸含量從0.02%增加到0.41%,游離糖從12%增加到18%,纖維含量從56.6%降低到49.5%,膳食纖維的含量超過50%,但能量只相當于燕麥粉能量的一半。2.2iturina發(fā)酵豆渣通過發(fā)酵不僅可以得到傳統(tǒng)發(fā)酵食品,還可以作為動物飼料,或通過豆渣發(fā)酵得到許多其他有用的成分,如IturinA、檸檬酸、果膠酶、DHA、殺蟲劑、核黃素等。豆渣可以直接作為動物飼料,但由于豆渣含水量較高,不易保存,將豆渣發(fā)酵后作為飼料,不僅克服了豆渣含水量大、易腐敗的缺點,而且可以增加豆渣的營養(yǎng)價值,如蛋白質、氨基酸含量均比未發(fā)酵豆渣高,且更有利于畜禽充分消化吸收。動物喂養(yǎng)實驗證明,活性豆渣飼料可代替50%以上的預分,是一種理想的植物蛋白飼料。Ohno等以豆渣為培養(yǎng)基,通過桿菌(B.subtilisNB22)發(fā)酵得到IturinA。IturinA是一種環(huán)狀六肽,具有較強的抗真菌效果。Nakayama等在后續(xù)研究中進一步分析了IturinA的結構,并利用重組菌株(recombinantB.subtilisfromRB14)以豆渣為原料生產(chǎn)IturinA,大大提高了生產(chǎn)效率,并提高了豆渣的利用價值。Khare等利用土曲霉(A.terreusNCiM653)和黑曲霉(A.nigerNRRL330)固體發(fā)酵,豆渣為培養(yǎng)基,可以生產(chǎn)檸檬酸。土曲霉的作用主要是使得豆渣糖化,黑曲霉代謝產(chǎn)生檸檬酸。Castilho等以豆渣和麥麩的混合物(1:1)為碳氮源,利用A.niger發(fā)酵得到果膠酶,對發(fā)酵時間、溫度、濕度進行優(yōu)化,并研究了提取時所用溶劑種類、提取時間、提取溫度對果膠酶提取率的影響。Fan等以豆渣為碳源,液體培養(yǎng)能產(chǎn)生EPA和DHA的9株亞熱帶菌株,結果發(fā)現(xiàn)其中一株菌Schizochytriummangrovei在25℃下發(fā)酵52h后,DHA的產(chǎn)量達到747.7~2778.9mg/L。Fujita等以青霉菌(PenicilliumbrasilianumBatistaJV-379)發(fā)酵豆渣得到3種新型殺蟲劑BrasiliamidesC、D和E,其中BrasiliamidesC和D引起桑蠶痙攣的ED50值是400μg/g(食物)。Hayashi等采用不同的青霉菌(PenicilliumexpansumlinkMK-57)發(fā)酵豆渣同樣得到了這三種新型的殺蟲劑。3關于發(fā)酵豆渣的未來研究3.1利用多種營養(yǎng)特性的微生物豆渣含水量高,通常都在80%以上,且豆渣中含有豐富的蛋白質、脂肪、糖類等多種營養(yǎng)素,適合多種霉菌、細菌等微生物的生長,因此可以根據(jù)不同的目標篩選出能夠在豆渣中生長的特殊的微生物,例如能產(chǎn)生抗氧化物質、降血糖物質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%以上的粗纖維,其中膳食纖維的含量很高,對人類健康,尤其是對于生活水平日益提高,肉蛋奶及精加工食品攝入過多的現(xiàn)代人的健康來說,具有非常重要的作用。但美中不足的是豆渣作為食品口感比較粗糙,即使通過發(fā)酵也較難減輕豆渣的渣滓感,不易被消費者接受。因此,如何改善發(fā)酵豆渣的粗糙口感,是推廣發(fā)酵豆渣這種健康食品的重要工作,也是未來研究發(fā)酵豆渣食品的重要方向之一。3.3提取膳食纖維豆渣通過發(fā)酵之后,其中的蛋白質、脂肪、纖維素都會發(fā)生一定的變化,同時還可能在微生物的作用下產(chǎn)生一些新的功能性成分,具有