孔彥卓++尹樂斌++雷志明++朱朋艷++楊瑩++趙良忠

摘要 豆清液是豆制品生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，由于其含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類及有機(jī)酸等營養(yǎng)物質(zhì)，化學(xué)需氧量較高，直接排放不僅造成資源浪費(fèi)還嚴(yán)重污染環(huán)境，不利于清潔生產(chǎn)和增加大豆加工的附加值。就目前國內(nèi)外有關(guān)豆清液的營養(yǎng)成分、發(fā)酵生產(chǎn)、提取功能性成分、生產(chǎn)飲料、菌株的篩選等綜合利用方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為其綜合利用提供思路。

關(guān)鍵詞 豆清液；發(fā)酵生產(chǎn)；綜合利用；無害化處理

中圖分類號 TS214.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）01-0247-03

Research Progress on Comprehensive Utilization of Soybean Processing Wastewater

KONG Yan-zhuo 1 YIN Le-bin 1，2，3 * LEI Zhi-ming 1 ZHU Peng-yan 1 YANG Ying 1 ZHAO Liang-zhong 1，3

（1 Department of Biological and Chemical Engineering，Shaoyang University，Shaoyang Hunan 422000； 2 Soybean Processing Techniques of the Application and Basic Research Base in Hunan Province； 3 Hunan Provincial Engineering Research Center for Fruits and Vegetables Cleaning Processing）

Abstract Soybean processing wastewater is a by-product during the productive process of soybean products.It can waste resources and heavily pollute environment at the same time if discharge it directly，because it is rich in protien，fat，sugar，organic acids or other nutrients and it has high chemical oxygen demand.It is not conducive to cleaner production and increase the added value of soybean processing as well.The current research progress on comprehensive utilization of soybean processing wastewater at home and abroad were summarized in this paper，mainly including nutritional ingredients，fermentation production，extraction of functional components，beverage production and selection of strains，to provide ideas for its comprehensive utilization.

Key words soybean processing wastewater；fermentation production；comprehensive utilization；harmless processing

大豆?fàn)I養(yǎng)成分豐富，可以加工成豆腐、豆?jié){、腐竹等豆制品，還可從中提煉功能性成分。隨著豆制品產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，相應(yīng)的豆清液的排放量也大幅增加。豆清液是指點漿工藝中蛋白質(zhì)變性沉淀時析出的上清液或豆腐倒腦時產(chǎn)生的廢水。當(dāng)豆腐倒腦時，大豆中含有的黃顏色的胡蘿卜素類色素和黃酮類等水溶性有益成分被豆清液帶走。在豆制品的生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量高濃度的豆清液，據(jù)統(tǒng)計每加工1 t大豆可排放出2～5 t豆清液。由于豆清液含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)，化學(xué)需氧量較高，直接排放不僅造成資源浪費(fèi)，還會嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，目前的形勢迫切地要求將豆清液進(jìn)行無害化處理并且對其加以利用，從而達(dá)到可觀的效益。

1 豆清液的營養(yǎng)成分

豆清液的主要成分是蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、乳酸、醋酸、檸檬酸等有益成分，還含有大量的乳酸菌、醋酸菌等有益微生物，此外還含有大豆異黃酮、大豆乳清蛋白、大豆低聚糖等功能性成分。楊鳳吾[1]對大豆豆清液的理化指標(biāo)進(jìn)行了測定，結(jié)果表明：豆清液中固形物總含量高達(dá)14.7 g/L，其中蛋白質(zhì)含量4.08 g/L，脂肪含量1.10 g/L，總糖含量2.36 g/L，還原糖含量0.53 g/L，蔗糖含量1.83 g/L，大豆異黃酮0.62 g/L，大豆皂苷0.42 g/L。豆清液作為豆制品加工過程中的副產(chǎn)物，卻有著豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，具有極高的利用價值，若不對其加以利用，則會造成資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。為了達(dá)到可觀的效益，必須盡可能多地利用其豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。

2 豆清液的發(fā)酵生產(chǎn)

豆清液中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，且有毒有害成分含量較少，可先將豆清液經(jīng)過一定的預(yù)處理后再調(diào)節(jié)各項指標(biāo)，最終用作某些微生物的培養(yǎng)基來發(fā)酵生產(chǎn)一些具有實用價值的產(chǎn)品，例如制備凝固劑、細(xì)菌纖維素、醋及液體培養(yǎng)基等。

2.1 發(fā)酵制備豆腐凝固劑

豆?jié){的凝固過程是影響豆腐口感、組織狀態(tài)及形狀的關(guān)鍵因素，豆腐凝固劑的種類很多，主要有鹽類凝固劑、酸類凝固劑、酶類凝固劑、復(fù)合凝固劑和其他類型的凝固劑等，不同的凝固劑作用機(jī)理和生產(chǎn)工藝各不相同，所得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)地結(jié)構(gòu)及風(fēng)味也各不相同，各有優(yōu)缺點[2]。近年來，許多研究者利用豆清發(fā)酵液作為豆腐凝固劑。其中，呂 博等[3]用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌來發(fā)酵豆清液制備豆腐凝固劑，其最佳發(fā)酵條件為豆清液中乳糖添加量1.5%、豆清液初始pH值6.5、接種量6%、培養(yǎng)溫度37 ℃、發(fā)酵時間84 h，在該條件下發(fā)酵液點漿制備的豆腐具有乳酸、蛋白質(zhì)含量高等優(yōu)點。趙貴麗等[4]對豆清液的最適自然發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化，得出豆清液的最適自然發(fā)酵條件為發(fā)酵溫度37 ℃、種子液接種量3%、發(fā)酵時間46 h、葡萄糖添加量2 g/100 mL、初始pH值6.2，此條件下產(chǎn)酸量達(dá)0.781 5 g/100 mL。尹源明等[5]發(fā)明了一種用于制作醬香味豆腐的酸漿水的制備方法，研究人員在豆清液中添加糖和生香酵母進(jìn)行發(fā)酵，用此發(fā)明制得的酸漿水點豆腐，不僅營養(yǎng)豐富、無毒害作用，而且口味芳香。

2.2 發(fā)酵生產(chǎn)細(xì)菌纖維素

細(xì)菌纖維素是一種天然的生物高聚物，具有生物活性、生物可降解性、生物適應(yīng)性的特點，并具有獨(dú)特的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，例如高結(jié)晶度、高持水性、超細(xì)納米纖維網(wǎng)絡(luò)等，因而成為近年來國際上新型生物醫(yī)學(xué)材料的研究熱點[6]。楊鳳吾[1]利用豆清液作為培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)細(xì)菌纖維素要優(yōu)于蒸餾水，在最優(yōu)條件下，100 mL添加了外源物的豆清液培養(yǎng)基可產(chǎn)細(xì)菌纖維素2.59 g。在最佳工藝條件下，利用細(xì)菌纖維素所產(chǎn)酸奶與普通酸奶相比，凝固狀態(tài)、質(zhì)地、口感以及功能性都有明顯的優(yōu)越性。

2.3 發(fā)酵釀制醋

醋是人們?nèi)粘Ｉ钪械囊环N常見調(diào)味品，其具有一定的保健功效，例如開胃健脾、降壓降脂、控制血糖等。李素麗等[7]對利用豆清液發(fā)酵釀制醋進(jìn)行了初探，研究人員先對適合豆清液發(fā)酵的醋酸菌種進(jìn)行分離篩選并進(jìn)行醋酸發(fā)酵試驗，結(jié)果表明：在最適條件下酒精轉(zhuǎn)化率和酒精產(chǎn)率都較高，物料衡算為86.40%，是豆清液產(chǎn)醋酸的最佳組合。鄧麗華等[8]以豆清液為原料，研究了不同的料水比、酒精和豆?jié){的添加量以及醋酸菌接種量對豆清液液態(tài)發(fā)酵制醋效果的影響，研究結(jié)果表明：料水比為1∶0、酒精度為5%、豆?jié){添加量為6%、醋酸菌的接種量為2%為豆清液液態(tài)發(fā)酵制醋的最適宜條件，培養(yǎng)7 d后即達(dá)到酸度>3.5%。

2.4 作為培養(yǎng)基制備白靈菇液體菌種

白靈菇是一種食用和藥用價值都非常高的珍稀菌，菇體色澤潔白、肉質(zhì)細(xì)膩、味道鮮美，以形似靈芝而得名。王 謙等[9]以豆清液為試材，對白靈菇液體菌種進(jìn)行了相關(guān)研究，結(jié)果表明：白靈菇液體菌種明顯優(yōu)于固體菌種，同時確定了以豆清液為原料的白靈菇液體菌種的最佳培養(yǎng)基配方和最佳工藝條件。

3 功能性成分提取

豆清液中所含的功能性成分主要為大豆乳清蛋白、大豆異黃酮和大豆低聚糖，劉 宇等[10]對提取此類功能性成分進(jìn)行了相關(guān)的綜述，同時還簡述了提取蛋白質(zhì)的幾種方法，包括超濾法、絮凝法和泡沫法等。

3.1 制備大豆乳清蛋白與活性肽

大豆乳清蛋白是生產(chǎn)大豆分離蛋白過程中，在豆片經(jīng)堿提酸沉離心分離后產(chǎn)生的乳清廢水中的酸溶蛋白[11]，主要是大豆蛋白中的2S組分，分為乳球蛋白、乳白蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白、蛋白酶-胨，另外還含有β-淀粉酶、凝血素、磷酸酶植酸等多種生理活性物質(zhì)、胰蛋白酶抑制劑、細(xì)胞色素C等[12]。因其具有多種生物活性，大豆乳清蛋白具有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用前景，近年來也引起了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。佟獻(xiàn)俊等[13]對制備大豆乳清蛋白的方法進(jìn)行了綜述，主要包括等電點沉淀法、蒸發(fā)濃縮發(fā)、泡沫分離法和超濾法。劉麗莎等[14]優(yōu)化獲得了豆清液短肽的最佳分步酶解工藝，在此工藝條件下，水解度可達(dá)25.95%，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶體外抑制活性達(dá)92.0%，試驗結(jié)果表明：采用酸性蛋白酶和中性蛋白酶分步酶解豆清液制備短肽，制備條件溫和，水解度高，具有很好的利用前景。

3.2 提取大豆低聚糖

大豆低聚糖是大豆中可溶寡糖的總稱，其組成以棉籽糖、水蘇糖、蔗糖為主，還含有少量其他糖類。大豆低聚糖雖不能成為人體營養(yǎng)源，但對人體具有特別的生理功能，其能促進(jìn)人體腸道內(nèi)固有有益菌——雙歧桿菌增殖，抑制腐敗菌生長，并減少有毒發(fā)酵產(chǎn)物形成，也是重要的食品基料[15]。佟獻(xiàn)俊等[13]概括了利用豆清液制備大豆低聚糖的方法，其中包括提取法、酶法、微生物發(fā)酵法。嚴(yán)玲[16]以豆清液為原料，采用超濾膜工藝法提取大豆低聚糖，并進(jìn)行脫色、脫鹽等純化處理，最終得到大豆低聚糖液，實現(xiàn)了豆清液廢水的變廢為寶。

3.3 提取大豆異黃酮

大豆異黃酮是大豆生長中形成的一類次生代謝產(chǎn)物，屬于黃酮類化合物中的異黃酮類成分，主要是指以3-苯并吡喃酮為母核的化合物，具有抗癌、抗心血管疾病、抗骨質(zhì)疏松癥等多種功能[17]。顧建明等[18-19]利用混合活性炭吸附柱法提取豆清液中的大豆異黃酮，在最優(yōu)條件下，豆清液中蛋白質(zhì)去除率為95.3%，大豆異黃酮損失率為12.9%。

4 飲料生產(chǎn)

豆清液中含有大量的有機(jī)酸鹽類，這些鹽類經(jīng)過一定條件的處理可變?yōu)橛袡C(jī)酸，因此利用豆清液可以生產(chǎn)具有天然酸味的飲料。王欣欣[20]利用豆清液制備富含苷元型大豆異黃酮發(fā)酵乳，在最優(yōu)條件下進(jìn)行發(fā)酵后，與未發(fā)酵豆清液相比，苷元型大豆異黃酮含量增加了29.77 mg/L。楊 偉等[21]研制出了豆清液紅棗復(fù)合飲料，該產(chǎn)品口感柔和，酸甜可口，具有紅棗清香氣味，質(zhì)地澄清，并且該產(chǎn)品還含有一定量的生物活性物質(zhì)和紅棗營養(yǎng)成分，具有較高的營養(yǎng)保健價值。周啟霞和姚建國[22]發(fā)明了一種開胃豆清液醋飲料，此發(fā)明在加工過程中添加了多種中草藥，具有潤肺悅心、生津開胃、補(bǔ)血明目、理氣散郁的功效。

5 分離篩選優(yōu)良生產(chǎn)菌株

5.1 分離篩選乳酸菌

乳酸菌是一種能夠利用碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌的通稱，其具有一定的免疫調(diào)節(jié)作用，對人們的生產(chǎn)生活具有極高的利用價值。李雪萍等[23]從豆清液中分離得到了具有降膽固醇能力的乳酸菌，其中有4株菌對培養(yǎng)物中膽固醇的降解率>75%，經(jīng)鑒定發(fā)現(xiàn)有乳酸乳球菌乳亞種（Lact-ococcus lactis subsp.lactis）1株，乳酪短桿菌（Brevibacterium casei）2株，棉籽糖乳球菌（Lactococcus raffinolactis）1株。劉力[24]從豆清液中篩選到1株產(chǎn)酸能力強(qiáng)、發(fā)酵性能好的解淀粉乳桿菌，該菌株發(fā)酵后產(chǎn)生大量乳酸，并能將異黃酮轉(zhuǎn)換為抗氧化活性更高的大豆黃素和染料木素。

5.2 分離篩選酵母菌

酵母菌是一種單細(xì)胞真菌，常被用于釀酒和制醋。李 理等[25]從豆清液中分離出一株疑似阿米塞畢赤氏酵母（Pichia amenthionina Y）的菌株Y。將該菌株與乳酸菌XPL-1作為復(fù)合發(fā)酵劑制備酸豆乳，試驗結(jié)果表明：菌株Y是一株產(chǎn)香且脫除豆腥味能力強(qiáng)的高溫菌，有很好的開發(fā)應(yīng)用前景。

6 豆清液的探索及無害化處理

6.1 對豆清液的探索

目前，已經(jīng)基本了解了豆清液的成分，并且已在大部分領(lǐng)域綜合利用了豆清液，將其變廢為寶，但豆清液中仍有人們未知的一些成分，對豆清液的利用也可能會延伸到各個領(lǐng)域，仍需對其進(jìn)行不斷的探索與研究。李 健等[26]建立了利用反相高效液相色譜法，同時快速地測定豆腐豆清液中檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、草酸、富馬酸、琥珀酸6種有機(jī)酸的方法，該法分析速度快、重現(xiàn)性好、精密度高，適用于豆清液中有機(jī)酸的定量分析，對豆清液的開發(fā)利用具有重要意義。杜欣[27]系統(tǒng)地研究了乳酸菌發(fā)酵豆清液的抗氧化和抑菌活性的變化，研究人員發(fā)現(xiàn)發(fā)酵24 h的豆清液可以抑制金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的生長。

6.2 豆清液的無害化處理

豆清液具有富營養(yǎng)化、化學(xué)需氧量值高等特性，傳統(tǒng)加工工藝中一般將其直接排放，這樣直接造成了水體污染，進(jìn)而造成生態(tài)系統(tǒng)的紊亂，不利于環(huán)境的保護(hù)。Zullkiflee和Suraya[28]研究了需氧上流式反應(yīng)器在處理豆清液過程中的性能及效果，對比了豆清液在處理前后的特征。經(jīng)此反應(yīng)器處理后，豆清液中的COD、BOD和TSS的去除率分別為76.18%、76.63%和94%，初始pH值為2.5的豆清液在處理后達(dá)到pH值為7的中性條件。Cheng J等[29]利用殼聚糖絮凝技術(shù)來去除豆清液中的蛋白質(zhì)。研究結(jié)果表明：殼聚糖絮凝技術(shù)能在很大程度上緩解膜污染，并且此技術(shù)有利于大豆中多糖的后續(xù)回收，可作為對豆清液凈化的一種環(huán)境友好手段。李 波等[30]發(fā)明了一種豆清液和豆腐渣的利用方法，采用此法既減少了豆清液和豆腐渣的產(chǎn)生和排放，又提高了豆腐制品的出品率。

7 前景展望

目前，我國對豆清液的綜合利用研究方向較為廣闊，涉及了發(fā)酵生產(chǎn)、提取功能性成分、生產(chǎn)飲料等諸多方面。其中，發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)和提取功能性成分的技術(shù)已較為成熟，而在分離篩選優(yōu)良生產(chǎn)菌株等方面仍存在著局限性，近幾年也未獲得突破性進(jìn)展，相信在未來會有較大的發(fā)展空間。與國外相比，目前我國在豆清液的無害化處理方面研究進(jìn)展緩慢，處理技術(shù)相對落后與不成熟，無法適應(yīng)較大生產(chǎn)規(guī)模，且不具備靈活性。隨著時代的發(fā)展與進(jìn)步，環(huán)境污染的問題將會越來越受到重視，環(huán)境保護(hù)與生態(tài)友好將成為一種主流趨勢。因此，應(yīng)該將注意力更多地放在豆清液的無害化處理方面，只有把環(huán)境污染的問題處理好，才能專心地對豆清液進(jìn)行更深入的研究和探索。

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