劉趙　沈海軍　周凌晨　曹仲文

摘要：可溶性大豆多糖是一種從豆制品加工副產(chǎn)物豆渣中提取的酸性多糖，具有良好的抗淀粉老化、抗淀粉黏結(jié)、乳化和乳化穩(wěn)定性、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、成膜性等優(yōu)異的食品加工特性，同時(shí)還具有降血糖、降血脂、抗氧化和預(yù)防癌癥等生理功能，在食品、醫(yī)藥、保健等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用前景。文章不僅綜述了可溶性大豆多糖傳統(tǒng)的提取、分離純化方法及其原理，而且介紹了兩種新型大豆多糖提取工藝：電解水提取法和高壓脈沖電場輔助提取法。最后對(duì)可溶性大豆多糖在食品中的應(yīng)用及相應(yīng)作用機(jī)制做了簡述，以期為豆渣的高值利用、可溶性大豆多糖的提取及實(shí)際應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：可溶性大豆多糖；多糖提取；電解水提取法；高壓脈沖電場輔助提??；分離純化

中圖分類號(hào)：TS241文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-9973（2023）06-0199-010

Abstract： Soluble soybean polysaccharide is an acidic polysaccharide extracted from soybean residue， a kind of by-product of soybean product processing. It has excellent food processing characteristics such as good resistance to starch aging and starch adhesion，emulsification and emulsification stability， protein stability， film-forming properties， and also has physiological functions such as reducing blood sugar and blood lipid， antioxidation and cancer prevention.It has broad application prospect in food， medicine， health care and other industries.In this paper， not only the traditional extraction， separation and purification methods and principles of soluble soybean polysaccharides are reviewed， but also two new soybean polysaccharide extraction processes including electrolyzed water extraction method and high voltage pulsed electric field assisted extraction method are introduced. Finally， the application and the corresponding action mechanism of soluble soybean polysaccharides in food are briefly described， aiming to provide references for the high value utilization of soybean residue， the extraction and practical application of soluble soybean polysaccharides.

Key words： soluble soybean polysaccharides; polysaccharide extraction; electrolyzed water extraction method; high voltage pulsed electric field assisted extraction; separation and purification

收稿日期：2022-12-07

基金項(xiàng)目：中餐非遺技藝傳承文化和旅游部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（WLB2202）

作者簡介：劉趙（1996—），男，碩士，研究方向：食品加工技術(shù)。

*通信作者：曹仲文（1973—），男，副教授，博士，研究方向：輕工技術(shù)與工程及傳統(tǒng)烹飪產(chǎn)業(yè)化。

可溶性大豆多糖（soluble soybean polysaccharides，SSPS）多為白色或淡黃色粉末狀，是一類低黏度的酸性多糖，在水中有較高的溶解性[1]。其結(jié)構(gòu)與果膠類似，由長鏈的鼠李糖半乳糖醛酸和短鏈的高聚半乳糖醛酸構(gòu)成主鏈，半乳糖和阿拉伯糖組成中性的側(cè)鏈，還含有鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、巖藻糖和木糖等多種單糖組分[2-3]。不同提取工藝使大豆多糖的分子質(zhì)量有較大差異，一般分布在5～1 000 kDa之間[4]。大豆多糖與其他生物多糖相比黏性更低，并且具有良好的抗黏結(jié)性[5]、抗氧化性[6-7]、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性[8]、乳化性、絮凝性[9]、成膜性[10]及抗淀粉老化[11]等優(yōu)良性；同時(shí)大豆多糖還具有降血脂、降血糖、抑菌、抗腫瘤、抗氧化等功效[12]。因此，可廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、美容、保健等行業(yè)，具有良好的發(fā)展前景。

大豆又稱黃豆，為蝶形花科一年生草本植物，是我國重要的食物原料之一。《2019 大豆食品重點(diǎn)加工企業(yè)調(diào)研報(bào)告》[13]顯示2018年我國食品工業(yè)大豆用量約為1 260萬噸，按每加工1噸大豆產(chǎn)生2噸濕豆渣計(jì)[14]，我國的濕豆渣年產(chǎn)量至少為2 500萬噸。由于其含水量高、不易保存、豆腥味重、口感粗糙等問題，目前豆渣主要用作飼料或者肥料，有的甚至直接丟棄，導(dǎo)致資源嚴(yán)重浪費(fèi)。

豆渣干基中含有30%左右的可溶性大豆多糖，將豆渣經(jīng)過脫脂、提取、純化、滅菌和干燥等工序即可獲得均一的大豆多糖。本文對(duì)大豆多糖的提取、分離純化及其在食品中的應(yīng)用進(jìn)行簡要綜述，以期為豆渣的高值化利用和大豆多糖的推廣提供有益參考。

1 可溶性大豆多糖的提取

可溶性大豆多糖主要是指存在于豆皮細(xì)胞壁內(nèi)的可溶性多糖。為了提高大豆多糖的提取率，一般需要采用物理或化學(xué)手段對(duì)細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行破壞以利于多糖成分的溶出。當(dāng)前主要的提取方式有熱水浸提法、酸浸提法、堿浸提法、酶法提取法、超聲波輔助提取法、微波輔助提取法、超臨界流體萃取法、亞臨界萃取法及新型提取方法。

1.1 熱水浸提法

單一的熱水提取法在早期多糖提取中較常用。水是強(qiáng)極性溶劑，與極性的多糖分子有很好的相溶性，持續(xù)的高溫可以使部分植物細(xì)胞壁發(fā)生破裂，內(nèi)部的水溶性多糖成分溶出，從而提高多糖的提取率。此方法具有操作簡單、成本低廉、無毒、無污染等優(yōu)點(diǎn)，但熱水對(duì)細(xì)胞壁的溶解力有限，所以需要多次浸提，消耗時(shí)間長，提取效率低。

施翠娥等[15]以市售大豆粉為原料，探討了提取溫度、提取時(shí)間、料液比3個(gè)因素在熱水浸提大豆多糖時(shí)對(duì)提取率的影響，結(jié)果表明提取溫度＞提取時(shí)間＞料液比，并得到最優(yōu)提取條件：溫度90 ℃、時(shí)間2 h、料液比1∶80（g/mL），反復(fù)浸提2次，得率為19.33％。桂雨豪等[16]在熱水浸提的基礎(chǔ)上采用PCF高壓反應(yīng)釜提高浸提時(shí)的溫度和壓力，彌補(bǔ)傳統(tǒng)熱水提取法的不足。研究以豆渣纖維為提取基材，溶液pH值、固液比、提取溫度3個(gè)因素對(duì)粗多糖提取率、還原糖含量、透明度、多糖純度的綜合影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，浸提溫度對(duì)SSPS影響最大，pH值和提取時(shí)間次之，料液比的影響最小。最佳提取條件：溫度110 ℃、時(shí)間3 h、pH 4.5、料液比1∶20（g/mL），此時(shí)大豆多糖提取率為52.4％，大大提高了多糖提取率。因此，將物理改性豆渣與熱水提取法或其他方法相結(jié)合提高多糖產(chǎn)量是一個(gè)值得探索的方向，如朱丹等[17]利用超高壓處理沙果渣膳食纖維，F(xiàn)ayaz等[18]探究了高壓均質(zhì)對(duì)豆渣膳食纖維的影響，Chen等[19]使用行星式球磨（planetary ball milling）技術(shù)對(duì)豆渣進(jìn)行微粉化，以上文獻(xiàn)的結(jié)果都表明高溫、高壓和快速剪切等物理處理手段不僅可以促使細(xì)胞內(nèi)可溶性多糖的釋放，而且能使部分不溶性多糖轉(zhuǎn)化為可溶性多糖。

1.2 酸浸提法

酸浸提法是指利用合適濃度的乙酸、鹽酸、六偏磷酸鈉等弱酸性溶液進(jìn)行多糖的提取。此方法提取的大豆多糖較純凈[20]，可避免蛋白質(zhì)的污染。然而該方法對(duì)操作要求高，如酸度偏高或提取時(shí)間過長會(huì)引起多糖糖苷鍵斷裂，造成多糖發(fā)生降解和空間結(jié)構(gòu)改變，影響多糖的產(chǎn)量和活性[21]。

Yamaguchi等[22]系統(tǒng)研究了六偏磷酸鈉的濃度、提取溫度、提取時(shí)間對(duì)大豆多糖萃取的影響。結(jié)果表明，在100 ℃下，用50倍于其體積的2%六偏磷酸溶液提取2 h，幾乎可將豆渣內(nèi)的可溶性多糖萃取完全，并且避免了蛋白質(zhì)污染。將多糖的黏度、分子量和組分構(gòu)成與市售樣品進(jìn)行比較，在分子量與中性糖組分構(gòu)成方面沒有觀察到任何差異。熊杰等[23]以豆渣為提取原料，分別探索了以檸檬酸和酒石酸作為提取介質(zhì)獲取大豆多糖的工藝特點(diǎn)及影響提取率的因素。其研究數(shù)據(jù)表明檸檬酸在pH 3.7、酒石酸在pH 3.8時(shí)提取效果最佳，蛋白質(zhì)溶出率低，此時(shí)酒石酸提取率為14.67%，較檸檬酸提取率（9.88%）高，所以酒石酸更適合作為大豆多糖的提取媒介。在此基礎(chǔ)上通過單因素實(shí)驗(yàn)獲得了酒石酸溶液提取大豆多糖的最宜條件：提取時(shí)間1.5 h、提取溫度110 ℃、pH 3.8，此時(shí)大豆多糖得率為27.65%，蛋白質(zhì)溶出率為2.18%。

1.3 堿提取法

堿提取法一般是指采用NaOH或KOH等弱堿性溶劑提取多糖的方法。堿性溶液可加速纖維之間酯鍵的斷裂，促進(jìn)細(xì)胞壁的溶解，有利于胞內(nèi)多糖的釋放，提高多糖的提取率。該方法適合于含有糖醛酸的多糖[24]及細(xì)胞堅(jiān)硬、水溶性差的植物[25]，具有提取效率高、耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn)。但是堿提取法處理脂肪和蛋白質(zhì)含量高的樣品時(shí)易產(chǎn)生大量泡沫，需及時(shí)除沫和更換堿液[26]。

孟岳成等[27]研究了在堿性溶液中提取豆渣中SSPS的工藝，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明提取溫度對(duì)多糖得率的影響最大。在最佳工藝溫度110 ℃、pH 11、時(shí)間2 h、料液比1∶20（g/mL）條件下，大豆多糖提取率為16.24%。堿提法在植物多糖提取研究中應(yīng)用廣泛，如刺五加多糖[28]、杏鮑菇多糖[29]、花生多糖[30]、甘蔗皮多糖[31]等的提取中皆有應(yīng)用。

1.4 酶法提取法

酶提法是指利用各種酶對(duì)細(xì)胞壁進(jìn)行水解從而促進(jìn)胞內(nèi)多糖的溶出，依據(jù)處理對(duì)象的不同使用的酶有所差異，一般常用的有纖維素酶、果膠酶、淀粉酶、蛋白酶等。酶提法具有催化性高、提取條件溫和、針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能以較少的溶劑獲得較高的提取率，但是該方法對(duì)反應(yīng)溫度要求苛刻且成本昂貴。

宋慧等較全面地研究了酸性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶、植物水解蛋白酶、果膠酶和纖維素酶于料液比1∶20（g/mL）、提取溫度50 ℃、提取時(shí)間4 h及各酶最適宜pH值的條件下提取豆渣中的可溶性多糖，結(jié)果表明酸性蛋白酶、胰蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶酶解后大豆多糖的提取率較高。其進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)10%的酸性蛋白酶配合8%的風(fēng)味蛋白酶在水解時(shí)間6 h、pH 6、料液比1∶20（g/mL）的條件下，可溶性大豆蛋白的提取率最高，為9.28%。范文奇等[32]利用纖維素酶提取豆粕中的多糖，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)得到最佳實(shí)驗(yàn)組合：酶解90 min、溫度60 ℃、pH 5、纖維素酶添加量1％、料液比1∶20 （g/mL），此時(shí)大豆多糖提取率達(dá)到14.92%。Cheng等[33]使用淀粉酶和諾維信復(fù)合植物水解酶提取豌豆膳食纖維中的可溶性多糖。

1.5 超聲波輔助提取法

超聲波是一類頻率超過人類聽覺閾值（頻率>16 kHz）的聲波[34-35]。根據(jù)頻率的不同，超聲波可以分為兩類：功率超聲和檢測超聲，見圖1。在萃取時(shí)使用的是功率超聲，其頻率在20～100 kHz之間，具有低頻、高能的特點(diǎn)。提取中常以液體作為傳播介質(zhì)，在超聲波的作用下液體介質(zhì)不斷受到壓縮和拉伸， 當(dāng)超聲強(qiáng)度足夠大時(shí)，液體內(nèi)部受到足夠大的負(fù)壓，液體介質(zhì)分子間的平均距離達(dá)到極限，其本身會(huì)被撕裂形成暫時(shí)的近似真空的空洞， 即空化核?？栈藭?huì)進(jìn)一步長大形成氣泡并不斷地聚集及生長。持續(xù)進(jìn)行超聲，分布在液體中的空化氣泡會(huì)被壓縮崩潰，出現(xiàn)局部高溫以及放電現(xiàn)象， 稱為空化現(xiàn)象[36-38]。根據(jù)空化氣泡破裂的情況可以分為穩(wěn)態(tài)空化和瞬時(shí)空化兩種類型[39]，見圖2。當(dāng)超聲強(qiáng)度超過空化氣泡的空化閾值時(shí)，空化氣泡在經(jīng)過幾次壓縮和膨脹后可以從穩(wěn)態(tài)空化轉(zhuǎn)化成瞬態(tài)空化[40]?？栈菟查g長大破裂，吸收的能量在極短的時(shí)間和極小的空間內(nèi)釋放出來，形成高溫高壓的環(huán)境[41]，同時(shí)伴隨一定強(qiáng)度的沖擊波和微射流，從而破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使其在瞬間破裂，釋放細(xì)胞內(nèi)的有效成分，大大提高了提取率[42]。另外，超聲過程中可產(chǎn)生自由基（H2O→H++·OH）。

郝繼偉[43]簡單探討了超聲功率、提取時(shí)間、提取溫度和料液比對(duì)提取可溶性大豆多糖的影響，結(jié)果表明超聲功率對(duì)提取率的影響較大。田海娟等[44]以生產(chǎn)豆腐過程中產(chǎn)生的廢渣為原料，通過響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)法研究了超聲波輔助提取大豆多糖的工藝，確定的最佳提取條件為：超聲功率200 W、超聲溫度90 ℃、超聲時(shí)間20 min、料液比1∶25，此時(shí)提取率為1.869%。田瑞紅等[45]將超聲波法與酶法相結(jié)合，進(jìn)行豆渣中可溶性大豆多糖的提取研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在最佳提取工藝條件下，超聲波協(xié)同酶法的提取率（25.92%）比單純的超聲波提取率（11.51%）提高了14.41%。

1.6 微波輔助提取法

微波是指波長為1～1 000 mm、頻率為300 MHz～300 GHz的電磁波。微波可使被加熱物體內(nèi)的極性分子，尤其是水分子進(jìn)行高頻反復(fù)運(yùn)動(dòng)，分子間相互摩擦產(chǎn)生內(nèi)摩擦熱，進(jìn)而提高被加熱物體的溫度。在運(yùn)用微波進(jìn)行多糖提取時(shí)，持續(xù)的微波使細(xì)胞內(nèi)的溫度迅速上升，液體水汽化并產(chǎn)生蒸汽壓，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的壓力超過細(xì)胞壁的承受極限時(shí)，細(xì)胞會(huì)被沖破，形成微小的孔洞，有利于細(xì)胞內(nèi)容物的釋放和溶劑的滲入。該方法具有省時(shí)快速、穿透力強(qiáng)、提取效率高、綠色無污染等優(yōu)點(diǎn)。

任花[46]利用微波輔助法提取豆渣可溶性多糖，考察了微波功率、提取溫度、提取時(shí)間及料液比對(duì)多糖得率的影響，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在微波功率700 W、提取時(shí)間4 min、液料比40∶1、浸提2次的條件下大豆多糖得率最高，為6.64%。王勝男等[47]通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用微波輔助草酸銨法提取的大豆多糖，其乳化能力更強(qiáng)，常溫貯藏30 d未出現(xiàn)明顯的乳析現(xiàn)象。范宏亮等[48]進(jìn)一步探討了微波功率、處理時(shí)間、料液比對(duì)可溶性大豆多糖乳化性能的影響，結(jié)果顯示480 W、35 min、1∶20（g/mL）條件下得到的大豆多糖乳化性能最好。

1.7 超臨界流體萃取法

超臨界態(tài)是指物質(zhì)處于一種特殊流體狀態(tài)。當(dāng)溫度和壓力達(dá)到某一值時(shí)，氣相與液相之間的界面消失，成為一個(gè)均勻體系，此值即臨界點(diǎn)。當(dāng)流體的溫度和壓力高于臨界溫度和臨界壓力時(shí)，該流體處于超臨界狀態(tài)，此時(shí)的流體稱為超臨界流體。超臨界流體不僅具有氣體和液體的雙重特性，而且具有溶解性強(qiáng)、擴(kuò)散性好、易于控制的優(yōu)點(diǎn)。該法能很好地保留提取物質(zhì)的活性且不會(huì)造成溶劑污染，常用的超臨界流體物質(zhì)有二氧化碳、氮?dú)?、一氧化二氮等?/p>

超臨界CO2萃取法是指使用二氧化碳作為流體的一種超臨界萃取方法。譚蘭芳等[49]采用超臨界CO2萃取法提取白花蛇舌草粗多糖，得到萃取壓力25 MPa、萃取溫度40 ℃、攜帶劑濃度40%、料液比1∶8（g/mL）時(shí)多糖得率為0.364%。楊孝輝等[50]通過響應(yīng)面分析法考察了萃取溫度、萃取壓力、萃取時(shí)間、攜帶劑濃度4個(gè)因素對(duì)超臨界CO2流體萃取淮山多糖工藝的影響。結(jié)果表明萃取壓力>萃取溫度>攜帶劑濃度>萃取時(shí)間，最佳提取條件下多糖提取率為0.280 7%。

1.8 亞臨界水萃取法

亞臨界水萃取法又稱高壓熱水或熱液態(tài)水，是指在一定壓力下（1～22.1 MPa），將水加熱到100～374 ℃時(shí)，水仍然保持液體狀態(tài)[51]。該技術(shù)具有操作簡單、提取效率高、活性保存率高、安全性高的優(yōu)點(diǎn)。

婁冠群等[52]探討了亞臨界水萃取法提取豆渣中可溶性大豆多糖的最優(yōu)工藝條件，結(jié)果表明在亞臨界水溫度150 ℃、液料比35∶1、提取時(shí)間11 min的條件下，大豆多糖提取率最高（22.8%），比傳統(tǒng)熱水提取法（提取溫度100 ℃、液料比25∶1（mL/g）、提取時(shí)間180 min，多糖得率12.3%）更加節(jié)能省時(shí)且提取率更高。趙彬等[53]考察了亞臨界水萃取小麥胚芽多糖的工藝流程及條件，利用單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)得到最佳工藝條件：pH 6、液料比20∶1（mL/g）、提取溫度150 ℃、浸提時(shí)間10 min，此條件下小麥胚芽多糖提取率為7.26%，是傳統(tǒng)水提法多糖得率（3.29%）的2倍左右。

1.9 新型提取技術(shù)

1.9.1 電解水提取技術(shù)

電解水（electrolyzed-oxidizing water，EOW）又稱氧化還原電位水，是一種通過直流電的特殊電解裝置對(duì)一定濃度的鹽溶液或者酸溶液進(jìn)行低壓電解，使溶液的pH值、氧化還原電位、有效氯濃度等指標(biāo)發(fā)生變化，從而賦予鹽溶液或者酸溶液特殊的理化性質(zhì)，故也稱電生功能水。根據(jù)pH值的不同，可將電解水分為酸性電解水（acidic electrolyzed water，AEW）、微酸性電解水（slightly acidic electrolyzed water，SAEW）和堿性電解水（alkaline electrolyzed water，AlEW）[54]。

電解水技術(shù)在食品工業(yè)中常被作為一種冷殺菌技術(shù)[55-56]，近年來有少數(shù)學(xué)者嘗試將其應(yīng)用于動(dòng)植物功能性成分的提取。韓曉梅等[57]在提取蝦殼素時(shí)嘗試使用電解水技術(shù)脫除蝦殼中的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)等雜質(zhì)，并對(duì)不同濃度鹽溶液制備的電解水除雜效果進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明， 1% NaCl制備的電解水比0.1% NaCl制備的電解水除雜能力強(qiáng)。在20 V的電解條件下，使用1% NaCl制備的酸性電解水除礦物質(zhì)6 h后再用堿性電解水脫蛋白質(zhì)6 h，蝦殼素提取率為19.46%， 礦物質(zhì)去除率為99.64%，蛋白質(zhì)去除率為97.99%，成品各指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，且鹽酸用量較傳統(tǒng)方法降低了96.48%。李楚楚等[58]采用強(qiáng)酸性電解水作為提取液，研究了溶液pH、提取溫度、提取時(shí)間、料液比對(duì)柿渣中果膠提取率的影響。通過單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)得到最佳工藝條件：溶液pH 1.6、提取溫度85.4 ℃、提取時(shí)間78.7 min、料液比1∶50（g/mL），此時(shí)提取率為5.678%。袁森等[59]考察了電解水代替部分強(qiáng)堿提取豆渣中的可溶性大豆多糖，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果為提取溫度65 ℃、提取時(shí)間70 min、pH 11、料液比1∶10、電解水∶氫氧化鈉4∶6，此時(shí)提取率最高（12.08%），比傳統(tǒng)堿提法節(jié)省了40%的強(qiáng)堿用量。

1.9.2 高壓脈沖電場輔助提取法

高壓脈沖電場技術(shù)（pulsed electric field，PEF）是一種新型食品加工技術(shù)，主要利用高壓脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖波對(duì)動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行作用，使細(xì)胞壁發(fā)生破裂、蛋白質(zhì)變性等，以達(dá)到滅活的目的。其波形主要有方波、指數(shù)衰減波以及振蕩波等，這幾種波形中以方波對(duì)細(xì)胞的破壞力最強(qiáng)，振蕩波最差[60]。目前國內(nèi)主要將其用于食品殺菌、酶的滅活等方面，在動(dòng)植物功能性成分提取方面應(yīng)用還較少。已有研究表明高壓脈沖的脈沖波可使蘋果果實(shí)細(xì)胞出現(xiàn)質(zhì)壁分離，細(xì)胞膜通透性增加， 細(xì)胞內(nèi)容物外漏[61]，同時(shí)高壓脈沖處理可使細(xì)胞纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂[62]，因此可以提高活性成分的浸提率。

駱航等[63]利用響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化了高壓脈沖電場輔助提取火棘果主要活性成分的工藝條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，料液比1∶30（g/mL）、乙醇濃度68%、電場強(qiáng)度19 kV/cm、脈沖數(shù)11個(gè)的條件下，火棘果總黃酮、多酚、紅色素和浸膏得率最高。用高壓脈沖電場協(xié)同超聲提取豆渣中水溶性大豆多糖，其多糖得率為19.24％，純度為83.41％，與傳統(tǒng)熱水提取法相比降低了提取溫度，將提取時(shí)間縮短了1/2～3/4[64]。

2 可溶性大豆多糖的分離純化

通過上述方法提取的可溶性大豆多糖往往還含有單糖、蛋白質(zhì)、色素、無機(jī)鹽等雜質(zhì)，需進(jìn)一步分離純化。

2.1 除蛋白

2.1.1 Sevage法

Sevage法是利用蛋白質(zhì)在氯仿-正丁醇（4∶1）混合液中變性沉淀而多糖不沉淀，通過離心達(dá)到去除蛋白的目的。該方法較溫和，對(duì)多糖的結(jié)構(gòu)影響小，但是效率低，需多次重復(fù)。

2.1.2 三氯乙酸法（TCA法）

根據(jù)蛋白質(zhì)在酸性條件下會(huì)發(fā)生變性，生成不溶性的鹽沉淀這一特性達(dá)到除蛋白的目的。一般在低溫條件下將5％～10％的三氯乙酸溶液滴加至多糖提取液中，充分混勻至提取液不再渾濁，在4 ℃條件下靜置過夜，離心除去下層蛋白質(zhì)沉淀、取上清液即可[65]。該方法具有提取效率高、除蛋白效果好的特點(diǎn)，但是會(huì)對(duì)多糖結(jié)構(gòu)造成破壞，多糖損失率高。

2.1.3 酶法

一般是使用各種蛋白酶對(duì)提取液中的蛋白質(zhì)進(jìn)行酶解，常用的酶有木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶等。該方法反應(yīng)條件溫和，但是成本昂貴，操作繁瑣。桂雨豪[66]對(duì)比了木瓜蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶去除大豆多糖提取液中蛋白雜質(zhì)的效果，得出木瓜蛋白酶的效果最好（蛋白殘留率為6.16%），中性蛋白酶次之（蛋白殘留率為7.95%），堿性蛋白酶最差（蛋白殘留率為9.87%）。

2.2 脫色

常用的多糖脫色方法有活性炭法、過氧化氫法、大孔樹脂法等[23]。

2.2.1 活性炭法

活性炭是一種黑色無定形的多孔碳，內(nèi)部有眾多大小不一的微孔、過渡孔、大孔，使其具有較大的內(nèi)表面積（500～1 000 m2/g），因此有很好的吸附效果，常用來脫色、脫味、吸附有害金屬離子等。此方法脫色效果顯著，但是耗時(shí)長且多糖損失率較高。

2.2.2 過氧化氫法

過氧化氫是一種強(qiáng)氧化劑，能使發(fā)色基團(tuán)氧化分解，具有脫色效率高、適應(yīng)范圍廣、不易復(fù)色等優(yōu)點(diǎn)，但可能會(huì)對(duì)多糖結(jié)構(gòu)造成破壞。

2.2.3 大孔吸附樹脂法

大孔吸附樹脂是以苯乙烯和丙酸酯為單體，通過乙烯苯交聯(lián)，而后采用甲苯或者二甲苯制孔形成的多孔結(jié)構(gòu)，通過范德華力和較大的表面積達(dá)到吸附效果，同時(shí)多孔的結(jié)構(gòu)可以起到分離純化的作用。其不溶于酸堿及有機(jī)溶劑，不受無機(jī)鹽類及強(qiáng)離子、低分子化合物的影響[67]。但是解吸易受洗脫劑的種類、濃度、pH等的影響。操作較復(fù)雜，不易在實(shí)驗(yàn)室操作。

2.3 可溶性大豆多糖的純化

2.3.1 醇沉法

主要通過乙醇降低溶液的介電常數(shù)使多糖脫水發(fā)生沉淀，再經(jīng)離心得到多糖。該方法幾乎適用于所有水溶性多糖，但特異性差，需經(jīng)多次重沉淀，導(dǎo)致多糖損失率較高。施翠娥等[15]經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出，80%的乙醇對(duì)可溶性大豆多糖的分離效果較好。

2.3.2 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是利用具有一定選擇透過特性的過濾介質(zhì)，以外界壓力或化學(xué)位差為推動(dòng)力，使多組分液體中的特定物質(zhì)透過，達(dá)到分離純化和富集的作用。該方法具有節(jié)能、高效、提取溫度低、操作可連續(xù)的優(yōu)勢，缺點(diǎn)是需要專業(yè)設(shè)備進(jìn)行操作。膜分離過程示意圖見圖4。

蘇浩等[68]使用0.5 μm無機(jī)陶瓷膜、10 kDa有機(jī)膜及復(fù)合納濾膜對(duì)豆渣中提取的可溶性多糖進(jìn)行分離，得到了2 179，39，10 kDa 3種分子量的可溶性大豆多糖，說明該方法可以有效分離可溶性大豆多糖。

2.3.3 凝膠柱層析法

凝膠柱層析法是根據(jù)凝膠孔徑的大小分離不同組分，當(dāng)樣品溶液緩慢流經(jīng)色譜柱時(shí)，大分子物質(zhì)因直徑較大不易進(jìn)入凝膠微孔，所以用洗脫劑洗脫時(shí)下移速度較快而先流出，小分子后流出。常用的凝膠有葡聚糖凝膠和瓊脂糖凝膠，洗脫劑多為不同濃度的鹽溶液和緩沖液[23]。此法不適宜黏性多糖的分離。Gu等[69]使用凝膠柱層析法從中藥材黃精中分離出黃精多糖。

3 可溶性大豆多糖在食品上的應(yīng)用

3.1 作為膳食纖維添加劑應(yīng)用于保健食品、功能性食品及特殊人群膳食

Madar[70]通過AOAC組織發(fā)布的膳食纖維含量測試方法，測得水溶性大豆多糖中水溶性膳食纖維含量高達(dá)60%以上，因此可溶性大豆多糖具備膳食纖維的生理功能。根據(jù)已有資料，膳食纖維能降低血糖、血脂和膽固醇[71-72]，膳食纖維是一類不能被人體消化的多糖，進(jìn)入消化器官后吸水膨脹，形成具有黏性的水溶液，阻礙消化酶與食物的接觸，同時(shí)還有一部分附著在腸壁上形成隔膜，從而限制小腸對(duì)葡萄糖、脂肪和膽固醇等物質(zhì)的吸收。膳食纖維還能預(yù)防肥胖[73-74]，膳食纖維具有良好的持水力和膨脹力，可增加飽腹感，延長胃排空時(shí)間，減少人體對(duì)食物的攝入量，進(jìn)而達(dá)到預(yù)防肥胖的目的。膳食纖維還具有促進(jìn)腸道有益菌群的生長，預(yù)防腸道疾病的能力[75-76]，膳食纖維在腸道內(nèi)可被部分有益菌利用，從而促進(jìn)腸道有益菌的生長，抑制腐敗菌的繁殖。同時(shí)膳食纖維還能促進(jìn)胃腸蠕動(dòng)，加快排便，縮短有害物質(zhì)在腸道內(nèi)的停留時(shí)間。Maeta等[77]發(fā)現(xiàn)富含膳食纖維的豆渣湯可有效治療便秘。膳食纖維還能預(yù)防癌癥[78-79]，膳食纖維可與有害的金屬離子等物質(zhì)結(jié)合避免被人體吸收，同時(shí)可加快有害物質(zhì)的排泄，縮短與人體接觸的時(shí)間。

3.2 作為抗黏結(jié)劑和抗老化劑應(yīng)用于米面制品

關(guān)于可溶性大豆多糖抗淀粉黏結(jié)和老化的機(jī)制研究較少，主流觀點(diǎn)認(rèn)為可溶性大豆多糖可吸附于淀粉顆粒表面，阻隔淀粉分子之間彼此接觸，從而降低淀粉糊化后的黏度，緩解米面制品冷卻過程中發(fā)生黏連的現(xiàn)象。另外，吸附于淀粉顆粒表面的大豆多糖吸水形成具有隔離作用的水合層[80-81]，不僅增加了其持水性，還避免了淀粉因失水而老化。Funami等通過激光掃描共聚焦顯微鏡（CLSM）觀察可溶性大豆多糖對(duì)小麥淀粉糊化和回生的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)可溶性大豆多糖顆粒連續(xù)地存在于淀粉顆粒表面。Liu等[82]使用CLSM手段觀察可溶性大豆多糖于藕粉和葛根粉中的分布情況，得到和Funami等相同的結(jié)果。兩人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為上述可溶性大豆多糖抗淀粉老化和黏結(jié)的機(jī)制提供了可靠證據(jù)。當(dāng)然也有人認(rèn)為大豆多糖對(duì)淀粉的抗老化可能是多種原因共同造成的，比如影響了淀粉的結(jié)晶重排，大豆多糖造成了不適于淀粉老化的水環(huán)境等，具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

具體應(yīng)用上研究較多如面條[83]、米飯[84]、面包[85]、油條[86]、春卷[87]等，此處不再贅述。

3.3 作為乳化劑和穩(wěn)定劑應(yīng)用于乳液

乳液是含有2種或2種以上互不相溶液體的不穩(wěn)定體系。食品中常見的兩種乳液類型為：水包油（oil in water，O/W）和油包水（water in oil，W/O），其形成需借助外界能量的輸入，如快速攪拌、高壓均質(zhì)、持續(xù)沸騰等。通常乳液并不能長期保持穩(wěn)態(tài)，如絮凝、聚結(jié)、Ostwald熟化、分層、沉淀及相反轉(zhuǎn)等因素會(huì)引起O/W型乳液的失穩(wěn)[88-89]，因此需加入乳化劑以維持乳液的長期穩(wěn)定。按分子量可將乳化劑劃分為小分子乳化劑和大分子乳化劑兩類，食品工業(yè)上常用的小分子乳化劑有吐溫、司班、磷脂、皂苷等，其具有乳化活性高的特點(diǎn)[90-91]，但適應(yīng)性和長期穩(wěn)定性不如天然大分子乳化劑[92]，如阿拉伯膠。可溶性大豆多糖和阿拉伯膠相似，是一種多糖-蛋白復(fù)合物，具有優(yōu)良的表面活性，且乳化性能較阿拉伯膠更佳[93]?？扇苄源蠖苟嗵侵械氖杷被崮芪接谟偷伪砻?，將深入水相部分的糖支鏈固定在油滴上，水溶液中的支鏈則在油滴表面形成一層水化膜。由于靜電和空間位阻的雙重作用，使其具有優(yōu)異的乳化穩(wěn)定性，且乳液穩(wěn)定性不受pH值、高溫及鹽離子的影響[94]，因此相較于小分子乳化劑應(yīng)用范圍更廣?？扇苄源蠖苟嗵欠€(wěn)定乳液機(jī)理模型見圖5。

徐潔茹等[95]利用乙酸酐法對(duì)大豆多糖進(jìn)行乙?；揎?，發(fā)現(xiàn)修飾后的SSPS乳化活性和乳化穩(wěn)定性得到進(jìn)一步提高，且不易受高溫和pH的影響。Tavasoli等[96]將SSPS與酪蛋白酸鈉（NaCS）通過干法美拉德反應(yīng)形成共軛復(fù)合物，研究其乳化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加熱24 h、SSPS∶NaCS為1∶9時(shí)，形成的共軛復(fù)合物具有較高的pH值、熱穩(wěn)定性和較好的乳化性能。

通過化學(xué)方法提高大豆多糖的乳化性能及對(duì)高溫、高酸環(huán)境的耐受性，彌補(bǔ)天然大分子乳化劑活性的不足，對(duì)其工業(yè)應(yīng)用有很重要的意義。

3.4 作為酪蛋白穩(wěn)定劑應(yīng)用于酸性乳飲料

牛乳中的酪蛋白膠束是由4個(gè)亞組分（αs1-酪蛋白、αs2-酪蛋白、β-酪蛋白、κ-酪蛋白）通過磷酸鈣納米簇連接而成[96]，其等電點(diǎn)約為pH 4.6[97]。當(dāng)溶液pH<5時(shí)，酪蛋白磷酸鈣完全溶解，膠束之間的空間位阻降低，酪蛋白膠粒凈負(fù)電荷減少，靜電排斥力降低。當(dāng)溶液pH低于酪蛋白等電點(diǎn)時(shí)，酪蛋白膠束粒的凈負(fù)電荷逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎姾桑舜碎g沒有足夠的排斥力對(duì)抗范德華吸引力，導(dǎo)致酪蛋白聚集發(fā)生沉淀[98]。而SSPS是一種陰離子多糖，當(dāng)pH＞3時(shí)，主鏈上的半乳糖醛酸使其具有帶負(fù)電荷的酸性性質(zhì)。因此可在酸性溶液中通過靜電吸附于酪蛋白表面，形成空間位阻，避免酪蛋白質(zhì)聚集出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象。

朱麗娜等[99]研究了可溶性大豆多糖在酸性乳飲料中的穩(wěn)定性，結(jié)果顯示酸乳飲料在25 ℃儲(chǔ)存條件下，其穩(wěn)定性理化指標(biāo)都沒有顯著的改變。周森等[100]研究發(fā)現(xiàn)0.4%的SSPS添加量對(duì)蛋白質(zhì)量含1.0%的酸乳飲料穩(wěn)定效果最佳，蛋白質(zhì)含量超過2%時(shí)穩(wěn)定性變差。SSPS與果膠可協(xié)同作為酸乳飲料的穩(wěn)定劑，SSPS與果膠比為1∶3時(shí)效果最好。

此外，汪洪濤等[101]、廖文艷等[102]的研究結(jié)果都表明，相較于果膠，以可溶性大豆多糖為穩(wěn)定劑制成的飲料黏度低，口感更爽口。

3.5 作為膜材料應(yīng)用于食品包裝及水果保鮮

可溶性大豆多糖有良好的成膜特性，具有阻氣、阻菌和一定的機(jī)械強(qiáng)度，可以噴涂于食物表面起到保鮮的作用或者制作成綠色可降解的食品包裝膜[103]。單一的SSPS制成的膜各性能指標(biāo)較差，通常需要添加改性劑（TiO2[104-106]、SiO2、Cloisite 30B[107]、ZnO[108]等納米金屬離子或各類精油[109-111]）增強(qiáng)SSPS膜分子間的作用力，減少膜的含水量，提高膜的機(jī)械強(qiáng)度、阻隔性能、耐水性能、抗菌性能等。其機(jī)理原理見圖6。

皮薄水多以及易被氧化的水果在儲(chǔ)藏時(shí)常因表皮破損、后熟作用、霉菌污染、褐變等導(dǎo)致水果品質(zhì)降低，貨架期縮短，降低了經(jīng)濟(jì)效益。目前除了冷藏貯藏外，有人嘗試使用SSPS涂膜的方式進(jìn)行保鮮，該方法具有綠色環(huán)保、安全無毒、操作簡單等特點(diǎn)。曾維麗等[112-113]將SSPS與植物提取物復(fù)配制成涂膜應(yīng)用于草莓和葡萄的保鮮，可顯著提高好果率，減少水分的損失和霉菌污染。

3.6 作為抗凍劑應(yīng)用干魚糜制品及肉制品

肉糜類制品在冷凍保藏時(shí)會(huì)因蛋白質(zhì)變性，造成食用品質(zhì)變差、營養(yǎng)成分流失等問題。高文宏等[114]發(fā)現(xiàn)可溶性大豆多糖的羥基可與蛋白質(zhì)分子結(jié)合，形成空間位阻，避免蛋白質(zhì)因聚集而發(fā)生變性。此外，可溶性大豆的羥基能與一部分自由水結(jié)合，使其轉(zhuǎn)變成結(jié)合水，降低了肉糜類制品的結(jié)晶點(diǎn)，從而減小蛋白質(zhì)因冰晶生成而變性的影響。通過綜合評(píng)估認(rèn)為5%的SSPS能有效延緩肌原纖維蛋白冷凍變性，能作為一種低能量的抗凍劑使用。

4 結(jié)語

首先，可溶性大豆多糖不僅有巨大而廉價(jià)的原料來源，而且有著廣泛應(yīng)用場景，值得深入研究。其次，可溶性大豆多糖的提取工藝已有不少，但是對(duì)不同提取工藝獲得的可溶性大豆多糖的分子量、抗氧化性、乳化性、成膜性、抗淀粉老化等指標(biāo)存在差異，以及會(huì)導(dǎo)致性能差異的機(jī)制沒有進(jìn)一步深入探討。如探明機(jī)制可根據(jù)實(shí)際需求更加科學(xué)合理地選用適當(dāng)?shù)?、高效的提取方法，更有針?duì)性。最后，可溶性大豆多糖作為天然多糖有不足，因此通過化學(xué)方法修飾其結(jié)構(gòu)或與其他物質(zhì)復(fù)合以提升某方面的性能，使其更具有商業(yè)價(jià)值。

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