生物技術(shù)開拓大豆精深加工利用的新途徑

董良杰 劉漢滌 靳濟(jì)洲 王雍凱 曹紅瑩 車敏

生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、食品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，并取得了顯著成績(jī)。大豆產(chǎn)業(yè)作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，在改善人類飲食營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮著極其重要的作用，而生物技術(shù)現(xiàn)已成為大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大動(dòng)力。

一、大豆精深加工

大豆深加工技術(shù)主要是提取大豆油和大豆蛋白，以及分離提取大豆異黃酮、大豆低聚糖、大豆磷脂、大豆膳食纖維等物質(zhì)。近年來(lái)，諸多學(xué)者對(duì)大豆深加工進(jìn)行了研究，其技術(shù)特點(diǎn)是在保證大豆?fàn)I養(yǎng)素完整性的前提下，單獨(dú)分離大豆?fàn)I養(yǎng)素，從而更好地利用大豆?fàn)I養(yǎng)成分，這個(gè)過(guò)程打破了過(guò)去低規(guī)模、低質(zhì)量產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)的局面。

二、酶工程的應(yīng)用

1.在大豆油生產(chǎn)中的應(yīng)用。Sosuleki等人較早地研究了酶工程在菜籽油生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用，他們研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)酶處理和壓榨處理后，與非酶法相比，菜籽油的提取率可從大約70%提高到90%左右。在此基礎(chǔ)上，我國(guó)學(xué)者謝向茂采用水性酶法提取大豆油，實(shí)現(xiàn)了大豆油的酶法提取。研究表明，19.3%蛋白酶、32.9%纖維素酶、47.8%果膠酶的酶組成比例更有利于大豆細(xì)胞細(xì)胞壁中纖維素骨架的降解，此比例下的制油率約為73%。

2.在大豆蛋白肽生產(chǎn)中的應(yīng)用。在必需氨基酸比例合理且酶解完成之后，大豆蛋白質(zhì)組成成分的比例發(fā)生變化，所獲得的產(chǎn)品粘度低、分散性好，易于人體吸收，其功能特性遠(yuǎn)超過(guò)大豆蛋白且更容易加工，因此可以用作優(yōu)質(zhì)食品的原材料。大豆蛋白肽酶促水解的關(guān)鍵技術(shù)包括酶的選擇和工藝條件的確定，以及抑制酶促水解產(chǎn)物的苦味。

3.在大豆低聚糖生產(chǎn)中的應(yīng)用。在淀粉制品中適量添加大豆低聚糖可以延長(zhǎng)食品的保鮮期；大豆低聚糖的滲透壓與蔗糖較為相似，但所含熱量較低，且在相同濃度下粘度比蔗糖要高，因此可代替蔗糖用于烘焙食品中。傳統(tǒng)的分離純化工藝損失大，制得的大豆低聚糖純度低，只能達(dá)到40%左右（總糖含量約為70%），難以廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，許多研究人員在提高大豆低聚糖的純度方面取得了重要成就，例如使用酶技術(shù)將大豆低聚糖中的部分蔗糖轉(zhuǎn)化為低聚果糖，或通過(guò)改變酶的特性來(lái)改善大豆低聚糖的熱穩(wěn)定性，極大地?cái)U(kuò)展了大豆低聚糖的利用。

4.在大豆膳食纖維生產(chǎn)中的應(yīng)用。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法提取的膳食纖維純度低，與國(guó)外同類產(chǎn)品相差近20%。大豆膳食纖維是由深加工副產(chǎn)品中的豆渣制成，生物技術(shù)中的酶技術(shù)即可用于純化膳食纖維。豆粕含有約18%-25%的殘留蛋白質(zhì)，可以在生產(chǎn)過(guò)程中添加適量的蛋白酶將其水解；水解的蛋白質(zhì)具有良好的流動(dòng)性和水溶性，并且可以在壓力過(guò)濾過(guò)程中將纖維相和水相分離，從而提高膳食纖維的純度。

三、發(fā)酵工程的應(yīng)用

1.在廢水處理中的應(yīng)用。近年來(lái)，許多學(xué)者致力于研究如何將大豆深加工主要排放物中的豆乳和有機(jī)成分等廢料進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。這些排放物包含少量的蛋白質(zhì)（約0.2%-0.4%）和碳水化合物（約0.1%），如果使用其他外源營(yíng)養(yǎng)物來(lái)配置培養(yǎng)基，則可以發(fā)酵大量菌絲體。細(xì)菌對(duì)這些有機(jī)成分的發(fā)酵，一方面可以獲取沼氣能量，另一方面還可以降低排放中的COD值，從而達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的。目前，大多數(shù)大豆公司已經(jīng)采用了這種污染控制程序。

2.在豆渣中的應(yīng)用。除了可以剔除蛋白質(zhì)來(lái)制造膳食纖維之外，豆渣中剩余的營(yíng)養(yǎng)成分還可以通過(guò)發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)飼料。在適宜的環(huán)境條件下用發(fā)酵的豆渣來(lái)培養(yǎng)適宜的菌株，可以獲得粗蛋白含量較高的產(chǎn)品，其粗蛋白含量可高達(dá)29%，是理想的飼料添加劑。

3.在豆粕中的應(yīng)用。在合理控制工藝條件的前提下，豆粕中仍然可以保留大量的有益細(xì)菌及其產(chǎn)物，具有同優(yōu)質(zhì)蛋白飼料相似的性能。目前，豆粕主要為低溫粕，未經(jīng)高溫處理的豆粕仍含有大量的活性抗原蛋白，可能引起牲畜腹瀉，甚至導(dǎo)致其死亡。通過(guò)發(fā)酵，抗原蛋白可以降解為小分子量的肽和氨基酸，不僅提高了動(dòng)物產(chǎn)品的利用率，還有助于保持環(huán)境衛(wèi)生和水質(zhì)。

四、生物技術(shù)在大豆深加工中的應(yīng)用展望

大豆中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都具有極高的應(yīng)用價(jià)值，大豆皂苷可作為保健食品和藥品，用來(lái)降血脂、抗氧化；大豆異黃醇具有抗真菌、抑制白血病的功效；大豆多肽可以降低膽固醇、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收；大豆低聚糖可用作食品添加劑，來(lái)延長(zhǎng)保質(zhì)期或增加甜味；大豆膳食纖維可以預(yù)防肥胖癥、高血壓、結(jié)腸癌。隨著研究工作的深入，當(dāng)務(wù)之急是加大科技及資金投入，改變以往設(shè)備落后、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)水平低的局面，盡量采取行之有效的高新生物技術(shù)，這將對(duì)大豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。