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文献综述

1.1研究背景及意义

豆渣是生产豆腐和豆奶过程中的副产品。具有蛋白质、脂肪、铁、磷、钙等多种对人体有益的营养物质。中国是豆腐生产的发源地，具有悠久的豆腐生产历史，豆腐的销售生产量都较大，相应的豆渣的产量也大。国内目前大豆食品行业每年会产生2000万湿豆渣[1]，但豆渣因为不易保存，利用率较低。

豆腐渣中粗蛋白、粗纤维含量较高，与豆类子实一样含有抗胰蛋白酶因子。但豆腐渣水分含量很高，保存时间不宜太久易变质。在国内豆腐渣的利用率较低，最简单的利用方法为炒制与煮熟，该方法费时费力，原料利用率低。研究发现饲用微生物可以调节动物胃肠道功能及提高饲料的利用率从而达到防病，治病和促进生长等作用。

本论文基于利用凝结芽孢杆菌NL01基于豆腐渣作为底物进行生物质发酵，研究豆腐渣的微生物可利用率，最终实现以豆腐渣为主营养源的饲用微生物菌剂制备，形成高附加价值生物制品。凝结芽孢杆菌为可饲用的益生菌，在肠道定值可以维持肠道厌氧环境，抑制有害菌生长，目前国内的豆腐渣发酵剂是以乳酸菌为主要发酵菌株，本研究重点考察豆腐渣通过有限水解提高凝结芽孢杆菌的营养利用率，有实验表明凝结芽孢杆菌NL01能够非灭菌开放发酵，对于探究新型底物对于凝结芽孢杆菌发酵影响具有重要意义。

1.2 豆渣的营养成分

豆渣含有丰富的膳食纤维、蛋白质、脂肪、微量元素等。其中水分85%，蛋白质3.0%，脂肪0.5%，碳水化合物8.0%，除此之外，还有钙、铁、磷等矿物质。豆渣中的脂肪大多是多不饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸，其中亚油酸约54.1%，棕榈酸12.3%，油酸20.4%，硬脂酸4.7%，亚麻酸8.8%。[2]豆渣中膳食纤维含量较多，主要有纤维素、半纤维素、木质素和果胶等。纤维素能阻止胆固醇的吸收，能有效地降低胆固醇水平，对预防冠心病、控制高血压等十分有利。纤维素还能间接抑制胰高血糖素的分泌，对治疗糖尿病有积极作用。豆渣中的膳食纤维能充实肠胃，使人有饱腹感，可以预防肥胖症，有利于控制食欲减少体重，还能促进肠胃蠕动，防止便秘。豆渣中主要有钾、钙、铜、钠、磷、锌等矿物质，其中钙含量比较高，高于奶片，并且这种钙质易于被人体所吸收，可防止骨质疏松，是一种廉价易得的补钙品。[3]豆渣中的维生素B₁含量较高，维生素B₁有助于维持神经系统的正常生理功能，是人体代谢中不可缺少的成分。[4]周亚楠等[5]用不同浓度的纳豆芽孢杆菌来发酵豆渣，对其各种指标进行测定，结果表明豆渣经发酵后粒径变小，风味品质得到了明显改善，蛋白质含量得到了显著提高，必需氨基酸含量均有提高，胰蛋白酶抑制剂活性和植酸含量均有下降，抗营养因子也有下降。林苍[6]研究了不同菌种发酵豆渣的营养及抗氧化特性，发酵豆渣与蒸煮豆渣相比，发酵豆渣中的蛋白质有所增加，脂肪减少，粗纤维含量维持不变。豆渣中还有丰富的抗氧化物质，例如黄酮、多肽、皂角苷等。并且经过微生物发酵后，豆渣会产生滋生没有的抗氧化成分，使之抗氧化能力提高。[7]Matsuo[8]在米曲霉发酵豆渣中分离得到了异黄酮、黄豆苷等抗氧化物质，将这些物质用于小鼠时，发现能抑制亚油酸氧化，吸收脂质过氧化物。Tmaura[9]用不同的菌种发酵豆渣，研究豆渣水提取物的抗氧化性，发现纳豆杆菌发酵豆渣的水提取物的抗氧化性大于少孢根霉发酵豆渣大于未发酵豆渣。

1.3 豆渣的利用

豆渣传统的利用方式是将豆渣作为动物饲料，直接喂养动物，豆渣中很多高营养价值的成分利用率很低。孙凡永、柳云华等[10]在饲料中分别加入2%、3%和4%的豆渣饲喂三元杂交育肥猪，结果表明，饲料中添加适量的豆渣，对生产性能和肉品质并无不良影响，并且能够降低饲料成本。尤美云等[11]研究发现，在泌乳期奶牛饲料中添加豆渣，牛乳中的蛋白质、乳糖、脂肪和干物质含量都有了一定的提高，奶牛乳体细胞数在32天的实验期内减少45万个/ml，奶产品的营养价值得到了明显提高。豆渣由于含水量大，极易腐败，必须干燥后才能保存，但豆渣干燥成本大，干燥后没有好的销路，导致了豆渣不能综合利用，造成资源浪费[1]。

豆渣的大传统研究都是在饲喂畜禽方面的应用，只有一小部分是以豆渣为原料来发酵，生产所需物品。豆渣中的成分能作为营养物质发酵来培养菌体产出产物。袁华伟等[12]为了提高豆渣的利用率，利用豆渣固态发酵培养杏鲍菇菌丝体，经过优化得到菌丝体的最优生长条件为豆渣含水量10%、温度28℃、菌种接种量10%、培养6天后菌丝的氨基酸含氮量最好，为1.06%。高大响等[13]以豆渣为原料，通过固态发酵法，利用黑曲霉生产淀粉酶和纤维素酶。

豆渣饲喂畜禽，可代替部分蛋白质蛋白质饲料，实现了良好的生态循环，带来了经济效益[1]；豆渣可制取膳食纤维，作为保健品添加到改善肠胃功能、降脂减肥的食品中；可酿造酱油或制酱；提取功能性物质，如大豆多糖、抗氧化物质、核黄素等；加工成普通食品，如豆渣膨化食品、豆渣挤压方便食品、焙烤食品、酥脆休闲食品、豆渣面包饼干、豆渣方便食品、饮料等；制成糖化菌粉，用于生产醪糟或制酒等；制成聚氨基甲酸乙酯，易水解，是可有微生物分解的塑料材料；合成金属离子去除剂，价格低廉，方法简单，使废水中重金属离子能自然降解；制成维酶素，医学上用于治疗消化道疾病[14-15]。