利用黄浆水发酵生产活性物质研究进展

利用黄浆水发酵生产活性物质研究进展
张作法;吕国英;范雷法
【摘要】黄浆水是豆制品加工过程中的工业废水,常作为农业废弃物排放,不仅引起环境污染,还造成资源浪费.由于黄浆水中含有大量的碳源、氮源和其他生长因子,可满足多种微生物生长所需营养,可作为很多微生物生长的培养基质.文章综述了黄浆水的营养组成及作为培养基质发酵生产活性物质的研究进展,以期为充分利用黄浆水提供理论基础.
【期刊名称】《浙江农业科学》
【年(卷),期】2014(000)012
【总页数】3页(P1896-1898)
【关键词】黄浆水;发酵;活性物质
【作者】张作法;吕国英;范雷法
【作者单位】浙江省农业科学院园艺研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院园艺研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院园艺研究所,浙江杭州310021【正文语种】中文
【中图分类】TS214
黄浆水是在传统豆腐、豆腐干、豆腐皮等生产中压滤成型后排出的废水，又称乳清废水。

我国大豆制品的年消费量接近1 000万t，而在豆制品加工过程中会产生大量废水，主要是黄浆水，总量为豆重的5.5～7倍。

黄浆水是一种高浓度且可生化性强的废水，其化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）分别高达15 200和
7 700 mg·L-1，造成严重的环境污染。

因为黄浆水中含有大量的碳源、氮源和其
他生长因子，是适合多种微生物生长所需的营养环境，因此利用黄浆水作为培养基深层发酵生产活性物质得到广泛研究。

黄浆水中含有单糖、维生素、有机酸、水溶性蛋白、氨基酸、脂类等营养成分［1］。

据研究，黄浆水中一般固形物含量高达1%以上，其中蛋白质含量为
0.4%～0.5%，总糖含量为1%～2%［2］。

大豆黄浆水中大约含有0.7 g·L-1棉
子糖，2.8 g ·L-1水苏糖［3］。

大豆中大豆异黄酮的含量为0.05～0.40%，约有44%的大豆异黄酮流失到黄浆水中［4］。

2.1 利用黄浆水发酵生产曲酸
曲酸是一种重要的有机酸，在食品、化妆品、医药等领域有着重要的用途。

20世
纪60年代曲酸被广泛用于增香剂、抗菌剂和铁分析试剂等。

曲酸可增强细胞活力，清除自由基，抑制黑色素的形成［5］，是理想的多酚氧化酶的抑制剂［6］，还
可作为抗炎和止痛功能药物成分。

熊卫东等［7］利用豆渣和黄浆水为原料发酵米曲霉生产曲酸，研究添加不同碳源、氮源、发酵培养基成分配比及发酵时间对曲酸产量的影响，得到米曲霉摇床发酵生产曲酸的最佳条件为黄浆水100 m L，葡萄
糖12 g，酵母膏0.5 g，MgSO4·7H2O 0.05 g，KH2PO40.05 g，培养温度30℃，200 r·min-1摇床振荡培养，最佳培养周期为5～6 d。

2.2 利用黄浆水发酵生产虾青素
虾青素是一种从虾蟹外壳、牡蛎、鲑鱼及藻类和真菌中发现的橙红色类胡萝卜素［8］。

虾青素抗氧化能力极强，是其他类胡萝卜素的10倍，维生素E的100倍［9-10］。

虾青素可用于预防和治疗多种疾病，与其他类胡萝卜素相比，虾青素
更易被生物体吸收，具有较高的抗脂质过氧化能力和抗癌活性［11］。

黄浆水中
含有丰富的营养物质，有利于红发夫酵母的生长及虾青素的合成。

孙玉梅等［12］利用黄浆水为基质，对红发夫酵母的发酵条件进行研究表明，黄浆水发酵的最优条
件为新鲜黄浆水，在初始pH值6.0条件下，接种量4%，发酵时间为72 h。

2.3 利用黄浆水发酵生产B族维生素
B族维生素是人体进行各种生理生化活动所不可缺少的，其主要生理功能就是机体中许多重要辅酶的组成成分，这些辅酶与特定的蛋白质结合，形成黄素蛋白，而黄素蛋白是组织呼吸过程中的不可缺少的物质［13］。

刘平等［14］以谢氏丙酸杆菌为菌种，以大豆黄浆水为原料，通过黄浆水的预处理和菌种活化，通过单因素试验和正交试验，筛选出最优发酵条件：接种量7%，糖浓度为8%，发酵温度32℃，发酵时间4 d，取得较好结果。

江连洲等［15］从阿氏假囊酵母、阿舒假囊酵母及薛氏丙酸杆菌中筛选出适用于黄浆水发酵生产B族维生素的适宜菌种，并对试验
条件进行优化。

宋德贵等［16］以黄浆水为原料，利用阿氏假囊酵母发酵生产核
黄素，对发酵剂核黄素的工艺条件进行了研究。

经正交试验获得该菌利用黄浆水的最佳培养条件，在28℃下发酵培养13 d，在此条件下核黄素产量最高。

2.4 利用黄浆水发酵生产饮料
陈则华等［17］利用益生菌Lactobacillus Rhamnosus6013对黄浆水进行发酵，研究表明，在其中添加5%蔗糖，37℃条件下发酵22 h，所得发酵液在室温或低
温下保存10 d，活菌数均无明显下降，表明黄浆水是该菌的良好培养基和保存基质。

经发酵后的黄浆水可作为制作鼠李糖乳杆菌直投式发酵剂（用于酸奶和饮料中）的原料，经过调整风味后，也可做乳酸菌饮料。

2.5 利用黄浆水发酵生产γ-氨基丁酸
γ-氨基丁酸是一种非蛋白质类氨基酸，广泛存在于动植物体内。

在植物中，γ-氨基丁酸参与胁迫反应和调节植物生长方向［18］；在动物中，γ-氨基丁酸是一种重
要的抑制性神经传递物，具有活化肾功能、改善脑机体、缓解疼痛和降血压等功
能［19-20］。

姚子鹏等［21］利用Lactobacillus Bulgaricus 1.0205发酵黄浆
水生产γ-氨基丁酸，并对条件进行优化，对发酵过程进行动态分析。

研究发现，
黄浆水中添加葡萄糖2%，蛋白胨2%，硫酸铵1%，磷酸二氢钾0.08%，接种量3%，温度42℃，pH值7.0，谷氨酸钠添加量3%，发酵40 h，γ-氨基丁酸产量
达6.22 g·L-1。

2.6 利用黄浆水发酵生产白地霉
白地霉（G.Candidum）属于半知菌亚门，因具有对培养基营养要求低、适应性强、生长快、易于工业化生产的特点，已成为极具发展潜力的工业微生物［22］。

白地霉脂肪酶对长链不饱和脂肪酸具有高度底物特异性而成为一种优良的工业催化剂，应用潜力巨大。

刘玉等［23］利用黄浆水发酵白地霉FL44菌株，确定最适发酵条件，并对发酵过程进行动态分析。

研究表明，黄浆水中添加5%废糖蜜，1%
磷酸氢二胺，摇瓶转速220 r·min-1，30℃培养48 h，菌体生物量可达到15.08 g·L-1。

2.7 发酵黄浆水制备豆腐凝固剂的工艺
我国生产豆腐所用凝固剂主要为石膏、盐卤、葡萄糖酸内脂等，这些化学凝固剂各有缺点。

加入石膏后豆腐有苦涩味，加葡萄糖酸内酯则豆腐易碎，加盐卤使豆腐持水率差，质地粗糙。

基于此，乔明武等［24］利用黄浆水来制备豆腐凝固剂，通
过发酵乳酸菌生产酸性物质，通过氢键、二硫键和疏水基团等相互作用，将多肽链连接起来，从而形成蛋白凝胶。

这种方法在发酵过程中产生微量的醇、醛、脂等物质可赋予豆腐更好的风味，依此可开发新的食品资源。

2.8 发酵黄浆水生产真菌多糖
为充分利用黄浆水中的营养成分，利用黄浆水深层发酵生产猴头菌胞内多糖［25］，通过逐级醇沉的方法，得到3种不同分子量的多糖，离子色谱对其单糖
组成进行分析发现，猴头菌胞内多糖由葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖和岩藻糖组成，其中葡萄糖和半乳糖是主要单糖。

另外对3种多糖的抗氧化活
性与护肝活性进行研究发现，低分子量多糖显示最强的抗氧化和护肝活性。

这为合
理利用黄浆水这一工业废弃物提供了一个新的思路。

大豆黄浆水过去一直被企业作为废水直接排放，随着生产企业不断扩充，排放量越来越大，造成严重的环境问题。

由于其中营养成分含量相对较低，采用膜分离等方法分离其中某些营养成分成本较高，同时会造成其他成分浪费，并不能改变环境污染的状况。

目前，对于大豆黄浆水的处理方法是直接进行厌氧和好氧生物处理，以减低废水的COD和BOD值，虽然达到国家废水排放标准，但其中大量有用物质却被浪费掉，造成资源浪费。

因此，根据黄浆水的营养特点进行深层发酵生产活性物质，不仅在一定程度上解决了环境污染的问题，同时还能做到变废为宝，降低活性物质的生产成本，是一项值得推广的环保技术。

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