豆渣營養成分分析及蛋白質營養價值評價

姜慧燕，鄒禮根，翁麗萍，邱靜，朱城冰

杭州市農業科學研究院（杭州 310024）

黃豆豆渣是豆漿、豆腐等豆制品加工過程中的主要副產物，按每加工1 t大豆產生2 t濕豆渣計，中國濕豆渣年產量在2 000萬 t以上[1]。新鮮豆渣營養豐富，富含膳食纖維、蛋白質、礦物質、維生素等營養物質，以及大豆異黃酮、大豆多糖等生物活性物質，營養價值高[2]；但其口感粗糙，有豆腥味，且水分高，極易腐敗變質，僅部分被作為飼料或肥料使用，產品附加值低，資源浪費大，污染環境。因此，豆渣的高值化利用是亟待解決的問題。關于豆渣蛋白質營養價值評價的研究鮮有報道，試驗對黃豆豆渣的主要營養成分及蛋白質營養價值進行分析評價，并與黃豆的營養成分進行比較分析，為豆渣的高值化加工利用和產品開發奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

豆渣及黃豆原料（杭州祖名豆制品股份有限公司）。用于分析測試的豆渣原料經60 ℃熱風干燥至水分含量低于10%，用高速粉碎機粉碎后過60目篩備用；黃豆原料用高速粉碎機粉碎后過60目篩備用。

1.2 主要儀器與設備

氨基酸分析儀（L-8900，日本Hitachi）；電感耦合等離子質譜儀（ICP-MS，X Series2，美國Thermo）；全自動凱氏定氮儀（KjeltecTM8400，丹麥FOSS）；熱風干燥設備（TCFZD-2HP，杭州歐易電器有限公司）；程控箱式電爐（SXL-1002，上海精宏）；分析天平（MS204S，美國Mettler）；數顯恒溫水浴鍋（HH-6，江蘇金壇億通）。

1.3 試驗方法

1.3.1 指標測定方法

水分采用GB 5009.3—2016直接干燥法測定；灰分采用GB 5009.4—2016方法測定；脂肪含量采用GB 5009.6—2016索氏抽提法測定；蛋白質含量采用GB 5009.5—2016凱氏定氮法測定；膳食纖維含量采用GB 5009.88—2014酶重量法測定；礦物質元素及重金屬元素含量采用GB 5009.268—2016 ICP-MS法測定；氨基酸組成及含量分析采用GB 5009.124—2016酸水解法處理，用全自動氨基酸分析儀測定；碳水化合物參考GB/Z 21922—2008中利用減法計算，即食品總質量分別減去水分、蛋白質、脂肪、灰分和膳食纖維的質量。

1.3.2 蛋白質營養價值評價

氨基酸評分（AAS）、化學評分（CS）、必需氨基酸指數（EAAI）、生物價（BV）、營養指數（NI）采用Bano & Rajarathram（1982）和FAO（1970）推薦的方法計算[3-5]；氨基酸比值系數（RCAA）和氨基酸比值系數分（SRCAA），采用朱圣陶和吳坤（1988）推薦的方法計算[6-8]。

式中：Ax為待測蛋白質中某一必需氨基酸含量，g/100 g pro；Fx為FAO/WHO評分標準模式中相應必需氨基酸含量，g/100 g pro；Ae為待測蛋白質中必需氨基酸總含量，g/100 g pro；Ex為標準雞蛋模式中相應必需氨基酸含量，g/100 g pro；Ee為標準雞蛋模式中必需氨基酸總含量，g/100 g pro；n為比較的必需氨基酸個數；PP為待測蛋白質的百分含量，%；CV為RCAA的變異系數，CV=標準差/均數。

1.4 數據處理

豆渣各營養成分指標重復測定3次，取平均值，結果以“平均值±標準偏差”表示。數據統計分析采用Excel 2010進行。

2 結果與分析

2.1 豆渣常規營養成分分析

豆渣及黃豆常規營養成分分析測試結果見表1。新鮮豆渣中水分達83.3%，干黃豆中水分為11.35%。豆渣干基中蛋白質含量為18.17%，僅為黃豆蛋白質含量的44.36%，但其蛋白質含量仍高于大部分糧食和蔬菜[9]，屬于高蛋白含量食物原料；豆渣蛋白質和黃豆一樣，主要由球蛋白和清蛋白組成，其中90%左右為球蛋白，屬于優質蛋白質[10]。豆渣中灰分含量為3.72%，略低于黃豆；碳水化合物含量為13.71%，略高于黃豆。豆渣中粗脂肪含量為4.14%，遠低于黃豆的18.44%，與謝婧[11]、趙爽[12]所述脂肪含量9.3%～12.4%有所差異，這主要基于豆渣來源不同。

豆渣干基中主要成分為膳食纖維，總含量達60.26%，遠高于黃豆的24.00%，以不溶性膳食纖維為主。膳食纖維是指不能被人體小腸消化吸收，而在人體大腸能部分或全部發酵的碳水化合物聚合物，按水溶性分為可溶性膳食纖維（SDF）和不溶性膳食纖維（IDF），是人體不可缺少的第七營養素[13]。豆渣和黃豆SDF含量相當，而IDF含量豆渣是黃豆的3倍。豆渣膳食纖維具有調節腸道和預防慢性病等多種生理作用，其中SDF比IDF具有更強的功能性。利用發酵處理、高壓均質、擠壓蒸煮、微波處理、超微粉碎等技術提高豆渣SDF含量，以改善膳食纖維的吸附性、持水性、乳化性、膨脹力等特性[14-17]。

表1 豆渣及黃豆常規營養成分含量（均以干基計）g/100 g

2.2 豆渣礦物質含量分析比較

礦物質是維持人體正常生理功能所必須的無機化學元素，主要包括鈣、鎂、鉀、鈉等常量元素和鐵、銅、鋅、硒等微量元素。如表2所示，豆渣和黃豆中礦物質含量豐富。豆渣常量元素中K和Mg含量略低于黃豆，均為黃豆含量的60%；而Na和Ca元素含量遠高于黃豆。豆渣中Na含量為990.65 mg/kg，遠高于黃豆的30.81 mg/kg，可能是由于豆制品加工過程中添加鈉鹽所致。干豆渣中Ca含量為433.82 mg/100 g，遠高于黃豆干基的183.54 mg/100 g，是《中國食物成分表》中奶片的鈣含量269 mg/100 g的1.6倍，且豆渣的鈣質和牛奶中所含鈣質一樣，具有容易吸收的特點，因此豆渣是優良的鈣質來源[18]。豆渣中微量元素含量略低于黃豆，差異不顯著。

2.3 豆渣重金屬含量分析

如表2所示，豆渣和黃豆重金屬含量均低于GB 7096—2014食品中污染物限量標準，屬于安全可靠的食品加工原料。豆渣中Cd和As含量略低于黃豆；Hg含量低于0.003 mg/kg。豆渣中Pb含量顯著高于黃豆，但其含量低于標準限量值，主要是豆渣的高膳食纖維增加對金屬元素的吸附力，加工過程中與設備接觸易帶入，因此在豆制品加工設備選型和維護時應加強重金屬污染防控。

表2 豆渣及黃豆礦物質含量（以干基計） mg/kg

表3 豆渣及黃豆重金屬含量（以干基計） mg/kg

2.4 豆渣氨基酸組成及含量分析

如表4所示，豆渣中含有17種氨基酸，其中色氨酸由于在樣品酸處理水解過程中易被破壞而未測到[19]。豆渣氨基酸組成及各組分占比與黃豆基本一致，氨基酸總含量為12.85 g/100 g，為黃豆的41.23%，源于豆渣蛋白質含量低于黃豆（豆渣蛋白質含量為黃豆的44.36%）。豆渣EAA/TAA、EAA/NEAA比值分別為0.36和0.57，均略高于黃豆，與FAO/WHO提出的理想蛋白質模式中EAA/TAA比值0.4左右、EAA/NEAA比值應在0.6以上的標準接近。

2.5 豆渣蛋白質營養價值評價

采用非生物學評價方法對豆渣和黃豆蛋白質進行營養價值評價，以FAO/WHO模式和全雞蛋模式為標準，結果如表6所示。豆渣蛋白和大豆蛋白的必需氨基酸總量分別為30.56 g/100 g pro和31.37 g/100 g pro，兩者基本一致，與FAO/WHO模式相近，低于全雞蛋模式；兩者的限制性氨基酸均為含硫氨基酸蛋氨酸和胱氨酸。豆渣氨基酸評分AAS為33.84，比黃豆低30.73%；化學評分CS為35.02，比黃豆低28.89%。豆渣蛋白質中苯丙氨酸和酪氨酸AAS評分高達114.48，說明苯丙氨酸和酪氨酸含量豐富。張雯艷等[20]研究表明，苯丙氨酸在體內酶解氧化成酪氨酸，并與酪氨酸一起合成重要的神經遞質和激素，參與機體糖代謝，對小鼠甲狀腺激素、血糖和血脂水平具有一定的干擾作用。從表7來看，豆渣蛋白質和黃豆蛋白質的必需氨基酸指數EAAI、生物價BV、氨基酸比值系數分SRCAA基本一致；豆渣蛋白質營養指數NI 16.50僅為黃豆的43.27%，主要是由于豆渣中蛋白質含量僅為黃豆的44.36%。因此，豆渣除蛋白質含量較黃豆低，其蛋白質的營養價值與黃豆相近。

表4 豆渣和黃豆氨基酸組成與含量

表5 豆渣和黃豆氨基酸占比分析

表6 豆渣和黃豆蛋白質的必需氨基酸含量和氨基酸評分

表7 豆渣和黃豆蛋白質營養價值評價

3 結論與討論

豆渣中主要營養成分為膳食纖維、蛋白質和碳水化合物，膳食纖維含量高達60.26%，是黃豆的2.5倍，以不溶性膳食纖維為主；蛋白質含量為18.17%，是黃豆的44.36%；豆渣礦物質元素含量豐富，其中Ca含量為433.82 mg/100 g，遠高于黃豆和奶片，是優良的鈣質來源；重金屬含量低于國家限量標準，是安全可靠的食品加工原料；氨基酸組成和占比與黃豆基本一致，第一限制氨基酸均為蛋氨酸和胱氨酸。蛋白質營養評價結果表明，豆渣蛋白質AAS、CS評分略低于黃豆，EAAI、BV、SRCAA與黃豆蛋白質基本一致，即豆渣除蛋白質含量較黃豆低，其蛋白質的營養價值與黃豆相近，屬優質蛋白質。

豆渣是高膳食纖維、高蛋白、高鈣、低脂，蛋白營養價值接近大豆蛋白的健康食物原料，且廉價易得，是制備膳食纖維、開發減肥營養代餐和高血糖高血脂特殊膳食等功能性食品的優良原料，具有良好的開發利用前景。豆渣膳食纖維主要為不溶性膳食纖維，產品開發過程中需利用改性技術提高可溶性膳食纖維含量，以增強豆渣的功能特性。同時，濕豆渣水分高，水分活度大，營養豐富，易腐敗變質，鮮濕豆渣需在短時內進行加工利用，或經擠壓干燥、熱風干燥、微波干燥等干燥處理后貯存。