豆制品中大豆异黄酮的转化与富集研究进展
作者: 郭旭 徐炳超摘 要:豆制品是日常生活中极为常见的食品,它们富含大豆异黄酮。这种物质进入人体后会转化为游离型大豆异黄酮苷元,具有预防骨质疏松、缓解女性更年期综合征、抗氧化与抗癌等积极效果,因此在食品保健领域具有极为广阔的应用前景。本文总结了豆制品中大豆异黄酮的转化与富集方法的研究进展,旨在为大豆异黄酮在食品保健领域中的创新与应用提供坚实的理论参考和技术支持。
关键词:豆制品;大豆异黄酮;转化;富集
Progress of Transformation and Enrichment of Soybean Isoflavones in Soy Products
GUO Xu, XU Bingchao
(Tianjin Shanhaiguan Bean Products Co., Ltd., Tianjin 300380, China)
Abstract: Soy products are extremely common foods in daily life, rich in soy isoflavones. After entering the human body, this substance will be converted into free soy isoflavone glycosides, which have positive effects such as preventing osteoporosis, relieving menopausal syndrome in women, antioxidation, and anti-cancer. Therefore, it has extremely broad application prospects in the field of food and health care. This article summarizes the research progress on the transformation and enrichment methods of soy isoflavones in soy products, aiming to provide solid theoretical reference and technical support for the innovation and application of soy isoflavones in the field of food and health.
Keywords: soy products; soy isoflavones; transformation; enrichment
大豆异黄酮是一种从植物中提取的类雌激素化合物,其结构以3-苯并吡喃为母核,与雌二醇极为相似,能够激发人体多种机能的活性。目前常见的大豆异黄酮物质主要有两种形式,分别是结合型大豆异黄酮糖苷与游离型大豆异黄酮苷元。相关研究指出,大豆异黄酮在经由人体消化道时,受肠道内菌群作用会释放游离型大豆异黄酮苷元,并被小肠上端组织吸收,进而转化生成雌马酚等物质。这些物质对于预防骨质疏松与女性更年期综合征具有显著效果。此外,它们在一定程度上还具有抗癌作用。豆制品是我国日常饮食中的重要组成部分,其中含有一定量的大豆异黄酮。然而,在传统豆制品加工过程中,由于受加工工序等因素的影响,可能会导致大豆原料中的大豆异黄酮营养成分出现一定程度的流失。近年来,一些学者研究如何在豆制品加工过程中减少大豆异黄酮的损失,以及提升大豆异黄酮的转化和富集效率。基于此,本文通过深入分析豆制品中大豆异黄酮转化和富集方法的相关研究进展,旨在为大豆异黄酮豆制品的创新与发展提供理论参考。
1 豆制品中大豆异黄酮的转化方法研究进展
1.1 真菌转化法
真菌转化法进行大豆异黄酮转化的原理在于利用真菌的生物转化作用,将大豆异黄酮转化成其他的物质。转化后的产物通常富含多种活性成分,且这些物质的生物活性更高。在转化过程中,真菌利用其自身的酶系统对大豆异黄酮进行降解和改造,从而产生具有特定生理功能的新化合物。例如,奚佳玉等[1]在研究中重点探讨了利用真菌生物发酵转化大豆异黄酮的可行性。研究人员以豆粕作为基础实验材料,并从湖南当地不同茶厂采购的茯茶样品中分离纯化出若干株“金花”菌,经统一编号保存后用于后续研究。实验结果表明,该方法具有比较出色的大豆异黄酮转化效率。在实际应用中,该方法对于发酵条件有着比较细致的要求。以豆粕等为代表的发酵底物,添加物以12%最为合适;发酵用金花菌菌株的接种量以8%为最佳;发酵环境温度以30 ℃为最佳;发酵时间应控制在72 h左右。豆粕属于食用油加工过程中的副产品,虽然它不能直接作为食用油使用,但豆粕基础原料与豆制品的基础原料相同。基于此,该方法在豆制品的大豆异黄酮转化中也能够发挥积极效果,对此有待之后研究作具体探讨。
1.2 乳酸菌转化法
乳酸菌转化法在大豆异黄酮转化中应用的原理是利用乳酸菌中的β-葡萄糖苷酶来截断大豆异黄酮分子中的糖苷键,从而释放出游离态的大豆异黄酮苷元。这一过程涉及乳酸菌中的酶对大豆异黄酮结构的特定作用,由此提高转化生成物质的生物活性。在有关乳酸菌在大豆异黄酮转化中的应用的现有研究成果中,特别提到了双歧杆菌与乳酸杆菌。①在有关双歧杆菌转化大豆异黄酮的研究中,唐辉等[2]对双歧杆菌属的8个不同菌种进行了研究,发现其中的链状双歧杆菌在生长早期阶段就显示出最高的酶活性,并且在培养7 d后,对大豆苷的水解率能够达到100%,从而大幅度提升接种底物中的苷元含量。此外,其他学者的研究中还提到,动物双歧杆菌与长双歧杆菌能够促进异黄酮中的丙二酰基、乙酰基与β-葡萄糖苷发生水解,转化为苷元,从而大幅度提高菌种接种底物中苷元的含量,并将底物中的大量大豆异黄酮转化为雌马酚等物质。②在有关乳酸杆菌转化大豆异黄酮的研究中,董超等[3]研究对比了4种不同的乳酸杆菌与双歧杆菌对豆奶样本中异黄酮水解效果的影响。结果显示,所有菌种都能够引发大豆异黄酮的显著水解。其中,乳酸杆菌BB-12在转化异黄酮方面的效果显著优于其他菌种。在37 ℃温度条件下,经过18 h的发酵培养,该菌种样本中的β-葡萄糖苷酶活性是其他乳酸菌实验样本的287倍,酶活性达到20.1 U·mg-1。何继红等[4]在研究中发现,使用解淀粉乳杆菌菌株对豆腐黄浆水进行发酵处理,在发酵时间达到36 h时,样本中的苷元含量可达到37%,染料木素含量也有显著提升,达到样本发酵前的35.3倍。并且该研究中还发现,植物乳杆菌相较于其他类型的乳杆菌具有更强的大豆异黄酮转化能力,而其他学者对此进行的实验研究结果也进一步验证了该观点。此外,部分研究中还提到了其他可应用于大豆异黄酮转化的乳酸菌种。例如,乳酸乳球菌乳脂亚种、鼠李糖乳杆菌CRL981、植物乳杆菌00144和德氏乳杆菌乳酸亚种等,这些菌种在实验中也表现出比较理想的大豆异黄酮转化效果。
1.3 霉菌转化法
霉菌转化法在大豆异黄酮转化中的应用原理是利用霉菌分泌的酶将大豆异黄酮糖苷水解成苷元,然后再进一步代谢成多种具有生物学活性的产物。相关研究探讨了霉菌在大豆异黄酮转化中的应用,重点提及了黑曲霉与米曲霉。关于黑曲霉转化大豆异黄酮,李参参等[5]的研究中以黑曲霉为发酵菌种进行豆粕发酵实验,实验结果显示,在最理想的状态下,实验用豆粕中的大豆苷与染料木苷的转化率分别能够达到811.8%与83.6%。在进一步的研究中,研究团队对黑曲霉β-葡萄糖苷酶水解豆浆的情况进行了观察研究。结果显示,加酶量0.005 6 U·mL-1、反应时间1.64 h、反应环境温度53.8 ℃为最佳的水解条件。在这一条件下,实验用豆浆中的大豆苷、大豆黄素与染料木素的测定浓度分别达到(39.4±1.4)μg·mL-1、(4.6±0.5)μg·mL-1、(45.8±2.1)μg·mL-1,反映出黑曲霉β-葡萄糖苷酶在引导大豆异黄酮水解方面的积极效果。杜龙[6]的研究具体探讨了米曲霉发酵转化大豆异黄酮的效果。该研究以米曲霉3042作为发酵菌种,实验结果显示,在酶活力最高的情况下,大豆异黄酮的转化率达到90%,而使用米曲霉O3进行大豆异黄酮转化合成糖苷酶的实验发现,其酶活性能够达到388.6 U·mL-1,水平极高。此外,一些学者还使用其他菌种进行实验研究,实验中使用的菌种包括犁头霉、总状毛霉、少孢根霉等,而研究结果显示,这些菌种在大豆异黄酮转化中均展现出比较出色的性能。
1.4 酵母菌转化法
酵母菌转化法的原理是利用酵母菌中的酶将大豆异黄酮中的前体物质转化成生物活性更强的形式。在这一转化过程中,酵母菌中的酶对大豆异黄酮中的葡萄糖苷进行水解是关键步骤。目前在大豆异黄酮转化相关的研究中,很少有学者对酵母菌转化大豆异黄酮的效果进行研究。然而,根据现有的大豆异黄酮转化研究结果不难发现,发酵是大豆异黄酮转化中不可或缺的一道程序,而酵母菌作为发酵反应中常用的微生物,理论上能够起到促进大豆异黄酮转化的效果。基于此,相关学者对酵母菌在大豆异黄酮转化中的应用效果进行了实验研究。例如,刘李婷等[7]通过酵母菌转化大豆异黄酮的实验发现,在采用前发酵形式进行豆豉中大豆异黄酮发酵转化时,当发酵环境温度为52 ℃,氨基酸态氮质量分数在0.79 g/100 g左右,发酵时间为10 d时,豆豉中大豆异黄酮的转化效果最佳,转化生成的游离状态大豆异黄酮含量可达到684.9 μg·g-1,而采用后发酵的形式也能够达到相似的效果。因此,酵母菌在促进大豆异黄酮转化方面具有突出的效果。然而,目前相关的实验研究成果还相对有限,对这一观点还需要在之后的研究中进一步分析验证。
1.5 其他方法
目前,有关豆制品中大豆异黄酮转化方法的研究中,除上述方法以外,一些学者还提出了其他转化方法。例如,高温高压转化法。这种方法通过对各种豆制品进行高温与高压处理,以促进大豆异黄酮转化。相关实验表明,在高温条件下,豆制品中的大豆异黄酮会发生显著的转化;而在高压环境中,这种转化现象并不明显。此外,不同豆制品在高温与高压环境下的大豆异黄酮转化表现有较明显的差异,其研究结果的特异性较为突出。因此,需要在未来对此进行更加深入和全面的研究,以获得到真正广泛认同的研究结果。
2 豆制品中大豆异黄酮富集方法研究进展
2.1 凝固剂富集法
凝固剂富集法是通过凝固剂引发豆制品中蛋白质的变性作用,形成蛋白凝胶,从而防止豆制品中大豆异黄酮的流失。不同的凝固剂凝固机理存在差异,因此会影响到大豆异黄酮的富集效果。在凝固剂富集大豆异黄酮的研究中,张日光等[8]观察了不同凝固剂应用下豆制品中大豆异黄酮的富集效果。结果显示,使用葡萄糖酸-δ-内酯凝固剂生产的豆腐中大豆异黄酮含量最高,可达到3.04 mg·g-1;而使用石膏卤水作为凝固剂加工所得的豆腐中大豆异黄酮含量最少,为1.84 mg·g-1。一些学者在研究中对多种钙盐、镁盐以及葡萄糖酸-δ-内酯等物质在保留大豆中大豆异黄酮的能力进行了对比研究,结果显示,使用CaSO4作为凝固剂时,大豆制品中的大豆异黄酮含量要远高于其他两种实验中使用的凝固剂。此外,一些学者还在研究中对单一类型凝固剂与多种凝固剂复合使用的效果进行了对比,结果显示,在多种凝固剂复合使用下的豆制品中,大豆异黄酮的保有量显著高于使用单一凝固剂制得的豆制品。这说明多种凝固剂的复合使用能够进一步提升豆制品中大豆异黄酮的富集效果。
2.2 增稠剂富集法
在豆制品加工中,使用增稠剂可以将豆制品中的水分转化为水凝胶,从而使豆制品内部保留更多的水分。这一方面可以使豆制品具有更加鲜嫩的口感,同时也能够有效减少豆制品加工过程中营养成分的流失,从而保留更多的大豆异黄酮。在关于使用增稠剂提升豆制品中大豆异黄酮富集效果的研究中,李洁等[9]发现在豆制品加工生产中同步使用复合型的凝固剂与增稠剂能够让豆腐中保留更多的水分。研究团队使用的复合型凝固剂中以葡萄糖酸-δ-内酯为主,增稠剂的主要成分包括海藻酸钠与明胶。基于这种凝固剂与增稠剂的使用方案,研究中豆腐的产出效率与豆腐中测得的大豆异黄酮含量都明显高于实验中对照组制作的样品。此外,还有学者在研究中通过在豆制品制作中加入不同的食用胶,发现向原料中加入1.25%的卡拉胶能够大幅提升豆制品的生产效率与豆制品成品中的大豆异黄酮保有量。在确定了卡拉胶的最佳使用比例之后,这些学者在豆制品制作中加入不同量的蛋白酶制剂,观察到随着蛋白酶制剂用量的增加,豆制品中的大豆异黄酮含量逐渐降低。基于此,在豆制品加工中可以考虑适当减少蛋白酶制剂的用量。
2.3 乳化凝固剂富集法
乳化凝固剂是一种在豆制品加工中应用的一种新型凝固剂。在实际应用中,该凝固剂通过对盐类凝固剂溶液进行乳化,形成油包水微粒,从而避免凝固剂在豆制品内部的快速释放。这种方法有助于提升豆制品中的水分含量,进而提高豆制品中大豆异黄酮的含量。关于乳化凝固剂的作用机理,学者们的认知尚不统一。李秀等[10]的研究中发现,在豆制品内部与外部水相渗透压不均衡的情况下,豆制品内部的水溶性分子可以穿过水油界面膜进行传递,导致水油界面膜膨胀。随着豆制品内部水溶性物质的持续传递,水油界面膜同步膨胀,最终超出临界值而破裂,膜内物质通过裂口进行释放,以延缓豆制品中蛋白质的凝固速度。而其他学者的研究则认为,乳化凝固剂中的乳液缓释机理主要在于其扩散与渗透机制。相关的实验研究结果显示,随时间变化,多重乳液水滴的粒径与浓度会发生同步变化。基于这一原理,将以油包水乳液、内水相、油相和外水相组成的多重乳液包埋无机盐MgCl2制作的乳化凝固剂应用于豆制品加工中,制得的豆制品中大豆异黄酮的含量较使用常规凝固剂制得的豆制品有明显提升。这不仅论证了乳化凝固剂的作用原理,也进一步证实了其大豆异黄酮富集方面的效果。
3 结语
本文全面总结了豆制品加工中大豆异黄酮转化与富集方法的研究成果。这些具有代表性的研究成果,不仅可以实际指导豆制品加工生产,为提升豆制品的保健效果提供实质性的技术支持,也可以为未来相关课题研究提供更加系统、全面的理论参考,为更科学和先进的研究成果的出现奠定坚实的基础。
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