豆豉发酵中营养与保健物质的生成.docx

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豆豉发酵中营养与保健物质的生成

豆豉发酵过程中营养及保健物质的生成

学院：

生物科学与工程学院

专业：

生物工程082班

姓名：

孙保江

学号：

080302218

指导老师：

王志新

豆豉发酵过程中营养及保健物质的生成

豆豉（Glycinemax）是以大豆或黄豆为主要原料，利用毛霉、曲霉或者细菌蛋白酶的作用，分解大豆蛋白质，达到一定程度时，加盐、加酒、干燥等方法，抑制酶的活力，延缓发酵过程而制成。

豆豉的种类较多，按加工原料分为黑豆豉和黄豆豉，按口味可分为咸豆豉和淡豆豉。

豆豉是我国具有民族特色的传统大豆发酵制品，一直以其营养丰富、风味独特在世界饮食文化之林中具有特殊的地位。

国外以天培Tempe（印度尼西亚根霉型豆豉）和纳豆Natto（日本细菌型豆豉）著名。

豆豉因其特有的醇香、酯香和鲜味成为独具特色的调味品和家常菜肴。

1915年，在巴拿马万国商品博览会上，作为中国传统调味品的豆豉，以其独特的鲜香美味受到国际烹饪界的重视，荣获了博览会的金质奖。

然而，作为—种佐餐调味品，人们对于豆豉的认识大多仍停留在它特有的酯香和醇香，对其含有的营养物质和生物活性物质以及保健作用知之甚少。

1、豆豉-加工工艺

豆豉富含蛋白质、各种氨基酸、乳酸、磷、镁、钙及多种维生素，色香味美，具有一定的保健作用，我国南北部都有加工食用。

但若不注意加工艺，会致使品质下降，甚至霉变，造成经济损失。

1.1工艺流程 

大豆→筛选→洗涤→浸泡→沥干→蒸煮→冷却→接种→制曲→洗豉→浸FeSO4→拌盐→发酵→晾干→成品（干豆豉）

1.2操作要点 

1.2.1原料处理

原料筛选:

择成熟充分、颗粒饱满均匀、皮薄肉多、无虫蚀、无霉烂变质、并且有一定新鲜度的黑大豆为宜。

1.2.2洗涤 

用少量水多次洗去大豆中混有的砂粒杂质等。

1.2.3浸泡

浸泡的目的是使黑豆吸收一定水分，以便在蒸料时迅速达到适度变性；使淀粉质易于糊化，溶出霉菌所需要的营养成分；供给霉菌生长所必需的水分。

浸泡时间不宜过短。

当大豆吸收率<67％时，制曲过程明显延长，且经发酵后制成的豆豉不松软。

若浸泡时间延长，吸收率>95％时，大豆吸水过多而胀破失去完整性，制曲时会发生“烧曲”现象。

经发酵后制成的豆豉味苦，且易霉烂变质。

因此，我们在生产加工中应选择浸泡条件为40℃、150分钟，使大豆粒吸收率在82％，此时大豆体积膨胀率为130％。

1.2.4蒸煮

通常是在一个标准大气压下121℃煮2h,所煮的豆粒熟而不烂,内无生心,颗粒完整,有豆香味,无豆腥味,用手指压豆粒即烂,豆肉呈粉状。

含水量为52%左右出锅冷却。

蒸煮不但可以使大豆组织软化、蛋白质适度变性、淀粉达到糊化程度,以利于酶的分解作用,还可以杀死附着于豆上的杂菌,提高制曲的安全性。

如果蒸料不足或过度,那么大豆在发酵过程中,蛋白质未变性或变性过度则会发生异常发酵,另外蒸煮不足缺乏酯香味,蒸煮过度,酯香挥发掉。

在蒸煮过程中会产生含硫化合物,含硫化合物有独特的风味,并随着蒸料时间的增加而增加,豆腥味也会出现,但是蒸料时间过长,豆腥味又逐渐消失

1.2.5制曲

这个环节是整个生产过程中的一个重要的环节,这个过程获得的成曲的质量将直接影响到发酵的好坏,以及成品的质量优劣,所以在这个环节中一定要加强管理,为微生物生长创造良好的生长环境。

制曲的目的是使煮熟的豆粒在霉菌的作用下产生相应的酶系。

在酿造过程中产生丰富的代谢产物，使豆豉具有鲜美的滋味和独特风味。

目前大规模生产常用的制曲方法主要有两种:

1.2.5.1簸箕或晒席制曲

曲室是多层架子构成,每个架子上放置有簸箕或晒席。

将蒸煮好的黄豆入室摊在簸箕或晒席上,摊料时要做到四周厚,中间薄,料层随气温升高而变薄。

然后接入毛霉菌种（一般是总状毛酶,兼有纤维酶活力高的其它霉菌和少量细菌）,种曲先用无菌水冷却到20℃左右,按1%的比例混合均匀,再接种到黄豆上面,料不宜太厚约2-3cm高度,此高度有利于豆曲分开,使得菌丝能够深入到豆下部生长,否则成品发酵后不疏松,影响质量。

制曲周期因气温不同而异,一般为10-20d,入房温度为2-6℃,品温为5-12℃,入室3-5d豆粒可见白色霉点,8-12d菌丝生长整齐,且有少量褐色孢子生成,16-20d毛霉转老,菌丝有白色转为灰色即可下架。

为了缩短生长周期,一般新的厂房需要采取人工曲精接种的办法。

此后可以少量接种,或者不用接种。

1.2.5.2通风制曲

曲室是一个矩形的池子,能够方便的控制温度和湿度,一般的工厂是利用风机来控制温度,湿度是由人工来控制。

1.2.6下架

根据毛衣长稳,曲料菌丝丰满,孢子量大并紧裹豆料,并有一定的香味,无酸味、异味。

用手指掐断豆粒,有棕色,成曲含水量一般为30%~35%。

有些有经验的生产技术人员能根据毛酶的长势,确定下架时间,即所谓的“倒霉”时即可下架。

如果下架过早豆豉颜色不好;如果下架过晚,豆豉颜色很好,但是有苦味。

1.2.7洗曲（去毛、拌料）

将发酵成熟的胚子打散成颗粒状,倒入箩筐中,以干黄豆计,每50kg加盐9kg,白酒0.5kg,水0.5~2.5kg（视胚子的湿度定）混合均匀,并用手搓,尽量去掉孢子和菌丝,否则生产出来的产品颜色不纯,并且带有强烈的苦涩味和霉味,且晾晒后外观比较差。

1.2.8装坛或下窖

将去毛的黄豆装入坛子中,必须装满,因为毛霉是厌氧微生物,在发酵过程中不需要氧,所以要装满,以免有空气存留在坛中。

但又不能压的太紧,以免晒露的时候破裂。

装好后用塑料膜覆盖,用绳子系紧坛口,再盖上盖子。

如果下窖,则需要在窖底先铺上一层谷糠,有利于保温。

再将成曲装入窖中,在其表面用塑料薄膜封住表面,然后在薄膜上铺上一层食盐,这样可以防止空气进入,为微生物生长提供良好的条件,使得发酵效果良好。

1.2.9发酵

豆豉的发酵，就是利用制曲过程中产生的蛋白酶分解豆中的蛋白质，形成一定量的氨基酸、糖类等物质，赋予豆豉固有的风味。

发酵完毕，从罐中取出置于一定温度的空中晾干，即为成品

1.3豆豉-质量标准

1.3.1感官指标 　　

1、色泽：

黑褐色、油润光亮。

2、香气：

酱香、酯香浓郁无不良气味。

3、滋味：

鲜美、咸淡可口，无苦涩味。

4、体态：

颗粒完整、松散、质地较硬。

1.3.2理化指标 　　

1、水分：

不低于18．54％；

2、蛋白质：

27．61g／100g；

3、氨基酸：

1．6g／100g；

4、总酸（以乳酸计）；

5、盐分（以氯化钠计）14g／100g；

6、非盐固形物：

29g／100g；

7、还原糖（以葡萄糖计）：

2.09g／100g

二、豆豉的基本营养价值

大豆蛋白质含有人体不能合成而必须从食物摄取的8种必需氨基酸，除蛋氨酸外，大豆蛋白中含量均较多、较平衡，特别是赖氨酸含量高；大豆脂肪含不饱和脂肪酸占80％以上。

大豆脂肪中含有人体所必需的亚油酸平均达50.8％，亚麻酸平均为6.8％；尤其是大豆不含胆固醇；大豆中还有1.8％～3.2％的磷脂，具有多种保健功能。

豆豉在发酵过程中微生物中的蛋白酶使原料大豆的蛋白质部分水解，故发酵成熟时，可使水溶性氮的含量提高，并使大豆的硬度下降。

大豆中含有的胰蛋白酶抑制剂可以抑制小肠中胰蛋白酶的活力。

大豆含有5％的纤维素，这些纤维素使蛋白质不易与消化酶接触，整粒大豆食用时，其蛋白质消化率仅为60％左右。

在豆豉的加工过程中破坏了胰蛋白酶抑制物；纤维酶使纤维素水解生成单糖；蛋白酶容易与蛋白质接触水解产生一系列的中间产物，如多肽、氨基酸等，这些低分子量的蛋白食入后，可以不再经过消化直接为肠粘膜吸收，这对消化力减退和患有消化功能障碍的病人是十分有利的。

豆豉与原料熟化豆相比，其维生素B1、B2的含量有明显提高；维生素A、E的含量基本不变。

大豆的矿物质含量丰富，但是大都以植酸盐的形式存在，植酸盐是肌醇磷酸酯的钾、钙、镁复盐。

大豆中70％～80％的磷不易为人体利用，约有60％被排出体外；钙与植酸结合形成不溶性钙，约有70％～80％不被人体吸收残留在粪便中；铁与植酸盐结合形成不溶性铁，使大豆中铁的吸收率仅为7％；植酸还能与锌结合形成不溶性盐而使利用率下降。

在豆豉加工过程中，由于微生物分泌的活性植酸酶能使植酸水解生成肌醇和磷酸盐，植酸可减少15％～20％，因而，矿物质的可溶性可增加2～3倍，利用率可增加30％～50％。

2.1豆豉的生理活性物质及保健功能

豆豉不仅营养价值高，而且自古入药，我国中医学历代医书中都有豆豉治疗疾病的记载，汉代张仲景的《伤寒论》中即有“桅子豉汤”，方中用桅子、豆豉煎汤治疗外感风寒、不思饮食等症；李时珍的《本草纲目》中则有“豆豉具开胃增食、消食化滞、发汗解表、除烦喘等疗效”的记载。

豆豉传入日本后，日本科学家则对豆豉的保健作用进行研究，提出常服豆豉有助于消化、提高抗病能力、减缓衰老、消除疾劳等多种作用。

而以黄豆为主料，以青蒿、桑叶等为辅料的传统发酵产品淡豆豉，分别被《中华人民共和国药典》（1985年）和中国医学科学院编著的《食品成分表》（1981年）收录，被认为是食疗保健药品。

前苏联切尔诺贝力核电站核泄漏事故后，欧洲放射能污染地区，从日本大量进口豆酱，用于放射物质的除却，更使这类食品受到人们的广泛关注。

国内外研究发现豆豉的生理活性物质主要有以下几种:

2.1.1大豆异黄酮

大豆异黄酮是目前大豆及其发酵制品中最引入注目的—种功能性成分。

由于具有一定的类似雌激素作用，又可称为植物雌激素（Phyto-estrogen）。

以前一直被认为是豆腐、豆乳等大豆食品不快味（苦味、收敛味）成分，而最近免疫学调查发现，它具有抗氧化、抗菌、增强免疫、预防乳癌、前列腺癌等生理功能。

目前已明确大豆异黄酮的抗癌机制主要包括以下几个方面：

类似女性雌激素作用以及抗激素作用；抑制与癌相关酶活性的作用；在癌细胞的增殖阶段，具有抑制血管增生的作用；具有消除活性氧，从而具有抗氧化作用；调节细胞周期；具有抑制一些与DNA切断的有关酶活性的作用。

大豆异黄酮被认定是目前植物界筛选抗癌成分的首选物质。

众多的动物实验也证实了大豆异黄酮具有预防骨质疏松症的效果。

中山医科大学的史琳娜等利用去卵巢大鼠研究了大豆异黄酮对骨丢失的影响，发现含有大豆异黄酮的大豆分离蛋白具有预防骨丢失的作用，而去除了异黄酮的大豆分离蛋白却没有预防骨丢失的作用，大豆异黄酮预防骨丢失的作用类似于雌激素的作用。

大豆中天然存在的大豆异黄酮总共有12种，可以分为3类，即黄豆苷类（Daidzingroups）、染料木苷类（G-enistingroups）、黄豆黄素苷类（Glycitingroups）。

每类以游离型、葡萄糖苷型、乙酰基葡萄糖苷型、丙二酰基葡萄糖苷型等4种形式存在。

其中结合型的糖苷约占总量的95％；而游离型的苷元以染料木黄酮（Genistein）、黄豆苷元（Daidzein）和黄豆黄素（Glycitein）为主f37，381，三者之比为1.3：

l：

0.2，其含量仅占总量的2％--3％。

大豆异黄酮在豆豉发酵过程中经微生物作用，会产生一定的变化。

如以大豆为原料的发酵食品丹贝，经少孢根霉分泌β—葡萄糖苷酶发酵后，异黄酮糖苷解离为苷元，即异黄酮的存在形式从配糖体形式向配基形式转换，即转化为苷元形式。

宋永生认为豆豉发酵过程中基本上不改变大豆异黄酮的总含量，但是糖苷型大豆异黄酮在β—葡萄糖苷酶的作用下大部分转化为游离型大豆异黄酮，可使游离型大豆异黄酮的含量从2．36％提高至96．80％。

2.1.2大豆低聚糖

大豆中天然存在的低聚糖有棉子糖、水苏糖、蔗糖等，其生理功能在于其独有的双歧杆菌增殖特性，使肠道内有益菌如双歧杆菌增加，有害菌减少，从而改善人体的各项生理功能，同时具有低热值、耐酸和耐热的特点。

但是，还有研究表明，占大豆低聚糖绝大部分的棉子糖和水苏糖是引起胃胀的主要原因。

因为在单胃动物和人的消化道里没有水解洳1，6半乳糖基链的甜半乳糖苷酶№l，所以完整的低聚糖不能被吸收，这两种低聚糖在大肠内积累，被厌氧微生物发酵而产生胃胀气。

豆豉在发酵过程中，低聚糖发生了很大的变化。

发酵过程中低聚糖的形成有两大途径：

一是微生物产生的糖苷转移酶通过转糖基作用合成低聚糖；另一种是微生物产生的内切半纤维素酶类，如半乳聚糖酶、甘露聚糖酶和木葡聚糖酶及木聚糖酶等水解半纤维素类多糖产生低聚糖。

而豆豉在发酵过程中产生的α-乳糖苷酶更是能够水解棉子糖和水苏糖，从而改善低聚糖的生理功能。

豆豉中已发现的低聚糖有低聚果糖、蔗果三糖（包括其三种异构体）、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖以及低聚木糖掣，例如纳豆中的黏液成分就是谷氨酸肽和果聚糖的混合物。

低聚果糖是在发酵中产生的，它主要是由蔗果三糖的三种异构体在果糖基转移酶的作用下形成的，而低聚半乳糖是由β-乳糖苷酶转糖基作用形成的。

2.1.3大豆蛋白

蛋白质是人体在生长发育和生命活动中不可缺少的物质，作为食品摄取的蛋白质最终是以氨基酸的形式被吸收的。

近年来研究发现，小分子肽特别是2-3个氨基酸组成的小肽可以直接被人体吸收，且速度比游离氨基酸还快，并且具有独特的生理活性：

降胆固醇、降血压、抗氧化、提高运动员的肌肉能力、提高免疫、调节胰岛素、促进脂肪代谢及抗氧化等作用，从而引起食品界及医学界的广泛关注。

豆豉在发酵过程中，大豆蛋白经微生物发酵产生蛋白酶，蛋白酶将蛋白质降解成多种具有生物活性的多肽，而蛋白酶与多肽都是大豆蛋白的产物。

豆豉经微生物作用后水溶性蛋白的含量提高了3～6倍，低分子与中分子肽的含量提高了3～8倍，洳氨基酸态氮的含量提高了100多倍。

这是因为变性后的蛋白质有利于微生物的作用，从而使得蛋白质的水解度增大。

曲霉型豆豉中的多肽约占总氨基酸的68％～78％，其中有血管紧张素转换酶（ACE）抑制活性的多肽，并确定氨基酸组成为苯丙氨酸、异亮氨酸和甘氨酸。

而水解所得多肽与大豆蛋白有着同样合理的氨基酸组成。

此外，还有研究表明，大豆蛋白经水解生成多肽，而生成的多肽有促进微生物（如乳酸菌、双歧杆菌、酵母及霉菌等）生长发育和活跃代谢的作用，而氨基酸和大豆蛋白都无此作用。

2.1.4豆豉纤溶酶

最初在日本纳豆中发现了纳豆激酶（Nottokinase）该酶具有较强的溶栓能力，且安全性极强。

我国研究者受其启发，从细菌型豆豉中分离纯化出一种具有较强纤溶活性的酶，命名为豆豉纤溶酶（Douchithrombolyticenzyme）。

该酶是豆豉在发酵过程产生的一种丝氨酸蛋白酶，具有明显溶栓作用，可用于治疗和预防血栓病。

通过激活体内的纤溶酶原，而增加内源性纤溶酶的活性，具有溶栓能力强、安全、半衰期长等优点，是一种非常有前途的溶血栓、抗血栓的新型药物。

近几年，我国对豆豉纤溶酶的分子量、等电点、稳定性、作用底物进行了初步研究，测得豆豉纤溶酶的分子量为31KD，是一种单链多肽酶；等电点为8.6；该酶在40℃以下稳定性良好，50℃，lh严重失活，60℃活性全部丧失，反复冻融对酶活性基本无影响，pH7～1l范围内稳定，而在pH值低于5时，很快失活。

该酶有其特异的蛋白水解作用和识别位点，最敏感的底物是枯草杆菌蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的底物，其次是血浆纤溶酶底物，这对于豆豉溶栓酶的开发以及酶活的测定具有较高的价值。

此外，分离得到的溶栓酶的分子量有20、27、28、30kD等多种。

由此可见，溶栓酶的分子量有一定差异，分析原因可能是所选择的豆豉种类不同或者测定方法的不同造成的差异。

2.1.5褐色色素

褐色色素也称蛋白黑素或类黑精（Melanoidin），是大豆蛋白质以及它的分解产物多肽类与还原糖之间作用发生美拉德（Mailand）反应生成的。

呈水溶性，等电点为pH2～3，为一类弱酸性高分子，具有一种特有的强蓝色萤光，在酸或碱条件下很容易被水解，但不受消化酶降解。

它具有强的抗氧化活性（目前豆豉、酱油中的类黑精的抗氧化效果已经被证实）。

褐色色素还有类似食物纤维功能、胰蛋白酶抑制剂活性、抑制生成亚硝胺作用、及抑制ACE活性等功能。

传统发酵大豆食品中的褐色色素类物质主要是一类类黑精素（Melanoidin）。

豆豉加工大都需要几个月的后熟期，在此期间发生美拉德反应。

结果在终产品中生成大量褐色色素。

通过对豆豉类黑精深入研究，发现毛霉型豆豉非透析类黑精具有较强消除自由基能力，在干燥物系中对猪油有较明显的抗氧化作用，且对N---甲基亚硝胺合成有很强的抑制作用，进一步说明它可作为豆豉中保健功能成分之一。

2.1.6其它生理活性成分

大豆发酵食品中除以上几类生理活性成分之外，还含有许多生理活性成分，如大豆中天然存在的大豆皂甙（soybeansaponin）。

现代研究表明大豆皂甙具有以下许多生理功能：

通过结合胆汁酸起到降低固醇的作用；抑制肝脏功能障碍作用；通过氧化脂质生成以及分解的作用；抑制或延缓肿瘤的作用；溶血作用；抗HIV病毒作用；活性氧消去作用等。

此外，大豆发酵制品中还产生其它活性物质，如胆碱和亚油酸之类。

2.2风昧物质的提取方法

获取风味成分的方法很多，可根据原型食品的特性要求（如固态或液态）及风味成分本身的性质（如挥发性、极性等）来确定，并没有一个固定的模式。

随着各种先进分析仪器和分析技术的出现，特别是气谱（GC）和气．质联用（GC．MS）技术的发展，对食品的风味研究推进了一大步。

现在常用的风味物质的提取方法有：

液液萃取法（Liquid．LiquidExtraction））、减压蒸馏法（VacuumDistillationandExtraction）、同时蒸馏一萃取法（SimultaneousDistillationandExtraction，SDE）、超临界流体萃取法（Supercriticalfluidextraction，SCFE）、吹扫捕集法（PurgeandTrap），顶空法（HeadSpace）、固相微萃取法（SolidPhaseMicroextraction，SPME）等。

2.3风味物质化学成分的测定

关于中国豆豉的风味研究，余爱农（2002）用干馏法提取细菌型豆豉香气成分，气相色谱法分离，质谱法鉴定结构并与计算机系统储存的己知物质的质谱进行比较。

共鉴定出27个挥发化合物，其中关键香味化合物是：

月桂醛、12-羟基-7α-桉叶-4-烯-6-酮、月桂醇、4-甲基一2，6-二叔丁基-4-羟基-2，5．环己二烯-1-酮、2，6-二叔丁基、4甲基-2，6-二叔丁基苯酚、2-丁基-5-异丁基噻吩、1-（2-辛基环丙基）-1-辛酮、丙烯酸月桂醇酯、十五醛、六氢金合欢基丙酮、2，6-二叔丁基-4-硝基苯酚、5-十二烷基一2（3H）-呋喃酮13个化合物。

3、风味物质的形成

风味物质的形成十分复杂，其来源主要由大豆中的蛋白质、淀粉等大分子物质经微生物酶水解后生产的各种次级产物和小分子最终产物，微生物在发酵过程中产生的代谢产物，以及这些物质之间所产生的复杂的生物化学、化学反应的产物。

主要有以下几点：

l、蛋白质水解分解成蛋白肽、多肽、二肽等中间产物，最终生成各种氨基酸；其中有些氨基酸如谷氨酸、天门冬氨酸等具有鲜味；而酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸氧化后可生成黑色素。

2、淀粉的水解生成糊精、麦芽糖，最终生成葡萄糖，葡萄糖经酵母菌、乳酸菌发酵，又可产生多种低分子物质，如乙醇、乙醛、乙酸、乳酸等。

这些物质既是他们的成分，又可与其他物质作用生成色素、酯类等香气成分。

3、脂肪水解成甘油和脂肪酸，脂肪酸又通过各种短链脂肪酸是构成酯类的来源之一。

4、纤维素水解纤维素二糖和D．葡萄糖，并进一步生产其他低分子物质和高分子物质，如与氨基酸作用生产色素等。

目前，各国学者还没有进一步对风味成分的形成机理进行探讨。

四、存在的问题

细菌型豆豉和根霉型豆豉在国外已得到深入的研究，且己经规模化、标准化生产，然而我国豆豉尽管生产历史悠久，但厂家分散，规模较小，生产还处于落后的手工作业阶段，靠经验操作，没有对技术改造提出更高的要求，对产品的研究没有引起重视。

因而对豆豉的研究存在下述问题：

l、对发酵微生物及其发酵机理、生产工艺和产品的安全性等研究甚少。

2、没有筛选出合适的生产菌株，不能实现生产的工业化、标准化。

3、对豆豉发酵过程中的成分变化，没有进行系统的研究，不了解发酵过程与豆豉营养、风味和功能间的关系。

4、对豆豉生理功能的研究一直被忽视，其机理至今尚不明确。

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