《Molecules》：Valorization of Soybean Meal: From Conventional Feed Ingredient to Multifunctional Protein Resource for Food, Biotechnology, and Sustainable Applications
编辑推荐：
豆粕（soybean meal, SM）是大豆榨油过程中的副产品，是全球最丰富且经济上最重要的植物源蛋白质资源之一。传统上主要用作动物饲养系统中的蛋白质原料，但近年来，由于全球蛋白质需求上升、食品系统压力增大以及减少动物蛋白生产环境足迹的需要，SM受到了越来越
豆粕（soybean meal, SM）是大豆榨油过程中的副产品，是全球最丰富且经济上最重要的植物源蛋白质资源之一。传统上主要用作动物饲养系统中的蛋白质原料，但近年来，由于全球蛋白质需求上升、食品系统压力增大以及减少动物蛋白生产环境足迹的需要，SM受到了越来越多的关注。除了作为蛋白质来源外，SM还具有内在的结构和生化特征，这些特征支撑着其广泛的功能性和生物活性特性。这些特性随加工条件而变化，尤其是在高温豆粕（high-temperature SM, HM）和低温豆粕（low-temperature SM, LM）之间差异显著。本综述通过将SM的组成特征、分子特性、生物活性肽的生成、构效关系及其多样化的食品和工业应用联系起来，对其进行综合分析。重点特别放在SM衍生生物活性肽的生产与生物活性、加工驱动的结构、功能和生物活性特性的调控，以及在人类食品配方、工业生物技术和生物基材料中的新兴应用。此外还讨论了农业和环境应用，包括土壤改良、环境管理和循环生物经济策略。最后，回顾了生命周期评估（life-cycle assessment, LCA）研究，以评估基于SM的系统的环境绩效，并识别提高资源效率和减少温室气体（greenhouse gas, GHG）排放的机会。通过整合蛋白质化学、生物加工、食品科学、工业生物技术和可持续性评估等视角，本工作突出了SM从传统饲料原料向多功能蛋白质资源的高值化转变，用于开发高价值食品配料和工业生物基产品。
论文主体内容总结
2. 豆粕的分类与主要成分
豆粕根据油脂提取工艺分为高温豆粕（HM）和低温豆粕（LM）。HM约占全球总产量的95%，因采用强热处理导致蛋白质严重变性、溶解度降低，颜色呈棕色，主要用于饲料工业。LM则在较温和条件下生产，蛋白质变性程度低，溶解度得以保持，颜色呈黄白色，更适用于高附加值的食品应用。SM的蛋白质含量约为45%（干基），主要由11S球蛋白（glycinin）和7S球蛋白（β-conglycinin）组成。除蛋白质外，SM还含有约30-35%的碳水化合物，包括结构多糖和低聚糖（如棉子糖和水苏糖），其中膳食纤维（dietary fiber, DF）约占15-20%。SM还富含异黄酮和皂苷等生物活性化合物。然而，SM的应用受到抗营养因子（antinutritional factors, ANFs）的限制，主要包括胰蛋白酶抑制剂（trypsin inhibitors, TIs）、植酸、抗原蛋白、凝集素、皂苷、单宁、非淀粉多糖（non-starch polysaccharides, NSPs）和低聚糖，以及致敏蛋白（β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白）。
3. 豆粕的养殖应用
SM及其发酵产物在水产、家禽和畜牧养殖中被广泛应用。发酵豆粕（fermented SM, FSM）可提升营养价值，增加肽类和游离氨基酸含量，同时降解抗营养因子，改善蛋白质消化率。在水产领域，FSM可作为鱼粉的部分替代品。例如，在虹鳟鱼中，两步固态发酵生产的FSM可替代高达40%的鱼粉而不影响生长性能；在银鲑幼鱼中，约10%的鱼粉蛋白被枯草芽孢杆菌发酵SM替代后，改善了生长、抗氧化和免疫相关基因表达。在家禽养殖中，固态发酵SM可降解大分子抗原蛋白和ANFs，改善肉鸡的生长性能、养分消化率和肠道菌群组成，乳酸菌成为优势菌属。在畜牧养殖中，FSM可显著降低猪饲料中的大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白含量，减轻肠道炎症，改善断奶仔猪的生长性能和肠道健康，并能完全替代保育猪日粮中的动物源性蛋白补充剂。
4. 豆粕的人类食品应用
SM可通过酶解、微生物发酵以及美拉德反应和多酚共价修饰等策略实现增值。酶解可产生具有抗氧化和血管紧张素转化酶（angiotensin-converting enzyme, ACE）抑制活性的生物活性肽，并改善风味。发酵可将SM转化为营养强化和功能多样的食品配料，如酱油、益生菌载体和富含生物活性异黄酮的豆酱。结合生物加工方法，如先发酵后短时酶解、超声辅助发酵等，可进一步提高SM的营养和功能特性。SM衍生的肽类和蛋白组分还可用于构建营养素递送体系，如与维生素B12或锌离子形成复合物，以提高其稳定性和生物可及性。此外，通过美拉德反应或与多酚共价结合，可改善SM蛋白的乳化性和感官特性。
5. 生物技术与工业应用
SM因其高蛋白含量和残留碳水化合物，可作为微生物发酵和生产生物活性肽的底物。在生物活性肽生产中，自然发酵或特定芽孢杆菌发酵可将SM蛋白降解为低分子量肽段（<3 kDa），这些肽段具有抗氧化、ACE抑制和二肽基肽酶IV（dipeptidyl peptidase IV, DPP-IV）抑制等活性。作为微生物发酵底物，SM可用于生产脂肪酶、富马酸、乙醇、普鲁兰多糖、壳聚糖酶等，也可用于食用菌栽培和四甲基吡嗪（tetramethylpyrazine, TTMP）等生物活性代谢物的生产。SM还被探索用于制备生物基胶黏剂。通过超声波辅助化学改性、引入功能性聚氨酯交联剂或双交联策略重构蛋白质-多糖网络，可克服SM胶黏剂耐水性差和脆性大的缺点。研究表明，低温豆粕（LM）基胶黏剂表现出最高的胶合强度和耐水性。
6. 豆粕的农业与环境应用
SM可通过生物转化制成生物有机肥料和土壤改良剂。固态发酵SM制成的可溶性肥料可促进油菜生长；在茶园施用FSM可提高土壤养分、有益根际微生物丰度和茶叶风味代谢物积累。SM还可用于堆肥和蚯蚓堆肥系统中，提高堆肥质量并减少温室气体排放。在环境修复方面，SM可作为低成本生物吸附剂去除重金属离子（如Cr(III)和Cu(II)），或用于富集微量元素以生产微量营养素强化型饲料原料。此外，SM水解物表现出天然萌前除草活性，可抑制黑麦草胚根生长。SM还可作为石油污染土壤生物修复的营养源，促进烃类降解菌的活性。通过理化改性，SM还可用于制备生物基聚合物和生物复合材料。
7. 豆粕的生命周期评估
生命周期评估（LCA）研究表明，SM的组成品质对饲料的环境和经济表现有显著影响。提高SM粗蛋白浓度可降低家禽和猪日粮相关的温室气体（GHG）排放约5.5%和4.8%。不同LCA方法（如归因法和后果法）的结果存在差异，系统边界、功能单位、分配方法和土地利用变化假设等因素均会影响评估结果。与菜籽粕等替代蛋白源相比，SM的环境表现取决于具体生产系统和地理背景。总体而言，SM的可持续性需要综合考虑营养效率、经济可行性和环境影响等多重维度。
