孫麗麗,董銀卯,李 麗,任晗堃
(北京市植物資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京工商大學(xué),北京 100048)
紅豆,又名紅小豆、小豆、赤小豆、赤豆,是一種高蛋白質(zhì)、低脂肪、高碳水化合物的食物,可與大米一起煮飯熬粥,因此又被人們稱為“飯豆”[1]。紅豆,屬豆科豇豆屬,一年生直立或纏繞草本植物,為豆科植物赤豆的成熟種子[2-3]。紅豆?fàn)I養(yǎng)豐富,可加工成許多食品,深受大眾喜愛,堪稱糧食佳品[4]。在飲料行業(yè)中,可以做成紅豆飲料[5-6],如紅豆番茄乳飲料[7]、紅豆花生飲料[8]、紅豆果汁乳飲料[9]、紅豆纖維飲料[10]。也可做成紅豆酸奶[11-13],紅豆果醋[14]、紅豆果酒[15]、紅豆米酒[16]、紅豆糯米酒[17]、紅豆風(fēng)味調(diào)味乳[18]及紅豆沙[19]。紅豆的藥用價(jià)值也很高。中醫(yī)認(rèn)為,紅豆味甘酸、性平,無毒,有健脾止瀉、利水消腫、解毒排膿、清熱去濕、補(bǔ)脾補(bǔ)血、生津益氣等功效,被李時(shí)珍稱為“心之谷”[20]。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn),紅豆含有較多的皂角苷和膳食纖維,具有良好的利尿通便作用,能解酒、解毒,預(yù)防肝硬化、結(jié)石等,能很好的調(diào)節(jié)血壓和血糖,對心臟病、冠心病、腎病、水腫等均有一定輔助治療作用[21]。臨床醫(yī)學(xué)上,紅豆可用于治療癤腫[22]、足廯[23]、腮腺炎[24]、手足口病[25]、白塞病[26]等,還可用于治療多種皮膚病[27],如黃褐斑[28]、濕疹[29],可緩解皮膚瘙癢[30]。紅豆色澤鮮艷味美可口,是一種藥食兼優(yōu),人皆喜食的豆類品種。據(jù)測定,赤小豆的營養(yǎng)相當(dāng)豐富,每100g紅豆中含蛋白質(zhì)20.0g、脂肪0.5g、糖類58.5g、粗纖維4.9g、總膳食纖維23.5g,微量維生素B10.3mg、B20.11mg等[31]。還含有鈣67.00mg、磷305.00mg、鐵5.20mg、硫胺素0.31mg、核黃素0.11mg、尼克酸2.70mg[32]??梢钥闯?,紅豆是一種高蛋白質(zhì)、低脂肪、高碳水化合物的食物。王彤等[33]研究了赤小豆等對II糖尿病病人餐后血糖的影響,發(fā)現(xiàn)紅豆維持餐后血糖穩(wěn)定的能力較強(qiáng),可作為糖尿病病人食用的較理想的主食之一。此外,還含有黃酮、多酚等多種生物活性成分,具有抗癌、延緩衰老等保健作用。本文對紅豆中主要活性成分及其制備工藝的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,為其作為食品、保健食品及化妝品原料應(yīng)用提供參考。
紅豆中蛋白質(zhì)占干重約為25.2%,且必需氨基酸水平達(dá)到甚至高于FAO/WHO的要求。Meng等[34]對紅豆球蛋白進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),蛋白濃度、鹽類、溫度等對其流動(dòng)性有重要影響;利用拉曼光譜對紅豆球蛋白進(jìn)行分析,結(jié)果顯示其蛋白質(zhì)主要二級結(jié)構(gòu)是β-折疊[35]。但作為我國傳統(tǒng)食用豆類,紅豆目前的加工程度較低,并未得到充分利用。利用酶水解蛋白制備生物活性多肽是目前利用蛋白資源的有效途徑[36]。
總蛋白的提取主要采用傳統(tǒng)的堿提酸沉法。扶慶權(quán)等[37]從紅豆中提取蛋白質(zhì),通過正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn),得到最佳條件為pH9.5、提取溫度50℃、提取時(shí)間60min、料液比1∶35,在該條件下測得紅豆蛋白提取率為90.88%,其蛋白含量約為154.04mg/g。在pH2~7的范圍內(nèi)查找合適的酸沉條件,最后得到紅豆蛋白的最佳酸沉pH為4.2。張波等[38]從紅豆豆渣中提取蛋白,通過響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn),得到最佳條件為pH10.0、提取溫度60℃、提取時(shí)間100min、料液比1∶18。按照此工藝提取紅豆蛋白,蛋白提取率為62.99%,其蛋白含量為932.25mg/g。
扶慶權(quán)等[39]采用微波輔助提取紅豆蛋白。采用L9(34)正交實(shí)驗(yàn)得到最佳工藝條件為pH10.0、料液比為1∶25、微波時(shí)間3min、微波功率100W,在此條件下紅豆蛋白的提取率為93.56%,測得紅豆蛋白含量為158.58mg/g。
劉琪[40]采用Protex 6L直接酶解紅豆粉的方法提取紅豆多肽,通過響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得到最佳條件為pH為9.4,加酶量為3.14%,時(shí)間為3.5h,溫度為60℃,料液比為1∶6.9(g/mL)。此酶解工藝條件下多肽提取率可達(dá)84.29%左右。
李楊等[41]采用酶法提取紅豆蛋白,對Protex 6L堿性蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶、木瓜蛋白酶、復(fù)合蛋白酶、AS1398中性蛋白酶進(jìn)行對比,從5種蛋白酶中篩選出堿性蛋白酶為最佳的水解酶;通過正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得到最佳條件為pH為8.8,加酶量為3.5%,溫度為56℃,時(shí)間為3.5h,料液比為1∶6.8,經(jīng)過驗(yàn)證與對比實(shí)驗(yàn)得到最優(yōu)酶解工藝條件下蛋白提取率為73.34%,其蛋白含量為151.81mg/g。
程謙偉等[42]利用堿性蛋白酶水解紅豆蛋白制備紅豆多肽,通過正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得到最佳的酶解工藝條件為:酶用量(E/S)為8%,pH9.0,底物濃度為4%,酶解時(shí)間為4h,酶解溫度為55℃,在此條件下測得水解度為45.82%。
梁英岳[43]分別用堿性蛋白酶、中性蛋白酶和木瓜蛋白酶在一定的條件下對紅豆蛋白進(jìn)行酶解,并對其酶解物進(jìn)行抗氧化實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明用堿性蛋白酶得到的紅豆蛋白酶解物的抗氧化能力最強(qiáng)。通過響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得到的最佳酶解條件為底物濃度為2%(w/w),pH為9.55,E/S為2.72%,溫度為52℃,時(shí)間為85min。該條件下得到的紅豆蛋白酶解物還原能力、超氧陰離子捕獲率和羥自由基捕獲率分別為0.189、28.23%和58.86%,并測得此時(shí)水解度為18.86%。利用分子尺寸排阻色譜進(jìn)行分離,根據(jù)分子量由大到小得到三部分,并對這三部分進(jìn)行抗氧化實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明部分II抗氧化活性最高,其分子量為966.91~587.95u。
娜仁圖雅[44]采用傳統(tǒng)的堿提酸沉法提取紅豆蛋白,其最佳工藝為料液比1∶25、pH9.0、浸提溫度40℃、浸提時(shí)間60min。將得到的紅豆蛋白進(jìn)一步用堿性蛋白酶進(jìn)行酶解,得到制備紅豆多肽的最佳酶解工藝條件為:加酶量27750U/g,底物濃度5%,pH9.0,酶解溫度45℃,酶解時(shí)間4h。并利用SepHadex G-25凝膠柱層析技術(shù)進(jìn)行分離純化,得到兩個(gè)峰FI(保留時(shí)間為90~165min之間)和FII(保留時(shí)間為180~270min之間),其中分離組分FI含量較多,且抗氧化活性較明顯。
綜上所述,紅豆蛋白質(zhì)類的提取主要集中在提取粗蛋白,或者是將粗蛋白進(jìn)一步酶解成多肽。紅豆蛋白的提取方式主要是用傳統(tǒng)的堿提酸沉,得到的粗蛋白提取液的蛋白含量在70%以上。對粗蛋白進(jìn)行進(jìn)一步的酶解就得到多肽,多肽的分子量主要分布在10000u以下。蛋白質(zhì)及多肽的研究主要集中于紅豆中,而紅豆萌芽過程中,即酶活性增加的過程中,部分蛋白質(zhì)隨著時(shí)間的變化發(fā)生分解,活性可能相應(yīng)提高,對不同萌芽天數(shù)蛋白質(zhì)分子量變化、提取工藝及活性的研究尚處于起步階段。因此,對于紅豆及其萌芽蛋白質(zhì)的研究,可以為自然降解狀態(tài)下,得到不同分子量段的活性多肽研究提供科學(xué)依據(jù),同時(shí)為紅豆及其萌芽作為健康食品日常應(yīng)用,提供合理依據(jù)。
紅豆是一種廣泛為人熟知的食用豆類,具有較高的營養(yǎng)價(jià)值與藥用價(jià)值。目前我國紅豆多以煮制食用為主,極少作其他的加工[45]。淀粉是紅豆的主要成分,其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對紅豆的加工和紅豆食品的品質(zhì)有重要的影響,并對整個(gè)紅豆資源的綜合開發(fā)也有重要作用,但目前有關(guān)紅豆淀粉的并不多。
杜雙奎[46]、張?jiān)琜47]、徐向東[48]等采用水磨法提取紅豆中的淀粉,并研究測定了紅豆淀粉的各種結(jié)構(gòu)特性。發(fā)現(xiàn)紅豆淀粉顆粒呈橢圓卵形,顆粒完整,表面光滑,平均粒徑為40.8μm;偏光十字明顯,具有類似樹木年輪的輪紋結(jié)構(gòu),臍點(diǎn)位于顆粒中心;其結(jié)晶度為40.5%,鏈淀粉含量33.2%;在水中,紅豆淀粉的溶脹能力介于玉米淀粉和木薯淀粉之間;紅豆淀粉糊屬于假塑性流體,糊抗剪切能力和凝沉能力均比玉米淀粉、木薯淀粉強(qiáng),冷、熱糊粘度穩(wěn)定性較好;其淀粉凝膠的硬度、內(nèi)聚性、膠黏性和耐咀性在靜置24h后均增強(qiáng),彈性減弱。
紅豆中含有黃酮類化合物,它是指一類具有2-苯基色原酮或3-苯基色原酮結(jié)構(gòu)的化合物。具有抗氧化、抗炎、抗病毒、抗菌、抗輻射等生物活性,廣泛應(yīng)用于功能食品和醫(yī)藥領(lǐng)域[49]。
康永鋒等[49]采用超聲波輔助提取紅豆中的總黃酮,得到最佳工藝條件為:超聲時(shí)間30min,超聲功率600W,提取溫度60℃,乙醇濃度為60%,液料比25∶1,pH為4。根據(jù)最佳工藝提取后,其總黃酮含量為10.81mg/g。
彭游等[50]利用微波光波組合輻射法提取紅豆中的總黃酮,研究發(fā)現(xiàn)功率在800W(微波55%與光波45%)加熱6min后,70%乙醇萃取得總黃酮,其總黃酮含量為12.4mg/g,與相應(yīng)的常規(guī)加熱回流提取法接近,該法有操作簡單快速、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
康永鋒等[51]采用微波輔助提取紅豆中的總黃酮,得到最優(yōu)提取工藝為:微波時(shí)間20min,功率400W,35%乙醇,料液比1∶25,pH4。用此工藝提取得到的提取物,其總黃酮含量7.5mg/g。
綜上所述,紅豆總黃酮的提取方式主要包括超聲法、微波法、微波光波組合輻射法和乙醇溶劑萃取法。按照不同方式進(jìn)行提取,得到紅豆中總黃酮的含量為0.7%~1.3%;目前,對紅豆及其萌芽總黃酮的提取工藝研究很多,但是缺乏對總黃酮活性的深入研究。隨著萌芽天數(shù)的變化,萌芽中的總黃酮類成分也會(huì)發(fā)生著變化,其變化規(guī)律也需要進(jìn)一步的探索。
近年來,多酚類物質(zhì)的生物活性及對人體的保健防病作用日益受到人們的關(guān)注。多酚類物質(zhì)廣泛存在于植物中,具有清除機(jī)體內(nèi)自由基、抗脂質(zhì)氧化、延緩機(jī)體衰老、預(yù)防心血管疾病、防癌、抗輻射等生物活性功能[52]。
張鐵英[53]采用傳統(tǒng)的水提取法來提取紅豆中的多酚類化合物,并利用AB-8型的大孔吸附樹脂進(jìn)行分離純化,最終得的紅豆多酚含量為973mg/g。
目前,對于多酚類物質(zhì)的研究比較多,但是對紅豆多酚的研究很少。在今后,可通過多種提取方式來提取多酚,比如超聲法[54]、微波法[55]、酶法[56]等,以期獲得更多更純的紅豆多酚物質(zhì),并對其組成成分、結(jié)構(gòu)、藥理作用等進(jìn)行更深入的研究。
閆婕等[57]提取紅豆中的總?cè)祁惓煞?,并采用比色法測定其含量,用來評價(jià)紅豆藥材品種、質(zhì)量優(yōu)劣。提取工藝為料液比1∶50,75℃回流提取2h,過濾,濃縮至干,加水復(fù)溶。依次用石油醚、氯仿、正丁醇各萃取3次。含量測定結(jié)果發(fā)現(xiàn),全國11省37份赤小豆總?cè)频暮吭?.26%~0.69%之間;不同產(chǎn)地、不同品種紅豆總?cè)频暮坎町愝^大,最佳產(chǎn)地為廣西百色,而河南省輝縣的紅豆中總?cè)坪孔钌佟?/p>
紅豆作為我國排行第四位的大豆類糧食作物來講,種植面積廣,產(chǎn)量高,具有穩(wěn)定的來源。紅豆是藥食兼有的良品,但對它的開發(fā)來講,只是用于普藥和廣譜食品。紅豆具有補(bǔ)脾、補(bǔ)血、生津、益氣、益腎、補(bǔ)肝等營養(yǎng)保健功能,可以開發(fā)具有特定功效的保健產(chǎn)品;紅豆還具有美容、抗衰老、緩解皮膚瘙癢等作用,能很好的輔助治療各種皮膚病,包括黃褐斑,所以還可以開發(fā)具有特定功效的化妝品原料。目前,對紅豆及其萌芽中的活性成分、制備方式及活性的研究日漸深入,本文為紅豆及其萌芽作為食品、保健品及化妝品原料的高效應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。
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