食用羽扇豆在澳大利亞的研究開發(fā)概況及其在我國的利用前景

孫加祥

(江蘇省農業(yè)科學院國際合作處，江蘇南京 210014)

羽扇豆原來僅作為畜牧業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)飼料的一種原料，近幾十年來，澳大利亞等國一直致力于高蛋白、低生物堿(苦味淡)和方便脫殼的羽扇豆新品種選育。由于其蛋白營養(yǎng)價值高、具有保健功能，羽扇豆正逐漸被消費者所接受，并慢慢走上人們日常生活的餐桌。

食用羽扇豆是澳大利亞西部和南部地區(qū)重要的農作物之一，在當?shù)厮追Q“澳豆”，其種植面積占整個澳大利亞食用豆種植面積的30%～40%，主要栽培品種為藍花羽扇豆(Lupinusangustifolius)，該品種別稱澳大利亞甜羽扇豆。

澳大利亞的甜羽扇豆主要出口到韓國、日本、荷蘭和西班牙，另外澳大利亞還是中東地區(qū)優(yōu)質、大粒白花羽扇豆的最大進口來源國。

1 羽扇豆簡介

羽扇豆又稱魯冰花，是豆科(Leguminosae)蝶形花亞科(Papilionoideae)羽扇豆屬(LupinusLinn)植物的通稱，該屬類型多樣，其中部分種已為人們所認識。羽扇豆是1年生植物，株高在0.3～2.0m之間，具有主莖，分枝較多，灌木，掌狀葉。花高于葉，花色一般有白色、黃色、紫色、藍色4種顏色，花開過程中散發(fā)出蜜一般的氣味。根較長，可深達3 m，有瘤節(jié)，同其他豆科作物一樣，具有固氮能力，并通過向土壤中分泌檸檬酸鹽而提高磷及其他元素的活性，有利于貧瘠地區(qū)的土壤培肥。豆莢扁平，表面有毛，長度在4～10 cm之間，種類不同，種子的大小、形狀和顏色也不一樣。

羽扇豆較適應貧瘠的酸性沙壤土，適宜于高緯度溫帶地區(qū)種植。人工栽培的羽扇豆主要有4個品種，分別是白花羽扇豆(Lupinusalbus)、藍花羽扇豆(Lupinusangustifolius，別稱澳大利亞甜羽扇豆ASL或窄葉羽扇豆)、黃花羽扇豆(Lupinusluteus)和安第斯羽扇豆(Lupinusmutabilis)。

羽扇豆起源于地中海地區(qū)及北美安第斯山脈地區(qū)。其中起源于地中海地區(qū)的有白花羽扇豆、藍花羽扇豆和黃花羽扇豆，起源于安第斯山脈的有安第斯羽扇豆。事實上，羽扇豆屬約有200多個野生種，大多數(shù)分布在北美地區(qū)。古羅馬人、古埃及人、古希臘人很早就種植白花羽扇豆來食用，然而，由于味道較苦，他們在食用前不得不對種子進行長時間的清洗來去除苦味。安第斯山脈的原住民對安第斯羽扇豆的種子進行蒸煮或在河中徹底地清洗數(shù)日，然后烹飪食用或干燥貯藏。目前，歐洲、非洲部分地區(qū)、南美、澳大利亞、新西蘭均有不同的羽扇豆品種種植，包括一些商業(yè)化的低生物堿甜羽扇豆[1]。

由于其抗旱、抗病、抗蟲，羽扇豆被認為是一種環(huán)境友好型作物，能夠生長在臨界的農業(yè)環(huán)境下。而且羽扇豆比其他食用豆如大豆便宜很多，其市場價格約是大豆的70%～75%。

羽扇豆主要用作動物飼料(全株或干籽粒)和綠肥，全球用于人類消費的不足4%，據(jù)估計在歐盟國家每年消費 50萬t 含羽扇豆的食品，主要是在小麥的烘烤食品中添加少量羽扇豆粉[1-2]。也有把它進行蒸煮、冷藏和腌漬來作為沙拉配料、點心小吃等的報道[3]。

2 澳大利亞羽扇豆的研究開發(fā)概況

羽扇豆是19世紀中葉被引進到澳大利亞的，西澳大利亞州和澳大利亞東南作物帶的土壤為酸性沙壤土，肥沃程度低，比較適合羽扇豆的生長。目前，澳大利亞是世界上最大的羽扇豆生產國，年產量超過100萬t，約占世界總產量的80%。羽扇豆主要有3種類型，面積最大的是藍花羽扇豆，生長在西澳大利亞州，是該州第四大農作物(前3位是大麥、小麥、油菜)，另外2種是白花羽扇豆和黃花羽扇豆[3-4]。

羽扇豆在現(xiàn)代澳大利亞的發(fā)展史主要歸功于西澳大利亞州的植物育種家John Gladstones，他于1958年啟動了藍花羽扇豆(自然低生物堿羽扇豆品種)的育種項目，用當?shù)刈匀辉耘嗥贩N和歐洲野生種雜交，選育出生物堿含量更低的優(yōu)良品系[5]。大大削弱的苦味使其成為理想的保健食品原料[6]。甜羽扇豆被加工成豆粉和豆片，并且還可以生食[3]。

在20世紀70年代第1個馴化品種推廣后，羽扇豆開始參與到新的栽培體系中。羽扇豆在輪作中主要發(fā)揮了打破作物病害繁殖周期、促進氮素固定的作用，有效地維持了大麥、小麥的可持續(xù)生產。后來，西澳的科學家不斷改進羽扇豆的栽培方法，包括早期播種和除草劑的使用等。隨著一系列栽培技術的應用，羽扇豆產業(yè)在20世紀80～90年代迅速發(fā)展，并在1999年達到頂峰，使澳大利亞成為國際市場上唯一的羽扇豆出口國。韓國是西澳大利亞州羽扇豆的主要買家，其他的購買者還有日本、荷蘭等國，在這些國家羽扇豆絕大多數(shù)用作動物飼料，用于人類食品的也有所增長。

但因為與其他農產品相比，羽扇豆價格低，經濟效益不高，另外由于羽扇豆對除草劑產生了抗性，雜草很難防治，農場主們改種油菜、牧草新品種和紫花豌豆等，或者干脆休耕，結果澳大利亞羽扇豆的產量從1999年的150萬t一度下降到2006年的20萬t。

2013年羽扇豆新品種巴洛克育成，該品種抗炭疽病，耐除草劑嗪草酮。由于新品種的優(yōu)良特性和改良土壤的需要，以及人類對羽扇豆作為健康食品的進一步認識，澳大利亞羽扇豆生產又開始迎來新一輪增長。

3 羽扇豆的營養(yǎng)價值

羽扇豆之所以越來越為人們所認知，最主要的原因是它具有保健功能，特別是在針對代謝綜合征方面，如肥胖癥、高血壓、胰島素抗性和血液膽固醇升高等[7]。與小麥粉和米粉相比，甜羽扇豆粉營養(yǎng)成分優(yōu)異，其蛋白質含量為40%、膳食纖維含量為30%、脂肪(主要是不飽和脂肪酸)含量為6%、淀粉含量為1%，可以說集高蛋白、高纖維、低油、無淀粉于一身，并含有一系列生物活性因子，如植物雌激素(抗癌)、植物甾醇類(降低血液中膽固醇)等[2]。含羽扇豆食品的應用價值包括較好地抑制食欲并保持能量平衡[8-9]，較好地控制血糖[10-11]、改善血脂[12]、改善高血壓[13]、改善腸道健康[14-15]。

澳大利亞甜羽扇豆血糖指數(shù)低，有利于抵抗肥胖癥以及與之相關的糖尿病和心臟疾病，西澳大利亞食品和基因組醫(yī)學中心和其他有關國際組織的研究表明，添加羽扇豆籽粒的日常飲食在治療2-型糖尿病方面可能會發(fā)揮重要作用，特別是在超重和肥胖人群中。研究還表明，食用富含澳大利亞甜羽扇豆的食品能夠很快獲得飽腹感，從而通過少食減少對熱量的吸收[2]。

羽扇豆可以作為許多食材配方中大豆的低成本替代品，如丹貝(tempe)[16]、日本豆面醬(miso)、日本醬油和豆腐等。由于其獨特的化學成分、營養(yǎng)價值和保健作用，近年來正在不斷開發(fā)羽扇豆的相關食品。對羽扇豆的營養(yǎng)成分和加工特性進行進一步研究后表明，其在面包、面條及飲料中也具有廣泛的應用潛力[7]。羽扇豆的具體應用：(1)發(fā)酵食品。通過與印度尼西亞科學研究所合作，已開發(fā)出能被消費者接受的含有羽扇豆的丹貝，其羽扇豆含量可高達60%，但并不降低消費者的接受性。由于其膳食纖維含量高、脂肪少，因此羽扇豆替代大豆生產的丹貝營養(yǎng)價值更高，同時成本大幅下降。該成果已被授予專利并進行商業(yè)化生產[2]。(2)豆奶、奶制品和豆腐。羽扇豆已被用來制作豆奶飲料，羽扇豆奶作為一項營養(yǎng)工程在智利已實施了好幾年，一種新的羽扇豆奶和奶制品替代物生產工藝已被授予專利，用羽扇豆替代大豆生產的奶酪、酸奶、豆腐亦已出現(xiàn)。在豆腐的生產中，羽扇豆在大豆中的替代率能達到30%。(3)面包。保健作用(高膳食纖維、高賴氨酸)與高保水率使人們對在面包中添加羽扇豆粉產生了興趣，加入羽扇豆粉能改善氨基酸平衡，提高對水分的吸收，延長貨架期，減少混合時間[17]。富含羽扇豆的面包或許是一個改善發(fā)展中國家營養(yǎng)狀況的有效方法。5%羽扇豆粉替代對面包的面團膨松體積和碎屑結構無任何影響，5%的羽扇豆纖維添加劑對面包的適口性無顯著影響[4]。含羽扇豆超過20%的羽扇豆面包、羽扇豆餅干、羽扇豆早餐谷類已進入澳大利亞市場，不久的將來即將進入其他國家。(4)意大利通心粉和面條。意大利通心粉和面條是許多亞歐國家的主食，但蛋白質含量低、膳食纖維含量低、淀粉含量高，故營養(yǎng)價值不高。制作意大利通心粉和面條時可以加入多達20%的羽扇豆粉，而不影響消費者的接受性，且營養(yǎng)方面含有2倍的蛋白質含量和3倍多的膳食纖維含量[2]。(5)豆芽。羽扇豆豆芽營養(yǎng)效益高，豆芽中反營養(yǎng)因子(如生物堿、低聚糖、植等)含量減少，營養(yǎng)成分(如異黃酮、植物甾醇、維生素等)含量增加[18]。研究發(fā)現(xiàn)，羽扇豆豆芽生長快于大豆及綠豆，產量高出30%以上，且比大豆豆芽更脆，更受消費者喜歡[19]。

膳食纖維消費不足與一些主要的健康問題密切相關，是一個全球性的普遍現(xiàn)象，而消耗100 g的羽扇豆薯片或薯條能夠提供50%的膳食纖維[2]。將羽扇豆的谷殼碾磨成糠，可制作富含纖維素的面包，類似于家樂氏的全麩早餐粉。一種基于羽扇豆殼纖維素的高纖維谷類概念食品已被授予專利[20]。許多高纖維谷類食品中的纖維來自小麥，在全麩市場中還沒有其他的選擇替代品，而羽扇豆殼中的纖維能填補這個空白[21]。通過將羽扇豆粉增溶在pH值為9的堿性溶液中，可以去除不溶性雜質(纖維)，再通過酸沉降(pH值為 4.5)，可獲得分離蛋白，其純度達80%～92%[21]。利用羽扇豆特有的性能，一種簡易的低成本且環(huán)境友好的分離程序已研制成功，能夠把羽扇豆粉分離成富含蛋白質的部分和富含膳食纖維的部分。研究已發(fā)現(xiàn)，羽扇豆蛋白分離物的一些功能特征，如乳化能力、乳化穩(wěn)定性、保水能力、起泡能力、起泡穩(wěn)定性等，均優(yōu)于大豆，這些功能特征使得羽扇豆蛋白分離物成為食品工業(yè)中一種高價值的營養(yǎng)成分[2]。利用標準的大豆加工程序同樣可從羽扇豆粉中獲得濃縮蛋白，用濃度為70%的乙醇溶液清洗后，澳大利亞甜羽扇豆粉中的粗蛋白含量從46%提高到52%，黃花羽扇豆粉中的粗蛋白含量從52%提高到72%。被洗去的主要是低聚糖，它在甜羽扇豆中的含量為8%，在黃花羽扇豆中的含量為14%[21]。

可以將多樣的羽扇豆產品(如羽扇豆粉、單一蛋白、濃縮蛋白、膳食纖維等)加入到一系列的食品中，從而改進營養(yǎng)價值、保健效果、感官特性及消費者喜好，另外，生產商亦從這種低成本替代物中獲得經濟效益。潛在的應用還包括高蛋白或高能量的飲料、零食及方便餐；素食食品；羽扇豆替代肉及香腸；起泡品、填充品和蛋漿(增加表面光澤)；冰淇淋、奶油制品、蛋黃醬、調味料；高膳食纖維食物，包括減肥飲食；富含功能成分的食物，如異黃胴和類胡蘿卜素等[4]。

雖然含羽扇豆的食品已經在部分國家有所出現(xiàn)，但是，產品開發(fā)的成功取決于多方面因素，部分由于風險投資本身，部分由于產業(yè)或所在國因素。從業(yè)者要能鑒別羽扇豆新的應用開發(fā)所面臨挑戰(zhàn)的外部因素和內在原因，不能指望羽扇豆一夜之間就能進入人類食品市場，它取決于加工技術、個體市場需求、初始籽粒價格及添加到衍生品的能力[21]。

羽扇豆作為一種高蛋白食物，如同食用豆家族中的花生和大豆等，可能引起某些人群的過敏反應。有些人可能只對羽扇豆過敏，但更多的人則是對多種食用豆均過敏，因此，有食物過敏史的人群在食用羽扇豆時應特別小心[22]。

羽扇豆中含有的生物活性物質還可以應用到化妝品中。最近，肌膚修護因子(α-lupaline)和膠原蛋白(collageneer)這2種物質已引起了化妝業(yè)的濃厚興趣，一系列試驗表明其自由基清除活性、抗氧化劑活性、彈性蛋白酶活性都較高[23]。羽扇豆提取物已經被一些化妝品品牌使用，包括許多高端品牌，如紀梵希(Givenchy)、嬌韻詩(Clarins)、思妍麗(Decleor)、思蒂(Sothys)、幕拉(Murad)、珍曼妮(Jan marini)和蘭蔻(Lancome)[21]。博資(Boots)是英國領先的美容產品零售商，2007年他們發(fā)布了7號完美修護系列，可修補因陽光接觸而老化的肌膚，羽扇豆多肽是配方中的1種活性成分，當年夏天該產品在英國BBC的一檔節(jié)目中報道后，立即成為女士們的搶購目標，日銷量提高到原來的20倍(13瓶/min)[21]。

4 羽扇豆在我國的研究開發(fā)概況

我國20世紀50年代初曾從前蘇聯(lián)引進羽扇豆，在東北和華北地區(qū)作為飼草飼料引種試種[24]。之后直到20世紀90年代，王蓮英從英國引種觀賞性的多葉羽扇豆至洛陽，通過9年的引種栽培試驗，完成了從種子到種子的成功引種[25]。吳建華等從澳大利亞引種綠肥用羽扇豆到濟南，經過試驗認為羽扇豆在濟南早春播種，生長、成熟期均明顯提前，可充分利用春閑地進行種植，補償山東省春季豆類牧草的缺乏，且不誤夏播作物的種植，很有希望成為新的豆類蛋白質品種資源[26]。江西省科學院生物資源研究所從美國、荷蘭引進羽扇豆黃花、紅花、紫花、白花、藍花5個花色品系，栽培成功之后陸續(xù)開展了進一步的深入研究[27-29]。另外，由于白花羽扇豆對磷和生長素表現(xiàn)出高度的根系形態(tài)和生理可塑性反應，常被用來作為研究根系對磷的響應的模式植物[30]。其他方面對羽扇豆的研究甚少，而有關羽扇豆良種選育、規(guī)?；N植技術研究等方面還未見報道。

5 羽扇豆在我國的利用前景和措施建議

羽扇豆的耐旱能力比大豆強，可在年降水量250 mm的干早環(huán)境下正常生長，也能順利生長在干燥的沙地上，有“沙地植物”之稱。其根發(fā)育快、入土深，干旱時可從深層土壤中吸收水分來維持正常的生長[24]。

羽扇豆耐瘠性強，可在一般豆科植物無法生存的地方生長。這是由于羽扇豆的根系具有能從難溶性化合物中攝取礦物質養(yǎng)料的超強能力。羽扇豆可以從谷類作物完全不能利用的磷酸鹽中自由地吸收磷酸，從深層土壤中吸收養(yǎng)分的能力也較其他植物為強[24]。

羽扇豆是一種耐旱、耐瘠、固氮能力強的食用豆類，觀賞性和食用性相結合，因此，羽扇豆在我國干早缺水、土壤貧瘠、種植結構單一的中西部地區(qū)發(fā)展前景良好，在美麗鄉(xiāng)村建設中有一定的利用價值。今后除了繼續(xù)將其作為飼料和綠肥外，應進一步開發(fā)其觀賞性，加大食用性研究。主要建議如下：一是大力引進各類食用羽扇豆資源。世界植物遺傳協(xié)會的統(tǒng)計資料表明，約有4 000多個單位收集有羽扇豆種質資源[27]。研究人員一方面可以與保存品種資源豐富的國外機構洽談引進，另一方面可以去不同類型的起源地進行收集，從而豐富我國的種質資源庫，為進一步研究利用打基礎。二是結合傳統(tǒng)育種方法和現(xiàn)代分子手段，選育適于我國中西部不同地區(qū)種植的高蛋白食用羽扇豆，使其成為大豆或其他食用豆的選擇替代種植品種。另外因為觀賞羽扇豆花色多樣，開花期長，如果能開發(fā)出食用性、觀賞性兼具的品種，則無疑會受到市場的大力歡迎。三是營養(yǎng)與加工方面的研究。如前所述，食用羽扇豆之所以近幾十年來引起全球關注，主要是因為它具有營養(yǎng)價值和保健功能，國外在這方面已開展了大量的研究工作。研究人員應根據(jù)我國消費者的消費習慣和目前的健康水平，研究開發(fā)適合市場需求的各類食品。