鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中部分營(yíng)養(yǎng)成分的變化規(guī)律

杜高發(fā), 吳翠華, 溫雅婷, 張俊浩

(廣州檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證集團(tuán)有限公司/國(guó)家加工食品質(zhì)量檢驗(yàn)中心(廣東),廣東廣州 511447)

鷹嘴豆又名雞頭豆、雞豌豆、腦黑豆等,屬于豆科草本植物,是野豌豆族鷹嘴豆屬植物中的一個(gè)栽培品種,因其形似鷹嘴而得名。鷹嘴豆是目前世界上種植面積較大的豆科植物之一,巴基斯坦和印度是世界上最重要的鷹嘴豆生產(chǎn)國(guó)[1-2]。我國(guó)的鷹嘴豆種植區(qū)域主要集中分布于新疆、青海、甘肅和云南等地區(qū)[3-4]。鷹嘴豆?fàn)I養(yǎng)豐富,是很多地區(qū)重要的食用豆類作物,也有部分地區(qū)將鷹嘴豆當(dāng)作藥物使用。鷹嘴豆富含人體所需的鈣、鉀、鋅等多種微量元素,還含有多種氨基酸及蛋白質(zhì)、膳食纖維及維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[5-6]。鷹嘴豆還被稱為“豆中之王”和“營(yíng)養(yǎng)之花”[7]。

發(fā)芽是一種改善種子營(yíng)養(yǎng)組成和加工特性的有效手段,相比于傳統(tǒng)加熱加工方式的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)造成熱敏性維生素及微量元素的損失,且通過(guò)發(fā)芽過(guò)程中產(chǎn)生的一系列酶類,可以降低或消除抗?fàn)I養(yǎng)因子,增加營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于豆科植物的研究中,對(duì)大豆、綠豆等種子發(fā)芽前后營(yíng)養(yǎng)成分變化規(guī)律研究較多,也有關(guān)于未發(fā)芽的鷹嘴豆中的營(yíng)養(yǎng)成分及其應(yīng)用價(jià)值的分析,而對(duì)鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)成分變化研究相對(duì)較少;因此,本實(shí)驗(yàn)希望通過(guò)鷹嘴豆發(fā)芽前后部分營(yíng)養(yǎng)成分的對(duì)比及變化規(guī)律研究,為更好地開發(fā)利用鷹嘴豆食品提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鷹嘴豆由廣州藍(lán)韻醫(yī)藥研究有限公司提供,經(jīng)廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院鑒定為鷹嘴豆。

磷酸、鹽酸、苯酚、檸檬酸鈉、氫氧化鈉、冰乙酸、三水乙酸鈉、高錳酸鉀、丙酮、石油醚、重鉻酸鉀均為分析純,甲醇為色譜純,廣州化學(xué)試劑廠;木瓜蛋白酶(活力單位≥10 U/mg,Aladdin公司)、高峰淀粉酶(活力單位≥100 U/mg,Aladdin公司)、牛血清白蛋白(純度≥98.0%,Sigma公司)、考馬斯亮藍(lán)G-250,上海醫(yī)藥集團(tuán)公司進(jìn)口分裝;17種氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,Sigma公司;染料木素標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥98%),中國(guó)食品藥品檢定研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

L-8900型氨基酸分析儀,日立高新技術(shù)公司;1260型高效液相色譜儀,Agilent公司;UV-2450型紫外可見分光光度計(jì),島津公司;Cs060pH計(jì),上海精密科學(xué)儀器有限公司;MS3 basic型渦旋振蕩器,德國(guó) IKA公司;EL204型電子分析天平,Mettler Toledo公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 鷹嘴豆發(fā)芽和干燥粉碎處理

挑選成熟飽滿無(wú)破損的鷹嘴豆600 g,以清水漂洗后浸泡4 h。浸透后將鷹嘴豆分成6組,平鋪于底部墊有濕潤(rùn)濾紙的塑料篩網(wǎng)上,再罩上兩層濕紗布,每間隔5～6 h以噴霧方式澆水,室溫下待其生長(zhǎng)。

分別隨機(jī)選取萌發(fā)0、1 、2 、3 、5 、7 、9 d的鷹嘴豆樣品(從種子浸透開始計(jì)時(shí)取樣),加適量水用勻漿機(jī)打成勻漿后密封,于-18℃冰箱中冷凍保存待測(cè);測(cè)定勻漿后的樣品水分含量,所檢測(cè)的各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)成分含量均為折算干基后的數(shù)據(jù)。

1.3.2 鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中各營(yíng)養(yǎng)成分含量測(cè)定

蛋白質(zhì)含量測(cè)定：SN/T 3926—2014《出口乳、蛋、豆類食品中蛋白質(zhì)含量的測(cè)定考馬斯亮藍(lán)法》;氨基酸含量測(cè)定：GB/T 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸的測(cè)定》;核黃素含量測(cè)定：GB/T 5009.85—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中維生素B2的測(cè)定》(第一法 高效液相色譜法);總異黃酮含量測(cè)定：按文獻(xiàn)[8]方法;膳食纖維含量測(cè)定：GB 5009.88—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測(cè)定》。

2 結(jié)果與分析

2.1 鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中蛋白質(zhì)含量及氨基酸含量的變化

鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中蛋白質(zhì)含量測(cè)定結(jié)果如圖1。

圖1 鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中蛋白質(zhì)含量變化Fig.1 Change of protein contents in chickpea during germination process

由圖1可知,鷹嘴豆在發(fā)芽過(guò)程中,蛋白質(zhì)整體呈下降趨勢(shì),前期下降比較平緩,后期下降幅度較大,這可能是初始階段干燥的鷹嘴豆種子處于休眠期,在合適的溫度和濕度條件下逐漸萌發(fā),大分子的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化成萌發(fā)過(guò)程新陳代謝需要的小分子物質(zhì)[8]。經(jīng)過(guò)9 d發(fā)芽后,蛋白質(zhì)含量由初始的18.42%下降至13.50%。

鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中氨基酸含量測(cè)定結(jié)果如表1。由表1可以看出,發(fā)芽前后的鷹嘴豆含有16種氨基酸,其中以天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸含量較高,且包含了除色氨酸外人體必需氨基酸中的7種(文獻(xiàn)[9]中提到鷹嘴豆中含8種必需氨基酸,本次研究檢測(cè)到其中7種)。在鷹嘴豆萌發(fā)過(guò)程中,谷氨酸和精氨酸含量略有下降,而天冬氨酸含量一直呈上升趨勢(shì),經(jīng)過(guò)9 d發(fā)芽過(guò)程,天冬氨酸含量由2.51%上升至4.73%,增加了88.45%。天冬氨酸是一種具有代謝活性的氨基酸,為很多轉(zhuǎn)氨酶參與的反應(yīng)提供氮。第一限制性氨基酸蛋氨酸由初始的0.38%,經(jīng)過(guò)9 d發(fā)芽過(guò)程,上升至0.96%,增加了157.89%。

2.2 鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中維生素B2含量的變化

鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中蛋白質(zhì)及氨基酸含量測(cè)定結(jié)果如圖2。維生素B2,又名核黃素,化學(xué)式C17H20N4O6,是體內(nèi)黃酶類輔基的組成部分(黃酶在生物氧化還原中發(fā)揮遞氫作用)。成人每日需核黃素量為1.2～2.1 mg[10]。由圖2可知,鷹嘴豆在發(fā)芽過(guò)程中,核黃素含量也在不斷增加,最初為1.44 mg/100 g,在發(fā)芽第7天達(dá)到峰值,為1.85 mg/100 g,之后略有下降。

表1 鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中氨基酸含量變化Tab.1 Change of amino acids contents in chickpea during germination process

圖2 鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中維生素B2含量的變化Fig.2 Change of vitamin B2 contents in chickpea during germination process

2.3 鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中異黃酮含量的變化

鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中異黃酮含量測(cè)定結(jié)果如圖3。由圖3可知,隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng),鷹嘴豆中異黃酮含量呈顯著上升趨勢(shì),且上升幅度較大,經(jīng)過(guò)9 d的發(fā)芽過(guò)程,異黃酮含量由最初的106.44 mg/100 g,上升至806.00 mg/100 g。

2.4 鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中膳食纖維含量的變化

圖3 鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中異黃酮含量的變化Fig.3 Change of isoflavone contents in chickpea during germination process

鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中膳食纖維含量測(cè)定結(jié)果如圖4。由圖4可以看出,在整個(gè)發(fā)芽階段,不溶性膳食纖維呈顯著下降趨勢(shì),可溶性膳食纖維呈顯著上升趨勢(shì)。植物在萌芽過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的酶參與新陳代謝活動(dòng)[8],不溶性膳食纖維含量的降低,可能是鷹嘴豆種子細(xì)胞壁的半纖維素被酶解生成小分子物質(zhì);可溶性膳食纖維含量的增加,可能是在發(fā)芽過(guò)程中形成了許多新的糖類物質(zhì)。

圖4 鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中膳食纖維含量的變化Fig.4 Change of dietary fiber contents in chickpea during germination process

3 結(jié) 論

鷹嘴豆在發(fā)芽過(guò)程中,隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng),部分營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生較顯著變化,可根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)營(yíng)養(yǎng)成分價(jià)值的重新評(píng)估。

蛋白質(zhì)含量的下降、氨基酸組成的變化、第一限制性氨基酸含量的提高,表明鷹嘴豆發(fā)芽前后營(yíng)養(yǎng)價(jià)值發(fā)生變化。植物通過(guò)同化作用把無(wú)機(jī)氮同化為一類N-轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸(N-transport amino acid)：谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸和天冬酰胺。它們主要用于將氮從源器官向庫(kù)組織的轉(zhuǎn)移,同時(shí)在氮源充足條件下貯存氮,以備植物生長(zhǎng)、防御和繁殖所需。天冬氨酸含量的增長(zhǎng),可能是鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中,部分蛋白質(zhì)分解為原料,參與天冬氨酸等游離氨基酸的合成,作為氮的轉(zhuǎn)運(yùn)和貯存化合物,以備生長(zhǎng)所需。

異黃酮是豆類植物生長(zhǎng)過(guò)程中形成的一類次生代謝產(chǎn)物,主要存在于黃豆、蠶豆、鷹嘴豆、小扁豆等豆類種子中。異黃酮含量隨著發(fā)芽時(shí)間延長(zhǎng)而持續(xù)增加,表明在整個(gè)發(fā)芽過(guò)程(9 d)中,異黃酮合成代謝一直處于旺盛階段。異黃酮作為豆科植物體內(nèi)的一類次生代謝產(chǎn)物,具有誘導(dǎo)根瘤的形成、抗真菌等作用[11]。異黃酮的合成,在鷹嘴豆生長(zhǎng)過(guò)程中有重要作用,對(duì)人體的保健功效也有較多的文獻(xiàn)論述[12-13]。鷹嘴豆發(fā)芽后異黃酮含量的顯著增長(zhǎng),也可以為相關(guān)功能食品的開發(fā)提供理論依據(jù)。

可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維有各自的生理功能?？扇苄陨攀忱w維能吸水膨脹,可增加飽腹感,避免能量的攝入過(guò)量,同時(shí)有延緩糖分吸收、降低膽固醇水平等功效;不溶性膳食纖維則有潤(rùn)腸通便,促進(jìn)排泄的功能[14]。鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中,不溶性膳食纖維顯著下降,可溶性膳食纖維顯著上升。在鷹嘴豆相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)中,可根據(jù)不同人群所需的不同功效,選取合適階段的鷹嘴豆作為原料加工生產(chǎn)。

后續(xù)研究中可進(jìn)一步對(duì)豆類植物中普遍存在的抗?fàn)I養(yǎng)因子(如植酸、總酚、蛋白酶抑制劑)在發(fā)芽過(guò)程中的變化進(jìn)行深入研究,以期更全面地了解鷹嘴豆發(fā)芽過(guò)程中各組分的變化規(guī)律,為鷹嘴豆的開發(fā)利用提供更充分的參考依據(jù)。