雜豆主食化研究進展

杜亞軍，李紅梅，李云龍

（山西農(nóng)業(yè)大學 山西功能食品研究院，特色農(nóng)產(chǎn)品加工山西省重點實驗室，山西 太原 030031）

我國通常將稻米、小麥、玉米、大豆等大宗糧食以外的谷類、雜豆類、薯類等稱之為雜糧，而雜豆是除大豆之外的小宗淀粉質(zhì)豆類的總稱，也叫食用豆類，主要包括綠豆、豌豆、蠶豆、紅小豆、扁豆、豇豆、蕓豆、鷹嘴豆等，具有高蛋白、中淀粉、低脂肪、低致敏性，含有豐富的膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)和生物活性成分。聯(lián)合國將2016年命名為“國際雜豆年”，提出了“提供豐富營養(yǎng)，促進可持續(xù)發(fā)展”的口號。我國雜豆種植歷史悠久，產(chǎn)量大，覆蓋面廣，種類繁多，是世界雜豆生產(chǎn)大國，但主要以初級加工產(chǎn)品為主，絕大部分以原豆的形式出口。

隨著近年居民膳食結構變化，各種慢性疾病的發(fā)病率逐年上升，將雜糧添加到每日膳食之中，即雜糧主食化是解決居民健康問題的最經(jīng)濟有效的辦法。目前我國雜糧谷類和薯類主食化研究已日趨廣泛，雜豆主食化研究也取得了一些進展，本文擬從雜豆的營養(yǎng)與加工特性、現(xiàn)代加工工藝和產(chǎn)品應用等方面綜述雜豆主食化研究現(xiàn)狀，旨在為雜豆主食化產(chǎn)品開發(fā)提供理論參考。

1 雜豆的營養(yǎng)和加工特性

1.1 雜豆的營養(yǎng)特性

雜豆含量最高的是淀粉，占40%～55%，其中抗性淀粉（resistant starch，RS）含量占78%，慢消化淀粉（slowly digestible starch，SDS）和抗性淀粉總含量高達95.7%，屬于低GI淀粉。雜豆淀粉消化性較差，高于馬鈴薯和高直鏈玉米淀粉，但遠低于谷類淀粉。蛋白質(zhì)含量16%～33%，遠高于谷類，必需氨基酸種類齊全，比例較為均衡，富含谷物蛋白的第一限制性氨基酸—賴氨酸，但甲硫氨酸、蛋氨酸含量較低，將雜豆和谷物復配后，可使二者氨基酸互補，提高蛋白質(zhì)的生物效價。雜豆粗纖維含量8%～10%，其可溶性與不溶性膳食纖維比例較為均衡。雜豆脂肪含量低，一般含0.4%～2.0%，但不飽和脂肪酸含量較高。雜豆富含B族維生素和礦物質(zhì)，含有多種生理活性物質(zhì)，包括黃酮類物質(zhì)、生物堿、植物甾醇、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、花青素等，黃酮、花青素具有較強的抗氧化活性[1]。雜豆中不同程度地存在抗營養(yǎng)因子，包括胰蛋白酶抑制劑、胰凝乳蛋白酶抑制劑、α-淀粉酶抑制劑、單寧、皂苷等，適量的抗營養(yǎng)因子具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎癥及控制血糖等功效。但過量食用雜豆易引起脹氣等，影響機對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，降低雜豆的營養(yǎng)價值[2]。

1.2 雜豆的加工特性

雜豆富含淀粉和蛋白質(zhì)，其理化特性對雜豆加工工藝及產(chǎn)品的最終品質(zhì)有非常重要的影響。雜豆直鏈淀粉含量較高，在11.6%～88.0%之間。大多數(shù)雜豆淀粉糊化溫度較高，約為65℃～80℃，峰值黏度低，回生程度高，比谷物和薯類淀粉回生程度大，具有較好的耐高溫和較高的抗剪切能力，凍融穩(wěn)定性較差[3-5]。雜豆主要儲存蛋白是球蛋白和白蛋白，與脫皮脫脂大豆粉相比，雜豆粉具有較高的堆積密度和吸水性指數(shù)，但水溶性指數(shù)、吸水和吸油能力相對較差，乳化性及乳化穩(wěn)定性差異不顯著，凝膠能力強，起泡性及泡沫穩(wěn)定性差異顯著[6]。不同種類或同一種類不同品種的雜豆淀粉、蛋白的功能特性差異顯著，產(chǎn)品開發(fā)一般要根據(jù)工藝要求，篩選出相應功能特性較好的雜豆種類和品種。如綠豆和豌豆直鏈淀粉含量高，凝沉性好，常用來制作粉絲；小豆支鏈淀粉的含量較高，易于膨化，用于生產(chǎn)膨化食品。

2 雜豆的現(xiàn)代加工工藝

雜豆含有抗營養(yǎng)因子，不易糊化，雜豆產(chǎn)品普遍存在適口性和消化性較差、難以煮熟、豆腥味重等諸多問題。在傳統(tǒng)工藝基礎上，運用現(xiàn)代工藝技術，有助于消除雜豆的抗營養(yǎng)因子，改善加工特性，去除豆腥味。雜豆加工研究較多的有發(fā)芽、酶解、發(fā)酵、擠壓膨化、超微粉碎和干燥等工藝。

2.1 發(fā)芽

雜豆發(fā)芽后主要變化有淀粉含量下降，直鏈淀粉含量先降低后增加，快速消化淀粉RDS、緩慢消化淀粉SDS增加，抗性淀粉RS降低，提高了淀粉消化率，并改變了淀粉的糊化特性。膳食纖維含量有所提高，總糖、還原糖含量顯著增加，脂肪含量下降。蛋白質(zhì)、游離氨基酸含量顯著增加，尤其是蛋氨酸含量顯著增加，增加了蛋白質(zhì)消化率。VC、VB和VA都有不同程度的提高，促進了植酸的降解，礦物元素釋放出來，提高了礦物元素利用率[7-9]。γ-氨基丁酸、多酚、黃酮含量顯著增加，抗氧化活性明顯提高，花青素含量顯著降低[10-11]。由于胰蛋白酶抑制劑、凝集素、植酸、單寧含量降低，脂肪氧合酶活性降低，降低和消除了雜豆的抗營養(yǎng)因子和豆腥味[12]?？傊l(fā)芽提高了雜豆的營養(yǎng)價值，增強了雜豆的生物活性，改變了雜豆的加工特性。已有富含γ-氨基丁酸的發(fā)芽雜豆營養(yǎng)強化米、發(fā)芽綠豆粉軟式杏仁餅、發(fā)芽豇豆粉饅頭等雜豆發(fā)芽產(chǎn)品的研究報道[13-15]。

2.2 酶解

酶解是大豆深加工領域的一個重要研究方向。雜豆酶解后，大分子營養(yǎng)成分和抗營養(yǎng)成分被降解，微量元素釋放出來，更利于人體的消化和吸收。豆渣加工時往往被當做廢物或雜質(zhì)而丟棄，酶解后，豆渣纖維會產(chǎn)生益于健康的β-葡聚糖，提高雜豆生物效價以及豆渣纖維的利用率。酶解還會影響產(chǎn)品的加工特性，綠豆蛋白質(zhì)輕度水解有利于形成穩(wěn)定的油水型乳狀液，且黏度降低對分子擴散有利，改善了蛋白質(zhì)的水溶性和乳化束油性，從而提高了雜豆粉的溶解性和消化吸收率，有助于提高飲料穩(wěn)定性[16]。經(jīng)酶解后的雜豆飲料，風味更加細膩，口感更加自然、順暢，同時也降低了產(chǎn)品分層、析水、淀粉老化現(xiàn)象[17]。生產(chǎn)雜豆沖調(diào)粉時，由于雜豆淀粉含量高，加工中受熱糊化后，黏度升高，易堵塞管道，通過酶解可解決沖調(diào)粉黏度大，流動性差的技術問題[18]。

2.3 發(fā)酵

雜豆可代替部分牛奶經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，制成雜豆酸奶。雜豆發(fā)酵后，大分子營養(yǎng)成分被降解，營養(yǎng)價值得到提高，風味得以改善，并增加了促進腸道健康、抗高血壓、降血脂、免疫調(diào)節(jié)等諸多生理功能。乳酸菌發(fā)酵能產(chǎn)生人體消化道缺乏的α－半乳糖苷酶，降解棉籽糖、水蘇糖等非消化性低聚糖，產(chǎn)生人體可吸收利用的半乳糖、蔗糖、葡萄糖等[19]；可降解豆乳球蛋白和30%蛋白酶抑制因子，提高蛋白質(zhì)消化率；可降解50%植酸，同時乳酸菌自身可合成并釋放出多種維生素，增加礦質(zhì)元素生物利用率[20-21]。豆乳的豆腥味主要源于不飽和脂肪酸過氧化反應產(chǎn)生的己醛和戊醛，發(fā)酵能有效降解脂肪和醛類，形成有機酸類，消除豆腥味。陳海強等[22]研究表明利用枯草芽袍桿菌發(fā)酵綠豆，能夠有效的降低不溶性膳食纖維含量、可溶性膳食纖維含量也由0.78%增加到9.3%。

2.4 擠壓膨化

雜豆質(zhì)地較硬，采用傳統(tǒng)加工方法難以糊化，擠壓膨化后雜豆粉糊化度可達90%以上，淀粉的消化吸收率，吸水指數(shù)和水溶性指數(shù)和糊化度等明顯提高，總黃酮、總酚酸含量增加，抗營養(yǎng)因子被鈍化，提高了雜豆沖調(diào)粉的溶解特性和營養(yǎng)價值，口感風味提高，豆腥味得以明顯消除[23-24]。

2.5 超微粉碎

制備雜豆粉時，結合微粉碎處理，既能細化粉質(zhì)，有利于營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，還能改善粉質(zhì)特性。郭洪梅研究發(fā)現(xiàn)微粉碎處理能顯著改變雜豆淀粉的結構和理化特性，對雜豆淀粉具有改性作用[25]。郭婷等[26-27]研究表明豌豆粉經(jīng)微粉碎后，粉體粒徑減小，水分含量降低，損傷淀粉含量增加，持水力、膨脹力降低。隨著豌豆粉粒徑的減小，與小麥粉復配混合粉面團吸水率、弱化度增大，形成時間、穩(wěn)定時間、粉質(zhì)指數(shù)降低；糊化的峰值黏度、最低黏度、衰減值、回生值都有所降低。微粉碎豆粉和普通豆粉相比，制作的面條表面光滑，色澤較好，外觀有很大的改觀[28]。

2.6 干燥

現(xiàn)代干燥技術如微波干燥、噴霧干燥、變溫壓差膨化干燥等各有其優(yōu)點和適用性，要針對不同食品的特性，選擇最合適、最實用的干燥方法，如將兩種或兩種以上的干燥技術結合使用，使其優(yōu)勢互補，能提高干燥效率及成品品質(zhì)。與熱風干燥相比，生產(chǎn)雜豆沖調(diào)粉時，噴霧干燥能最大限度地保留其營養(yǎng)成分，具有很好的流動性、分散性和溶解性，色澤光亮，能保持原料風味，沖調(diào)性能較好[29]。變溫壓差膨化干燥技術環(huán)保、節(jié)能，結合了冷凍干燥和熱風干燥的優(yōu)點，在果蔬加工中應用廣泛，但在糧食加工中應用很少，研究表明應用于方便米飯，復水性和食味感官方面效果較好[30]。

3 雜豆主食化產(chǎn)品應用現(xiàn)狀

雜豆主食化產(chǎn)品是在發(fā)揚我國傳統(tǒng)主食文化的基礎上，采用現(xiàn)代科學營養(yǎng)原理和先進技術裝備，規(guī)?；a(chǎn)的標準化、方便化、安全化、營養(yǎng)化的食品。雜豆主食化產(chǎn)品除傳統(tǒng)的豆腐、豆?jié){、豆沙等外，主要包括雜豆主食粉及制品、雜豆方便沖調(diào)粉、雜豆乳液體飲料、雜豆同熟米等。雜豆主食化生產(chǎn)面臨兩個關鍵問題，一是雜豆生產(chǎn)存在的技術瓶頸問題；二是雜豆如何與谷物配比、加工，達到同煮同食、營養(yǎng)互補的目的。只有通過綜合運用現(xiàn)代食品營養(yǎng)學知識和加工技術，著力解決傳統(tǒng)生產(chǎn)存在的技術瓶頸問題，才能生產(chǎn)出被市場認可和消費者滿意的主食化產(chǎn)品。

3.1 雜豆主食粉及制品

將雜豆粉碎后即為雜豆主食粉。雜豆主食粉主要制作三類產(chǎn)品，一是單獨采用雜豆粉，按照傳統(tǒng)工藝制作的面食面點，如豌豆面抿尖、綠豆糕、紅豆餅等，主要在區(qū)域消費；二是與小麥粉復配，以現(xiàn)代工藝制作的面條、饅頭、面包、餅干等，是雜豆主食化主打產(chǎn)品；三是與其它谷物原料復配，制成雜糧功能保健粉、雜糧重組米、雜糧膨化休閑食品等。雜豆制粉工藝主要有錘磨、針磨、輥磨和石磨等，雜豆的制粉方式及其理化特性不同會直接影響雜豆產(chǎn)品的功能特性和營養(yǎng)特性，進而影響產(chǎn)品的可接受性[31]。由于淀粉特性與中式蒸煮食品品質(zhì)關系密切，制作雜豆粉饅頭、面條時，更要注重選擇適宜的制粉方式。采用四種粉碎方式（錘磨、針磨、輥磨和石磨）分別處理加拿大黃豌豆粉，其粒度大小和分布、損傷淀粉、淀粉糊化特性以及吸水能力、吸油率、乳化性都有較大差異[32]，白祥[33]研究發(fā)現(xiàn)，在灰分、蛋白質(zhì)含量、黏度、溶劑保持力、粒度、降落數(shù)值及破損淀粉等理化指標上各有差異。制粉方式不同的豌豆粉對全麥面包、曲奇餅干品質(zhì)亦有較大影響，田曉紅等[34]發(fā)現(xiàn)采用輥磨制備的豌豆粉粒徑小，分布均勻，制作的掛面品質(zhì)較優(yōu)。雜豆帶皮粉碎后得到的雜豆全粉，能完全保存雜豆的營養(yǎng)成分，市場開發(fā)前景廣闊，但由于雜豆種皮粗纖維機械強度較大，易吸水膨脹等，傳統(tǒng)粉碎技術難以粉碎，采用微粉碎則可將粗纖維細化到使口感較好的程度。

制作面條、饅頭等，由于雜豆粉形不成面筋，機械操作性差，只能以配料形式添加在小麥粉中。添加雜豆粉對雜豆－小麥混合粉的物性有顯著影響，會使面團網(wǎng)絡結構變得松散，黏彈性降低。研究表明，添加5%的雜豆粉對面包質(zhì)構起改善作用，還可防止饅頭老化，延長面制品保質(zhì)期。添加10%～20%的雜豆粉，對面粉粉質(zhì)特性、蒸煮特性的影響不大，面制品的感官指標較好，如再增加添加量，則對感官指標造成不良影響，豆腥味較重，不易被人接受[35-36]。鷹嘴豆、豌豆復合粉添加量為4%～8%時，對面團影響較小，能改善饅頭的風味；當添加量大于8%時，會弱化面筋，影響?zhàn)z頭的品質(zhì)及風味[37]。通過加入增強面團流變學的增黏劑如谷朊粉等，則可以改善加工和食用品質(zhì)下降，目前已開發(fā)出50%的綠豆掛面、60%的豌豆掛面、40%的黃豌豆曲奇餅干等。

3.2 雜豆同熟米

雜豆同熟米是以全雜豆的完整形式直接加入米類主食，和米類同蒸同熟，也稱為速煮雜豆。全雜豆由于皮層致密、質(zhì)地堅硬、吸水性較差，需要經(jīng)過長時間浸泡和蒸煮后，才能與大米同蒸。為滿足便捷生活需求，將雜豆進行浸泡、蒸煮等預糊化后干燥，制成速煮雜豆。速煮雜豆需要有較好的復水性、感官和食用品質(zhì)，其中浸泡、蒸煮和干燥工藝是主要影響因素。倪萍等研究表明采用預糊化處理后，紅豆糊化度需控制在60%～70%，綠豆需控制在56%～60%，可與大米復配達到同熟且獲得較高感官評價[38]。干燥方式是提高復水性的關鍵，羅倉學等[39]研究表明速煮綠豆采用熱風和微波組合干燥，復水效果較好，在色澤、外觀與適口性上品質(zhì)最優(yōu)；張大寶[40]研究表明和微波干燥相比，采用變溫壓差膨化干燥速煮綠豆效果更佳。

3.3 雜豆方便沖調(diào)粉

雜豆沖調(diào)粉是將雜豆熟化干燥后，可沖調(diào)即食的營養(yǎng)方便早餐食品。生產(chǎn)方法有濕法和干法兩種。濕法是將雜豆去皮、磨漿、殺菌，再經(jīng)噴霧干燥后成品，濕法工藝復雜、能耗大、生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品豆腥味重，且蛋白質(zhì)提取率低。干法是將雜豆去皮、粉碎后，再經(jīng)調(diào)漿、殺菌、噴霧干燥后成品；干法生產(chǎn)成本低、效率高，產(chǎn)品通過滅酶，使豆腥味受到抑制，營養(yǎng)成分損失小，應用更加廣泛；缺點是生產(chǎn)工序復雜，營養(yǎng)成分加熱后易損失，經(jīng)去皮后損失了大部分營養(yǎng)和活性物質(zhì)。如采用擠壓技術對雜豆粉熟化處理，生產(chǎn)力會得到大幅度提高，同時短時加熱能夠最大限度的保留雜豆內(nèi)的熱敏性功能性成分[41]。程晶晶等[42]研究表明超微粉碎處理可以顯著改善紅小豆全粉沖調(diào)粉的顆粒均勻性、顏色均勻性、吸濕性、溶脹度、溶解性等物化特性。豆皮經(jīng)超微粉碎處理可以改善雜糧粉沖調(diào)性差、口感粗糙的問題[43]。

3.4 雜豆乳液體飲料

雜豆乳飲料是將雜豆加入牛奶中制成豆乳，包括乳酸菌發(fā)酵和不發(fā)酵飲料，可作為方便早餐飲品。雜豆制成豆乳，能大大提高雜豆消化率，還能緩解我國動物蛋白資源緊張的局面，實現(xiàn)動植物蛋白的營養(yǎng)互補。雜豆發(fā)酵乳飲料除富含牛奶的蛋白質(zhì)、脂肪和鈣以外，還增加了雜豆的多種活性成分，具有利水消腫、解毒排濃的功效。雜豆乳飲料存在的問題是營養(yǎng)成分生物效價較低，產(chǎn)品穩(wěn)定性較差，外觀不佳，豆腥味較重；由于大多采用濕法加工，經(jīng)“去皮”或“去渣”工序，損失了大部分膳食纖維和生物活性物質(zhì)。目前采取的有效措施是通過酶解提高雜豆的生物效價，加熱鈍化消除豆腥味，添加復合穩(wěn)定劑提高穩(wěn)定性；采用全豆干法加工技術，即不經(jīng)過浸泡或不進行濕熱蒸汽處理，加工中無豆渣產(chǎn)生，則避免了營養(yǎng)成分的損失[44]。

4 建議和展望

我國擁有雜豆資源優(yōu)勢，但長期以來對雜豆研究重視不夠，對雜豆特有的營養(yǎng)和加工特性研究較少，現(xiàn)有的雜豆加工工藝存在諸多問題，已遠遠不能滿足主食化產(chǎn)品的需求。目前雜豆主食化產(chǎn)品較少，尤其是雜豆同熟米產(chǎn)品尚屬空白，開發(fā)潛力很大，所以要借鑒雜糧谷物的加工工藝，加快現(xiàn)代高新加工技術在雜豆的應用，深入研究雜豆消化性差的機理，探討適于雜豆的加工工藝，加快雜豆的主食化進程。雜豆產(chǎn)品今后的研發(fā)重點是深入研究豆腥味去除技術，設法解決全雜豆加工的關鍵技術問題。希望雜豆將會同谷類、薯類雜糧一起，成為老百姓餐桌上的特色主食，為我國居民的飲食健康做出貢獻。