萌芽處理對鷹嘴豆粉營養(yǎng)成分及功能特性的影響

李學紅 李文舉 郝楠楠 高素利 張 露

(鄭州輕工業(yè)大學食品與生物工程學院1,鄭州 450002) (食品生產(chǎn)與安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心2,鄭州 450002)

鷹嘴豆學名CicerarietinumL.，是世界第二大豆類作物，營養(yǎng)豐富，除常規(guī)營養(yǎng)成分外，還含有較多維生素、礦物質(zhì)以及膳食纖維、異黃酮和功能多糖等功能活性成分，營養(yǎng)功效優(yōu)于其他豆類[1]。研究發(fā)現(xiàn)，鷹嘴豆經(jīng)過萌芽處理后其異黃酮含量、水溶性膳食纖維等功能成分大幅增加，氨基酸組成比例得到優(yōu)化[2,3]。但目前關(guān)于萌芽處理對鷹嘴豆粉功能特性的研究鮮有報道[4]，因此，本實驗主要對不同萌芽時間處理的去芽和帶芽鷹嘴豆粉中淀粉、蛋白和異黃酮含量變化以及功能性質(zhì)和淀粉消化性能進行研究，詣在為鷹嘴豆的高值化以及萌芽鷹嘴豆功能食品的開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鷹嘴豆(Kabuli)；牛血清白蛋白(標準品)、鷹嘴豆芽素A(標準品)；耐熱α-淀粉酶(20～60U/μL)、葡萄糖淀粉酶(300 U/mL)、豬胰腺淀粉酶(4～7 U/μL)、轉(zhuǎn)化酶(>300 U/mg)；GOPOD試劑盒；無水乙醇、氫氧化鉀、醋酸鈉、甲醇，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

UV2800雙光束紫外可見光分光光度計，F(xiàn)D-K-50冷凍干燥機，波通RVA4500快速黏度分析儀，XHF-DY高速分散器，TDZ5-WS高速離心機，DKZ-3B數(shù)顯恒溫振蕩器，GHP-9080培養(yǎng)箱，DHG-9030電熱鼓風干燥箱。

1.3 方法

1.3.1 萌芽鷹嘴豆的制備

挑選顆粒飽滿的干鷹嘴豆種子，加入10倍體積去離子水于室溫下浸泡過夜，然后均勻平鋪在發(fā)芽盤上，于23 ℃進行萌芽，期間定時澆水保濕，每間隔24 h取樣，共取8次。將所得樣品去皮、凍干，分為2組，其中一組擇去豆芽，分別經(jīng)粉碎機粉碎后過100目篩，于-18 ℃冷凍保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 萌芽鷹嘴豆主要成分含量的測定

1.3.2.1 淀粉含量的測定

根據(jù)Ai等[5]的方法略加改進進行。準確稱取豆粉樣品200 mg于離心管內(nèi)，加入10 mL 80 %乙醇溶液振蕩混勻，離心棄去上清液。向沉淀中加入4 mL 2 mol/L KOH溶液，冰水浴中攪拌均勻，再加入pH 3.8、1.2 mol/L醋酸鈉緩沖液進行中和，之后分別加入0.2 mL的耐熱α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶，于50 ℃水浴振蕩水解30 min。將水解液全部轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中定容。取20 mL稀釋水解液于5 000 r/min離心，利用GOPOD試劑對上清液中葡萄糖含量進行測定并折算成干基樣品的淀粉含量。

1.3.2.2 蛋白質(zhì)含量的測定

采用考馬斯亮藍法測定蛋白質(zhì)含量。

1.3.2.3 還原糖含量的測定

根據(jù)GB 50097—2016采用直接滴定法測定樣品中還原糖含量。

1.3.2.4 異黃酮含量的測定

根據(jù)薛峰等[6]的方法略加改進的三波長紫外分光光度法測定。

異黃酮標準曲線的制作：準確配制200 μg/mL的鷹嘴豆芽素A(標準品)標準溶液， 分別吸取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于25 mL容量瓶，用70 %乙醇溶液定容，分別在波長241、261、281 nm處測定吸光度，以70%乙醇為對照，以鷹嘴豆芽素A(標準品)溶液溶度濃度C為橫坐標、吸光度值A(chǔ)為縱坐標制作標準曲線。

異黃酮含量測定：準確稱取50 mg樣品于具塞離心管中，加入10 mL 70%乙醇，加蓋后于60 ℃超聲30 min，再4 000 r/min離心10 min，將上清液轉(zhuǎn)移至干凈離心管，向沉淀中加入5 mL 70%乙醇，超聲提取并離心，如此重復提取2-3次。合并提取液，按照標準曲線制作方法測定吸光度，根據(jù)公式計算樣品吸光度值，并帶入標準曲線，計算樣品異黃酮含量。

ΔA=A261-(A241+A281)/2

式中：ΔA為樣品吸光度；A261、A241和A281分別為樣品在波長261、241、281 nm時的吸光度。

1.3.3 萌芽鷹嘴豆粉的功能特性1.3.3.1 持水性(WHC)和持油性(OHC)的測定[7]

準確稱取300 mg樣品，加入30 mL去離子水，室溫下低速攪拌24 h，然后于4 000 r/min離心30 min，準確讀取上清液體積[11]。WHC表示為1 g干燥樣品能夠吸附水的體積。

準確稱取300 mg樣品，加入3 mL大豆油，室溫下攪拌混合30 min，然后于4 000 r/min離心30 min，讀取上清液體積[11]。OHC表示為1 g干燥樣品能夠吸附植物油的體積。

1.3.3.2 乳化能力和發(fā)泡能力的測定[8]

準確稱取500 mg樣品，加入10 mL去離子水，室溫攪拌混合30 min后再加入10 mL大豆油，高速均質(zhì)機處理1 min。將所得乳液以4 000 r/min離心5 min，然后測量乳液體積。乳化能力表示為乳化層體積占總體積的百分比。

準確稱取400 mg樣品，加入20 mL去離子水，室溫攪拌混合30 min后，于12 000 r/min條件下均質(zhì)1 min。發(fā)泡能力表示為均質(zhì)前后樣液體積增加百分比。

1.3.3.3 黏度性質(zhì)測定

準確稱取豆粉樣品，加水配制成12%質(zhì)量濃度的懸浮液，利用RVA儀分析豆粉的糊化及黏度特性。RVA測定程序為：50 ℃下平衡1 min，以9 ℃/min的速度升溫加熱至95 ℃，保溫4 min，再以9 ℃/min降溫冷卻至50 ℃并保持2 min。

1.3.4 萌芽鷹嘴豆粉的淀粉消化特性

采用Englyst法并稍加修改[9]。準確稱取豆粉樣品300 mg，加入10 mL 0.1 mol/L的醋酸鈉緩沖溶液(pH 5.2)和25 mg瓜爾豆膠，混勻后于37 ℃保溫平衡。配制含40 U/mL葡萄糖淀粉酶和0.1 g/mL豬胰腺酶的混合酶液，從中吸取2.5 mL加入豆粉樣品中，快速混勻并于37 ℃振蕩水浴中酶解，分別于0、20、40、60、90、120、160 min取水解液150 μL，立即加入20 mL 66 %乙醇中混合均勻，4 000 r/min離心5 min，取100 μL上清液用GOPOD試劑盒測定葡萄糖含量，繪制萌芽豆粉中淀粉的消化速率曲線，計算快消化(RDS)、慢消化(SDS)和抗性淀粉(RS)含量。

RDS=(G20-GF)×0.9/m×100%

SDS=(G120-G20)×0.9/m×100%

RS=[m-(RDS+SDS) ]/m×100%

但是，也有的電視劇太不重視生活的真實了。有的女演員睡覺的時候還戴著假睫毛，畫著眉毛，涂著口紅。還有一部電視劇，一個人手里拿了一根蠟燭，在門外時，蠟燭只剩小半根了。可進了屋，蠟燭竟變成了大半根。這樣的低級錯誤也不改正，叫人還怎么看下去？

式中：GF為淀粉中游離的葡萄糖的質(zhì)量/mg，G20為酶解20 min產(chǎn)生葡萄糖的質(zhì)量/mg，G120為酶解120 min產(chǎn)生葡萄糖的質(zhì)量/mg，m為樣品中總淀粉質(zhì)量/mg。

1.4 數(shù)據(jù)處理

各組實驗均重復3次，采用Microsoft Excel對數(shù)據(jù)進行整理計算，并進行顯著性分析，采用Origin 2018軟件做圖。

2 結(jié)果和分析

2.1 萌芽鷹嘴豆的制備

鷹嘴豆經(jīng)恒溫23 ℃萌芽處理后，子葉長出萌芽，萌芽120 h時芽長達到最大，之后出現(xiàn)側(cè)須。不同萌芽時間的鷹嘴豆外貌形態(tài)見圖1。

圖1 不同萌芽時間鷹嘴豆外貌形態(tài)

2.2 萌芽處理對鷹嘴豆主要成分含量的影響

2.2.1 萌芽處理對鷹嘴豆淀粉和還原糖含量的影響

從表1結(jié)果看，鷹嘴豆經(jīng)過萌芽處理，其淀粉含量總體呈下降趨勢而還原糖含量則逐漸增加。其中，無芽鷹嘴豆粉中淀粉含量和還原糖含量均高于帶芽豆粉，說明萌芽鷹嘴豆中的淀粉和還原糖都主要存在于子葉中，而萌芽中含量較少。由于淀粉的損耗量遠大于還原糖的增加量，說明鷹嘴豆種子在萌芽過程中，淀粉經(jīng)淀粉酶水解后作為能量被種子的呼吸作用所利用或又進一步轉(zhuǎn)化成其他成分[11]。但需要注意的是，由于萌芽會導致鷹嘴豆種子干物質(zhì)成分的損耗，因此，由于萌芽導致的淀粉實際消耗量應大于實驗測得的淀粉含量降低值，且隨著萌芽時間的延長這一差距會更加明顯。

表1 不同萌芽時間鷹嘴豆粉中淀粉和還原糖質(zhì)量分數(shù)/%

2.2.2 萌芽處理對鷹嘴豆蛋白質(zhì)含量的影響

鷹嘴豆種子的貯存蛋白主要存在于子葉中，是鷹嘴豆蛋白的主要來源。由圖2可見，鷹嘴豆在萌芽期間，蛋白質(zhì)含量先呈現(xiàn)增加的趨勢，之后又略有下降，其中，帶芽鷹嘴豆粉中蛋白質(zhì)含量略高于無芽豆粉，說明豆芽中蛋白質(zhì)的含量高于子葉部分。在鷹嘴豆萌芽過程中其蛋白含量變化受多種因素的影響，隨著萌芽過程中蛋白水解酶的活化，會有結(jié)合蛋白質(zhì)從細胞結(jié)構(gòu)中釋放出來，發(fā)生大分子蛋白的部分水解、細胞組織的分化等[12]；另外，萌芽過程中鷹嘴豆中異黃酮、單寧等含量會發(fā)生變化，在一定程度上也影響鷹嘴豆可檢測蛋白質(zhì)的數(shù)量[13]。在鷹嘴豆萌芽的前期，隨著不溶性貯存蛋白的水解、新蛋白質(zhì)的合成，豆粉蛋白含量也增加，而在萌芽后期，隨著不溶性蛋白增加又導致蛋白含量測定值下降。由于萌芽導致的豆干物質(zhì)損耗，萌芽鷹嘴豆粉蛋白含量的增減結(jié)果應大于豆粉的蛋白測量值。

注：同組數(shù)據(jù)標有不同小寫字母表示具有顯著性差異(P<0.05)，下同。圖2 不同萌芽時間鷹嘴豆粉中蛋白質(zhì)含量變化

豆芽素A為鷹嘴豆中含量最高的一類異黃酮成分[14]。由圖3可見，經(jīng)過萌芽處理，三種樣品(無芽鷹嘴豆粉、帶芽鷹嘴豆粉和鷹嘴豆芽粉)中豆芽素A的含量均顯著增加，特別是鷹嘴豆芽粉的豆芽素A的含量遠高于豆粉，說明萌芽處理可以促進鷹嘴豆異黃酮的合成，且豆芽中含量遠高于子葉。種子在萌芽過程中異黃酮含量增加主要是由于苯丙氨酸裂解酶活性增加所致[15]。異黃酮具有預防心血管疾病、抗氧化、增強耐缺氧能力和抗紫外線輻射等多種生理功能。通過對鷹嘴豆進行萌芽處理，可作為補充植物異黃酮類功能食品的原料。

圖3 不同萌芽時間鷹嘴豆粉中豆芽素A含量的變化

2.3 萌芽鷹嘴豆粉的加工特性

2.3.1 萌芽處理對鷹嘴豆粉持水性(WHC)和持油性(OHC)的影響

食品原料的持水、持油性是非常重要的加工特性，優(yōu)良的持水、持油性可以有效提升食品的品質(zhì)、增加食品的穩(wěn)定性。從圖4可以看出，萌芽處理能夠顯著影響鷹嘴豆粉的持水和持油性，其中帶芽豆粉又都明顯好于無芽豆粉。豆粉的持水、持油特性通常認為與碳水化合物含量、蛋白質(zhì)含量及其結(jié)構(gòu)極性有關(guān)[16]。在萌芽的前期，由于纖維素以及蛋白含量的增加，豆粉的持水性和持油性也相應增加，萌芽導致蛋白質(zhì)疏水性的適度提高，也是增加豆粉持油性的有利因素[17]。與子葉相比，干豆芽中含較多蛋白質(zhì)和纖維素，所以帶芽豆粉的持水、持油性也明顯好于無芽豆粉。但在萌芽后期，由于功能性較差的結(jié)構(gòu)纖維的大量增生，導致無芽豆粉持水、持油性呈下降趨勢。

圖4 萌芽時間鷹嘴豆粉持水性和持油性的變化曲線

2.3.2 萌芽時間對鷹嘴豆粉乳化能力和發(fā)泡能力的影響

食品原料的乳化和發(fā)泡能力也是重要的加工特性，對形成食品均一質(zhì)地或細膩蓬松的結(jié)構(gòu)具有重要意義[18]。從圖5數(shù)據(jù)可以看出，萌芽處理對鷹嘴豆粉的乳化能力影響不大，但有助于豆粉發(fā)泡能力的提高。豆粉的乳化和發(fā)泡能力跟蛋白質(zhì)含量、分子結(jié)構(gòu)以及其分子質(zhì)量大小密切相關(guān)，同時也受豆粉中其他成分的影響[19,20]。其中，萌芽導致的豆蛋白質(zhì)降解、分子質(zhì)量的降低，則在提高豆粉發(fā)泡能力方面作用更為顯著。帶芽豆粉中新生成蛋白、纖維以及異黃酮含量都高于無芽豆粉，因此兩種豆粉在發(fā)泡能力上也略有差異。

圖5 不同萌芽時間鷹嘴豆粉乳化能力和發(fā)泡能力變化曲線

2.4 萌芽時間對鷹嘴豆粉糊化特性的影響

由圖6可見，隨著萌芽時間的延長，豆粉的黏度快速下降。豆粉黏度的大小受淀粉、纖維素以及蛋白含量的多重影響，萌芽過程由于豆粉中淀粉含量降低、蛋白及纖維素含量提高，相應其黏度也呈降低趨勢。由于無芽豆粉中淀粉含量高于帶芽豆粉，其黏度也普遍高于后者。但值得注意的是，萌芽24 h時的豆粉黏度偏高，無芽鷹嘴豆粉萌芽24 h的黏度甚至超過了未萌芽豆粉。這種現(xiàn)象在其他萌芽谷物或豆類的文獻中也普遍出現(xiàn)[21]。究其原因，可能是在萌芽初期鷹嘴豆結(jié)構(gòu)變得相對松弛，限制淀粉顆粒吸水糊化的不利因素減少，同時淀粉含量還未顯著下降，從而導致豆粉糊黏度的上升[22]。

圖6 不同萌芽時間鷹嘴豆粉的RVA曲線

2.5 萌芽時間對鷹嘴豆粉水解速率的影響

食品中易消化淀粉的大量攝入跟人體心血管疾病、Ⅱ型糖尿病等的誘發(fā)密切相關(guān)，減少淀粉含量或降低淀粉的快消化性是提高食品健康性的重要方式[23]。從圖7可以看出，鷹嘴豆粉在水解初期淀粉水解速度很快，葡萄糖含量快速增加，后面逐漸趨于平衡。其中，無芽鷹嘴豆粉由于淀粉含量高于帶芽鷹嘴豆粉，相應其最終葡萄糖釋放量也普遍也高于后者；隨著萌芽時間的延長，豆粉最終葡萄糖釋放量也相應減少。由表2可見，經(jīng)過萌芽處理后，無芽和帶芽鷹嘴豆粉中快消化淀粉含量都顯著下降，而慢消化淀粉含量則明顯上升，其中帶芽豆粉的快消化淀粉高于無芽豆粉，說明在萌芽中含有少量新合成的快消化淀粉。因此，萌芽豆粉可能比未萌芽豆粉更符合健康的要求。

表2 不同萌芽時間鷹嘴豆粉的淀粉消化性萌芽時間/h

圖7 不同萌芽時間鷹嘴豆粉的淀粉水解曲線

在鷹嘴豆萌芽過程中，除了淀粉含量的下降，淀粉分子結(jié)構(gòu)、鷹嘴豆蛋白、纖維和異黃酮等含量的增減等都會影響淀粉的消化[24,25]。目前雖然鮮有萌芽對鷹嘴豆淀粉分子結(jié)構(gòu)的影響報道，但許多其他豆類和谷物的萌芽研究表明，萌芽期間植物優(yōu)先利用支鏈淀粉，長鏈淀粉含量上升，從而使淀粉消化性下降[26,27]。萌芽后鷹嘴豆蛋白和纖維素含量增加、異黃酮大量合成在一定程度上都會降低淀粉的消化速率及消化程度。

3 結(jié)論

鷹嘴豆經(jīng)萌芽處理后其淀粉含量略有下降，還原糖含量有所增加，蛋白質(zhì)含量則呈現(xiàn)先小幅增加后又略微下降的趨勢，異黃酮含量增加最為顯著且以較高濃度存在于豆芽中。帶芽鷹嘴豆粉的淀粉含量低于無芽豆粉，而蛋白含量和異黃酮含量高于無芽豆粉。萌芽處理一定時間可使鷹嘴豆粉的持水性、持油性得到顯著提高，其中帶芽豆粉又好于無芽豆粉。萌芽處理對鷹嘴豆粉的乳化能力影響不大，但有助于豆粉發(fā)泡能力的提高。隨著萌芽時間的延長，鷹嘴豆粉黏度總體呈快速下降趨勢，但萌芽24 h的豆粉黏度較高。由于無芽豆粉中淀粉含量高于帶芽豆粉，其黏度也普遍高于后者。萌芽處理可以降低鷹嘴豆粉中淀粉的水解速率和最終葡萄糖生成量。相比未萌芽處理的豆粉，萌芽豆粉中快消化淀粉含量得到顯著降低而慢消化淀粉含量明顯升高。