鷹嘴豆消化特性及腸道健康作用研究進展

沈宇標(biāo)，向沙沙，石麗華，朱炫，應(yīng)劍，錢和

摘要：目的：進一步了解鷹嘴豆的消化特性及腸道健康作用。方法：對鷹嘴豆的主要營養(yǎng)物質(zhì)及其在胃腸道中的消化過程和在抗?fàn)I養(yǎng)因子下的消化特性，被腸道微生物消化及產(chǎn)生的腸道健康作用進行綜述，并探討不同加工方式對鷹嘴豆消化特性的影響。結(jié)果與結(jié)論：本綜述為鷹嘴豆的加工、食用、開發(fā)、應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鷹嘴豆;消化特性;營養(yǎng)物質(zhì);腸道微生物;加工

我國鷹嘴豆主要分布于新疆、青海、甘肅和云南等省，其中新疆占我國鷹嘴豆種植面積的83%[1-2]。Murty等[3]研究表明，連續(xù)12周進食鷹嘴豆100 g，比較容易獲得飽腹感，而且對高卡路里食品的攝入也明顯減少。Wallace等[4]研究表明，定期食用鷹嘴豆的人群可以降低53%肥胖的概率?；谄錉I養(yǎng)成分全面及容易讓人獲得飽腹感的特性，鷹嘴豆常常被加入到沙拉等健身食品中。

1鷹嘴豆的營養(yǎng)價值

鷹嘴豆富含人體所必需的七大營養(yǎng)素，其主要化學(xué)組成為（%干基）：蛋白質(zhì)26.94%、脂肪4.45%、膳食纖維19.03%、可利用碳水化合物39%、灰分2.97%[5]。鷹嘴豆是一種高蛋白食品，并且這些蛋白質(zhì)富含生物活性[6-8]。鷹嘴豆蛋白分為兩種：球蛋白和白蛋白。球蛋白是一種貯藏蛋白，主要由豌豆球蛋白和白蛋白組成，占可提取蛋白的60%～80%。白蛋白的含量低于球蛋白，占蛋白質(zhì)總量的15%～25%，卻在酶反應(yīng)、蛋白質(zhì)的代謝中起著至關(guān)重要的作用[9]。鷹嘴豆富含18種氨基酸，其中包括了8種人體不能自身合成的必需氨基酸，且含量高達353.1 mg/g，接近WHO/FAO推薦的理想蛋白質(zhì)含量（360 mg/g）。鷹嘴豆蛋白質(zhì)氨基酸評分約為60.5，總體營養(yǎng)價值高于常見的谷薯類及雜豆類植物蛋白（評分），是僅次于大豆蛋白（評分）的豆類植物蛋白來源[10-11]。

鷹嘴豆中含有多種糖類，主要的單糖和寡糖為：葡萄糖、半乳糖、果糖、蔗糖、麥芽糖和棉子糖。單糖和寡糖在鷹嘴豆中的成分見附表[12-13]（附表）。鷹嘴豆中淀粉含量達51.9 g/kg，占總碳水化合物的41%～50%[14]，是鷹嘴豆中主要功能物質(zhì)。其中，抗性淀粉的比例高達35%。鷹嘴豆中的膳食纖維含量達18～22 g/100g，含量遠高于其他豆類食品如豌豆（5.1 g/100g），是膳食纖維優(yōu)質(zhì)來源[13-15]。鷹嘴豆的不飽和脂肪酸高達86%，主要為油酸、亞麻酸和亞油酸，分別為32.71%、2.25% 、51.15%[16]。此外，鷹嘴豆植物油中還含有維持健康所必需的維生素E（0.82 mg/100 g），為該植物油的抗氧化等多種功能特性提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[17-18]。

2鷹嘴豆的消化特性

2.1鷹嘴豆蛋白質(zhì)的消化特性

在人體消化道中，蛋白質(zhì)被逐步分解為肽鏈和氨基酸。體外消化實驗發(fā)現(xiàn)，相對于黃豆，鷹嘴豆的蛋白質(zhì)可消化性更高，體外模擬的消化率達到65.3%～79.4%[19-20]。Wang等[19]發(fā)現(xiàn)，鷹嘴豆中的蛋白質(zhì)在短時間內(nèi)被胃蛋白酶水解后，便會產(chǎn)生小于25 kDa的多肽。SDS-PAGE圖譜中發(fā)現(xiàn)，不同沉降系數(shù)的鷹嘴豆蛋白消化也略有不同。沉降系數(shù)為11 S的蛋白會在短時間內(nèi)立刻水解為較低摩爾質(zhì)量的多肽，而沉降系數(shù)為7 S的蛋白直到30 min后才開始被水解。經(jīng)過兩小時的胃蛋白酶和胰蛋白酶消化后，鷹嘴豆中超過75%的蛋白質(zhì)能被分解為小分子多肽或者氨基酸，它們作為蛋白質(zhì)的主要吸收形式，說明鷹嘴豆3/4的蛋白質(zhì)可被消化吸收。鷹嘴豆蛋白消化水解程度上不僅受蛋白結(jié)構(gòu)也受到體系中抑制劑（如胰蛋白酶抑制劑、植酸，多酚和凝集素等）的影響。鷹嘴豆中的白蛋白具有較高因含有半胱氨酸而不易被胃蛋白酶和胰蛋白酶消化的多肽。這些不易消化的白蛋白多肽中包括了胰蛋白酶抑制劑，因此鷹嘴豆中的蛋白水解消化程度也受到這些胰蛋白酶抑制劑的影響[21-22]。植酸作為抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)可與帶正電荷的氨基酸結(jié)合，進而降低氨基酸的消化率，抑制人體對鷹嘴豆中蛋白質(zhì)的消化吸收[23]。但無論是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)還是抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)均受到加工方法的影響[24]。

2.2鷹嘴豆淀粉的消化特性

在咀嚼過程中，口腔分泌的唾液淀粉酶能夠酶解切斷鷹嘴豆中的淀粉[25]。部分消化后的鷹嘴豆淀粉過胃到達十二指腸時，胰腺分泌的α-淀粉酶會把較長鏈淀粉切割成短鏈淀粉，后經(jīng)小腸分泌的α-葡萄糖苷酶將雙糖切割成葡萄糖。此時所有快速消化淀粉以及大部分慢速消化淀粉被分解為雙糖或者葡萄糖被小腸吸收。相對于土豆、大米等食品，鷹嘴豆淀粉能夠在小腸中慢速消化，因而具有較低血糖生成指數(shù)（GI= 28±6）[26]。

鷹嘴豆除了因為具有較高含量的慢速消化淀粉和抗性淀粉外，還因為自身兩個消化特性而被作為低GI食品。一是鷹嘴豆中皂苷含量高于蒺藜、綠豆、小扁豆和蠶豆等植物，皂苷雖對唾液淀粉酶的活性無明顯抑制作用，但能顯著降低鷹嘴豆消化過程中α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的活性[27]。同時，鷹嘴豆中植酸還能與淀粉結(jié)合，抑制淀粉酶的作用，降低碳水化合物的消化率[23]。二是鷹嘴豆組織和細胞結(jié)構(gòu)能夠減慢甚至阻止淀粉酶與細胞壁內(nèi)淀粉顆粒的接觸，從而降低淀粉被消化酶的利用率。研究發(fā)現(xiàn)，將鷹嘴豆蒸煮超過10 min后，其中淀粉酶抑制劑的活性便會消失[23]。但同時也會增加抗性淀粉的含量，因此淀粉的消化吸收不會顯著提高。

2.3鷹嘴豆脂肪的消化特性

脂肪的消化吸收與脂肪酸的碳鏈長短、熔點、飽和度、不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸比值（U/S）有關(guān)。碳鏈短的脂肪酸比碳鏈長的脂肪酸容易吸收，U/S越高，對應(yīng)飽和度越低，融點越低，越容易消化[28-29]。Stahy等[30]指出，U/S大于1.5時，仔豬對脂肪的消化為85%～92%。鷹嘴豆不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸比值（U/S）達5.7，說明鷹嘴豆中的脂肪能夠被較好地消化吸收。與淀粉、蛋白質(zhì)相類似，鷹嘴豆脂肪的消化吸收也會受其他物質(zhì)影響。體外消化實驗發(fā)現(xiàn)，鷹嘴豆中的皂苷含量與脂肪酶的活性呈現(xiàn)負相關(guān)進而影響脂肪的消化吸收[27]。植酸可與脂肪酸發(fā)生反應(yīng)，在腸道內(nèi)生成不溶性物質(zhì)，從而降低脂肪的吸收率[23-31]。

3鷹嘴豆的腸道微生物消化特性及腸道健康作用

鷹嘴豆蛋白質(zhì)經(jīng)過小腸水解消化后，大部分可消化分解為小分子多肽和氨基酸被吸收。而過量的氨基酸以及不被消化的復(fù)雜蛋白質(zhì)則會進入大腸，被腸道微生物進一步分解為各類具有生物活性的代謝物。腸道細菌可以產(chǎn)生天冬氨酸、半胱氨酸、絲氨酸蛋白酶。在典型的糞便樣品中，這些細菌酶的表達量遠遠超過人類細胞產(chǎn)生的蛋白酶量[32]。若鷹嘴豆蛋白未消化完全，復(fù)雜蛋白質(zhì)和過量氨基酸到達大腸后被Fusobacterium、擬桿菌（Bacteroides）、韋永氏菌（Veillonella）以及Megasphaera elsdenii等腸道微生物作為底物發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸、支鏈脂肪酸、氣體（二氧化碳、硫化氫、甲烷和氨氣）和含氮代謝物質(zhì)如胺類、甲酚吲哚等物質(zhì)[33]。

通常，只有極少的一部分膳食脂肪到達結(jié)腸。已知腸道中的乳酸桿菌（Lactobacillus）、腸球菌（Enterococcus）、梭菌（Clostridia）和變形桿菌（Proteobacteria）可以利用不被小腸消化的脂肪水解成甘油三酸酯進而生成1，2-丙二醇，被其他微生物利用生成丙酸[34]。鷹嘴豆中不被消化的脂肪可在大腸二次吸收利用。

鷹嘴豆中抗性淀粉以及不被消化的淀粉則會逃避小腸吸收進入大腸，到達大腸的淀粉能被布氏瘤胃球菌（Ruminococcus bromii）和青春雙歧桿菌（Bifidobacterium adolescentis）這兩種菌降解產(chǎn)生益于人體的代謝物，除此之外腸道中也有可能還存在著其他菌能夠利用鷹嘴豆的抗性淀粉，如擬桿菌（Bacteroides）和厚壁門菌（Firmicutes）。其中Ruminococcus bromii能通過代謝抗性淀粉產(chǎn)生各種長度的糖和乙酸鹽供養(yǎng)其他優(yōu)勢物種并產(chǎn)生更多有益的代謝產(chǎn)物[35-36]。而青春雙歧桿菌則是代謝抗性淀粉為乳酸鹽和其他短鏈糖類[37]。Warren等[38]的體外試驗也證明，抗性淀粉可以增加瘤胃球菌的相對豐富以及增加短鏈脂肪酸的含量。鷹嘴豆中抗性淀粉高達35%，因此可推斷Ruminococcus bromii 和青春雙歧桿菌是消化鷹嘴豆抗性淀粉，并產(chǎn)生腸道益生作用的重要角色。

膳食纖維不易被小腸吸收，一般到結(jié)腸中被微生物發(fā)酵利用，產(chǎn)生益于人體的活性物質(zhì)如短鏈脂肪酸等，或通過增加腸道蠕動性以促進排便[39]。鷹嘴豆中的膳食纖維含量高達19.03 g/100 g，主要為半纖維素[5]。梭菌屬是纖維素和半纖維素的主要降解菌，其能降解鷹嘴豆的膳食纖維并釋放出能量，產(chǎn)生有益的短鏈脂肪酸如丁酸和丙酸。根據(jù)NHANES[4]研究發(fā)現(xiàn)，食用鷹嘴豆的人群比普通人群降低了一半以上的肥胖率。腸道內(nèi)源性丙酸能夠抑制膽固醇合成的特性，在鷹嘴豆預(yù)防肥胖方面也起到了不容忽視的作用，小鼠實驗證實了給高脂飲食小鼠喂食鷹嘴豆纖維可以增加小鼠腸道中丙酸的濃度，降低肥胖率。此外抗性淀粉除了能夠增加腸道中丁酸鹽、葡萄糖以外，還能促進一種重要的腸激素肽升高，進而降低人們的食欲，從而自主控制飲食過多[40]。

鷹嘴豆中多種營養(yǎng)物質(zhì)如氨基酸、脂肪、抗性淀粉以及膳食纖維等可以進入腸道，除了降壓減肥，鷹嘴豆對于維持腸道微生態(tài)健康也具有重要意義。Monk等[3]發(fā)現(xiàn)，給C57BL/6小鼠喂食鷹嘴豆，鷹嘴豆不僅能夠增加腸道粘液mRNA的表達從而加強腸道屏障，還會增加腸道中能夠合成丁酸的普氏桿菌相對豐度。除此之外，一項人體實驗也發(fā)現(xiàn)長期食用鷹嘴豆可以增加丁酸合成菌Faecalibacterium在人體中的相對豐度[41]。丁酸作為小腸上皮細胞的能量來源，具有維護腸道黏膜的完整性，同時還具有抗炎、抗腫瘤活性、增強結(jié)腸屏障、誘導(dǎo)免疫細胞增殖和分化的作用。因此補充鷹嘴豆能夠促進腸道微生物合成丁酸，進而增強腸道屏障和免疫屏障，維護腸道健康。此外鷹嘴豆還可以通過腦腸軸調(diào)節(jié)機體健康，谷氨酸作為鷹嘴豆蛋白質(zhì)中含量最多的氨基酸（17.3 g/100 g）[11]。谷氨酸可被擬桿菌、雙歧桿菌以及乳酸菌通過脫氨基反應(yīng)生成γ-氨基丁酸（GABA），GABA是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，GABA缺少與抑郁癥和焦慮癥的發(fā)病機制有關(guān)[42]。

4加工方法對鷹嘴豆消化特性的影響

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，鷹嘴豆加工與食用方法多種多樣。食品加工方法是指一系列機械或者熱處理方法去改變食品結(jié)構(gòu)或者保存食物。這些加工方法主要包括浸泡，微波，輻射，烘焙，高溫或者高壓蒸煮等。不同的加工方法會影響鷹嘴豆中營養(yǎng)成分和結(jié)構(gòu)，進而影響營養(yǎng)素的消化。因此探討加工方法對鷹嘴豆的消化特性對如何食用鷹嘴豆具有指導(dǎo)作用。Clemente等[44]發(fā)現(xiàn)，在體外消化實驗中，烹飪過的鷹嘴豆的蛋白質(zhì)有著更好的消化性。100℃熱處理鷹嘴豆30 min，白蛋白的消化率顯著提高，這可能是由于熱處理滅活了胰蛋白酶抑制劑的活性。Donata等[24]證實了這一點，發(fā)現(xiàn)100℃蒸煮鷹嘴豆、長時間浸泡鷹嘴豆、微波輻射以及超高溫滅菌處理鷹嘴豆都能夠有效減少胰蛋白酶抑制劑、植酸單寧等物質(zhì)進而提高蛋白質(zhì)的消化吸收率。此外Sahayog等[45]發(fā)現(xiàn)，將鷹嘴豆干燥、吸水浸泡、發(fā)芽和浸泡后烹飪處理，在體外消化過程中可溶性蛋白百分比，氨基氮的含量均有顯著不同，其中發(fā)芽后3 d的鷹嘴豆具有最高的可溶性蛋白，吸水后的鷹嘴豆經(jīng)過體外消化可釋放最多的氨基氮。

不同鷹嘴豆加工產(chǎn)品的淀粉消化情況也略有不同，這些產(chǎn)品包括家庭烹飪，罐裝和預(yù)熟后真空包裝完整顆粒的鷹嘴豆，以及鷹嘴豆粉和面粉混合的面包產(chǎn)品。其中，預(yù)熟后真空包裝完整顆粒的鷹嘴豆產(chǎn)品的快速消化淀粉含量較高，血糖生成指數(shù)遠高于其他加工方式。而在鷹嘴豆粉和面粉混合的面包產(chǎn)品中，無論使用鷹嘴豆粉還是膨化鷹嘴豆粉，均對面包的血糖指數(shù)無影響[46]。SUSHIL等[47]發(fā)現(xiàn)，將鷹嘴豆淀粉經(jīng)過60℃（未糊化淀粉）和95℃（糊化淀粉）熱處理后，并用胰α-淀粉酶進行水解，兩種溫度下處理后的鷹嘴豆并不能提高淀粉酶水解淀粉的能力。此外，熱處理后的抗性淀粉含量反而會顯著增加，并且更加適合糖尿病病人食用，可以用于降血糖功能食品的研究。

蛋白質(zhì)和脂肪可以影響食物的血糖生成指數(shù)。蛋白質(zhì)對淀粉具有包埋作用，限制了淀粉酶與淀粉的接觸，使淀粉難以消化吸收。崔亞楠等人比較了鷹嘴豆、脫脂鷹嘴豆、脫蛋白鷹嘴豆、鷹嘴豆淀粉的體外消化曲線發(fā)現(xiàn)，在消化初期，所有樣品均呈現(xiàn)較高的淀粉水解率。但是最后4種鷹嘴豆樣品的血糖生成指數(shù)就顯著不同，從低到高依次為鷹嘴豆、脫脂鷹嘴豆、脫蛋白鷹嘴豆和鷹嘴豆淀粉，這可能是因為豆類淀粉外層被蛋白質(zhì)、脂肪和纖維包裹，使得淀粉酶與糊化淀粉難以接觸。

5結(jié)論

基于鷹嘴豆的消化特性，鷹嘴豆可經(jīng)過預(yù)處理或不同加工方式食用，以針對性應(yīng)用于不同營養(yǎng)需求的人群。鷹嘴豆可經(jīng)過熱處理滅活蛋白酶抑制劑，或加工食用前添加植酸酶酶解去除植酸以提高蛋白的消化率，可應(yīng)用于消化能力弱和需要大量補充蛋白的人群;鷹嘴豆因熱處理可提高蛋白消化率的同時，淀粉消化率不會升高而繼續(xù)保持低GI的特性，適用于需要補充蛋白，但不便攝入過多以碳水化合物為能量的健身人群和糖尿病患者;食用鷹嘴豆較食用脫脂鷹嘴豆，由于結(jié)構(gòu)包埋，攝入后吸收到來自蛋白和淀粉中的能量可能更少，以適用于肥胖人群等;因此了解鷹嘴豆的消化特性，針對不同需求的人群對鷹嘴豆的食用和最大功能的發(fā)揮有重要的指導(dǎo)意義。鷹嘴豆對腸道健康的影響探究還處于起步階段，根據(jù)現(xiàn)有的人群實驗和小鼠實驗可知補充鷹嘴豆能夠提高腸道內(nèi)有益代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸的產(chǎn)量進而起到維持腸道健康的作用。鷹嘴豆之間的營養(yǎng)物質(zhì)能因為互相作用而影響營養(yǎng)物質(zhì)間的消化特性。與此同時，不同營養(yǎng)物質(zhì)本身對腸道微生態(tài)的影響也有著明顯差別。而不同的加工方法會影響不同營養(yǎng)物質(zhì)的消化特性，進而改變對腸道微生物的影響。因此有必要對三者之間的關(guān)系進一步了解，進而能夠?qū)椬於箤θ梭w的影響有更加精準(zhǔn)的了解，以及對產(chǎn)品加工和相關(guān)研發(fā)有更加精細化的指導(dǎo)。

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Research Progress on Digestive Characteristics and Intestinal Health Effects of Chickpea

SHEN Yu-biao1，XIANG Sha-sha2，SHI Li-hua2，ZHU Xuan2，YING Jian3，QIAN He1

（1School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214028，China;2 School of Food Science and Biotechnology，Zhejiang Gongshang University，Hangzhou 310018，China;3 Beijing Key Laboratory of Nutrition，Health and Food Safety，COFCO Nutrition and Health Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 102200，China）

Abstract：Objective To further konw about the digestibility and intestinal health effect of chickpeas.Method The main nutrients of chickpea and its digestion in the gastrointestinal tract and the digestive characteristics under the antinutritional factors，and the effects of the intestinal health by gut microbes digesting were illustrated.The effects of different processing methods on the digestive characteristics of chickpea were also discussed.Result and ConclusionThe review has important guiding significance for the subsequent processing，consumption，development and application of chickpea.

Keywords：chickpea;digestive characteristics;nutrient;intestinal microorganism;process