脱脂脱皮对芸豆营养成分及蛋白提取率的影响

梁 珊，高小丽，高金锋，王鹏科，冯佰利

(西北农林科技大学 农学院，陕西 杨凌 712100)

脱脂脱皮对芸豆营养成分及蛋白提取率的影响

梁 珊，高小丽，高金锋，王鹏科，冯佰利

(西北农林科技大学 农学院，陕西 杨凌 712100)

【目的】 研究不同处理方法对不同品种芸豆营养成分含量和蛋白提取率的影响。【方法】 分别制备8个品种芸豆(YD04-01～YD04-08)的脱脂、脱皮和脱皮脱脂粉，以不进行处理的全粉为对照，测定不同芸豆粉水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白、碳水化合物的含量，比较不同处理方法对8个品种芸豆粉营养成分含量及蛋白提取率的影响。【结果】 与芸豆全粉的营养成分相比，脱脂和脱皮处理都能使芸豆粉水分含量降低，脱皮处理的影响更大；脱脂和脱皮处理均能使芸豆粉碳水化合物和粗蛋白含量显著增加，脱脂处理对碳水化合物含量的影响更大，脱皮处理对粗蛋白含量的影响更大；脱脂处理使芸豆粉灰分含量显著增加，脱皮处理使灰分含量显著降低。脱皮脱脂处理后，芸豆粉中水分含量显著降低，粗蛋白、灰分和碳水化合物的含量均提高。不同品种芸豆营养成分含量存在一定差异，其中，YD04-04水分含量最低，灰分和碳水化合物含量较高；YD04-07粗脂肪含量最高；YD04-08粗蛋白含量最高。与全粉和脱脂粉相比，脱皮及脱皮脱脂处理后芸豆粉蛋白提取率显著提高；与脱脂处理相比，脱皮处理对芸豆蛋白提取率的影响更大。不同品种芸豆粉蛋白提取率存在一定差异，为55.47%～58.63%。【结论】 与芸豆全粉和脱脂粉相比，脱皮及脱皮脱脂处理能显著增加芸豆粗蛋白含量及蛋白提取率，水分和灰分含量显著降低，脱皮及脱皮脱脂处理是芸豆蛋白提取的最佳前处理方法。

芸豆；脱脂粉；脱皮粉；蛋白质提取率

芸豆(PhaseolusvulgarisL.)是世界上种植面积仅次于大豆的食用豆类作物，也是我国杂豆出口中最主要的商品之一[1]。在我国，芸豆分布广泛，黑龙江、吉林、内蒙古、陕西、云南等11省均有种植[2]。芸豆营养丰富，富含蛋白质、维生素、可溶性纤维、抗氧化剂，脂肪含量低，是巴西、印度、墨西哥及日本等国家民众广泛食用的豆类品种之一[3]。芸豆还能降低心脏病、肥胖和癌症的风险，在控制体质量以及素食应用方面有很大的发展潜力[4]。

影响植物蛋白质提取的因素有很多。Anton等[5]研究表明，在相同的提取条件下，未脱皮芸豆蛋白的提取率为69.7%～76.4%，脱皮后蛋白提取率为80.6%～87.9%。Deshpande等[6]研究了去皮对芸豆植酸、蛋白酶抑制剂以及鞣质含量的影响，结果表明去皮能显著提高芸豆中植酸以及蛋白酶抑制剂的含量，降低鞣质的含量，去皮还能显著提高芸豆蛋白的消化率。张杰等[7]研究表明，燕麦淀粉经脱脂后粗蛋白含量显著提高；赵九永等[8]研究了脱脂对小麦粉理化特性的影响，结果表明脂肪能与蛋白结合，从而降低蛋白质的提取率。不同的研究使用的蛋白提取前处理方法不尽相同，Yin等[9]使用脱皮脱脂的芸豆粉提取芸豆蛋白，而Rui等[10]使用脱脂但没有脱皮的芸豆提取蛋白质，他们均研究了芸豆蛋白的理化性质，但没有分析提取前加工方法对芸豆蛋白提取率的影响。朱科学等[11]研究了脱脂处理对小麦胚分离蛋白理化性质的影响，结果表明，经过脱脂处理，小麦胚分离蛋白的得率显著提高。聂丽洁等[12]研究了脱皮脱脂对杂豆粉理化性质的影响，表明经不同方法处理后不同杂豆粉间理化性质具有一定的差异。芸豆脂肪含量较低，为10～30 g/kg，目前关于脱脂对不同品种芸豆蛋白提取率影响的研究较少。本研究以8个不同品种的芸豆为试验材料，研究不同处理方法对芸豆营养成分以及蛋白提取率的影响，旨在为芸豆蛋白的加工利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

8个芸豆品种来自于陕西杨凌西北农林科技大学农学院小杂粮课题组，籽粒饱满，色泽正常，其农艺性状见表1。

表1 芸豆品种及农艺性状Table 1 Agronomic characters of kidney beans

1.2 主要仪器及设备

FW100型高速万能粉碎机，泰斯特仪器有限公司生产；TDL-5-A型低速台式大容量离心机，上海安亭科学仪器厂生产；KJELTEC8400型凯氏定氮仪，丹麦福斯公司生产；SZF-06粗脂肪测定仪，上海新嘉电子有限公司生产；2001型电炉温度控制器，北京市光明医疗仪器厂生产；723PC型可见分光光度计，上海光谱仪器有限公司生产。

1.3 方 法

1.3.1 不同芸豆粉的制备 全粉：将供试芸豆洗净，于45 ℃烘干后粉碎，过孔径0.175 mm的筛，常温保存。

脱脂粉：将芸豆全粉与正己烷按1∶5质量(g)体积(mL)比例混合，电磁搅拌器搅拌1 h，弃去正己烷，重复脱脂2次，将沉淀置于通风橱中风干12 h，常温储存备用。

脱皮粉：将芸豆浸泡在1 g/L的 NaHCO3溶液中过夜，手工脱皮，于45 ℃烘24 h，粉碎机粉碎，过孔径0.175 mm筛，装袋备用，常温保存。

脱皮脱脂粉：将脱皮芸豆粉与正己烷以1∶5质量(g)体积(mL)比例混合，电磁搅拌器搅拌1 h，弃去正己烷，重复脱脂2次，将沉淀置于通风橱中风干12 h，常温储存备用。

1.3.2 不同芸豆粉基本成分的测定[13]粗脂肪含量采用GBT 5512-2008方法测定；水分含量采用GB 5497-1985方法(105 ℃恒温称质量法)测定。

粗蛋白含量测定：分别称取各种芸豆粉0.5 g，加7.8 g混合催化剂(m(CuSO4)∶m(K2SO4)=0.8∶3.9)和12 mL浓硫酸，消煮 50 min之后使用FOSS 8400型全自动凯氏定氮仪测定。蛋白质系数取6.25。

灰分含量测定：采用GB 22510-2008中的方法(550 ℃灼烧法)测定。

碳水化合物含量测定：采用蒽酮-硫酸比色法。称取0.5 g样品，加入15 mL蒸馏水，磨成匀浆转入三角瓶中，加入盐酸沸水浴水解0.5 h，冷却后用NaOH调至中性，过滤，取滤液并稀释。随后吸取1 mL样品提取液，加入4 mL蒽酮，于620 nm下采用比色法测定吸光度。根据标准曲线计算碳水化合物的含量。

以上测定指标单位均用质量分数表示。

1.3.3 不同处理对蛋白质提取率的影响 将芸豆粉与蒸馏水按1∶10质量(g)体积(mL)比混合，用0.5 mol/L的NaOH调pH至8.0，于室温下搅拌提取1 h，3 500 r/min 离心20 min。将沉淀与蒸馏水按固(g)液(mL)比1∶5提取2次，将3次上清液混合，用0. 5 mol/L HCI调pH至等电点沉淀蛋白质，在4 ℃的条件下放置2 h，于3 500 r/min离心20 min。将沉淀溶于蒸馏水中，用0.5 mol/L NaoH调pH至7.0，搅拌使沉淀复溶后，用凯氏定氮法测定蛋白含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2007进行数据统计，用SAS 7.0进行方差显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同处理方法对芸豆粉营养成分含量的影响

表2中给出了8种芸豆营养成分含量的平均值。由表2可以看出，不同处理方法所得芸豆粉中水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白、碳水化合物等营养成分的含量存在一定差异，其中脱皮粉、脱皮脱脂粉的粗蛋白含量显著高于全粉和脱脂粉。

表3中给出了各种芸豆4种粉营养成分含量的平均值。由表3可以看出，不同品种芸豆粉中水分、灰分、粗脂肪、粗蛋白、碳水化合物等营养成分含量存在一定差异，其中YD04-08品种粗蛋白含量较高，粗脂肪和碳水化合物含量较低；YD04-04品种碳水化合物含量较高，而粗脂肪和粗蛋白含量相对较低。

表2 不同芸豆粉的营养成分含量Table 2 Nutritional ingredients of different kidney beans %

注：*:表中数据为8种芸豆的平均值。同列数据后标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下表同。

Note:The data are averages of 8 kidney beans.Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05).The same below.

表3 不同品种芸豆粉的营养成分含量Table 3 Nutritional ingredients of different kidney beans %

注：*表中数据为全粉、脱脂粉、脱皮粉和脱脂脱皮粉的平均值。

Note:The data are averages of F,DF,DH and B.

2.1.1 水分含量 由表2和表3可以看出，芸豆全粉的水分含量最高(11.27%)，其次为芸豆脱脂粉(11.15%)，芸豆脱皮脱脂粉和脱皮粉水分含量较低(分别为9.85%和9.19%)；芸豆脱皮粉的水分含量显著低于芸豆全粉和脱脂粉；脱皮、脱脂及脱皮脱脂处理均能显著降低芸豆粉的水分含量；YD04-03和YD04-06品种水分含量最高，分别为10.80%和 10.74%，YD04-04品种水分含量最低，为9.78%。

由图1可以看出，不同品种间4种处理方法对芸豆粉水分含量的影响有差异。与其他品种相比，YD04-01、YD04-02和YD04-04经脱皮脱脂处理后水分含量较低；与其他处理方法相比，8个品种脱皮处理后水分含量较低。

图1 不同处理方法对各品种芸豆粉水分含量的影响
Fig.1 Contents of water in kidney beans treated by different methods

2.1.2 碳水化合物含量 由表2可以看出，不同芸豆粉中碳水化合物的含量为60.68%～62.11%，其中芸豆脱脂粉的碳水化合物含量最高，其次为脱皮脱脂粉、脱皮粉和全粉。可知脱脂和脱皮处理都能提高芸豆碳水化合物的含量，其中脱脂处理影响更大。由表3可知，8个芸豆品种中，YD04-04碳水化合物含量最高，为62.51%；YD04-08碳水化合物含量最低，为59.52%。由图2可以看出，经不同方法处理后，8个品种芸豆粉的碳水化合物含量略有不同，YD04-03、YD04-07、YD04-08和YD04-06脱脂处理碳水化合物的含量高于其他3种处理方法；其他品种均为脱皮脱脂处理的碳水化合物含量最高。

图2 不同处理方法对芸豆粉碳水化合物含量的影响
Fig.2 Contents of carbohydrate in kidney beans treated by different methods

2.1.3 粗蛋白含量 由表2和表3可以看出，不同方法处理后芸豆粉中粗蛋白含量为22.14%～24.33%，且脱皮粉与脱皮脱脂粉之间并无显著性差异，它们的蛋白含量均较高，其次为脱脂粉和全粉，可知脱皮处理对芸豆粉粗蛋白含量的影响更大；不同品种间芸豆粉粗蛋白含量为22.38%～25.24%，其中YD04-08粗蛋白含量最高，YD04-07最低。

由图3可以看出，脱脂处理对各品种芸豆粉粗蛋白含量影响不大；8种芸豆脱皮、脱皮脱脂粉的粗蛋白含量均较高。

图3 不同处理方法对芸豆粉粗蛋白含量的影响

2.1.4 灰分含量 由表2可以看出，不同处理间芸豆粉灰分含量呈显著性差异。芸豆脱脂粉的灰分含量最高，为3.86%；脱皮脱脂粉次之，为3.59%；全粉和脱皮粉分别为3.42%和3.40%。由图4可以看出，4种方法处理下，不同品种间灰分含量存在一定差异；YD04-01、YD04-03、YD04-05、YD04-06和YD04-08芸豆脱脂粉中灰分含量最高，YD04-04脱皮脱脂粉中灰分含量最高。

图4 不同处理方法对芸豆灰分含量的影响
Fig.4 Contents of ash in kidney beans treated by different methods

2.1.5 粗脂肪含量 由表2可以看出，不同方法处理后，芸豆全粉和脱皮粉之间粗脂肪的含量差异显著。由表3可知，不同品种间芸豆粉中脂肪含量存在一定差异，其中YD04-07的粗脂肪含量最高，为1.74%；YD04-02最低，为1.27%。由图5可以看出，脱皮后各品种粗脂肪含量均略有提高(除YD04-07外)。

2.2 不同处理方法对芸豆粉蛋白提取率的影响

由图6和表4可以看出，不同处理方法对芸豆蛋白提取率的影响达显著水平。与全粉(50.13%)相比，脱皮脱脂(64.67%)及脱皮(62.87%)处理后芸豆粉蛋白提取率显著提高；脱脂处理对芸豆蛋白提取率没有显著性影响，为51.22%。不同品种芸豆粉蛋白提取率存在一定的差异，变幅在55.47%～58.63%，其中YD04-03的蛋白提取率最高，YD04-07的蛋白提取率最低。

3 讨 论

3.1 不同处理方法对各品种芸豆营养成分的影响

本研究结果表明，经不同方法处理后芸豆粉营养成分含量发生了一定程度的变化。脱皮粉和脱皮脱脂粉中粗蛋白含量显著高于脱脂粉和全粉；脱皮粉、脱脂粉和脱皮脱脂粉中碳水化合物含量均有所提高，其中脱脂粉中碳水化合物含量最高；脱皮粉、脱脂粉和脱皮脱脂粉中水分含量降低，脱皮粉和脱皮脱脂粉中水分含量较低；脱脂粉中灰分含量较高，脱皮粉中脂肪含量较高。这可能是因为豆类籽粒中，种皮质量所占比例较高，可达籽粒质量的10%左右[14]，且芸豆种皮中含有丰富的抗氧化剂、纤维素、碳水化合物，粗蛋白和粗脂肪含量较低[15]，所以脱皮处理对芸豆粉营养成分含量影响较大。

图5 脱皮处理对各品种芸豆粗脂肪含量的影响

图6 不同处理方法对芸豆粉蛋白提取率的影响Fig.6 Protein extraction rate of kidney beans treated by different methods

表4 不同品种芸豆粉蛋白提取率的比较Table 4 Comparison of protein extraction rates of different kidney beans %

本研究中不同品种芸豆间的营养成分存在一定差异，这可能与芸豆籽粒基因型有关。基因型的不同可能导致了各品种芸豆间种皮颜色、厚度的差异及其营养成分含量的不同。YD04-04种皮为黄色，水分含量最低，碳水化合物和灰分含量最高。YD04-03和YD04-06均为白色品种，水分含量均显著高于其他品种。YD04-07为黑色品种，其粗蛋白含量最低，粗脂肪含量最高。YD04-08种皮为红色，粗蛋白含量最高，碳水化合物含量最低。YD04-01、YD04-02、YD04-05种皮为紫红色，各营养成分含量均介于最高值与最低值之间。关于导致不同品种芸豆间营养成分差异的原因有待进一步研究。

3.2 不同处理方法对各品种芸豆粉蛋白提取率的影响

本研究中，脱皮脱脂处理后芸豆粉蛋白提取率显著提高，比全粉增加了29.00%。与脱脂处理相比，脱皮处理对芸豆粉蛋白提取率的影响更大。这可能是因为芸豆种皮中含有一些物质阻碍了蛋白质的提取，脱皮处理恰好可除去这些物质，从而使蛋白提取率明显提高[16]；此外，芸豆粗脂肪含量较低，与粗脂肪结合的蛋白含量也相对较小，因此脱脂处理对芸豆粉粗蛋白的提取率影响不大。

本研究结果显示，不同品种芸豆蛋白提取率也存在一定差异，这可能与各品种芸豆间基因型不同有关。白芸豆YD04-03 和YD04-06蛋白提取率均较高，但YD04-06低于YD04-03，这可能与二者营养成分、植株经济性状有关；紫红色芸豆YD04-01、YD04-02和YD04-05及红色芸豆YD04-08蛋白提取率居中；黑色芸豆YD04-07和黄色芸豆YD04-04蛋白提取率均较低。Rui等[10]研究表明，芸豆品种不同，它们的蛋白组成、分子结构和热稳定性也不同，这可能也是造成蛋白提取率差异的原因。蛋白组成、结构不同，在相同的提取条件下提取率必然会有差异。关于基因型与芸豆蛋白提取率之间的关系需要进一步研究。

4 结 论

本试验结果表明，4种处理方法对不同品种芸豆营养成分含量有明显影响，脱皮脱脂及脱皮处理能显著提高芸豆粉蛋白提取率，脱脂处理对芸豆粉蛋白提取率的影响较小。从考虑生产成本及简便生产工艺角度出发，在进行芸豆蛋白提取时脱皮是必须的，为最佳处理方法，但脱脂处理必要与否还需要进一步的研究，这可能与最终所获得的蛋白纯度有关，且脱脂处理会影响蛋白质的活性[17]。

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Influence of defatting and dehulling on nutritional ingredients and protein extraction rate of kidney beans

LIANG Shan,GAO Xiao-li,GAO Jin-feng,WANG Peng-ke,FENG Bai-li

(CollegeofAgronomy,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 Influence of different treatments on nutritional ingredients and protein extraction rate of kidney beans was studied.【Method】 Dehulling (DH),defatting (DF) and combined DH and DF (B) were conducted on 8 kidney beans (YD04-01-YD04-08) and full flour (F) was used as control.The contents of water,ash,fat,crude protein,and carbohydrate,as well as protein extraction rate were measured and compared.【Result】 In contrast to nutritional ingredients of F,the contents of water decreased while contents of carbohydrate and crude protein increased significantly in groups DH and DF.In group B,content of water decreased,whereas contents of crude protein,ash and carbohydrate increased significantly.Nutritional ingredients of different kidney beans were different.The lowest content of water was in YD04-04,whereas contents of ash and carbohydrate were the highest.Content of crude fat was the highest in YD04-07,and YD04-08 had the highest content of crude protein.Comparing to DH and DF,B improved the protein extraction rate significantly by 29.00%.In addition,DH was more important than DF.【Conclusion】 In contrast to F and DF,DH and B increased the content of crude protein,decreased the contents of water and ash,and improved protein extraction rate more significantly.Thus,DH and F were the best pretreatments to extract protein.

kidney bean;defatted powder;dehulced powerder;nutritional ingredient

时间:2015-08-05 08:56

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.09.012

2014-03-05

农业部公益性行业(农业)科研专项(200903007)；陕西省科学技术研究发展计划项目(2014K01-28)

梁 珊(1989-)，女， 山东菏泽人，在读硕士，主要从事植物资源开发研究。

高小丽(1968-)，女，陕西宁强人，副教授，硕士生导师，主要从事小杂粮栽培、育种及产业化开发研究。

TS214.9

A

1671-9387(2015)09-0082-07

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150805.0856.024.html