十种食用豆粉及其淀粉的消化特性研究

马梦婷 王艺静 王美霞 杜双奎

(西北农林科技大学食品科学与工程学院，杨凌 712100)

十种食用豆粉及其淀粉的消化特性研究

马梦婷 王艺静 王美霞 杜双奎

(西北农林科技大学食品科学与工程学院，杨凌 712100)

以花芸豆、豇豆、小利马豆、小扁豆、鹰嘴豆、小红芸豆、红芸豆、小黑芸豆、小白芸豆和绿豆10种食用豆为试验材料，湿磨法提取豆类淀粉，采用改进的Englyst法测定食用豆粉及其淀粉的体外消化特性。结果表明，食用豆粉的消化特性有差别。生的食用豆粉的RDS、SDS和RS质量分数分别为4.3%～16.6%、17.3%～29.6%、55.0%～78.0%；蒸煮后的RDS、SDS和RS质量分数分别为61.2%～70.6%、2.3%～9.0%、24.0%～34.0%；蒸煮后食用豆粉的RS含量明显低于生的豆粉。生的食用豆淀粉的RDS、SDS和RS质量分数分别为8.1%～18.0%、10.8%～27.1%、56.2%～80.8%；而蒸煮后的RDS、SDS和RS质量分数分别为80.6%～91.3%、0.7%～8.7%、8.0%～11.0%。食用豆粉的RS含量显著高于淀粉，表现出高的抗消化性。蒸煮后食用豆粉及其淀粉的水解速率和水解程度明显高于原豆粉及淀粉，蒸煮熟化促进了消化特性。

食用豆 豆粉 豆类淀粉 蒸煮熟化 消化性

食用豆是“惰性”碳水化合物如纤维素、半纤维素、棉籽糖、水苏糖、抗性淀粉、慢速消化淀粉的主要来源而受到研究者和消费者的关注[1]。碳水化合物是食用豆的主要成分，主要由淀粉和非淀粉多糖(膳食纤维)组成。食用豆中淀粉的消化特性直接影响其豆粉的营养消化性。Englyst等[2]根据淀粉的消化特性将淀粉分为快速消化淀粉(RDS)、慢速消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)3种。RDS在小肠内消化迅速而完全，餐后血糖快速升高，严重影响糖尿病人的健康；SDS因消化较慢，具有稳定糖代谢、控制糖尿病和增加饱腹感等潜在的生理作用[3]；RS为不被健康人体小肠吸收的淀粉及其降解产物的总称[4]，具有增加粪便体积、降低结肠pH值、减少结肠上皮萎缩、降低血清胆固醇和甘油三酯等类似可溶性纤维的生理功能[5-6]。大量研究表明不同食物中淀粉消化性大不相同，与谷物、块茎和未成熟水果相比，食用豆的SDS和RS含量更高[7-12]。摄入食用豆后，淀粉消化速率降低，血糖释放速率减慢，导致血糖与餐后胰岛素的应答较谷物和马铃薯低[13]。除淀粉外，食用豆中含有的大量膳食纤维可帮助细胞壁在煮的过程中起到抵抗酶解的作用[14-15]，这也使得食用豆具有低的消化率。目前国内食用豆研究多集中在理化性质、功能特性和抗氧化方面[16-21]，而对食用豆消化性的研究较少。刘芳等[22]采用体外模拟消化方法探讨了常压和高压烹调对红小豆中碳水化合物的消化速度和淀粉组分中快速消化淀粉(RDS)、慢速消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)含量的影响。本研究以不同属的10种食用豆为试验材料，干磨法制得豆粉，湿磨法提取淀粉，分析10种食用豆粉及其淀粉的消化特性，掌握食用豆粉及其淀粉RDS、SDS和RS组成及消化性的差别，明确蒸煮熟化对其消化特性的影响，以期为食用豆粉及其淀粉的开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

10种食用豆：市售，分别为菜豆属(Phaseolus)的普通菜豆种(花芸豆、小红芸豆、红芸豆、黑芸豆、白芸豆)，利马豆种(小利马豆)，豇豆属(Vigna)的豇豆种(豇豆)和绿豆种(绿豆)，小扁豆属(Lens)的小扁豆种(小扁豆)和鹰嘴豆属(Cicer)的鹰嘴豆种(鹰嘴豆)，其淀粉、蛋白质、脂肪质量分数分别为42.86%～54.58%、22.37%～28.05%和1.14%～6.63%[23]。食用豆用实验磨干法粉碎，过70目筛，收集筛下物得豆粉，备用。马铃薯淀粉、玉米淀粉：Sigma公司。

淀粉总量检测试剂盒、GOPOD试剂盒：爱尔兰Megazyme公司；猪胰α-淀粉酶(P7545，活力8 U/mg)、淀粉葡糖苷酶(A7095，活力300 U/mg)：美国Sigma 化学公司；醋酸钠、乙醇等其他试剂为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 淀粉提取

采用湿磨法提取[24]。取食用豆各50 g，用水漂洗3次，除去表面灰尘。加入150 mL 0.45% Na2S2O5溶液浸泡，放置过夜，用微型搅拌机磨浆，用53 μm尼龙筛过滤以除去纤维，用0.45% Na2S2O5溶液不断洗涤纤维至没有黏性为止。将收集所得淀粉乳离心，刮去蛋白质层，加入450 mL NaCl溶液和50 mL甲苯搅拌洗涤数次以除去剩余蛋白质，直到甲苯层清亮，随后加入乙醇，离心，重复洗涤数次，洗除甲苯。取下层沉淀物-淀粉于32 ℃下干燥48 h。干燥的淀粉过100目筛，装入自封袋中备用。

1.2.2 消化特性的测定

采用由Sandhu等[25]改进的Englyst体外模拟酶水解法来测定不同食用豆粉及淀粉的消化特性。

1.2.2.1 酶液配制

称取猪胰α-淀粉酶(3.00 g)分散于20 mL去离子水中，3 000 r/min离心10 min，收集13.5 mL上清液，在上清液中加入1.5 mL稀释的淀粉葡糖苷酶(3.15 mL淀粉葡糖苷酶+3.6 mL去离子水)和1 mL去离子水现配成酶溶液。

1.2.2.2 生豆粉及淀粉体外消化特性测定

将0.5 g样品和10 mL醋酸钠缓冲液(0.1 mol/L，pH5.2)在测定管中混合，每个测定管中加入5个玻璃球和5 mL酶溶液，在37 ℃、150 r/min下振荡反应，每隔一段时间(0、20、60、120、180、360、1440 min)吸取0.5 mL水解液，与4 mL 80%乙醇混合灭酶，取上清液用GOPOD试剂盒测定葡萄糖含量。

式中：G为葡萄糖质量分数；At为反应液吸光度；Vt为水解液的总体积；C为标准液质量浓度/mg葡萄糖/mL；As为标准液吸光度；Wt为样品中的淀粉质量/mg；D为稀释倍数。

基于淀粉的消化速度，淀粉分可为：20 min内水解的淀粉为快速消化淀粉(RDS)；120 min后没有水解的淀粉为抗性淀粉(RS)；20～120 min之间水解的淀粉为慢速消化淀粉(SDS)。

RDS=(G20-FG)×0.9，SDS=(G120-G20)×0.9，RS=TS-(RDS+SDS)=TS-(G120×0.9)

式中：FG为游离葡萄糖含量；TS为总淀粉含量；G20为反应20 min后的葡萄糖含量；G120为反应120 min后的葡萄糖含量；0.9为还原糖换算为淀粉的系数。

1.2.2.3 熟化豆粉及淀粉体外消化特性测定

将0.5 g样品和10 mL醋酸钠缓冲液(0.1 mol/L，pH 5.2)在测定管中混合，混合物在沸水浴中振荡加热30 min后，用冰水迅速冷却至37 ℃。每个测定管里加入5个玻璃球(直径10 mm)和2.5 mL酶溶液，在37 ℃、150 r/min下振荡反应，每隔一段时间(0、5、10、20、60、120、180 min)吸取0.5 mL水解液与20 mL 66%乙醇混合，取上清液用GOPOD试剂盒测定葡萄糖含量，计算消化淀粉含量。

2 结果与分析

2.1 食用豆粉RDS、SDS、RS组成

食用豆粉RDS、SDS和RS测定结果见表1。由表1可以看出，生的食用豆粉间的RDS、SDS以及RS含量差异显著。食用豆粉的RDS、SDS和RS质量分数分别为4.3%～16.6%、17.3%～29.6%、55.0%～78.0%，其中SDS+RS质量分数均在83%以上，最高的可达95.7%，其大小顺序为小利马豆>小红芸豆>花芸豆>小扁豆>小黑芸豆>豇豆>小白芸豆>绿豆>红芸豆>鹰嘴豆。蒸煮后食用豆粉的RDS、SDS和RS质量分数分别为61.2%～70.6%、2.3%～9.0%、24.0%～34.0%，其SDS+RS质量分数在29.3%～38.8%之间，显著低于生豆粉。10种食用豆中，小红芸豆粉蒸煮前后均有较高的SDS与RS含量，适宜糖尿病人等需要控制血糖含量的消费人群食用；而鹰嘴豆粉蒸煮前后的SDS+RS含量最低，表明鹰嘴豆粉相比其他豆粉易于消化。所有食用豆粉经蒸煮后，其RDS含量明显增高，SDS和RS含量显著降低，表明加热蒸煮会破坏SDS和RS的结构，使其转为RDS。蒸煮后的食用豆粉SDS+RS质量分数在29.3%～38.8%之间，表现出较好的抗消化性。所以食用豆粉可直接食用或加入到其他食品中以发挥其生理保健作用，是开发保健食品的良好原材料。

2.2 食用豆粉的酶解消化曲线

生豆粉和蒸煮熟化后豆粉的酶解曲线见图1、图2。不同生豆粉间的淀粉水解率有差异(图1)，360 min时，小红芸豆粉淀粉水解率最低，而鹰嘴豆粉淀粉水解率最高；1 440 min后，绿豆粉淀粉水解率最低，鹰嘴豆粉淀粉水解率最高。蒸煮后豆粉的淀粉水解率在60 min均达到最大值，不同豆粉间的淀粉水解率差异不显著(图2)。食用豆粉中的RDS和SDS都可被淀粉酶所水解，但RS只能在结肠部位被发酵。因此，食用豆粉的酶水解快慢主要由RDS和SDS含量及比例决定，而水解是否彻底与其中的RS存在有很大关系。由图1和图2可以看出，生豆粉淀粉水解速率和水解程度明显低于熟化豆粉，这与生豆粉中SDS和RS含量显著高于熟化豆粉有关。Osorio-Díaza等[4]报道在蒸煮过程中脂肪可能会与淀粉形成脂肪-淀粉复合物，降低聚合物对酶解的敏感性，从而降低消化性。Sandhu等[1]研究认为食用豆粉中淀粉消化性的不同归因于很多因素，如淀粉来源、淀粉颗粒尺寸、直链淀粉/支链淀粉比例、结晶程度和晶型等；豆类淀粉的消化性与淀粉颗粒的直径以及直链淀粉和支链淀粉的分子质量呈负相关[1]。Ring等[26]指出淀粉消化性很大程度上受植物类型的影响，依赖于淀粉理化性质、植物微观结构和组成，同时也受加工过程和储藏环境的影响。

表1 生豆粉和熟化豆粉的消化性

注：表中数值为平均数±标准差(n=2)，同一列中不同字母表示有显著性差异(P<0.05)，下同。

图1 生的食用豆粉的酶解消化曲线

图2 熟化的食用豆粉的酶解消化曲线

2.3 食用豆淀粉RDS、SDS和RS组成

食用豆淀粉RDS、SDS和RS组成见表2。由表2可以看出，生的食用豆淀粉的RDS、SDS和RS质量分数分别在8.1%～18.0%、10.8%～27.1%、56.2%～80.8%之间，不同食用豆淀粉间的RDS、SDS和RS含量差异显著。所有食用豆淀粉的SDS含量明显低于玉米淀粉，高于马铃薯淀粉；而RS含量明显高于玉米淀粉，低于马铃薯淀粉。食用豆淀粉中的SDS+RS质量分数差异不显著，均在82%以上，最高的达91.9%。蒸煮熟化后不同食用豆淀粉间的RDS、SDS和RS质量分数差异较小，分别在80.6%～91.3%、0.7%～8.7%、8.0%～11.0%之间。熟化食用豆淀粉的SDS+RS质量分数在8.7%～19.4%之间，小红芸豆淀粉的SDS+RS含量最高，豇豆淀粉的最低。花芸豆淀粉和小白芸豆淀粉蒸煮前后均有较高的SDS+RS含量，所以具有相对高的有益生理作用。

食用豆淀粉经蒸煮后，其RDS含量显著提高，SDS和RS含量显著降低。与生豆粉相比，未蒸煮的食用豆淀粉RDS和RS含量较高，SDS和SDS+RS含量较低；熟化食用豆淀粉的SDS、RS和SDS+RS含量均低于熟化豆粉，RDS含量明显高于豆粉。这说明食用豆淀粉的有益生理作用不及食用豆粉，豆粉可能在控制血糖和预防结肠癌等方面效果更好。食用豆粉和淀粉消化特性的差别可能由于豆粉组成成分和分子结构较复杂，存在蛋白质-淀粉、脂肪-淀粉等复合物，使之SDS和RS含量较高且加热不易破坏。Hoover等[27]研究认为食用豆粉较低的淀粉生物利用率可能是由其淀粉粒被严密包裹、直链淀粉比例较高(30%～65%)、含有较多的黏性可溶性膳食纤维组分、存在大量的抗营养因素如单宁、植酸、酶抑制剂等，以及直链淀粉分子之间强烈的相互作用和B型结晶的存在等引起。

表2 生淀粉和熟化淀粉的消化性

2.4 食用豆淀粉的酶解消化曲线

生的食用豆淀粉间的水解率差异显著(图3)，360 min后，小利马豆淀粉的水解率最低，绿豆淀粉水解率最高。生的食用豆淀粉的消化水解率高于玉米淀粉，低于马铃薯淀粉。蒸煮熟化后食用豆淀粉的消化水解率在酶解20 min左右达到最大值，不同食用豆淀粉间的水解率差异不明显(图4)。由图3和4可以看出，蒸煮熟化后的食用豆淀粉的水解速率和水解程度明显高于生的食用豆淀粉。淀粉体外消化性受很多因素影响，包括淀粉来源[26]、直/支链淀粉比例、结晶程度、颗粒尺寸[1]、结晶型(A、B、C型)[28]、直链淀粉-脂肪复合物[29]、Ap的分子结构[30]、Am链长和C型淀粉中B型结晶数[27]。

图3 生的食用豆淀粉的酶解消化曲线

图4 熟化的食用豆淀粉的酶解消化曲线

3 结论

生的食用豆粉具有较高含量的SDS和RS，其中RS质量分数高达78%。蒸煮后食用豆粉的SDS和RS含量低于生食用豆粉。生的食用豆粉的淀粉水解速率和水解程度明显低于熟化食用豆粉。蒸煮后的食用豆粉SDS+RS质量分数在29.3%～38.8%之间，表现出较好的抗消化性，食用豆是制备SDS和RS的优良材料。小红芸豆有较高的SDS与RS含量，适宜需要控制血糖含量的消费人群食用。

相对于生的食用豆粉，食用豆淀粉有较高RS含量，较低SDS含量。熟化后食用豆淀粉和食用豆粉的酶解趋势类似，但食用豆淀粉的水解率明显高于熟化食用豆粉，这与食用豆粉中含有其他物质如蛋白质、油脂、纤维素、低聚糖等对淀粉消化影响有关。食用豆淀粉具有一定的抗酶解作用，但其有益生理作用不及食用豆粉。

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Digestibility of Ten Food Legume Flours and Starches

Ma Mengting Wang Yijing Wang Meixia Du Shuangkui

(College of Food Science and Engineering，Northwest A & F University，Yangling 712100)

Digestibility of food legume flours and starches from pinto bean，black eye bean，baby lima bean，lentil，chick pea，small red bean，red kidney bean，black bean，navy bean and mung bean were studied following the modified Englyst methods.The results showed the digestibility of food legume flours was difference.The RDS，SDS and RS contents of raw legume flours were 4.3%～16.6%，17.3%～29.6% and 55.0%～78.0%，respectively；and those of cooked legume flours were 61.2%～70.6%，2.3%～9.0% and 24.0%～34.0%，respectively.The RS content of cooked legume flours was significantly lower than that of the raw legume flours.The RDS，SDS and RS contents of raw legume starches were 8.1%～18.0%，10.8%～27.1% and 56.2%～80.8%，respectively；and those of cooked legume starches were 80.6%～91.3%，0.7%～8.7% and 8.0%～11.0%，respectively.The RS content of legume flours was significantly higher than that of legume starches.The legume flours were highly resistant to digestion.The hydrolysis degree and rate of cooked legume flours and starches were significantly higher than that of raw legume flours and starches.Cooking improved the digestion of legume flours and starches.

food legume，legume flour，legume starch，cooked，digestibility

中央高校基本科研业务费专项(2452015206)，陕西省农业科技攻关项目(2012K02-14)

2015-11-12

马梦婷，女，1994年出生，硕士，食用豆消化性研究

杜双奎，男，1972年出生，副教授，杂粮资源开发与利用

3

A

1003-0174(2017)05-0026-06