杂豆主食化研究进展

杜亚军，李红梅，李云龙

（山西农业大学 山西功能食品研究院，特色农产品加工山西省重点实验室，山西 太原 030031）

我国通常将稻米、小麦、玉米、大豆等大宗粮食以外的谷类、杂豆类、薯类等称之为杂粮，而杂豆是除大豆之外的小宗淀粉质豆类的总称，也叫食用豆类，主要包括绿豆、豌豆、蚕豆、红小豆、扁豆、豇豆、芸豆、鹰嘴豆等，具有高蛋白、中淀粉、低脂肪、低致敏性，含有丰富的膳食纤维、维生素、矿物质和生物活性成分。联合国将2016年命名为“国际杂豆年”，提出了“提供丰富营养，促进可持续发展”的口号。我国杂豆种植历史悠久，产量大，覆盖面广，种类繁多，是世界杂豆生产大国，但主要以初级加工产品为主，绝大部分以原豆的形式出口。

随着近年居民膳食结构变化，各种慢性疾病的发病率逐年上升，将杂粮添加到每日膳食之中，即杂粮主食化是解决居民健康问题的最经济有效的办法。目前我国杂粮谷类和薯类主食化研究已日趋广泛，杂豆主食化研究也取得了一些进展，本文拟从杂豆的营养与加工特性、现代加工工艺和产品应用等方面综述杂豆主食化研究现状，旨在为杂豆主食化产品开发提供理论参考。

1 杂豆的营养和加工特性

1.1 杂豆的营养特性

杂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）和抗性淀粉总含量高达95.7%，属于低GI淀粉。杂豆淀粉消化性较差，高于马铃薯和高直链玉米淀粉，但远低于谷类淀粉。蛋白质含量16%～33%，远高于谷类，必需氨基酸种类齐全，比例较为均衡，富含谷物蛋白的第一限制性氨基酸—赖氨酸，但甲硫氨酸、蛋氨酸含量较低，将杂豆和谷物复配后，可使二者氨基酸互补，提高蛋白质的生物效价。杂豆粗纤维含量8%～10%，其可溶性与不溶性膳食纤维比例较为均衡。杂豆脂肪含量低，一般含0.4%～2.0%，但不饱和脂肪酸含量较高。杂豆富含B族维生素和矿物质，含有多种生理活性物质，包括黄酮类物质、生物碱、植物甾醇、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、花青素等，黄酮、花青素具有较强的抗氧化活性[1]。杂豆中不同程度地存在抗营养因子，包括胰蛋白酶抑制剂、胰凝乳蛋白酶抑制剂、α-淀粉酶抑制剂、单宁、皂苷等，适量的抗营养因子具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎症及控制血糖等功效。但过量食用杂豆易引起胀气等，影响机对营养物质的消化吸收，降低杂豆的营养价值[2]。

1.2 杂豆的加工特性

杂豆富含淀粉和蛋白质，其理化特性对杂豆加工工艺及产品的最终品质有非常重要的影响。杂豆直链淀粉含量较高，在11.6%～88.0%之间。大多数杂豆淀粉糊化温度较高，约为65℃～80℃，峰值黏度低，回生程度高，比谷物和薯类淀粉回生程度大，具有较好的耐高温和较高的抗剪切能力，冻融稳定性较差[3-5]。杂豆主要储存蛋白是球蛋白和白蛋白，与脱皮脱脂大豆粉相比，杂豆粉具有较高的堆积密度和吸水性指数，但水溶性指数、吸水和吸油能力相对较差，乳化性及乳化稳定性差异不显著，凝胶能力强，起泡性及泡沫稳定性差异显著[6]。不同种类或同一种类不同品种的杂豆淀粉、蛋白的功能特性差异显著，产品开发一般要根据工艺要求，筛选出相应功能特性较好的杂豆种类和品种。如绿豆和豌豆直链淀粉含量高，凝沉性好，常用来制作粉丝；小豆支链淀粉的含量较高，易于膨化，用于生产膨化食品。

2 杂豆的现代加工工艺

杂豆含有抗营养因子，不易糊化，杂豆产品普遍存在适口性和消化性较差、难以煮熟、豆腥味重等诸多问题。在传统工艺基础上，运用现代工艺技术，有助于消除杂豆的抗营养因子，改善加工特性，去除豆腥味。杂豆加工研究较多的有发芽、酶解、发酵、挤压膨化、超微粉碎和干燥等工艺。

2.1 发芽

杂豆发芽后主要变化有淀粉含量下降，直链淀粉含量先降低后增加，快速消化淀粉RDS、缓慢消化淀粉SDS增加，抗性淀粉RS降低，提高了淀粉消化率，并改变了淀粉的糊化特性。膳食纤维含量有所提高，总糖、还原糖含量显著增加，脂肪含量下降。蛋白质、游离氨基酸含量显著增加，尤其是蛋氨酸含量显著增加，增加了蛋白质消化率。VC、VB和VA都有不同程度的提高，促进了植酸的降解，矿物元素释放出来，提高了矿物元素利用率[7-9]。γ-氨基丁酸、多酚、黄酮含量显著增加，抗氧化活性明显提高，花青素含量显著降低[10-11]。由于胰蛋白酶抑制剂、凝集素、植酸、单宁含量降低，脂肪氧合酶活性降低，降低和消除了杂豆的抗营养因子和豆腥味[12]。总之发芽提高了杂豆的营养价值，增强了杂豆的生物活性，改变了杂豆的加工特性。已有富含γ-氨基丁酸的发芽杂豆营养强化米、发芽绿豆粉软式杏仁饼、发芽豇豆粉馒头等杂豆发芽产品的研究报道[13-15]。

2.2 酶解

酶解是大豆深加工领域的一个重要研究方向。杂豆酶解后，大分子营养成分和抗营养成分被降解，微量元素释放出来，更利于人体的消化和吸收。豆渣加工时往往被当做废物或杂质而丢弃，酶解后，豆渣纤维会产生益于健康的β-葡聚糖，提高杂豆生物效价以及豆渣纤维的利用率。酶解还会影响产品的加工特性，绿豆蛋白质轻度水解有利于形成稳定的油水型乳状液，且黏度降低对分子扩散有利，改善了蛋白质的水溶性和乳化束油性，从而提高了杂豆粉的溶解性和消化吸收率，有助于提高饮料稳定性[16]。经酶解后的杂豆饮料，风味更加细腻，口感更加自然、顺畅，同时也降低了产品分层、析水、淀粉老化现象[17]。生产杂豆冲调粉时，由于杂豆淀粉含量高，加工中受热糊化后，黏度升高，易堵塞管道，通过酶解可解决冲调粉黏度大，流动性差的技术问题[18]。

2.3 发酵

杂豆可代替部分牛奶经乳酸菌发酵后，制成杂豆酸奶。杂豆发酵后，大分子营养成分被降解，营养价值得到提高，风味得以改善，并增加了促进肠道健康、抗高血压、降血脂、免疫调节等诸多生理功能。乳酸菌发酵能产生人体消化道缺乏的α－半乳糖苷酶，降解棉籽糖、水苏糖等非消化性低聚糖，产生人体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，提高蛋白质消化率；可降解50%植酸，同时乳酸菌自身可合成并释放出多种维生素，增加矿质元素生物利用率[20-21]。豆乳的豆腥味主要源于不饱和脂肪酸过氧化反应产生的己醛和戊醛，发酵能有效降解脂肪和醛类，形成有机酸类，消除豆腥味。陈海强等[22]研究表明利用枯草芽袍杆菌发酵绿豆，能够有效的降低不溶性膳食纤维含量、可溶性膳食纤维含量也由0.78%增加到9.3%。

2.4 挤压膨化

杂豆质地较硬，采用传统加工方法难以糊化，挤压膨化后杂豆粉糊化度可达90%以上，淀粉的消化吸收率，吸水指数和水溶性指数和糊化度等明显提高，总黄酮、总酚酸含量增加，抗营养因子被钝化，提高了杂豆冲调粉的溶解特性和营养价值，口感风味提高，豆腥味得以明显消除[23-24]。

2.5 超微粉碎

制备杂豆粉时，结合微粉碎处理，既能细化粉质，有利于营养物质的吸收，还能改善粉质特性。郭洪梅研究发现微粉碎处理能显著改变杂豆淀粉的结构和理化特性，对杂豆淀粉具有改性作用[25]。郭婷等[26-27]研究表明豌豆粉经微粉碎后，粉体粒径减小，水分含量降低，损伤淀粉含量增加，持水力、膨胀力降低。随着豌豆粉粒径的减小，与小麦粉复配混合粉面团吸水率、弱化度增大，形成时间、稳定时间、粉质指数降低；糊化的峰值黏度、最低黏度、衰减值、回生值都有所降低。微粉碎豆粉和普通豆粉相比，制作的面条表面光滑，色泽较好，外观有很大的改观[28]。

2.6 干燥

现代干燥技术如微波干燥、喷雾干燥、变温压差膨化干燥等各有其优点和适用性，要针对不同食品的特性，选择最合适、最实用的干燥方法，如将两种或两种以上的干燥技术结合使用，使其优势互补，能提高干燥效率及成品品质。与热风干燥相比，生产杂豆冲调粉时，喷雾干燥能最大限度地保留其营养成分，具有很好的流动性、分散性和溶解性，色泽光亮，能保持原料风味，冲调性能较好[29]。变温压差膨化干燥技术环保、节能，结合了冷冻干燥和热风干燥的优点，在果蔬加工中应用广泛，但在粮食加工中应用很少，研究表明应用于方便米饭，复水性和食味感官方面效果较好[30]。

3 杂豆主食化产品应用现状

杂豆主食化产品是在发扬我国传统主食文化的基础上，采用现代科学营养原理和先进技术装备，规模化生产的标准化、方便化、安全化、营养化的食品。杂豆主食化产品除传统的豆腐、豆浆、豆沙等外，主要包括杂豆主食粉及制品、杂豆方便冲调粉、杂豆乳液体饮料、杂豆同熟米等。杂豆主食化生产面临两个关键问题，一是杂豆生产存在的技术瓶颈问题；二是杂豆如何与谷物配比、加工，达到同煮同食、营养互补的目的。只有通过综合运用现代食品营养学知识和加工技术，着力解决传统生产存在的技术瓶颈问题，才能生产出被市场认可和消费者满意的主食化产品。

3.1 杂豆主食粉及制品

将杂豆粉碎后即为杂豆主食粉。杂豆主食粉主要制作三类产品，一是单独采用杂豆粉，按照传统工艺制作的面食面点，如豌豆面抿尖、绿豆糕、红豆饼等，主要在区域消费；二是与小麦粉复配，以现代工艺制作的面条、馒头、面包、饼干等，是杂豆主食化主打产品；三是与其它谷物原料复配，制成杂粮功能保健粉、杂粮重组米、杂粮膨化休闲食品等。杂豆制粉工艺主要有锤磨、针磨、辊磨和石磨等，杂豆的制粉方式及其理化特性不同会直接影响杂豆产品的功能特性和营养特性，进而影响产品的可接受性[31]。由于淀粉特性与中式蒸煮食品品质关系密切，制作杂豆粉馒头、面条时，更要注重选择适宜的制粉方式。采用四种粉碎方式（锤磨、针磨、辊磨和石磨）分别处理加拿大黄豌豆粉，其粒度大小和分布、损伤淀粉、淀粉糊化特性以及吸水能力、吸油率、乳化性都有较大差异[32]，白祥[33]研究发现，在灰分、蛋白质含量、黏度、溶剂保持力、粒度、降落数值及破损淀粉等理化指标上各有差异。制粉方式不同的豌豆粉对全麦面包、曲奇饼干品质亦有较大影响，田晓红等[34]发现采用辊磨制备的豌豆粉粒径小，分布均匀，制作的挂面品质较优。杂豆带皮粉碎后得到的杂豆全粉，能完全保存杂豆的营养成分，市场开发前景广阔，但由于杂豆种皮粗纤维机械强度较大，易吸水膨胀等，传统粉碎技术难以粉碎，采用微粉碎则可将粗纤维细化到使口感较好的程度。

制作面条、馒头等，由于杂豆粉形不成面筋，机械操作性差，只能以配料形式添加在小麦粉中。添加杂豆粉对杂豆－小麦混合粉的物性有显著影响，会使面团网络结构变得松散，黏弹性降低。研究表明，添加5%的杂豆粉对面包质构起改善作用，还可防止馒头老化，延长面制品保质期。添加10%～20%的杂豆粉，对面粉粉质特性、蒸煮特性的影响不大，面制品的感官指标较好，如再增加添加量，则对感官指标造成不良影响，豆腥味较重，不易被人接受[35-36]。鹰嘴豆、豌豆复合粉添加量为4%～8%时，对面团影响较小，能改善馒头的风味；当添加量大于8%时，会弱化面筋，影响馒头的品质及风味[37]。通过加入增强面团流变学的增黏剂如谷朊粉等，则可以改善加工和食用品质下降，目前已开发出50%的绿豆挂面、60%的豌豆挂面、40%的黄豌豆曲奇饼干等。

3.2 杂豆同熟米

杂豆同熟米是以全杂豆的完整形式直接加入米类主食，和米类同蒸同熟，也称为速煮杂豆。全杂豆由于皮层致密、质地坚硬、吸水性较差，需要经过长时间浸泡和蒸煮后，才能与大米同蒸。为满足便捷生活需求，将杂豆进行浸泡、蒸煮等预糊化后干燥，制成速煮杂豆。速煮杂豆需要有较好的复水性、感官和食用品质，其中浸泡、蒸煮和干燥工艺是主要影响因素。倪萍等研究表明采用预糊化处理后，红豆糊化度需控制在60%～70%，绿豆需控制在56%～60%，可与大米复配达到同熟且获得较高感官评价[38]。干燥方式是提高复水性的关键，罗仓学等[39]研究表明速煮绿豆采用热风和微波组合干燥，复水效果较好，在色泽、外观与适口性上品质最优；张大宝[40]研究表明和微波干燥相比，采用变温压差膨化干燥速煮绿豆效果更佳。

3.3 杂豆方便冲调粉

杂豆冲调粉是将杂豆熟化干燥后，可冲调即食的营养方便早餐食品。生产方法有湿法和干法两种。湿法是将杂豆去皮、磨浆、杀菌，再经喷雾干燥后成品，湿法工艺复杂、能耗大、生产周期长，产品豆腥味重，且蛋白质提取率低。干法是将杂豆去皮、粉碎后，再经调浆、杀菌、喷雾干燥后成品；干法生产成本低、效率高，产品通过灭酶，使豆腥味受到抑制，营养成分损失小，应用更加广泛；缺点是生产工序复杂，营养成分加热后易损失，经去皮后损失了大部分营养和活性物质。如采用挤压技术对杂豆粉熟化处理，生产力会得到大幅度提高，同时短时加热能够最大限度的保留杂豆内的热敏性功能性成分[41]。程晶晶等[42]研究表明超微粉碎处理可以显著改善红小豆全粉冲调粉的颗粒均匀性、颜色均匀性、吸湿性、溶胀度、溶解性等物化特性。豆皮经超微粉碎处理可以改善杂粮粉冲调性差、口感粗糙的问题[43]。

3.4 杂豆乳液体饮料

杂豆乳饮料是将杂豆加入牛奶中制成豆乳，包括乳酸菌发酵和不发酵饮料，可作为方便早餐饮品。杂豆制成豆乳，能大大提高杂豆消化率，还能缓解我国动物蛋白资源紧张的局面，实现动植物蛋白的营养互补。杂豆发酵乳饮料除富含牛奶的蛋白质、脂肪和钙以外，还增加了杂豆的多种活性成分，具有利水消肿、解毒排浓的功效。杂豆乳饮料存在的问题是营养成分生物效价较低，产品稳定性较差，外观不佳，豆腥味较重；由于大多采用湿法加工，经“去皮”或“去渣”工序，损失了大部分膳食纤维和生物活性物质。目前采取的有效措施是通过酶解提高杂豆的生物效价，加热钝化消除豆腥味，添加复合稳定剂提高稳定性；采用全豆干法加工技术，即不经过浸泡或不进行湿热蒸汽处理，加工中无豆渣产生，则避免了营养成分的损失[44]。

4 建议和展望

我国拥有杂豆资源优势，但长期以来对杂豆研究重视不够，对杂豆特有的营养和加工特性研究较少，现有的杂豆加工工艺存在诸多问题，已远远不能满足主食化产品的需求。目前杂豆主食化产品较少，尤其是杂豆同熟米产品尚属空白，开发潜力很大，所以要借鉴杂粮谷物的加工工艺，加快现代高新加工技术在杂豆的应用，深入研究杂豆消化性差的机理，探讨适于杂豆的加工工艺，加快杂豆的主食化进程。杂豆产品今后的研发重点是深入研究豆腥味去除技术，设法解决全杂豆加工的关键技术问题。希望杂豆将会同谷类、薯类杂粮一起，成为老百姓餐桌上的特色主食，为我国居民的饮食健康做出贡献。