萌芽处理对鹰嘴豆粉营养成分及功能特性的影响

李学红 李文举 郝楠楠 高素利 张 露

(郑州轻工业大学食品与生物工程学院1,郑州 450002) (食品生产与安全河南省协同创新中心2,郑州 450002)

鹰嘴豆学名CicerarietinumL.，是世界第二大豆类作物，营养丰富，除常规营养成分外，还含有较多维生素、矿物质以及膳食纤维、异黄酮和功能多糖等功能活性成分，营养功效优于其他豆类[1]。研究发现，鹰嘴豆经过萌芽处理后其异黄酮含量、水溶性膳食纤维等功能成分大幅增加，氨基酸组成比例得到优化[2,3]。但目前关于萌芽处理对鹰嘴豆粉功能特性的研究鲜有报道[4]，因此，本实验主要对不同萌芽时间处理的去芽和带芽鹰嘴豆粉中淀粉、蛋白和异黄酮含量变化以及功能性质和淀粉消化性能进行研究，诣在为鹰嘴豆的高值化以及萌芽鹰嘴豆功能食品的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鹰嘴豆(Kabuli)；牛血清白蛋白(标准品)、鹰嘴豆芽素A(标准品)；耐热α-淀粉酶(20～60U/μL)、葡萄糖淀粉酶(300 U/mL)、猪胰腺淀粉酶(4～7 U/μL)、转化酶(>300 U/mg)；GOPOD试剂盒；无水乙醇、氢氧化钾、醋酸钠、甲醇，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

UV2800双光束紫外可见光分光光度计，FD-K-50冷冻干燥机，波通RVA4500快速黏度分析仪，XHF-DY高速分散器，TDZ5-WS高速离心机，DKZ-3B数显恒温振荡器，GHP-9080培养箱，DHG-9030电热鼓风干燥箱。

1.3 方法

1.3.1 萌芽鹰嘴豆的制备

挑选颗粒饱满的干鹰嘴豆种子，加入10倍体积去离子水于室温下浸泡过夜，然后均匀平铺在发芽盘上，于23 ℃进行萌芽，期间定时浇水保湿，每间隔24 h取样，共取8次。将所得样品去皮、冻干，分为2组，其中一组择去豆芽，分别经粉碎机粉碎后过100目筛，于-18 ℃冷冻保存备用。

1.3.2 萌芽鹰嘴豆主要成分含量的测定

1.3.2.1 淀粉含量的测定

根据Ai等[5]的方法略加改进进行。准确称取豆粉样品200 mg于离心管内，加入10 mL 80 %乙醇溶液振荡混匀，离心弃去上清液。向沉淀中加入4 mL 2 mol/L KOH溶液，冰水浴中搅拌均匀，再加入pH 3.8、1.2 mol/L醋酸钠缓冲液进行中和，之后分别加入0.2 mL的耐热α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶，于50 ℃水浴振荡水解30 min。将水解液全部转移至100 mL容量瓶中定容。取20 mL稀释水解液于5 000 r/min离心，利用GOPOD试剂对上清液中葡萄糖含量进行测定并折算成干基样品的淀粉含量。

1.3.2.2 蛋白质含量的测定

采用考马斯亮蓝法测定蛋白质含量。

1.3.2.3 还原糖含量的测定

根据GB 50097—2016采用直接滴定法测定样品中还原糖含量。

1.3.2.4 异黄酮含量的测定

根据薛峰等[6]的方法略加改进的三波长紫外分光光度法测定。

异黄酮标准曲线的制作：准确配制200 μg/mL的鹰嘴豆芽素A(标准品)标准溶液， 分别吸取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，分别在波长241、261、281 nm处测定吸光度，以70%乙醇为对照，以鹰嘴豆芽素A(标准品)溶液溶度浓度C为横坐标、吸光度值A为纵坐标制作标准曲线。

异黄酮含量测定：准确称取50 mg样品于具塞离心管中，加入10 mL 70%乙醇，加盖后于60 ℃超声30 min，再4 000 r/min离心10 min，将上清液转移至干净离心管，向沉淀中加入5 mL 70%乙醇，超声提取并离心，如此重复提取2-3次。合并提取液，按照标准曲线制作方法测定吸光度，根据公式计算样品吸光度值，并带入标准曲线，计算样品异黄酮含量。

ΔA=A261-(A241+A281)/2

式中：ΔA为样品吸光度；A261、A241和A281分别为样品在波长261、241、281 nm时的吸光度。

1.3.3 萌芽鹰嘴豆粉的功能特性1.3.3.1 持水性(WHC)和持油性(OHC)的测定[7]

准确称取300 mg样品，加入30 mL去离子水，室温下低速搅拌24 h，然后于4 000 r/min离心30 min，准确读取上清液体积[11]。WHC表示为1 g干燥样品能够吸附水的体积。

准确称取300 mg样品，加入3 mL大豆油，室温下搅拌混合30 min，然后于4 000 r/min离心30 min，读取上清液体积[11]。OHC表示为1 g干燥样品能够吸附植物油的体积。

1.3.3.2 乳化能力和发泡能力的测定[8]

准确称取500 mg样品，加入10 mL去离子水，室温搅拌混合30 min后再加入10 mL大豆油，高速均质机处理1 min。将所得乳液以4 000 r/min离心5 min，然后测量乳液体积。乳化能力表示为乳化层体积占总体积的百分比。

准确称取400 mg样品，加入20 mL去离子水，室温搅拌混合30 min后，于12 000 r/min条件下均质1 min。发泡能力表示为均质前后样液体积增加百分比。

1.3.3.3 黏度性质测定

准确称取豆粉样品，加水配制成12%质量浓度的悬浮液，利用RVA仪分析豆粉的糊化及黏度特性。RVA测定程序为：50 ℃下平衡1 min，以9 ℃/min的速度升温加热至95 ℃，保温4 min，再以9 ℃/min降温冷却至50 ℃并保持2 min。

1.3.4 萌芽鹰嘴豆粉的淀粉消化特性

采用Englyst法并稍加修改[9]。准确称取豆粉样品300 mg，加入10 mL 0.1 mol/L的醋酸钠缓冲溶液(pH 5.2)和25 mg瓜尔豆胶，混匀后于37 ℃保温平衡。配制含40 U/mL葡萄糖淀粉酶和0.1 g/mL猪胰腺酶的混合酶液，从中吸取2.5 mL加入豆粉样品中，快速混匀并于37 ℃振荡水浴中酶解，分别于0、20、40、60、90、120、160 min取水解液150 μL，立即加入20 mL 66 %乙醇中混合均匀，4 000 r/min离心5 min，取100 μL上清液用GOPOD试剂盒测定葡萄糖含量，绘制萌芽豆粉中淀粉的消化速率曲线，计算快消化(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，也有的电视剧太不重视生活的真实了。有的女演员睡觉的时候还戴着假睫毛，画着眉毛，涂着口红。还有一部电视剧，一个人手里拿了一根蜡烛，在门外时，蜡烛只剩小半根了。可进了屋，蜡烛竟变成了大半根。这样的低级错误也不改正，叫人还怎么看下去？

式中：GF为淀粉中游离的葡萄糖的质量/mg，G20为酶解20 min产生葡萄糖的质量/mg，G120为酶解120 min产生葡萄糖的质量/mg，m为样品中总淀粉质量/mg。

1.4 数据处理

各组实验均重复3次，采用Microsoft Excel对数据进行整理计算，并进行显著性分析，采用Origin 2018软件做图。

2 结果和分析

2.1 萌芽鹰嘴豆的制备

鹰嘴豆经恒温23 ℃萌芽处理后，子叶长出萌芽，萌芽120 h时芽长达到最大，之后出现侧须。不同萌芽时间的鹰嘴豆外貌形态见图1。

图1 不同萌芽时间鹰嘴豆外貌形态

2.2 萌芽处理对鹰嘴豆主要成分含量的影响

2.2.1 萌芽处理对鹰嘴豆淀粉和还原糖含量的影响

从表1结果看，鹰嘴豆经过萌芽处理，其淀粉含量总体呈下降趋势而还原糖含量则逐渐增加。其中，无芽鹰嘴豆粉中淀粉含量和还原糖含量均高于带芽豆粉，说明萌芽鹰嘴豆中的淀粉和还原糖都主要存在于子叶中，而萌芽中含量较少。由于淀粉的损耗量远大于还原糖的增加量，说明鹰嘴豆种子在萌芽过程中，淀粉经淀粉酶水解后作为能量被种子的呼吸作用所利用或又进一步转化成其他成分[11]。但需要注意的是，由于萌芽会导致鹰嘴豆种子干物质成分的损耗，因此，由于萌芽导致的淀粉实际消耗量应大于实验测得的淀粉含量降低值，且随着萌芽时间的延长这一差距会更加明显。

表1 不同萌芽时间鹰嘴豆粉中淀粉和还原糖质量分数/%

2.2.2 萌芽处理对鹰嘴豆蛋白质含量的影响

鹰嘴豆种子的贮存蛋白主要存在于子叶中，是鹰嘴豆蛋白的主要来源。由图2可见，鹰嘴豆在萌芽期间，蛋白质含量先呈现增加的趋势，之后又略有下降，其中，带芽鹰嘴豆粉中蛋白质含量略高于无芽豆粉，说明豆芽中蛋白质的含量高于子叶部分。在鹰嘴豆萌芽过程中其蛋白含量变化受多种因素的影响，随着萌芽过程中蛋白水解酶的活化，会有结合蛋白质从细胞结构中释放出来，发生大分子蛋白的部分水解、细胞组织的分化等[12]；另外，萌芽过程中鹰嘴豆中异黄酮、单宁等含量会发生变化，在一定程度上也影响鹰嘴豆可检测蛋白质的数量[13]。在鹰嘴豆萌芽的前期，随着不溶性贮存蛋白的水解、新蛋白质的合成，豆粉蛋白含量也增加，而在萌芽后期，随着不溶性蛋白增加又导致蛋白含量测定值下降。由于萌芽导致的豆干物质损耗，萌芽鹰嘴豆粉蛋白含量的增减结果应大于豆粉的蛋白测量值。

注：同组数据标有不同小写字母表示具有显著性差异(P<0.05)，下同。图2 不同萌芽时间鹰嘴豆粉中蛋白质含量变化

豆芽素A为鹰嘴豆中含量最高的一类异黄酮成分[14]。由图3可见，经过萌芽处理，三种样品(无芽鹰嘴豆粉、带芽鹰嘴豆粉和鹰嘴豆芽粉)中豆芽素A的含量均显著增加，特别是鹰嘴豆芽粉的豆芽素A的含量远高于豆粉，说明萌芽处理可以促进鹰嘴豆异黄酮的合成，且豆芽中含量远高于子叶。种子在萌芽过程中异黄酮含量增加主要是由于苯丙氨酸裂解酶活性增加所致[15]。异黄酮具有预防心血管疾病、抗氧化、增强耐缺氧能力和抗紫外线辐射等多种生理功能。通过对鹰嘴豆进行萌芽处理，可作为补充植物异黄酮类功能食品的原料。

图3 不同萌芽时间鹰嘴豆粉中豆芽素A含量的变化

2.3 萌芽鹰嘴豆粉的加工特性

2.3.1 萌芽处理对鹰嘴豆粉持水性(WHC)和持油性(OHC)的影响

食品原料的持水、持油性是非常重要的加工特性，优良的持水、持油性可以有效提升食品的品质、增加食品的稳定性。从图4可以看出，萌芽处理能够显著影响鹰嘴豆粉的持水和持油性，其中带芽豆粉又都明显好于无芽豆粉。豆粉的持水、持油特性通常认为与碳水化合物含量、蛋白质含量及其结构极性有关[16]。在萌芽的前期，由于纤维素以及蛋白含量的增加，豆粉的持水性和持油性也相应增加，萌芽导致蛋白质疏水性的适度提高，也是增加豆粉持油性的有利因素[17]。与子叶相比，干豆芽中含较多蛋白质和纤维素，所以带芽豆粉的持水、持油性也明显好于无芽豆粉。但在萌芽后期，由于功能性较差的结构纤维的大量增生，导致无芽豆粉持水、持油性呈下降趋势。

图4 萌芽时间鹰嘴豆粉持水性和持油性的变化曲线

2.3.2 萌芽时间对鹰嘴豆粉乳化能力和发泡能力的影响

食品原料的乳化和发泡能力也是重要的加工特性，对形成食品均一质地或细腻蓬松的结构具有重要意义[18]。从图5数据可以看出，萌芽处理对鹰嘴豆粉的乳化能力影响不大，但有助于豆粉发泡能力的提高。豆粉的乳化和发泡能力跟蛋白质含量、分子结构以及其分子质量大小密切相关，同时也受豆粉中其他成分的影响[19,20]。其中，萌芽导致的豆蛋白质降解、分子质量的降低，则在提高豆粉发泡能力方面作用更为显著。带芽豆粉中新生成蛋白、纤维以及异黄酮含量都高于无芽豆粉，因此两种豆粉在发泡能力上也略有差异。

图5 不同萌芽时间鹰嘴豆粉乳化能力和发泡能力变化曲线

2.4 萌芽时间对鹰嘴豆粉糊化特性的影响

由图6可见，随着萌芽时间的延长，豆粉的黏度快速下降。豆粉黏度的大小受淀粉、纤维素以及蛋白含量的多重影响，萌芽过程由于豆粉中淀粉含量降低、蛋白及纤维素含量提高，相应其黏度也呈降低趋势。由于无芽豆粉中淀粉含量高于带芽豆粉，其黏度也普遍高于后者。但值得注意的是，萌芽24 h时的豆粉黏度偏高，无芽鹰嘴豆粉萌芽24 h的黏度甚至超过了未萌芽豆粉。这种现象在其他萌芽谷物或豆类的文献中也普遍出现[21]。究其原因，可能是在萌芽初期鹰嘴豆结构变得相对松弛，限制淀粉颗粒吸水糊化的不利因素减少，同时淀粉含量还未显著下降，从而导致豆粉糊黏度的上升[22]。

图6 不同萌芽时间鹰嘴豆粉的RVA曲线

2.5 萌芽时间对鹰嘴豆粉水解速率的影响

食品中易消化淀粉的大量摄入跟人体心血管疾病、Ⅱ型糖尿病等的诱发密切相关，减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]。从图7可以看出，鹰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，后面逐渐趋于平衡。其中，无芽鹰嘴豆粉由于淀粉含量高于带芽鹰嘴豆粉，相应其最终葡萄糖释放量也普遍也高于后者；随着萌芽时间的延长，豆粉最终葡萄糖释放量也相应减少。由表2可见，经过萌芽处理后，无芽和带芽鹰嘴豆粉中快消化淀粉含量都显著下降，而慢消化淀粉含量则明显上升，其中带芽豆粉的快消化淀粉高于无芽豆粉，说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 不同萌芽时间鹰嘴豆粉的淀粉消化性萌芽时间/h

图7 不同萌芽时间鹰嘴豆粉的淀粉水解曲线

在鹰嘴豆萌芽过程中，除了淀粉含量的下降，淀粉分子结构、鹰嘴豆蛋白、纤维和异黄酮等含量的增减等都会影响淀粉的消化[24,25]。目前虽然鲜有萌芽对鹰嘴豆淀粉分子结构的影响报道，但许多其他豆类和谷物的萌芽研究表明，萌芽期间植物优先利用支链淀粉，长链淀粉含量上升，从而使淀粉消化性下降[26,27]。萌芽后鹰嘴豆蛋白和纤维素含量增加、异黄酮大量合成在一定程度上都会降低淀粉的消化速率及消化程度。

3 结论

鹰嘴豆经萌芽处理后其淀粉含量略有下降，还原糖含量有所增加，蛋白质含量则呈现先小幅增加后又略微下降的趋势，异黄酮含量增加最为显著且以较高浓度存在于豆芽中。带芽鹰嘴豆粉的淀粉含量低于无芽豆粉，而蛋白含量和异黄酮含量高于无芽豆粉。萌芽处理一定时间可使鹰嘴豆粉的持水性、持油性得到显著提高，其中带芽豆粉又好于无芽豆粉。萌芽处理对鹰嘴豆粉的乳化能力影响不大，但有助于豆粉发泡能力的提高。随着萌芽时间的延长，鹰嘴豆粉黏度总体呈快速下降趋势，但萌芽24 h的豆粉黏度较高。由于无芽豆粉中淀粉含量高于带芽豆粉，其黏度也普遍高于后者。萌芽处理可以降低鹰嘴豆粉中淀粉的水解速率和最终葡萄糖生成量。相比未萌芽处理的豆粉，萌芽豆粉中快消化淀粉含量得到显著降低而慢消化淀粉含量明显升高。