芸豆中的大分子功能组分及其应用研究进展

孔春丽，段彩苹，芦 晶，周素梅

（北京工商大学食品与健康学院，北京 100048）

芸豆，豆科菜豆属，学名菜豆（Phaseolus vulgarisLinn.sp），在世界范围内是一种重要的食用豆类作物，分布广、品种多，种植面积仅次于大豆[1]。芸豆的常见品种有普通菜豆（Phaseolus vulgarisL.）、多花菜豆（Phaseolus coccineusL.）。以外观区别，有白芸豆、红芸豆、黑芸豆、花芸豆等。近年来，随着消费者健康和环保意识的不断提升，植物基膳食模式备受推崇，芸豆因富含优质蛋白质、膳食纤维、功能性植物化学物质且易于加工的特性，具有较高的食用、加工和经济价值[2]。大量研究表明，芸豆及其所含组分有调节肠道健康、降血糖、降血脂、抑制癌症等功效，但多集中于对芸豆抗营养因子α-淀粉酶抑制剂（α-amylase inhibitor，α-AI） 和植物凝集素（phytohemagglutinin，PHA）功效及加工改性的探究，对蛋白质和碳水化合物组分加工特性、生物活性及作用机理的探索仍处于起步阶段，以芸豆为主的产品类型偏少[3-4]。作者就不同品种芸豆中有关主要大分子营养组分（蛋白质、淀粉、非淀粉多糖）的组成、结构、功能活性、加工特性等的国内外研究进展进行梳理、总结，以期为芸豆在新型营养健康食品开发中的应用提供支撑。

1 芸豆中蛋白质类物质

1.1 贮藏蛋白

芸豆是优质的植物蛋白质来源，蛋白质质量分数为20%～30%（以干基质量计），其中可提取蛋白质超过95%为贮藏蛋白。根据在不同溶剂中溶解性的差异，芸豆贮藏蛋白主要有盐溶性球蛋白、水溶性清蛋白、醇溶性谷蛋白和稀碱/酸溶性麦谷蛋白。各蛋白质组分的质量分数主要取决于芸豆品种和提取工艺（见表1）。有研究者指出黑芸豆蛋白质以球蛋白为主，质量分数约50%[5]。也有研究中提取的芸豆球蛋白质量分数只有21%[2]。韩晶在对6 种芸豆中蛋白质组分分析时发现清蛋白质量分数最高，为65.79%～72.98%，球蛋白次之，为9.81%～14.93%，醇溶蛋白可达5.78%～7.88%，谷蛋白为6.70%～8.67%[6]。陈晓萌分析了英国大红芸豆和山西小红芸豆蛋白质组分，也得出芸豆蛋白质以清蛋白为主，球蛋白次之，同时发现提取温度等工艺条件也会影响红芸豆清蛋白的得率[7]。

表1 芸豆中蛋白质组分研究进展Table 1 Research progress on protein components in kidney beans

芸豆必需氨基酸组成符合FAO（联合国粮食及农业组织）和WHO（世界卫生组织）提出的标准蛋白质模式，且氨基酸评分（AAI）、必需氨基酸指数（EAAI）、营养指数（NI）等指标均高于乳清蛋白和大豆蛋白，具有很高的营养价值。郭增旺等发现白芸豆、红芸豆、黑芸豆和紫花芸豆蛋白质为全价蛋白，所含必需氨基酸均显著优于大豆蛋白[8]。訾艳等指出白芸豆球蛋白中必需氨基酸（EAA）和总氨基酸（TAA） 比值为0.403 7，和FAO 及WHO 的推荐值0.40 接近，同时，SDS-PAGE 结果显示，白芸豆球蛋白图谱共有6 条蛋白质亚基条带，相对分子质量分别为21.99×103、26.28×103、29.62×103、33.84×103、47.35×103、97.52×103[9]。另有研究指出芸豆球蛋白以7S 芸豆素为主，二级结构主要有β-折叠和不规则卷曲，由α-、β-、γ-多肽亚基组成，相对分子质量介于4.3×104～5.3×104，其相对分子质量取决于亚基和糖分子的接枝度[10]。然而，芸豆蛋白的抗消化特性抑制了其营养价值的发挥，比如芸豆球蛋白的体外水解和体内消化率仅为28%～36%，这可能是各蛋白质组分和多糖结合造成的，但是经过合适的加工，比如热处理可以改变球蛋白的三级和四级结构，极大提升消化率至80%～90%[11]。近年来，越来越多的研究关注于优化芸豆蛋白质的提纯及改性技术，以提升芸豆蛋白质的加工特性和生物活性，将在后文归纳。

1.2 特殊功能性蛋白质

α-AI 是芸豆中已知具有降糖活性的功能蛋白，通过抑制淀粉酶活性，阻碍碳水化合物的消化和吸收，从而降低餐后血糖水平[3]。芸豆α-AI 本质是一种糖蛋白，由蛋白质和糖链结合而成。目前报道的芸豆α-AI 共有3 种亚型：α-AI1、α-AI2 和α-AI3，其中，α-AI1 是一种二聚体糖蛋白，具有四级结构，对人源性淀粉酶具有抑制活性[12]。Yang 等从白芸豆中分离纯化出α-AI，相对分子质量3.6×104，蛋白质质量分数88.2%，糖链质量分数12.8%，两者通过O-糖肽键连接，同时发现，只有蛋白质和糖链结合在一起才具有生物活性，单独的蛋白质和糖链对猪源淀粉酶均不具有抑制活性[13]。α-AI 的作用机制目前仍存在争议，但更多研究指向芸豆α-AI 通过与淀粉酶活性中心键合形成酶-抑制剂复合物，从而使酶失活，属于非竞争性抑制，键合作用主要有氢键相互作用、疏水相互作用、催化残基和酶的相互作用等[14]。

影响α-AI 活力的因素很多，比如芸豆中酚类物质、PHA 和胰蛋白酶抑制剂（TI） 均会降低α-AI的生物活性和安全性[15]，其他因素包括芸豆品种、提取温度、pH、孵育时间和特定离子的存在等也会影响α-AI 的活力，最大程度地保留芸豆α-AI 的活力已成为当下的研究热点[4，12，16]。迟永楠等采用水提法制备白芸豆α-AI，发现白芸豆粉80 目，55 ℃提取8 h，α-AI 的提取率最高可达4.67%，抑制率最高为76%[17]。姜彩霞等亦是采用了水提法，结合盐析和超滤制备白芸豆α-AI，虽然得率仅为3.47%，但是酶活在pH 为2～10 具有广谱稳定性，抑制率最高达85.74%[16]。汪云吉对比了产自内蒙古自治区的5 种芸豆粗提物中α-AI 的活性，发现花芸豆对淀粉酶的抑制活力最高，得到的优化条件为60 目，pH 6.4，室温提取2 h，抑制率最高达85.89%，PHA 的凝集活力降至6.97%，添加酸性酶可完全去除PHA，抑制率仍可保持较高活力，为75.38%[4]。让一峰等对比了超高压、热处理、酸碱处理和超滤对白芸豆α-AI和TI 活性的影响，Millipore 超滤系统（截留相对分子质量3×104）对α-AI 的截留率达98.32%，而对TI的截留率仅为27.20%[15]。

PHA 是一种广泛存在于植物细胞表面的糖蛋白，能够特异性识别单糖或多糖结构，具有抗病毒等功效。芸豆PHA 被认为是一类抗营养因子[18]，有4 个糖基结合位点，通常由两种相对分子质量约3×104的亚基组成四聚体蛋白[19]，大多为籽粒成熟或萌发过程中的贮藏蛋白，质量分数约1%[20]。Sun 等发现黑芸豆PHA 的相对分子质量为3.1×104[21]。于雪慧等采用硫酸铵分级沉淀、Sephadex G-50 和DEAE-A50 阴离子交换层析纯化后得到新疆花芸豆PHA，相对分子质量约为3.2×104[22]。芸豆PHA 的生物活性受温度、pH 等因素影响较大，Dongre 等发现随着温度、pH 升高，红芸豆PHA 活力呈先增加后降低的趋势，当pH 为7，温度为40 ℃时，凝血活性最高[23]。Sun 等采用响应面法研究了pH 和热处理对黑芸豆PHA 的影响，发现当pH 为1.0，33.8 ℃加热15 min 时，芸豆凝集素结合能力最低[21]。

2 芸豆中糖类物质

2.1 芸豆淀粉

芸豆淀粉质量分数为30%～50%，是籽粒中最多的组分，以直链淀粉为主，质量分数最高可达30%～65%，支链淀粉次之，同时含有质量分数9.16%～18.09%的抗性淀粉[24]（见表2）。淀粉结晶型多为C 型结构，是A 型和B 型两种结晶型的叠加，属于限制性膨胀淀粉，相比于谷物淀粉，芸豆淀粉具有热/冷糊稳定性强、回生率高、抗剪切力强、抗酶解性强等特性，因此消化率低，可以降低餐后血糖水平[25-27]。

表2 芸豆中淀粉组分研究Table 2 Research on starch components in kidney beans

通常采用预熟化工艺处理芸豆，使淀粉发生改性，与谷物达到同煮同熟。王婷发现经预熟化处理后，白芸豆、黑芸豆和紫花芸豆可与大米同煮同熟，硬度和咀嚼性均得到改善[28]。未经预熟化处理的芸豆淀粉颗粒表面光滑，预熟化处理后，颗粒表面和中心均受到破坏，其中，紫花芸豆和黑芸豆中直链淀粉降低，白芸豆则与之相反，但3 种芸豆淀粉酶解力均增加，消化性增强。由此可见芸豆品种筛选对生产工艺优化的重要性。不同的前处理工艺对芸豆淀粉含量也会产生一定影响，生的白芸豆酸面团中抗性淀粉为16.51%，经湿热处理升至19.54%，经微生物发酵升至21.55%（均为质量分数），而湿热-微生物发酵组合处理，抗性淀粉质量分数最高达23.40%。推测可能是湿热和微生物发酵均使支链淀粉分子发生断裂，直链淀粉质量分数升高，降温过程中，通过氢键连接生成了大量抗性淀粉[29]。

2.2 芸豆中的非淀粉多糖组分

非淀粉多糖是植物淀粉以外大部分多糖的总称，是不易被人体消化酶降解的膳食纤维组分。比如，张雅芝采用酶法结合缓冲液提取了白芸豆非淀粉多糖，质量分数为45.63%，同时含有质量分数17.53%的糖醛酸，推测其是一种果胶类多糖[30]。芸豆非淀粉多糖主要存在于细胞壁中，不同于大豆和鹰嘴豆等豆类的非淀粉多糖以水溶性膳食纤维（SDF）为主，芸豆非淀粉多糖主要以水不溶性膳食纤维（IDF）为主[31]（见表3）。芸豆IDF 质量分数约20%，而SDF 质量分数仅约3%[32]。相较于SDF，IDF 对葡萄糖的吸附作用更高，这可能也是芸豆具有降糖、减脂活性的主要原因。

表3 芸豆中非淀粉多糖组分研究Table 3 Research on non-starch polysaccharides in kidney beans

不同的提取、纯化方式对芸豆非淀粉多糖的得率和精细结构会产生很大影响。研究发现超声提取法的各项参数（超声频率、温度和时间）均会影响芸豆IDF 和SDF 的产量，而超声辅助酶法比单一的超声法或酶法提取均会增加IDF 得率[31]。Yi 等采用水提法和螯合剂提取的种皮多糖成分以GalA 为主，而采用Na2CO3提取则以Xyl 为主[33]。在对芸豆膳食纤维精细结构研究中发现，强阴离子交换色谱所得红芸豆多糖以HG 型果胶和阿拉伯聚糖为主，含有少量的XGA 型果胶，单糖组成主要有Ara、Xyl、GalA、Gal、Fuc 和Rha，以Ara 质量分数（20.82%）最高；而凝胶渗透色谱纯化所得多糖以AG-II 型果胶为主，同时含有少量RG-II 型果胶[34]。然而白芸豆非淀粉多糖是以α 型果胶为主的杂多糖，含有8 种单糖，分别为Rha、Ara、Gal、Glc、Xyl、Man、GalA 和GlcA，也是以Ara 质量分数（36.54%）最高[30]。Tang等采用葡聚糖凝胶柱层析法对白芸豆酸性多糖分离纯化，得到不同相对分子质量分布的5 个组分（P1～P5），其中，P2 以HG 型果胶为主，含有少量RG-I 和XGA 果胶，单糖组成以GalA 为主（质量分数26.37%），而P3 以XGA 型果胶为主，同时含有一定量HG 和RG-I，P4 以RG-I 型果胶为主，单糖组分Ara 质量分数（51.3%）最高[35]。

3 芸豆中大分子组分的生理活性

3.1 阻断糖分子释放

超重、肥胖和糖尿病是目前全球最主要的健康问题，且呈年轻化趋势，2021年WHO 统计数据显示，5～19 岁青少年肥胖人口数高达3.4 亿[36]。芸豆和以α-AI 为主要成分的芸豆提取物可以降低餐后血糖水平和胰岛素应答，具有良好的降脂减肥效果，因而备受社会关注。Spadafranca 等招募了12 位健康青年志愿者（20～26 岁），发现膳食添加芸豆提取物，可以抑制胃饥饿素分泌，增加饱腹感，降低食欲，同时降低餐后血糖水平[37]（见表4）。张雪苍等采用白芸豆提取物和马齿苋提取物进行复配，加工成低GI 餐前控糖片，观察到中高剂量摄入可以显著抑制糖尿病小鼠的餐后血糖水平[38]。研究表明，芸豆提取物中降糖功能成分主要是α-AI，又称淀粉阻断剂或碳水化合物阻断剂。通常情况下，相较于超重患者，健康个体淀粉酶的活性偏高，α-AI 对淀粉酶的抑制活性也会更有效[39]。然而，Qin 等采用白芸豆提取物直接给健康大鼠灌胃，大鼠的器官质量、摄食量和血生化指标均没有发生变化[40]。由此可以推测，芸豆提取物或α-AI 可能需要和其他膳食组分合理搭配、协同作用。此外，α-AI 的同分异构体中，只有α-AI1 对人源淀粉酶有抑制效果[41]，具有一定的临床测试和市场开发潜力，具体的精细结构与调控机制仍需要进一步探索。

3.2 降血脂

高脂血症是诱发心脑血管疾病，如动脉粥样硬化和中风等的重要因素，降低血液中甘油三酯和总胆固醇含量是改善高脂血症的重要途径。研究表明，芸豆可以有效改善因血脂异常导致的肝脏和肠道屏障功能的下降，主要是通过对胆盐的滞留，阻止其重吸收，从而降低血液中胆固醇水平[42-43]（见表4）。Lin 等采用体外消化模型结合透析分析了芸豆各营养组分对胆盐的滞留能力，发现可溶性膳食纤维可以滞留大部分胆盐，可能归因于消化液黏度的增加，然而，蛋白质虽然没有影响消化液的黏度，但是表现出了对胆盐的最高滞留能力，这可能归因于蛋白质水解物与胆盐分子间的相互作用，其中，甘氨鹅脱氧胆酸钠是主要受影响的胆酸盐[43]。此外，芸豆抗性淀粉也具有一定的降血脂功效，采用紫花芸豆抗性淀粉给高血脂大鼠灌胃可以显著降低血脂水平、体质量，升高血清谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶活力，实验结果和阳性对照组一致[44]。Zuo 等以高脂血症大鼠为模型，发现抗性淀粉对由高脂血症导致的急性胰腺炎具有明显改善作用[42]。主要表现为缓解肠道炎症、抑制氧化应激以及预防肠道屏障的破坏，其中血清细胞因子IL-6、IL-1β 和TNF-α 下降，而细胞间紧密连接蛋白基因ZO-1、Occludin以及抗菌肽基因CRAMP、DEFB1增加，小肠绒毛高度以及黏膜层厚度也有所增加，隐窝深度降低。以上研究表明芸豆营养组分的分子组成及理化特性等因素对于评估芸豆营养组分及整个食品体系的重要性。

3.3 肠道益生活性

人体肠道宿有数以万亿计肠道菌体细胞，以厚壁菌门、拟杆菌门、放线杆菌门和变形菌门为主，肠道菌群失衡是导致肠道疾病及多种慢性疾病发生和发展的重要原因。流行病学研究显示膳食摄入芸豆可有效改善肠道菌群结构、增强肠壁屏障功能、抑制炎症、减少肥胖症等疾病的发生。Monk 等研究发现膳食添加质量分数15.7%的芸豆全粉可以通过改善小鼠肠道菌群缓解肥胖症状[45]（见表4），其中，通常因肥胖而降低的艾克曼菌（Akkermansia muciniphila）增加尤为显著，可达19 倍，和碳水化合物发酵相关的普氏菌属（Prevotella）丰度也显著增加，粪便短链脂肪酸分泌水平随之显著提升，同时肠壁屏障功能增强，主要表现为紧密连接蛋白基因ZO-1、Occludin，抗菌素基因Reg3γ、IgA、Defα5、Defβ2和黏液蛋白基因Muc2表达上调。芸豆富含膳食纤维，属高发酵食物，其肠道益生功能也可能通过蛋白质来实现。Lutsiv 等表明膳食添加质量分数35%的芸豆蛋白质可以显著延缓小鼠的肥胖症状，主要是增加了拟杆菌门，降低变形菌门和厚壁菌门，菌群α-多样性降低[46]。芸豆的发酵特性与其细胞壁完整度紧密相关，有研究发现红芸豆细胞在微生物发酵过程中可以保持完整性，但是采用磁力搅拌破碎子叶细胞后，微生物的产气量及产气速率均显著增加，细胞破碎处理同时促进了丙酸和丁酸的产生，表明芸豆营养物质被微生物利用的效率增加，并且膳食纤维比淀粉和蛋白质更易被微生物发酵利用[47]。由此可见，食品体系的营养组分搭配及食品的分子结构与营养物质的释放和利用有很大关系，适当的加工尤为重要。

表4 芸豆大分子组分生理功能Table 4 Physiological functions of macromolecular components in kidney beans

3.4 抑制肿瘤生长

肿瘤细胞表面具有大量的PHA 受体，有利于靶向给药，抑制肿瘤的发生和发展。郑永发现云南地区产红芸豆凝集素 （red kidney bean lectin，RKBL）可以诱导黑色素瘤细胞B16 和人肝癌细胞QGY-7701 发生凋亡，抑制肿瘤细胞增殖，长达18 个月的小鼠用药安全性实验表明长期注射RKBL 不会致癌，也不会出现组织病理，具有长期用药安全性[48]。红芸豆抗黑色素瘤的功能组分主要存在于种皮中，Nie 等以小鼠B16-F10 黑色素瘤细胞为模型，鉴定出红芸豆种皮中槲皮素是抑制B16-F10 细胞增殖的主要活性组分，作用机制主要是通过调控PI3KAKT-FOXO 和MDM2-p53 通路，上调基因Bcl-xl表达，诱导细胞程序性死亡，从而抑制肿瘤细胞增殖[49]。然而，Kumar 等在对人乳腺癌细胞MCF-7 和MDA-MB231 的研究中，发现芸豆提取物主要是通过激活半胱天冬酶-3/7，上调Bax、下调Bcl-xl和Bcl-2基因表达诱发癌细胞凋亡[50]。由此可以推测，不同的芸豆品种和营养组分可能通过不同的信号通路抑制肿瘤细胞的增殖活性。

3.5 其他功能活性

芸豆HPV 已被开发为一种具有避孕和抗HIV病毒的药物，郑永发现注射红芸豆植物凝集素的妊娠小鼠子宫内STAT3 的表达量降低，推测红芸豆植物凝集素可能通过抑制STAT3 的激活和表达，发挥终止妊娠的作用[48]。相比于几十年前就开始使用，目前仍作为外用避孕药的壬苯醇醚凝胶制剂，芸豆植物凝集素制成的凝胶可以有效保护雌兔阴道上皮细胞以及雄兔直肠上皮细胞的完整性，具有长期服用安全性。芸豆还有助于降低血小板高敏性相关的心血管血栓性疾病，主要是通过降低5’-二磷酸腺苷和花生四烯酸诱导的血小板聚集[51]。

4 芸豆大分子组分的加工特性

4.1 芸豆蛋白质的加工特性

芸豆蛋白质的提取主要选用碱溶酸沉法，获得的蛋白质具有较高的热稳定性和凝胶特性，但是乳化特性较差，不利于其在食品工业中的应用。所以通常对芸豆蛋白质进行改性处理，以提升其加工特性，目前常用的芸豆蛋白质改性方法有物理、化学和生物酶法。李杨等使用绿原酸对黑芸豆分离蛋白进行改性，增强了其乳化特性和抗氧化活性，结构分析发现绿原酸主要改变了黑芸豆分离蛋白的二级结构，即α-螺旋和无规则卷曲含量降低，而β-转角含量增加[52]。不同的是，Tang 等采用葡萄糖对红芸豆球蛋白进行糖基化处理，使其α-螺旋增加，形成了高度有序的二级结构和新的三级结构，构象的改变也提升了红芸豆球蛋白的乳化活性指数[53]。陈玲等发现低pH（pH 为2）、低离子强度（30 mmol/L）条件下，芸豆7S 球蛋白溶液能够形成透明凝胶，其所需蛋白质远低于中性溶液[54]，降低了植物蛋白质凝胶制备时固形物的含量，此外，增加盐离子浓度还可以改善芸豆7S 球蛋白的热稳定性[55]。物理和化学法结合优于单一化学法，李玉琼证明了超声波辅助糖基化比未辅助糖基化改性的红白花芸豆蛋白质具有更高的溶解性、乳化特性和起泡性，通过红外光谱和拉曼光谱发现，改性后芸豆蛋白质的α-螺旋和β-折叠结构增加，而β-转角和无规则卷曲下降，说明糖基化改变了芸豆蛋白质二级结构主链，加大了和氨基糖的蛋白质接枝度，将超声辅助糖基化改性芸豆蛋白质添加于香肠体系，可以提升产品质构特性、感官接受度及得率[56]。

崔素萍等采用碱性蛋白酶及超滤法制备了英国红芸豆抗氧化肽，发现将其添加到大豆油中有一定的抗氧化作用，可以增加油脂的热稳定性，其抗氧化活性和相对分子质量大小呈负相关，相对分子质量小于3 000 时，过氧化值、酸价和羰基价偏低，抗氧化活性强[57]。相似地，任海伟等使用碱性蛋白酶对泾川白芸豆进行水解，超滤分离纯化出抗氧化活性肽，发现相对分子质量小于2 000 的小肽段具有较高的抗氧化活性[58]。蛋白酶种类对肽段的生物活性有一定影响，Roy 等使用胃蛋白酶和木瓜蛋白酶对深红芸豆蛋白质进行水解，结果显示，将芸豆分离蛋白应用于苹果汁储藏保鲜，可抑制大肠杆菌的活力且延缓氧化物质的形成，有作为新型食品抗氧化剂的潜质[59]。毛小雨等对紫花芸豆蛋白质进行体外消化模拟，发现随着酶解时间的延长和低相对分子质量肽段的增加，胃液酶解产物的总抗氧化活性和铁离子还原能力显著提升[60]。

4.2 芸豆多糖组分的加工特性及品质改良作用

淀粉的质构特性对于芸豆淀粉类食品的加工、感官品质等意义重大。Shevkani 等在对芸豆淀粉微观结构分析时发现，淀粉颗粒呈规则椭圆形，部分或者全部镶嵌于球形或不规则形状的蛋白质组分中，淀粉和蛋白质这种结构上的相互作用，有助于降低淀粉颗粒和淀粉酶的接触，降低淀粉的消化率[61]。Sharma 等用扫描电镜观察到芸豆淀粉颗粒凝聚成团，可能在提取淀粉时，蛋白质黏附在了淀粉颗粒上，发生了团聚现象，这可能解释了天然芸豆淀粉的稳定性和加工特性较差[62]。比如，新制备出的花芸豆淀粉凝胶具有较好的弹性，但是24 h 后凝胶结构坍塌[63]。通过对芸豆淀粉改性处理可以显著改善其理化特性以提升加工品质，目前常见的淀粉改性方式有预热处理、湿热处理、干热处理、微生物发酵、挤压和高压灭菌等。湿热处理是常用的改性方法，可以在一定程度上降低芸豆淀粉的膨胀度、溶解度和黏度，提高糊化温度，促进淀粉分子定向重排，增加结构稳定性，同时促进蛋白质变性，使芸豆淀粉链结构及淀粉和蛋白质的相互作用发生改变，同时生成较多的抗性淀粉，继而增强抗消化特性。微生物发酵处理，比如采用马克斯克鲁维酵母KM 和植物乳杆菌LI 协同发酵产生有机酸，尤其是乳酸，可以增强淀粉糊化过程中淀粉和蛋白质之间的相互作用，降低淀粉酶对淀粉的可消化性[29]。而预热处理可以增加直连淀粉含量，提高淀粉的可消化性。因此对于不同的加工用途需要选取不同的加工方式。

Khrisanapant 等采用湿热法处理芸豆和鹰嘴豆，发现芸豆淀粉的消化率随湿热处理时间的延长而增加，和鹰嘴豆相比，芸豆质地变化较慢，120 min时硬度才降至最低值，可见处理时间的优化对产品的口感很重要[64]。也有研究者将预糊化和多菌发酵相结合，有助于提高豆类（扁豆、黑豆、鹰嘴豆和豌豆）酸面团抗性淀粉的含量，提高蛋白质的消化率，降低淀粉的消化率，增强其营养特性[65]。Siva 等对比了7 种芸豆的多糖含量，发现熟制芸豆复热可增加抗性淀粉的含量，改变其营养品质[66]。Escobedo 等发现高压灭菌处理使芸豆制品中抗性淀粉质量分数降低26.6%，而挤压法可以将质量分数降低54.2%，同时膳食纤维的含量也会降低，但产品的持水力增加、溶解性降低，由此提出挤压处理后可用作布丁、酱类、奶油及乳制品等的增稠剂[67]。

5 芸豆及其大分子组分在食品加工中的应用

芸豆在主食类食品中的应用主要有将芸豆淀粉用于制作挂面，可以提升面条口感、弹性和韧性[68]。近年来，很多研究致力于将芸豆开发为具有一定营养功能尤其是减肥功效的烘焙食品、休闲食品。有研究者将经湿热处理的芸豆粉添加到面包中，可增加面包对α-淀粉酶的抑制作用，降低淀粉消化率，制作面向糖尿病人群的低GI 面包。Cappa 等将芸豆粉用于制作无麸质饼干，不仅增加了饼干中蛋白质含量，还增加了抗性淀粉含量，降低了淀粉消化率[69]。Shevkani 等将芸豆蛋白质用于制作无麸质松饼，使其面糊黏弹性提高，比容也有所增加[70]。贾琼对比了不同原料发酵而成的纳豆食品，发现以紫花芸豆、大豆为原料制作的纳豆，感官和营养指标均优于其他豆类，紫花芸豆发酵后DPPH 自由基清除能力得到提升[71]。陈丽坤筛选出淀粉酶抑制特性最强的白芸豆品种，开发了具有抑制α-淀粉酶特性的果冻类产品[72]。芸豆淀粉和蛋白质还被应用于食品保鲜，Zhang 等采用芸豆淀粉制成可食用生物涂膜，和市售玉米淀粉相比，涂膜水汽阻隔性和机械强度均显著增强[73]。芸豆淀粉-脂质形成的V 型复合物还可以延缓淀粉颗粒凝胶化，限制颗粒溶胀、提高淀粉糊化温度、增加淀粉颗粒对酶水解的抗性[74]。

6 展 望

近年来，关于芸豆的功能性研究主要集中于抗性淀粉和α-AI 的降脂减肥功效，由于芸豆单一营养成分功能特性具有局限性，因此可以和其他营养物质复配提高各营养组分的协同功效，从而开发出全营养型食品。由于前处理方式对芸豆不同营养物质的物化特性和溶出率影响较大，优化加工方式对特定营养物质的保留，以及对充分利用芸豆这一宝贵的植物资源具有重要的现实意义。目前市售芸豆产品大多以白芸豆为主，新型芸豆资源需要被开发。

近几年，在素食、环保主义者的推动下，植物基食品逐渐走入大众视野，已成为未来食品的一股潮流。植物基食品，包括植物肉、植物奶、植物蛋等，其核心思想即用植物来源的蛋白质代替动物源蛋白质。芸豆作为富含优质植物蛋白质的食用豆类资源之一，在此方面具有较高的开发潜力。不过，相比大豆蛋白，芸豆蛋白质的加工适应性、生物利用率和营养健康功能等方面仍需要进一步探索。同时，芸豆淀粉也是一种颇具特色的豆类淀粉，目前的研究开发还很不足，尤其是作为一种慢消化淀粉用于低GI 食品的研发上，还需要结合芸豆品种和加工方式进一步深入研究。此外，在芸豆非淀粉多糖的研究上，目前国内外对于其组成、精细结构、结构与生理功能关系的研究还有待加强。总体而言，芸豆作为我国传统优势食用豆类资源，从其核心组分的营养、组成及功能等方面加强对芸豆的认识是很有必要的。为响应未来食品发展潮流，还需要加强对芸豆大分子组分的研究，以期为新型植物基、营养健康食品的开发提供更广泛、优良的物质基础。