微波處理對綠豆萌發及豆芽品質的影響

趙萌萌，李陽博，張 茜

（1. 蘭州交通大學化學與生物工程學院，甘肅省極端環境微生物資源與工程重點實驗室，甘肅蘭州730070；2. 中國農科院蘭州畜牧與獸藥研究所，甘肅 蘭州730070）

綠豆是深受人們喜愛的傳統豆類，由綠豆萌發而來的綠豆芽營養價值更高[1]。但是，某些商家為了提高綠豆芽的萌發率，防止其腐爛變質，在綠豆芽的制作過程中添加一些化學試劑，如尿素、亞硝酸鹽等。這一措施雖然在一定程度上提高了綠豆的萌發率，但對綠豆芽的營養價值有較大影響，同時化學試劑殘留也嚴重危害到食品安全。近年來，一種安全無害的物理方法——微波處理，在食品科學、生命科學領域得到廣泛應用。種子經過微波處理，其活力、萌發率、幼苗生長速率及種子的抗逆能力等指標都顯著提高[2-6]。

試驗采用微波法處理綠豆，測定種子的發芽指數、活力指數、萌發率，以及蛋白質、Vc、總黃酮和氨基酸等營養成分的含量變化，以研究微波處理對綠豆萌發的影響，為綠豆芽的安全生產提供新途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試綠豆購于北京華聯超市，選取大小均一、飽滿、無生理缺陷的綠豆為試驗材料。試驗試劑有內標物SAR 和17種氨基酸混合標樣以及衍生劑OPA 和FMOC（購自Agilent 公司），還有一些其他常規試劑。

試驗主要設備有1100 型高效液相色譜儀（含脫氣機、四元梯度泵、自動進樣器進樣、柱溫箱、DAD 檢測器，Agilent 公司）、722 型分光光度計（上海天普分析儀器有限公司）、MM 823LA6-NS 型微波爐（功率116 W，美的集團）、離心機（ICE 公司）、恒溫水浴鍋（北京長安科學儀器廠）、恒溫培養箱（常州華冠儀器制造有限公司）、BP211D 型分析天平（Sartorius 公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 將供試綠豆放入70%酒精溶液中浸泡除菌15 min，經無菌水洗滌5～6 次，放入盛有500 m L 無菌水的錐形瓶中，于25℃下恒溫水浴浸泡6 h。微波頻率為915 MHz，以10 s 為間隔在0～50 s 之間設計6個處理，以微波處理0 s 為對照，每個處理設3個平行對照，重復3 次[7-8]。將經過微波處理的綠豆樣品放入25℃恒溫培養箱中培養，每24 h 加入無菌水20 m L。

1.2.2 測定指標及方法 （1）發芽率、發芽指數和活力指數測定。以5 d 為一個周期，觀察綠豆萌發情況，以胚軸突破種皮1 mm 為發芽標準，同時測定胚軸長度，并計算發芽率（G）、發芽指數（GI）、活力指數（VI）[9-10]。計算公式如下：發芽率=正常發芽種子數/種子總數；發芽指數=發芽種子數/發芽天數；活力指數=發芽指數×胚軸總長。（2）營養成分含量測定。總黃酮含量測定：利用黃酮類物質與顯色劑NaNO2-Al（NO3）3生成紅色鋁螯合物在510 nm 波長處的吸光度峰值為標志物進行測定[11-12]。采用蒽酮法測定豆芽中的糖含量[13]，采用3,5-二硝基水楊酸法測定總淀粉酶活力[14-15]，采用2,4-二硝基苯肼法測定Vc 含量[16-17]，采用考馬斯亮藍G-250 法測定蛋白質含量[18]，參考凌猛等[19]、Hemalatha 等[20]的方法測定蛋白酶活力，參考魏京廣等[21]的RP-HPLC 法測定氨基酸含量。

2 結果與分析

2.1 微波處理對綠豆萌發情況的影響

2.1.1 萌發率 由表1 可知，在25℃恒溫培養12 h時，微波處理20～30 s 的綠豆萌發率均達95.00%以上，發芽指數均超過19.00，活力指數超過27.00；其次為微波處理10 s 的綠豆，萌發率、發芽指數和活力指數分別為86.75%、17.35 和23.46；而其他處理綠豆的萌發率均在80.00%以下，發芽指數均低于16.00，活力指數不超過22.30。其中，尤以30 s 的處理，促萌發效果最好。

表1 各處理綠豆萌發情況比較

2.1.2 胚軸長度 從圖1 中可以看出，微波處理10～40 s 后，綠豆芽的胚軸長度顯著長于對照，培養第5 天微波處理30 s 的綠豆胚軸長度達39.23 mm，比對照組的長9.9 mm。而微波處理50 s，其效果與對照差異不大。

圖1 各處理綠豆芽胚軸長度隨萌發時間的變化

2.1.3 重量 從圖2 中可以看出，綠豆芽的質量隨萌發時間的延長顯著增加，除50 s 微波處理以外，其他試驗組的豆芽質量都重于CK 組。其中，尤以30 s 微波處理的綠豆芽重量最重，其重量增加的速度及增加量也最大。

綜上所述，短時間的微波處理對綠豆種子的萌發確有促進作用，而微波處理時間不宜過長，否則對綠豆萌發有抑制作用。

2.2 微波處理對綠豆芽營養成分含量的影響

2.2.1 可溶性糖含量 從圖3 中可以看出，可溶性糖含量隨著萌發時間的延長而逐漸減少，這是由于綠豆萌發時是依靠消耗糖類來提供能量。總體而言，萌發第3 天和第4 天，綠豆芽的糖消耗速度最快。各處理中以微波處理30 s 的糖消耗最快，這是因為該處理綠豆的生長量最大、萌發速度最快導致的。這表明，適當的微波處理對綠豆中糖類物質的分解有促進作用。

圖3 各處理綠豆芽可溶性糖含量隨萌發時間的變化

2.2.2 總淀粉酶活力 從圖4 中可以看出，各處理綠豆芽總淀粉酶活力隨萌發時間的延長而呈現遞增的趨勢。除50 s 微波處理外，各試驗組的淀粉酶活力均較對照組高。淀粉酶活力高可以使黃豆中更多的淀粉被降解為單糖，有利于營養物質的吸收。這從另一角度也證實了圖3 中糖含量變化的情況。

圖4 各處理綠豆芽淀粉酶活力隨萌發時間的變化

2.2.3 蛋白質含量 由圖5 可知，各處理綠豆芽中的蛋白質含量在測定的5 d 內呈現下降趨勢。這可能是因為微波處理刺激了種子中蛋白酶的活性，促進蛋白質分解為氨基酸，故蛋白質含量下降。由此可見，微波同樣具有促進蛋白質降解的功效。

2.2.4 蛋白酶活力 蛋白酶的活力測定結果表明（圖6），30 s 微波處理綠豆芽中的蛋白酶活力顯著提高，酶活力最高可達62.2 U/mg，有效促進了蛋白質的降解。萌發后期，蛋白酶的活力有所下降，說明從萌發第3 天開始，蛋白質的降解速率開始減緩，豆芽的生長進入后期。

圖5 各處理綠豆芽蛋白質含量隨萌發時間的變化

圖6 各處理綠豆芽蛋白酶活力隨萌發時間的變化

2.2.5 Vc 含量 綠豆在未萌發時，Vc 含量均不高，但在其萌發的過程中，參與Vc 代謝的某些酶大量產生和激活，Vc 合成量顯著增加。由圖7 可知，微波處理可以進一步提高酶的活力，促進Vc 的合成，其中尤以30 s 微波處理的效果最佳，最大Vc 含量達200 μg/g。

圖7 各處理綠豆芽Vc 含量隨萌發時間的變化

圖8 各處理綠豆芽黃酮含量隨萌發時間的變化

2.2.6 黃酮含量 黃酮類化合物是一種高生物活性成分，具有抗癌、提高免疫力、平衡內分泌、調節心血管等多種重要生理功能。從圖8 中可以看出，豆芽萌發過程中黃酮的含量呈先增后減的趨勢，含最大量可達395.6 μg/g。各處理中以30 s 微波處理的綠豆芽黃酮含量始終保持最高。這可能是因為微波處理刺激了黃酮生物合成過程中的關鍵酶活性，從而促進了黃酮類物質的合成。

2.2.7 氨基酸組成 從表2 中可以看出，微波處理20 s 和30 s，綠豆芽中含有蛋白標準品中的全部17種氨基酸，而對照處理的綠豆芽中沒有必需氨基酸之一——蘇氨酸，也沒有精氨酸和天冬氨酸。其中，30 s微波處理的綠豆芽中第一限制氨基酸——賴氨酸的含量為11.063 mg/g（干重），占總氨基酸含量的11.31%，為各處理中最高，氨基酸總含量達到97.828 mg/g，必需氨基酸含量43.113 mg/g，占氨基酸總量的44.07%。這一結果最接近于WHO 規定的E/（E+N）=40%（E:essential;N:normal）的參考蛋白模式[22]。值得注意的是，凡經過微波處理后萌發的樣品，其賴氨酸含量均明顯增加。

表2 各處理綠豆芽基本氨基酸含量的比較 （μg/g）

續表2

3 結 論

微波生物學作用的物理基礎是加熱效應，介質吸收電場能量轉變為生物分子的動能，使組織溫升。種子中的水分子、蛋白分子和其他生物大分子都可以看做是介質中的偶極子，偶極子接受動能而與周圍其他粒子和分子發生碰撞，因而做功、產熱。該作用可能會將細胞的細胞壁和質膜擊穿，提高細胞膜和細胞壁的穿透性，促進細胞內外物質的交換以及新陳代謝[23-24]。研究證實：以適當劑量的微波對綠豆種子進行處理，出現明顯促生長效應。種子萌發相關的各項指標均有明顯提高。其原因應歸于微波熱效應，使種子細胞壁和細胞膜的通透性出現可逆性的變化，使種子萌發過程中的多種關鍵酶的活性得到廣泛激發。

利用實驗室常用的微波方法處理豆類植物種子，能顯著提高種子的萌發率以及萌發后芽類食品的營養品質，如果將此方法在生產中進行推廣，無疑是一種簡便、環保、實用、經濟、高效的方法。從萌發相關的各項指標、處理時間、營養價值以及簡便實用等多方面綜合考慮，建議以915 MHz 微波處理30 s，培養周期3 d 為最佳工藝。

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