2種干燥方式下蠶豆氨基酸品質的比較分析

林寶妹 邱珊蓮 鄭開斌

摘 要：為篩選蠶豆最佳的干燥方式，以蠶豆為研究對象，研究熱風干燥和真空冷凍干燥兩種不同干燥方式對其基本營養成分和氨基酸品質的影響，并采用氨基酸比值系數法評價其營養價值。結果表明：真空冷凍干燥蠶豆、蛋白質、脂肪和粗纖維含量極顯著低于熱風干燥蠶豆（P<0.01），淀粉和灰分含量無顯著差異（P>0.05），氨基酸總量極顯著高于熱風干燥蠶豆（P<0.01）;兩種不同方式干燥的蠶豆都含有17種氨基酸，包括7種人體必需氨基酸，第一限制氨基酸均為蛋氨酸和半胱氨酸，熱風干燥蠶豆的SRC值和EAAI值高于真空冷凍干燥，即熱風干燥蠶豆的氨基酸組成比例更接近FAO/WHO標準模式譜，營養價值更高。蠶豆采用熱風干燥有利于營養成分保留，且氨基酸品質更佳。

關鍵詞：蠶豆;干燥方式;營養成分;氨基酸評價

中圖分類號：S 643.6 ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：0253-2301（2021）06-0052-06

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2021.06.009

Abstract： In order to select the best drying method of Vicia faba， the effects of two different drying methods including the hot-air drying and the vacuum freezing drying on the basic ?nutrients and the quality of amino acid of Vicia faba were studied. And the nutritional value was evaluated by using the score of ratio coefficient of amino acid （SRCAA）. The results showed that the protein， fat and crude fiber contents of broad bean dried with the vacuum freezing drying were extremely significant lower than those of Vicia faba dried with the hot-air drying （P<0.01）， while the starch and ash contents had no significant differences （P>0.05）. And the total amino acid content was extremely significant higher than that of Vicia faba dried with the hot-air drying （P<0.01）. Vicia faba dried with the two different drying methods both contained 17 kinds of amino acids， including 7 kinds of essential amino acids. And the first limiting amino acids were both methionine and cysteine. The SRC value and EAAI value of Vicia faba dried with the hot-air drying were higher than those of Vicia faba dried with the vacuum freezing drying， showing that the composition ratio of amino acids in Vicia faba dried with the hot-air drying was closer to the FAO/WHO standard pattern spectrum， and the nutritional value was higher. It was beneficial for the retention of nutrients in Vicia faba dried with the hot-air drying and the quality of amino acids would be better.

Key words： Vicia faba; Drying method; Nutrient; Amino acid evaluation

蠶豆Vicia faba Linn為豆科野豌豆屬一年生草本植物，又名胡豆、扁豆、羅漢豆，在歐洲、非洲、亞洲等地區廣泛種植[1-2]。蠶豆含有多種營養成分，如蛋白質、糖類、膳食纖維、維生素和礦物質等，其中蛋白質含量達27.00%～34.00%，與動物蛋白含有膽固醇不同，蠶豆中只含有豆固醇，可避免攝入過多的膽固醇而有利于健康，是一種重要的植物蛋白資源[1-3]。但是蠶豆中也含有多種抗營養因子如單寧、凝集素、植酸、低聚糖和消化酶（胰蛋白酶、糜蛋白酶和α-淀粉酶）抑制劑等，這些抗營養因子會影響人體及動物對蠶豆營養物質的消化吸收而降低其營養價值[4]。目前，降低或者消除抗營養因子含量的方法主要有進行發芽處理可降低抗營養因子的整體水平;進行高溫處理可破壞縮合單寧結構，降低消化酶抑制劑活性;進行生料發酵也可破壞部分消化酶[5]。蠶豆經過抗營養因子降低或消除手段后便可進一步加工利用。常見的蠶豆加工產品以蠶豆干制品為主，利用形式主要為蠶豆完整籽粒如蠶豆罐頭、膨化蠶豆、五香豆、怪味蠶豆等，這些均為市場上流通較多的加工制品[3]。蠶豆粉也是蠶豆加工利用的一個重要方式，因不需要完整的蠶豆籽粒，對一些保存不完整的蠶豆也可充分利用而被廣泛利用。蠶豆所含氨基酸種類齊全，含有人體所需的8種必需氨基酸，可以將蠶豆粉添加到面粉中改善面條營養組成、淀粉結構，改善面團擠壓特性等[3，6];蠶豆粉還可作為飼料中的蛋白源，降低飼料價格[7]。蠶豆粉在加工利用前一般需要經過干燥處理。吳海虹等[8]以膨化率和葉綠素保存率為指標，采用正交試驗優化了蠶豆真空微波干燥工藝，工藝條件為蠶豆初始含水率46.02%、微波功率6 W·g-1、真空度0.08 MPa。張芳等[9]以產品含水率、膨化度和色澤為指標優化了蠶豆冷凍真空干燥工藝，得出蠶豆最佳冷凍真空干燥工藝條件為冷凍后含水率50%、干燥溫度85℃、時間120 min。而不同干燥工藝對蠶豆營養成分的影響研究極少。因此，本研究通過發芽和水煮降低蠶豆中的抗營養因子水平后，采用熱風干燥和真空冷凍干燥兩種不同干燥方式對水煮蠶豆進行干燥處理，測定氨基酸、蛋白質、脂肪、灰分、粗纖維、淀粉等營養成分含量，并進行氨基酸品質比較分析，篩選出最佳干燥方式，以期為蠶豆的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 ?試驗材料

蠶豆：所用蠶豆品種為陵西一寸，粒長2.4～3.0 cm，籽粒黃褐色， 長橢圓形，千粒重1.80～2.10 kg。

蠶豆干燥粉和凍干粉：按照1.3.2和1.3.3處理所得，基本營養成分如表1所示。

試驗試劑：濃鹽酸、硫酸、硼酸、苯酚、檸檬酸鈉、氫氧化鈉、硫酸銅、硫酸鉀、碘化鉀、碘、淀粉酶、石油醚、乙醚、甲苯、三氯甲烷、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀、葡萄糖、乙酸鎂、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑。

1.2 ?主要儀器設備

凱氏定氮儀：BYSTUDK142（意大利VELP公司），氨基酸分析儀：L8800（日本日立高新技術公司），索氏抽提器：BSXT06150（上海蘭儀實業有限公司），真空冷凍干燥機：Pilot58E（北京博醫康實驗儀器有限公司）;熱風干燥箱：GZX9246MBE（上海博迅實業有限公司醫療設備廠）;粉碎機：WBL2521H（佛山美的集團）;電磁爐：C21RH2133S（佛山美的集團）。

1.3 ?試驗方法

1.3.1 ?樣品處理 蠶豆干籽粒浸泡于超純水中12 h，清洗干凈，瀝干，置培養箱25℃催芽24 h，將催芽后的蠶豆籽粒置于鍋中，加超純水沒過蠶豆，電磁爐加熱功率調為2100 W，煮沸后加熱功率調至1200 W繼續加熱25 min至蠶豆熟透，水煮結束后撈出蠶豆晾涼。

1.3.2 ?熱風干燥 將蠶豆平鋪在瓷盤上置于熱風干燥箱中，60℃烘干（考慮營養成分保留問題采用中低溫進行干燥）48 h后取出稱重，再放入干燥箱中繼續烘干30 min，取出稱重，至兩次稱重差小于0.002 g后取出，于粉碎機中粉碎30 s，過40目篩獲得蠶豆干燥粉，待測。

1.3.3 ?真空冷凍干燥 將蠶豆平鋪于凍干機專用托盤中，首先對制品預凍至-40℃，當樣品溫度達到-40℃后開始計時2 h;預凍結束后，在冷阱溫度降至-60℃，真空度降至60 Pa以下后，運行凍干程序如表2所示。取出稱重，至兩次稱重差小于0.002 g后取出，干燥后的蠶豆籽粒于粉碎機中粉碎30 s，過40目篩獲得蠶豆凍干粉，待測。

1.3.4 ?營養成分測定 氨基酸（GB5009.124-2016《食品中氨基酸的測定》）[10];蛋白質（GB5009.5-2016《食品中蛋白質的測定》）[11];淀粉（GB5009.9-2016《食品中淀粉的測定》）[12];水分（GB5009.3-2016《食品中水分的測定：第一法直接干燥法》）[13];粗纖維（GB/T 5009.10-2003《植物類食品中粗纖維的測定》）[14];灰分（GB 5009.4-2016《食品中灰分的測定》）[15];脂肪（GB 5009.6-2016《食品中脂肪的測定：第一法索氏抽提法》）[16]，樣品平行測定3次。

1.4 氨基酸評價方法

參照謝麗源等[17]和陳蓬鳳等[18]的方法，根據1973年WHO/FAO修訂的理想蛋白質人體必需氨基酸模式譜計算樣品的下列指標：

1）必需氨基酸含量（EAA）=樣品中必需氨基酸含量/總氨基酸含量;

2）氨基酸比值（RAA）=樣品中必需氨基酸的EAA值模式譜中氨基酸的相應EAA值;

3）氨基酸比值系數（RC）=RAA/RAA平均數;

4）比值系數分（SRC）=100-CV×100，其中CV為RC的變異系數;

5）必需氨基酸指數（EAAI）=77種必需氨基酸RAA乘積×100

1.5 數據處理

試驗數據采用Microsoft Excel 2007計算各參數的平均值和標準誤差，數據結果采用±SD表示;采用SPSS 22.0統計軟件進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 基本營養成分含量

以熱風干燥和真空冷凍干燥兩種不同干燥方式獲得的蠶豆粉的基本營養成分含量如表1 所示。由表1可知，淀粉是蠶豆中含量最高的營養成分，其次是蛋白質，二者含量總和可達77.71%～78.32%，脂肪含量最低。從豆類中分離出來的蛋白質因其水溶性、乳化性和起泡性等特性可作為功能性組分改善多種食品如焙烤類、肉類或擠壓類制品等的質地、口感和營養價值，此外還可以與其他谷物食品搭配起到蛋白質互補的作用從而引起廣泛關注[19]。蠶豆蛋白含量低于大豆（31.90%～44.50%）[20]和黑豆（40.00%）[21]，但高于紅腰豆（25.78%±0.77%）[22]和部分豌豆品種（20.61%～36.37%）[23]，可作為一種植物蛋白資源加以利用。但不同干燥方式對蠶豆粉基本營養成分含量具有較大的影響。采用SPSS 22.0統計軟件對各成分含量進行單因素方差分析，分析結果顯示，蠶豆干燥粉的蛋白質、粗纖維和脂肪含量極顯著高于蠶豆凍干粉（P<0.01），灰分和淀粉含量無顯著差異（P>0.05）。說明熱風干燥能更好地保留蠶豆的營養成分，且熱風干燥具有處理量大、操作簡單和干燥費用低等方面的優點，適用于蠶豆干燥加工[24]。

2.2 氨基酸含量

經過兩種不同干燥方式處理后的蠶豆氨基酸組成及含量如表3所示。由表3可知，除色氨酸在酸水解中破壞未能檢測外，蠶豆干燥粉和蠶豆凍干粉都能檢測到17種氨基酸，包括7種必需氨基酸和10種非必需氨基酸。蠶豆粉的EAA/TAA值為35.41%～35.50%，EAA/NEAA值為54.81%～55.04%，均低于FAO/WHO標準模式譜中理想蛋白源的EAA/TAA值（40%）和EAA/NEAA值（>60%）。單因素方差分析結果顯示，除半胱氨酸和蛋氨酸外，蠶豆凍干粉的15種氨基酸含量均極顯著高于蠶豆干燥粉（P<0.01），蠶豆凍干粉的氨基酸總量比蠶豆干燥粉高10.52%，說明不同干燥方式對蠶豆粉中的氨基酸總量有顯著影響，熱風干燥處理后蠶豆的氨基酸總量損失略高于真空冷凍干燥處理，這可能是因為熱風干燥溫度較高促進蛋白質分解，而真空冷凍干燥因為溫度較低又隔絕空氣從而有效防止蛋白質損失[25]。

另外，兩種干燥方式下的蠶豆粉均顯示谷氨酸含量最高，其次為天冬氨酸、精氨酸和亮氨酸，蛋氨酸含量最低。由表4可知，谷氨酸和天冬氨酸是呈鮮味的特征性氨基酸，二者的總和占氨基酸總量的30.86 %和30.81%，高于豌豆（22.82%～30.44 %）， 略高于蕓豆（28.07%～29.71%）[26-27]。蠶豆粉的甜味氨基酸與總氨基酸的比值為17.15%和17.09 %，與黑豆（17.56%）和青豆（17.17%）接近[27]。此外，蠶豆粉還含有包括苯丙氨酸和酪氨酸的芳香族氨基酸，是蠶豆粉鮮甜味道和芳香氣味的來源，但干燥方式對蠶豆中鮮甜味氨基酸占比影響較小。

2.3 氨基酸的評價

采用氨基酸比值系數法，根據1973年聯合國糧農組織（FAO）以及世界衛生組織（WHO）共同修訂的理想蛋白質人體必需氨基酸模式譜對兩種干燥方式下的蠶豆粉中的7種必需氨基酸進行評價[28]，見表5和表6。由各氨基酸的EAA值計算得出對應的RAA、RC和SRC，根據各氨基酸的RAA值計算蛋白質的EAAI值，可對蠶豆蛋白質的氨基酸品質進行評價。因半胱氨酸是蛋氨酸的代謝中間產物，二者合并計算。苯丙氨酸羥化可形成酪氨酸，二者也合并計算。

氨基酸的種類、含量和所占比例均影響蛋白質的營養價值，根據氨基酸平衡理論，當RC值等于1時，說明該氨基酸含量與模式譜一致，大于或者小于1時說明該氨基酸相對過剩或不足，RC值最小的為第一限制氨基酸[29]。由表5可知，蠶豆中蘇氨酸、纈氨酸和異亮氨酸含量與模式譜幾乎一致;亮氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸含量略高于模式譜;賴氨酸的RC值最大，為過剩氨基酸。蠶豆粉中蛋氨酸和半胱氨酸RC值最小，為第一限制氨基酸，該結果與多種雜豆如綠豆、紅豆、豌豆等相似，含硫氨基酸即蛋氨酸和半胱氨酸含量均相對不足[30]。

氨基酸評價指標SRC和EAAI即氨基酸比值系數分和蛋白質的必需氨基酸指數，SRC值和EAAI值等于100時，說明氨基酸組成與模式譜一致，SRC值和EAAI值越大說明營養價值越高[29，31]。由表6可知，兩種干燥方式蠶豆粉的SRC值為65.21～67.37，EAAI值為19.23～48.30，均說明蛋白質營養價值一般;蠶豆凍干粉的SRC值和EAAI值均低于蠶豆干燥粉，說明熱風干燥方式下獲得的蠶豆粉氨基酸組成優于真空冷凍干燥，即氨基酸品質更佳。

3 結論

本研究采用熱風干燥和真空冷凍干燥兩種不同干燥方式對水煮蠶豆進行干燥處理并測定兩種蠶豆粉基本營養成分和氨基酸含量。結果表明，蠶豆淀粉含量高，脂肪含量低，并含有17種氨基酸，包括7種人體必需氨基酸，兩種不同干燥方式下蠶豆粉的第一限制氨基酸均為蛋氨酸和半胱氨酸。不同干燥方式下蠶豆粉的基本營養成分含量及氨基酸品質具有明顯差異，蠶豆干燥粉的基本營養成分總量顯著高于蠶豆凍干粉（P<0.05），蠶豆干燥粉的蛋白質氨基酸組成優于蠶豆凍干粉，更接近FAO/WHO模式譜，營養價值更高。綜上所述，蠶豆采用熱風干燥有利于營養成分保留，且氨基酸品質更佳。

參考文獻：

[1]SAMAEI S P，GHORBANI M，TAGLIAZUCCHI D，et al.Functional， nutritional， antioxidant， sensory properties and comparative peptidomic profile of faba bean （Vicia faba L.） seed protein hydrolysates and fortified apple juice[J].Food Chemistry，2020，330：127120-127132.

[2]黃蓉，劉敦華.水煮蠶豆加工中存在的問題及防治措施[J].農業科學研究，2010，31（2）：73-75.

[3]蘭佳佳，楊希娟，王生君.蠶豆加工利用綜述[J].青海農林科技，2017，47 （4）：46-49.

[4]MICEK P，KOWALSKI Z M，KULIG B，et al.Effect of variety and plant protection method on chemical composition and in vitro digestibility of faba bean （Vicia Faba） seeds[J].Annals of Animal Science，2015，15（1）：143-154.

[5]彭葵，李錦鴻，李育軍，等.蠶豆的營養與加工研究[J].長江蔬菜，2019，36 （12）：42-45.

[6]GANGOLA M P，RAMADOSS B R，JAISWAL S，et al.Faba bean meal， starch or protein fortification of durum wheat pasta differentially influence noodle composition， starch structure and in vitro digestibility[J].Food Chemistry，2021，349：129167-129240.

[7]郁二蒙，張振男，謝駿，等.蠶豆替代魚類飼料的應用研究[J].廣東農業科學，2013，49（24）：82-90.

[8]吳海虹，卓成龍，江寧，等.正交試驗優化蠶豆真空微波干燥工藝[J].食品科學，2013，34（14）：100-103.

[9]張芳，張永茂，張海燕，等.蠶豆冷凍-真空干燥工藝的優化[J].食品與發酵工業，2013，39（12）：135-139.

[10]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.GB 5009.124-2016食品安全國家標準 食品中氨基酸的測定[S]. 北京：中國標準出版社，2016.

[11]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.GB 5009.5-2016 食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定[S]. 北京：中國標準出版社，2016.

[12]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.GB 5009.9-2016食品安全國家標準 食品中淀粉的測定[S].北京：中國標準出版社，2016.

[13]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會.GB 5009.3-2016 食品安全國家標準 食品中水分的測定[S].北京：中國標準出版社，2016.

[14]中華人民共和國衛生部，中國國家標準化管理委員會.GB/T 5009.10-2003植物類食品中粗纖維的測定[S].北京：中國標準出版社，2003.

[15]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會.GB 5009.4-2016食品安全國家標準 食品中灰分的測定[S].北京：中國標準出版社，2016.

[16]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局.GB 5009.6-2016食品安全國家標準 食品中脂肪的測定[S].北京：中國標準出版社，2016.

[17]謝麗源，蘭秀華，唐杰，等.不同羊肚菌品種氨基酸營養評價及等鮮濃度值差異分析[J].天然產物研究與開發，2020，32（6）：1023-1029，979.

[18]陳蓬鳳，蔡芳，王少華，等.馬鈴薯蛋白營養價值評價及其熱處理后消化特性[J/OL].食品與發酵工業，[2021-05-09].https：//doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.026881.

[19]闞麗嬌.不同豆類營養成分及抗氧化組分研究[D].南昌：南昌大學，2017：11-12.

[20]聶瑩，邢亞楠，黃家章，等.主栽大豆營養品質及加工特性初探[J/OL].食品工業科技， [2021-04-20].https：//doi.org/10.13386/j.issn1002-0306.2020110123.

[21]叢建民.黑豆的營養成分分析研究[J].食品工業科技，2008，29（4）：262-268.

[22]HAYAT I，AHMAD A，AHMED A，et al.Exploring the potential of red kidney beans （Phaseolus vulgaris L.） to develop protein based product for food applications[J].Journal of Animal and Plant Sciences，2014，24（3）：860-868.

[23]蕭洪東，王惠珍，喻敏，等.不同品種豌豆營養成分分析比較[J].佛山科學技術學院學報（自然科學版），2015，33（2）：15-17，21.

[24]張楠，張照鋒，李斌，等.不同干燥方式猴頭菇營養成分比較[J].北方園藝，2021，45（8）：92-98.

[25]劉彥東，陳文生，張權，等.不同生長期的黃精中氨基酸含量的測定與分析[J]. 時珍國醫國藥，2017，28（2）：444-447.

[26]葉夕苗，李俊，毛堂芬，等.貴州不同品種蕓豆營養品質差異分析[J/OL].食品工業科技，[2021-04-21].https：//doi.org/10.13386/j.issn1002-0306.2021010107.

[27]劉柏林，于雪榮，趙紫微，等.7種雜豆營養成分含量分析及營養評價[J].安徽預防醫學雜志，2020，26（4）：270-276.

[28]FAO/WHO.Energy and protein reguirements[M].Rome：FAO nutrition meeting report series，1973：52.

[29]郭剛軍，鄒建云，徐榮，等.澳洲堅果粕營養成分測定與氨基酸組成評價[J].食品工業科技，2012，33（9）：421-423.

[30]李金華，李博.我國3種雜豆的蛋白質營養綜合評價[J].食品科技，2021，46（1）：172-177.

[31]謝仲桂，鄧時銘，程小飛，等.冬眠中華鱉的氨基酸營養評價[J].湖南農業大學學報（自然科學版），2021，47（2）：231-239.

（責任編輯：柯文輝）