蕓豆中的大分子功能組分及其應用研究進展

孔春麗，段彩蘋，蘆 晶，周素梅

（北京工商大學食品與健康學院，北京 100048）

蕓豆，豆科菜豆屬，學名菜豆（Phaseolus vulgarisLinn.sp），在世界范圍內是一種重要的食用豆類作物，分布廣、品種多，種植面積僅次于大豆[1]。蕓豆的常見品種有普通菜豆（Phaseolus vulgarisL.）、多花菜豆（Phaseolus coccineusL.）。以外觀區別，有白蕓豆、紅蕓豆、黑蕓豆、花蕓豆等。近年來，隨著消費者健康和環保意識的不斷提升，植物基膳食模式備受推崇，蕓豆因富含優質蛋白質、膳食纖維、功能性植物化學物質且易于加工的特性，具有較高的食用、加工和經濟價值[2]。大量研究表明，蕓豆及其所含組分有調節腸道健康、降血糖、降血脂、抑制癌癥等功效，但多集中于對蕓豆抗營養因子α-淀粉酶抑制劑（α-amylase inhibitor，α-AI） 和植物凝集素（phytohemagglutinin，PHA）功效及加工改性的探究，對蛋白質和碳水化合物組分加工特性、生物活性及作用機理的探索仍處于起步階段，以蕓豆為主的產品類型偏少[3-4]。作者就不同品種蕓豆中有關主要大分子營養組分（蛋白質、淀粉、非淀粉多糖）的組成、結構、功能活性、加工特性等的國內外研究進展進行梳理、總結，以期為蕓豆在新型營養健康食品開發中的應用提供支撐。

1 蕓豆中蛋白質類物質

1.1 貯藏蛋白

蕓豆是優質的植物蛋白質來源，蛋白質質量分數為20%～30%（以干基質量計），其中可提取蛋白質超過95%為貯藏蛋白。根據在不同溶劑中溶解性的差異，蕓豆貯藏蛋白主要有鹽溶性球蛋白、水溶性清蛋白、醇溶性谷蛋白和稀堿/酸溶性麥谷蛋白。各蛋白質組分的質量分數主要取決于蕓豆品種和提取工藝（見表1）。有研究者指出黑蕓豆蛋白質以球蛋白為主，質量分數約50%[5]。也有研究中提取的蕓豆球蛋白質量分數只有21%[2]。韓晶在對6 種蕓豆中蛋白質組分分析時發現清蛋白質量分數最高，為65.79%～72.98%，球蛋白次之，為9.81%～14.93%，醇溶蛋白可達5.78%～7.88%，谷蛋白為6.70%～8.67%[6]。陳曉萌分析了英國大紅蕓豆和山西小紅蕓豆蛋白質組分，也得出蕓豆蛋白質以清蛋白為主，球蛋白次之，同時發現提取溫度等工藝條件也會影響紅蕓豆清蛋白的得率[7]。

表1 蕓豆中蛋白質組分研究進展Table 1 Research progress on protein components in kidney beans

蕓豆必需氨基酸組成符合FAO（聯合國糧食及農業組織）和WHO（世界衛生組織）提出的標準蛋白質模式，且氨基酸評分（AAI）、必需氨基酸指數（EAAI）、營養指數（NI）等指標均高于乳清蛋白和大豆蛋白，具有很高的營養價值。郭增旺等發現白蕓豆、紅蕓豆、黑蕓豆和紫花蕓豆蛋白質為全價蛋白，所含必需氨基酸均顯著優于大豆蛋白[8]。訾艷等指出白蕓豆球蛋白中必需氨基酸（EAA）和總氨基酸（TAA） 比值為0.403 7，和FAO 及WHO 的推薦值0.40 接近，同時，SDS-PAGE 結果顯示，白蕓豆球蛋白圖譜共有6 條蛋白質亞基條帶，相對分子質量分別為21.99×103、26.28×103、29.62×103、33.84×103、47.35×103、97.52×103[9]。另有研究指出蕓豆球蛋白以7S 蕓豆素為主，二級結構主要有β-折疊和不規則卷曲，由α-、β-、γ-多肽亞基組成，相對分子質量介于4.3×104～5.3×104，其相對分子質量取決于亞基和糖分子的接枝度[10]。然而，蕓豆蛋白的抗消化特性抑制了其營養價值的發揮，比如蕓豆球蛋白的體外水解和體內消化率僅為28%～36%，這可能是各蛋白質組分和多糖結合造成的，但是經過合適的加工，比如熱處理可以改變球蛋白的三級和四級結構，極大提升消化率至80%～90%[11]。近年來，越來越多的研究關注于優化蕓豆蛋白質的提純及改性技術，以提升蕓豆蛋白質的加工特性和生物活性，將在后文歸納。

1.2 特殊功能性蛋白質

α-AI 是蕓豆中已知具有降糖活性的功能蛋白，通過抑制淀粉酶活性，阻礙碳水化合物的消化和吸收，從而降低餐后血糖水平[3]。蕓豆α-AI 本質是一種糖蛋白，由蛋白質和糖鏈結合而成。目前報道的蕓豆α-AI 共有3 種亞型：α-AI1、α-AI2 和α-AI3，其中，α-AI1 是一種二聚體糖蛋白，具有四級結構，對人源性淀粉酶具有抑制活性[12]。Yang 等從白蕓豆中分離純化出α-AI，相對分子質量3.6×104，蛋白質質量分數88.2%，糖鏈質量分數12.8%，兩者通過O-糖肽鍵連接，同時發現，只有蛋白質和糖鏈結合在一起才具有生物活性，單獨的蛋白質和糖鏈對豬源淀粉酶均不具有抑制活性[13]。α-AI 的作用機制目前仍存在爭議，但更多研究指向蕓豆α-AI 通過與淀粉酶活性中心鍵合形成酶-抑制劑復合物，從而使酶失活，屬于非競爭性抑制，鍵合作用主要有氫鍵相互作用、疏水相互作用、催化殘基和酶的相互作用等[14]。

影響α-AI 活力的因素很多，比如蕓豆中酚類物質、PHA 和胰蛋白酶抑制劑（TI） 均會降低α-AI的生物活性和安全性[15]，其他因素包括蕓豆品種、提取溫度、pH、孵育時間和特定離子的存在等也會影響α-AI 的活力，最大程度地保留蕓豆α-AI 的活力已成為當下的研究熱點[4，12，16]。遲永楠等采用水提法制備白蕓豆α-AI，發現白蕓豆粉80 目，55 ℃提取8 h，α-AI 的提取率最高可達4.67%，抑制率最高為76%[17]。姜彩霞等亦是采用了水提法，結合鹽析和超濾制備白蕓豆α-AI，雖然得率僅為3.47%，但是酶活在pH 為2～10 具有廣譜穩定性，抑制率最高達85.74%[16]。汪云吉對比了產自內蒙古自治區的5 種蕓豆粗提物中α-AI 的活性，發現花蕓豆對淀粉酶的抑制活力最高，得到的優化條件為60 目，pH 6.4，室溫提取2 h，抑制率最高達85.89%，PHA 的凝集活力降至6.97%，添加酸性酶可完全去除PHA，抑制率仍可保持較高活力，為75.38%[4]。讓一峰等對比了超高壓、熱處理、酸堿處理和超濾對白蕓豆α-AI和TI 活性的影響，Millipore 超濾系統（截留相對分子質量3×104）對α-AI 的截留率達98.32%，而對TI的截留率僅為27.20%[15]。

PHA 是一種廣泛存在于植物細胞表面的糖蛋白，能夠特異性識別單糖或多糖結構，具有抗病毒等功效。蕓豆PHA 被認為是一類抗營養因子[18]，有4 個糖基結合位點，通常由兩種相對分子質量約3×104的亞基組成四聚體蛋白[19]，大多為籽粒成熟或萌發過程中的貯藏蛋白，質量分數約1%[20]。Sun 等發現黑蕓豆PHA 的相對分子質量為3.1×104[21]。于雪慧等采用硫酸銨分級沉淀、Sephadex G-50 和DEAE-A50 陰離子交換層析純化后得到新疆花蕓豆PHA，相對分子質量約為3.2×104[22]。蕓豆PHA 的生物活性受溫度、pH 等因素影響較大，Dongre 等發現隨著溫度、pH 升高，紅蕓豆PHA 活力呈先增加后降低的趨勢，當pH 為7，溫度為40 ℃時，凝血活性最高[23]。Sun 等采用響應面法研究了pH 和熱處理對黑蕓豆PHA 的影響，發現當pH 為1.0，33.8 ℃加熱15 min 時，蕓豆凝集素結合能力最低[21]。

2 蕓豆中糖類物質

2.1 蕓豆淀粉

蕓豆淀粉質量分數為30%～50%，是籽粒中最多的組分，以直鏈淀粉為主，質量分數最高可達30%～65%，支鏈淀粉次之，同時含有質量分數9.16%～18.09%的抗性淀粉[24]（見表2）。淀粉結晶型多為C 型結構，是A 型和B 型兩種結晶型的疊加，屬于限制性膨脹淀粉，相比于谷物淀粉，蕓豆淀粉具有熱/冷糊穩定性強、回生率高、抗剪切力強、抗酶解性強等特性，因此消化率低，可以降低餐后血糖水平[25-27]。

表2 蕓豆中淀粉組分研究Table 2 Research on starch components in kidney beans

通常采用預熟化工藝處理蕓豆，使淀粉發生改性，與谷物達到同煮同熟。王婷發現經預熟化處理后，白蕓豆、黑蕓豆和紫花蕓豆可與大米同煮同熟，硬度和咀嚼性均得到改善[28]。未經預熟化處理的蕓豆淀粉顆粒表面光滑，預熟化處理后，顆粒表面和中心均受到破壞，其中，紫花蕓豆和黑蕓豆中直鏈淀粉降低，白蕓豆則與之相反，但3 種蕓豆淀粉酶解力均增加，消化性增強。由此可見蕓豆品種篩選對生產工藝優化的重要性。不同的前處理工藝對蕓豆淀粉含量也會產生一定影響，生的白蕓豆酸面團中抗性淀粉為16.51%，經濕熱處理升至19.54%，經微生物發酵升至21.55%（均為質量分數），而濕熱-微生物發酵組合處理，抗性淀粉質量分數最高達23.40%。推測可能是濕熱和微生物發酵均使支鏈淀粉分子發生斷裂，直鏈淀粉質量分數升高，降溫過程中，通過氫鍵連接生成了大量抗性淀粉[29]。

2.2 蕓豆中的非淀粉多糖組分

非淀粉多糖是植物淀粉以外大部分多糖的總稱，是不易被人體消化酶降解的膳食纖維組分。比如，張雅芝采用酶法結合緩沖液提取了白蕓豆非淀粉多糖，質量分數為45.63%，同時含有質量分數17.53%的糖醛酸，推測其是一種果膠類多糖[30]。蕓豆非淀粉多糖主要存在于細胞壁中，不同于大豆和鷹嘴豆等豆類的非淀粉多糖以水溶性膳食纖維（SDF）為主，蕓豆非淀粉多糖主要以水不溶性膳食纖維（IDF）為主[31]（見表3）。蕓豆IDF 質量分數約20%，而SDF 質量分數僅約3%[32]。相較于SDF，IDF 對葡萄糖的吸附作用更高，這可能也是蕓豆具有降糖、減脂活性的主要原因。

表3 蕓豆中非淀粉多糖組分研究Table 3 Research on non-starch polysaccharides in kidney beans

不同的提取、純化方式對蕓豆非淀粉多糖的得率和精細結構會產生很大影響。研究發現超聲提取法的各項參數（超聲頻率、溫度和時間）均會影響蕓豆IDF 和SDF 的產量，而超聲輔助酶法比單一的超聲法或酶法提取均會增加IDF 得率[31]。Yi 等采用水提法和螯合劑提取的種皮多糖成分以GalA 為主，而采用Na2CO3提取則以Xyl 為主[33]。在對蕓豆膳食纖維精細結構研究中發現，強陰離子交換色譜所得紅蕓豆多糖以HG 型果膠和阿拉伯聚糖為主，含有少量的XGA 型果膠，單糖組成主要有Ara、Xyl、GalA、Gal、Fuc 和Rha，以Ara 質量分數（20.82%）最高；而凝膠滲透色譜純化所得多糖以AG-II 型果膠為主，同時含有少量RG-II 型果膠[34]。然而白蕓豆非淀粉多糖是以α 型果膠為主的雜多糖，含有8 種單糖，分別為Rha、Ara、Gal、Glc、Xyl、Man、GalA 和GlcA，也是以Ara 質量分數（36.54%）最高[30]。Tang等采用葡聚糖凝膠柱層析法對白蕓豆酸性多糖分離純化，得到不同相對分子質量分布的5 個組分（P1～P5），其中，P2 以HG 型果膠為主，含有少量RG-I 和XGA 果膠，單糖組成以GalA 為主（質量分數26.37%），而P3 以XGA 型果膠為主，同時含有一定量HG 和RG-I，P4 以RG-I 型果膠為主，單糖組分Ara 質量分數（51.3%）最高[35]。

3 蕓豆中大分子組分的生理活性

3.1 阻斷糖分子釋放

超重、肥胖和糖尿病是目前全球最主要的健康問題，且呈年輕化趨勢，2021年WHO 統計數據顯示，5～19 歲青少年肥胖人口數高達3.4 億[36]。蕓豆和以α-AI 為主要成分的蕓豆提取物可以降低餐后血糖水平和胰島素應答，具有良好的降脂減肥效果，因而備受社會關注。Spadafranca 等招募了12 位健康青年志愿者（20～26 歲），發現膳食添加蕓豆提取物，可以抑制胃饑餓素分泌，增加飽腹感，降低食欲，同時降低餐后血糖水平[37]（見表4）。張雪蒼等采用白蕓豆提取物和馬齒莧提取物進行復配，加工成低GI 餐前控糖片，觀察到中高劑量攝入可以顯著抑制糖尿病小鼠的餐后血糖水平[38]。研究表明，蕓豆提取物中降糖功能成分主要是α-AI，又稱淀粉阻斷劑或碳水化合物阻斷劑。通常情況下，相較于超重患者，健康個體淀粉酶的活性偏高，α-AI 對淀粉酶的抑制活性也會更有效[39]。然而，Qin 等采用白蕓豆提取物直接給健康大鼠灌胃，大鼠的器官質量、攝食量和血生化指標均沒有發生變化[40]。由此可以推測，蕓豆提取物或α-AI 可能需要和其他膳食組分合理搭配、協同作用。此外，α-AI 的同分異構體中，只有α-AI1 對人源淀粉酶有抑制效果[41]，具有一定的臨床測試和市場開發潛力，具體的精細結構與調控機制仍需要進一步探索。

3.2 降血脂

高脂血癥是誘發心腦血管疾病，如動脈粥樣硬化和中風等的重要因素，降低血液中甘油三酯和總膽固醇含量是改善高脂血癥的重要途徑。研究表明，蕓豆可以有效改善因血脂異常導致的肝臟和腸道屏障功能的下降，主要是通過對膽鹽的滯留，阻止其重吸收，從而降低血液中膽固醇水平[42-43]（見表4）。Lin 等采用體外消化模型結合透析分析了蕓豆各營養組分對膽鹽的滯留能力，發現可溶性膳食纖維可以滯留大部分膽鹽，可能歸因于消化液黏度的增加，然而，蛋白質雖然沒有影響消化液的黏度，但是表現出了對膽鹽的最高滯留能力，這可能歸因于蛋白質水解物與膽鹽分子間的相互作用，其中，甘氨鵝脫氧膽酸鈉是主要受影響的膽酸鹽[43]。此外，蕓豆抗性淀粉也具有一定的降血脂功效，采用紫花蕓豆抗性淀粉給高血脂大鼠灌胃可以顯著降低血脂水平、體質量，升高血清谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物歧化酶活力，實驗結果和陽性對照組一致[44]。Zuo 等以高脂血癥大鼠為模型，發現抗性淀粉對由高脂血癥導致的急性胰腺炎具有明顯改善作用[42]。主要表現為緩解腸道炎癥、抑制氧化應激以及預防腸道屏障的破壞，其中血清細胞因子IL-6、IL-1β 和TNF-α 下降，而細胞間緊密連接蛋白基因ZO-1、Occludin以及抗菌肽基因CRAMP、DEFB1增加，小腸絨毛高度以及黏膜層厚度也有所增加，隱窩深度降低。以上研究表明蕓豆營養組分的分子組成及理化特性等因素對于評估蕓豆營養組分及整個食品體系的重要性。

3.3 腸道益生活性

人體腸道宿有數以萬億計腸道菌體細胞，以厚壁菌門、擬桿菌門、放線桿菌門和變形菌門為主，腸道菌群失衡是導致腸道疾病及多種慢性疾病發生和發展的重要原因。流行病學研究顯示膳食攝入蕓豆可有效改善腸道菌群結構、增強腸壁屏障功能、抑制炎癥、減少肥胖癥等疾病的發生。Monk 等研究發現膳食添加質量分數15.7%的蕓豆全粉可以通過改善小鼠腸道菌群緩解肥胖癥狀[45]（見表4），其中，通常因肥胖而降低的艾克曼菌（Akkermansia muciniphila）增加尤為顯著，可達19 倍，和碳水化合物發酵相關的普氏菌屬（Prevotella）豐度也顯著增加，糞便短鏈脂肪酸分泌水平隨之顯著提升，同時腸壁屏障功能增強，主要表現為緊密連接蛋白基因ZO-1、Occludin，抗菌素基因Reg3γ、IgA、Defα5、Defβ2和黏液蛋白基因Muc2表達上調。蕓豆富含膳食纖維，屬高發酵食物，其腸道益生功能也可能通過蛋白質來實現。Lutsiv 等表明膳食添加質量分數35%的蕓豆蛋白質可以顯著延緩小鼠的肥胖癥狀，主要是增加了擬桿菌門，降低變形菌門和厚壁菌門，菌群α-多樣性降低[46]。蕓豆的發酵特性與其細胞壁完整度緊密相關，有研究發現紅蕓豆細胞在微生物發酵過程中可以保持完整性，但是采用磁力攪拌破碎子葉細胞后，微生物的產氣量及產氣速率均顯著增加，細胞破碎處理同時促進了丙酸和丁酸的產生，表明蕓豆營養物質被微生物利用的效率增加，并且膳食纖維比淀粉和蛋白質更易被微生物發酵利用[47]。由此可見，食品體系的營養組分搭配及食品的分子結構與營養物質的釋放和利用有很大關系，適當的加工尤為重要。

表4 蕓豆大分子組分生理功能Table 4 Physiological functions of macromolecular components in kidney beans

3.4 抑制腫瘤生長

腫瘤細胞表面具有大量的PHA 受體，有利于靶向給藥，抑制腫瘤的發生和發展。鄭永發現云南地區產紅蕓豆凝集素 （red kidney bean lectin，RKBL）可以誘導黑色素瘤細胞B16 和人肝癌細胞QGY-7701 發生凋亡，抑制腫瘤細胞增殖，長達18 個月的小鼠用藥安全性實驗表明長期注射RKBL 不會致癌，也不會出現組織病理，具有長期用藥安全性[48]。紅蕓豆抗黑色素瘤的功能組分主要存在于種皮中，Nie 等以小鼠B16-F10 黑色素瘤細胞為模型，鑒定出紅蕓豆種皮中槲皮素是抑制B16-F10 細胞增殖的主要活性組分，作用機制主要是通過調控PI3KAKT-FOXO 和MDM2-p53 通路，上調基因Bcl-xl表達，誘導細胞程序性死亡，從而抑制腫瘤細胞增殖[49]。然而，Kumar 等在對人乳腺癌細胞MCF-7 和MDA-MB231 的研究中，發現蕓豆提取物主要是通過激活半胱天冬酶-3/7，上調Bax、下調Bcl-xl和Bcl-2基因表達誘發癌細胞凋亡[50]。由此可以推測，不同的蕓豆品種和營養組分可能通過不同的信號通路抑制腫瘤細胞的增殖活性。

3.5 其他功能活性

蕓豆HPV 已被開發為一種具有避孕和抗HIV病毒的藥物，鄭永發現注射紅蕓豆植物凝集素的妊娠小鼠子宮內STAT3 的表達量降低，推測紅蕓豆植物凝集素可能通過抑制STAT3 的激活和表達，發揮終止妊娠的作用[48]。相比于幾十年前就開始使用，目前仍作為外用避孕藥的壬苯醇醚凝膠制劑，蕓豆植物凝集素制成的凝膠可以有效保護雌兔陰道上皮細胞以及雄兔直腸上皮細胞的完整性，具有長期服用安全性。蕓豆還有助于降低血小板高敏性相關的心血管血栓性疾病，主要是通過降低5’-二磷酸腺苷和花生四烯酸誘導的血小板聚集[51]。

4 蕓豆大分子組分的加工特性

4.1 蕓豆蛋白質的加工特性

蕓豆蛋白質的提取主要選用堿溶酸沉法，獲得的蛋白質具有較高的熱穩定性和凝膠特性，但是乳化特性較差，不利于其在食品工業中的應用。所以通常對蕓豆蛋白質進行改性處理，以提升其加工特性，目前常用的蕓豆蛋白質改性方法有物理、化學和生物酶法。李楊等使用綠原酸對黑蕓豆分離蛋白進行改性，增強了其乳化特性和抗氧化活性，結構分析發現綠原酸主要改變了黑蕓豆分離蛋白的二級結構，即α-螺旋和無規則卷曲含量降低，而β-轉角含量增加[52]。不同的是，Tang 等采用葡萄糖對紅蕓豆球蛋白進行糖基化處理，使其α-螺旋增加，形成了高度有序的二級結構和新的三級結構，構象的改變也提升了紅蕓豆球蛋白的乳化活性指數[53]。陳玲等發現低pH（pH 為2）、低離子強度（30 mmol/L）條件下，蕓豆7S 球蛋白溶液能夠形成透明凝膠，其所需蛋白質遠低于中性溶液[54]，降低了植物蛋白質凝膠制備時固形物的含量，此外，增加鹽離子濃度還可以改善蕓豆7S 球蛋白的熱穩定性[55]。物理和化學法結合優于單一化學法，李玉瓊證明了超聲波輔助糖基化比未輔助糖基化改性的紅白花蕓豆蛋白質具有更高的溶解性、乳化特性和起泡性，通過紅外光譜和拉曼光譜發現，改性后蕓豆蛋白質的α-螺旋和β-折疊結構增加，而β-轉角和無規則卷曲下降，說明糖基化改變了蕓豆蛋白質二級結構主鏈，加大了和氨基糖的蛋白質接枝度，將超聲輔助糖基化改性蕓豆蛋白質添加于香腸體系，可以提升產品質構特性、感官接受度及得率[56]。

崔素萍等采用堿性蛋白酶及超濾法制備了英國紅蕓豆抗氧化肽，發現將其添加到大豆油中有一定的抗氧化作用，可以增加油脂的熱穩定性，其抗氧化活性和相對分子質量大小呈負相關，相對分子質量小于3 000 時，過氧化值、酸價和羰基價偏低，抗氧化活性強[57]。相似地，任海偉等使用堿性蛋白酶對涇川白蕓豆進行水解，超濾分離純化出抗氧化活性肽，發現相對分子質量小于2 000 的小肽段具有較高的抗氧化活性[58]。蛋白酶種類對肽段的生物活性有一定影響，Roy 等使用胃蛋白酶和木瓜蛋白酶對深紅蕓豆蛋白質進行水解，結果顯示，將蕓豆分離蛋白應用于蘋果汁儲藏保鮮，可抑制大腸桿菌的活力且延緩氧化物質的形成，有作為新型食品抗氧化劑的潛質[59]。毛小雨等對紫花蕓豆蛋白質進行體外消化模擬，發現隨著酶解時間的延長和低相對分子質量肽段的增加，胃液酶解產物的總抗氧化活性和鐵離子還原能力顯著提升[60]。

4.2 蕓豆多糖組分的加工特性及品質改良作用

淀粉的質構特性對于蕓豆淀粉類食品的加工、感官品質等意義重大。Shevkani 等在對蕓豆淀粉微觀結構分析時發現，淀粉顆粒呈規則橢圓形，部分或者全部鑲嵌于球形或不規則形狀的蛋白質組分中，淀粉和蛋白質這種結構上的相互作用，有助于降低淀粉顆粒和淀粉酶的接觸，降低淀粉的消化率[61]。Sharma 等用掃描電鏡觀察到蕓豆淀粉顆粒凝聚成團，可能在提取淀粉時，蛋白質黏附在了淀粉顆粒上，發生了團聚現象，這可能解釋了天然蕓豆淀粉的穩定性和加工特性較差[62]。比如，新制備出的花蕓豆淀粉凝膠具有較好的彈性，但是24 h 后凝膠結構坍塌[63]。通過對蕓豆淀粉改性處理可以顯著改善其理化特性以提升加工品質，目前常見的淀粉改性方式有預熱處理、濕熱處理、干熱處理、微生物發酵、擠壓和高壓滅菌等。濕熱處理是常用的改性方法，可以在一定程度上降低蕓豆淀粉的膨脹度、溶解度和黏度，提高糊化溫度，促進淀粉分子定向重排，增加結構穩定性，同時促進蛋白質變性，使蕓豆淀粉鏈結構及淀粉和蛋白質的相互作用發生改變，同時生成較多的抗性淀粉，繼而增強抗消化特性。微生物發酵處理，比如采用馬克斯克魯維酵母KM 和植物乳桿菌LI 協同發酵產生有機酸，尤其是乳酸，可以增強淀粉糊化過程中淀粉和蛋白質之間的相互作用，降低淀粉酶對淀粉的可消化性[29]。而預熱處理可以增加直連淀粉含量，提高淀粉的可消化性。因此對于不同的加工用途需要選取不同的加工方式。

Khrisanapant 等采用濕熱法處理蕓豆和鷹嘴豆，發現蕓豆淀粉的消化率隨濕熱處理時間的延長而增加，和鷹嘴豆相比，蕓豆質地變化較慢，120 min時硬度才降至最低值，可見處理時間的優化對產品的口感很重要[64]。也有研究者將預糊化和多菌發酵相結合，有助于提高豆類（扁豆、黑豆、鷹嘴豆和豌豆）酸面團抗性淀粉的含量，提高蛋白質的消化率，降低淀粉的消化率，增強其營養特性[65]。Siva 等對比了7 種蕓豆的多糖含量，發現熟制蕓豆復熱可增加抗性淀粉的含量，改變其營養品質[66]。Escobedo 等發現高壓滅菌處理使蕓豆制品中抗性淀粉質量分數降低26.6%，而擠壓法可以將質量分數降低54.2%，同時膳食纖維的含量也會降低，但產品的持水力增加、溶解性降低，由此提出擠壓處理后可用作布丁、醬類、奶油及乳制品等的增稠劑[67]。

5 蕓豆及其大分子組分在食品加工中的應用

蕓豆在主食類食品中的應用主要有將蕓豆淀粉用于制作掛面，可以提升面條口感、彈性和韌性[68]。近年來，很多研究致力于將蕓豆開發為具有一定營養功能尤其是減肥功效的烘焙食品、休閑食品。有研究者將經濕熱處理的蕓豆粉添加到面包中，可增加面包對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 等將蕓豆粉用于制作無麩質餅干，不僅增加了餅干中蛋白質含量，還增加了抗性淀粉含量，降低了淀粉消化率[69]。Shevkani 等將蕓豆蛋白質用于制作無麩質松餅，使其面糊黏彈性提高，比容也有所增加[70]。賈瓊對比了不同原料發酵而成的納豆食品，發現以紫花蕓豆、大豆為原料制作的納豆，感官和營養指標均優于其他豆類，紫花蕓豆發酵后DPPH 自由基清除能力得到提升[71]。陳麗坤篩選出淀粉酶抑制特性最強的白蕓豆品種，開發了具有抑制α-淀粉酶特性的果凍類產品[72]。蕓豆淀粉和蛋白質還被應用于食品保鮮，Zhang 等采用蕓豆淀粉制成可食用生物涂膜，和市售玉米淀粉相比，涂膜水汽阻隔性和機械強度均顯著增強[73]。蕓豆淀粉-脂質形成的V 型復合物還可以延緩淀粉顆粒凝膠化，限制顆粒溶脹、提高淀粉糊化溫度、增加淀粉顆粒對酶水解的抗性[74]。

6 展 望

近年來，關于蕓豆的功能性研究主要集中于抗性淀粉和α-AI 的降脂減肥功效，由于蕓豆單一營養成分功能特性具有局限性，因此可以和其他營養物質復配提高各營養組分的協同功效，從而開發出全營養型食品。由于前處理方式對蕓豆不同營養物質的物化特性和溶出率影響較大，優化加工方式對特定營養物質的保留，以及對充分利用蕓豆這一寶貴的植物資源具有重要的現實意義。目前市售蕓豆產品大多以白蕓豆為主，新型蕓豆資源需要被開發。

近幾年，在素食、環保主義者的推動下，植物基食品逐漸走入大眾視野，已成為未來食品的一股潮流。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來源的蛋白質代替動物源蛋白質。蕓豆作為富含優質植物蛋白質的食用豆類資源之一，在此方面具有較高的開發潛力。不過，相比大豆蛋白，蕓豆蛋白質的加工適應性、生物利用率和營養健康功能等方面仍需要進一步探索。同時，蕓豆淀粉也是一種頗具特色的豆類淀粉，目前的研究開發還很不足，尤其是作為一種慢消化淀粉用于低GI 食品的研發上，還需要結合蕓豆品種和加工方式進一步深入研究。此外，在蕓豆非淀粉多糖的研究上，目前國內外對于其組成、精細結構、結構與生理功能關系的研究還有待加強。總體而言，蕓豆作為我國傳統優勢食用豆類資源，從其核心組分的營養、組成及功能等方面加強對蕓豆的認識是很有必要的。為響應未來食品發展潮流，還需要加強對蕓豆大分子組分的研究，以期為新型植物基、營養健康食品的開發提供更廣泛、優良的物質基礎。