崔亞楠 張 暉 王 立 錢海峰 齊希光

(江南大學(xué)， 無(wú)錫 214122)

鷹嘴豆(chickpea)，又名雞豌豆、桃豆、腦豆子，是野豌豆族鷹嘴豆屬植物中的一個(gè)栽培品種，一年生或兩年生草本植物。鷹嘴豆富含多種氨基酸，是較好的膳食蛋白來源。同時(shí)鷹嘴豆還具有一定的藥用價(jià)值，其在減緩及預(yù)防糖尿病、心血管疾病和腫瘤的發(fā)生方面效果顯著[1]。

花蕓豆，為菜豆屬(PhaseolusvulgarisL.)的一種，品種較多，營(yíng)養(yǎng)豐富。蕓豆屬醫(yī)食同源食物，具有清熱解毒及抗炎等多種藥理作用。食用花蕓豆可以增強(qiáng)飽腹感，有利于糖尿病患者控制餐后血糖水平[2]。

蛋白質(zhì)和脂肪可以影響食物的血糖生成指數(shù)[3-5]。蛋白質(zhì)對(duì)淀粉具有包埋作用，限制了淀粉酶與淀粉的接觸，使淀粉難以消化吸收。脂肪能夠延遲胃排空并可刺激腸抑胃肽的釋放，進(jìn)而使胰島素分泌增強(qiáng)。脂肪與直鏈淀粉形成的直鏈淀粉-脂肪復(fù)合物可減緩淀粉消化速度、降低淀粉在小腸中的吸收率、降低餐后血糖反應(yīng)。但是目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于天然蛋白質(zhì)、脂肪對(duì)豆類消化特性的研究鮮有報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)研究了蛋白質(zhì)、脂肪對(duì)于鷹嘴豆及花蕓豆糊化特性、溶脹度、可溶指數(shù)等理化特性的影響；并對(duì)鷹嘴豆、花蕓豆的體外消化特性進(jìn)行了研究，對(duì)于探究天然蛋白質(zhì)、脂肪對(duì)豆類血糖生成指數(shù)的影響具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

谷物和豆類：棗莊七珍坊食品有限公司；豬胰α-淀粉酶(290 U/mL)、淀粉轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶、胰酶：Sigma(中國(guó))有限公司；直鏈淀粉試劑盒：Megazyme(中國(guó))有限公司；堿性蛋白酶：上海金穗生物科技有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器及設(shè)備

SGD-IV型還原糖測(cè)定儀：山東省科學(xué)院生物研究所；海能SH220N石墨消解儀：海能儀器股份有限公司；脂肪測(cè)定儀SOX406：海能儀器股份有限公司；日立S-4800場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡：日本日立株式會(huì)社；RVA-3D型快速黏度分析儀(RVA)：澳大利亞Newport科學(xué)儀器公司；S3500激光粒度分析儀：美國(guó)Microtrac公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 豆類粉的制備

鷹嘴豆、花蕓豆用磨粉機(jī)粉碎至全部通過60目篩,裝入封口袋于-20 ℃儲(chǔ)存。

1.3.2 脫脂豆類粉的制備

參考張杰等[6]的方法并做適當(dāng)改動(dòng)。將適量粉碎過篩的豆類粉置于燒杯中，加入石油醚(原料:石油醚=1:7)。在室溫下，用置頂式攪拌器攪拌3 h。離心除去石油醚(3 000 r/min，15 min)。重新加入石油醚，重復(fù)以上步驟1次。將所得沉淀物平攤在平皿中，在通風(fēng)櫥中放置一段時(shí)間，待溶劑完全揮發(fā)后，45 ℃干燥12 h。研磨粉碎，裝袋，-20 ℃儲(chǔ)存。

1.3.3 脫蛋白豆類粉的制備

參考張慧等[7]的方法。取100 g粉碎過篩的豆類粉置于600 mL高腳燒杯中，加入300 mL的堿性蛋白酶溶液(100 U/mL，pH 11)，混合均勻后置于45 ℃水浴鍋中酶解40 min，酶解期間使用置頂式攪拌器不斷攪拌。酶解完成后，用低速大容量離心機(jī)在4 000 r/min離心10 min。再用堿性蛋白酶以相同的方法酶解沉淀物1次，酶解完成后，沉淀物用去離子水反復(fù)洗滌至洗液呈中性。脫水，45 ℃干燥12 h。研磨粉碎，裝袋，-20 ℃儲(chǔ)存。

1.3.4 豆類淀粉的制備

淀粉提取參考chung等[3]的方法并做適當(dāng)調(diào)整。豆類原料(100 g)洗凈后，用0.05%亞硫酸鈉溶液在室溫下浸泡18 h，傾去溶液，清水洗滌3次。手工剝除豆類表皮，加適量去離子水后打碎，膠體磨膠磨10 min，膠磨結(jié)束后，液體過120目篩。篩上物加適量去離子水后再次膠磨5 min，并將液體過120目篩。棄去篩上物，篩下液體靜置30 min，傾去上清液。將剩余液體用低速大容量離心機(jī)在3 000 r/min離心15 min，傾去上清液，用刮勺將沉淀物表面的黃褐色雜質(zhì)除去。用適量去離子水使沉淀物重新懸浮，離心、傾去上清液、刮除雜質(zhì)，重復(fù)此步驟直至黃褐色雜質(zhì)被完全除去。將得到的沉淀物在平皿上攤平攤薄，并用微量去離子水沖洗離心杯，將洗液一并轉(zhuǎn)移到平皿中，45 ℃干燥12 h。研磨粉碎，裝袋，-20 ℃儲(chǔ)存。

1.3.5 基本組成成分測(cè)定

水分含量測(cè)定：快速水分測(cè)定儀測(cè)定。粗蛋白含量測(cè)定：采用自動(dòng)定氮儀進(jìn)行測(cè)定。淀粉含量的測(cè)定：GB/T 5514—2008。粗脂肪含量的測(cè)定：采用索氏抽提法，具體操作參照GB/T 5009.6—2003。直鏈淀粉含量的測(cè)定：直鏈淀粉試劑盒法。

1.3.6 糊化特性測(cè)定

參照GB/T 24853—2010《小麥、黑麥及其粉類和淀粉糊化特性測(cè)定快速黏度儀法》對(duì)谷物粉、豆類粉進(jìn)行糊化特性的測(cè)定。

1.3.7 溶脹度和可溶指數(shù)測(cè)定

參考Shi等[8]的方法。

1.3.8 微觀結(jié)構(gòu)測(cè)定

取微量樣品顆粒，利用導(dǎo)電膠將其粘在樣品臺(tái)上，然后經(jīng)IB-5離子濺射儀鍍金100 A后，使用SU1510型掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行拍照，加速電壓5 kV。

1.3.9 體外淀粉消化法及估計(jì)血糖生成指數(shù)

參考Englyst[9]的方法。準(zhǔn)確稱量含600 mg淀粉的樣品于測(cè)試管中，加入10 mL去離子水，漩渦震蕩、混合均勻。沸水浴加熱30 min，在沸水浴期間不斷震蕩試管以避免結(jié)塊。將測(cè)試管移入37 ℃振蕩水浴鍋中，加入5個(gè)玻璃珠，10 mL醋酸鈉緩沖液(0.2 mol/L，pH 5.2)，搖勻后溫育30 min。加入新鮮制備的混合酶溶液5 mL，水浴振蕩，于20、30、60、90、120、180 min分別取1 mL水解液，沸水浴滅酶，用還原糖測(cè)定儀測(cè)定其葡萄糖含量。以白面包為標(biāo)準(zhǔn)參考物，參考Goni等[10]的方法計(jì)算eGI。

1.3.10 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有數(shù)據(jù)均進(jìn)行了3次重復(fù)測(cè)定，并采用SPSS 19.0和Origin 8.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉基本組成成分

樣品基本組成如表1所示。花蕓豆經(jīng)脫脂處理后脫脂率為98.01%，脫脂后花蕓豆淀粉含量、直鏈淀粉含量均增加，蛋白質(zhì)含量略有下降。花蕓豆經(jīng)脫蛋白處理后，蛋白質(zhì)去除率為67.38%，脫蛋白花蕓豆淀粉含量、直鏈淀粉含量均增加，脂肪含量下降。提淀粉處理使得花蕓豆中的蛋白質(zhì)和脂肪基本都被除去。

表1 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉基本組成成分

注：表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差(n=3)，“—”表示未檢出。

鷹嘴豆經(jīng)脫脂處理后，脫脂率為93.56%，脫脂后鷹嘴豆淀粉含量、直鏈淀粉含量均增加，蛋白質(zhì)含量下降；鷹嘴豆經(jīng)脫蛋白處理后，蛋白質(zhì)去除率為64.30%，脫蛋白鷹嘴豆淀粉含量、直鏈淀粉含量均增加，脂肪含量下降；鷹嘴豆淀粉中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.47%，脂肪含量未檢出。

表2 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的糊化特性

注：數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差(n=3)，同列中不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)，a為最小值。

2.2 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的糊化特性

樣品的糊化特性如表2所示。與豆類粉相比，脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的糊化溫度均下降，說明脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉更容易糊化。處理后豆類糊化溫度降低可能是因?yàn)樘幚砗蟮牡矸垲w粒在加熱過程中更易膨脹和破裂。脫脂后豆類衰減值略有增加說明脂肪去除后淀粉結(jié)構(gòu)遭到破壞，穩(wěn)定性下降。脫蛋白后豆類衰減值顯著增加(P<0.05)，說明蛋白質(zhì)對(duì)淀粉糊穩(wěn)定性的影響大于脂肪。提淀粉后，豆類衰減值進(jìn)一步增大，淀粉糊穩(wěn)定性下降。豆類淀粉回生值較高，說明豆類淀粉更容易老化，這可能與豆類淀粉中直鏈淀粉含量較高有關(guān)?；厣翟酱?，淀粉冷卻過程中分子內(nèi)或分子間生成的氫鍵越多。氫鍵可以阻礙淀粉酶對(duì)淀粉的水解作用，從而使淀粉消化速率降低[11]。豆類淀粉終值黏度高，這可能是由直鏈淀粉聚集引起的。

2.3 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的溶解度及膨潤(rùn)度

由圖1可以看出，60～90 ℃溫度范圍內(nèi)，脫脂花蕓豆與花蕓豆溶解度相差不大，二者的溶解度均顯著高于脫蛋白花蕓豆及花蕓豆淀粉的溶解度。60～90 ℃溫度范圍內(nèi)，脫蛋白花蕓豆溶解度始終高于花蕓豆淀粉溶解度。由圖1可知，60～80 ℃溫度范圍內(nèi)鷹嘴豆溶解度略高于脫脂鷹嘴豆，80～90 ℃鷹嘴豆溶解度與脫脂鷹嘴豆溶解度基本持平。鷹嘴豆和脫脂鷹嘴豆溶解度均顯著高于脫蛋白鷹嘴豆溶解度、鷹嘴豆淀粉溶解度。這是因?yàn)槎诡愔锌扇苄猿煞侄?，脫蛋白及提淀粉過程中可溶性成分損失，從而使脫蛋白豆類粉和豆類淀粉溶解度下降。

圖1 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的溶解度

圖2 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的膨潤(rùn)度

膨潤(rùn)度反映了淀粉的水合能力，膨潤(rùn)度高、水合能力強(qiáng)，淀粉酶易于進(jìn)入淀粉顆粒內(nèi)部，從而使淀粉水解速率增大[8]。相關(guān)研究表明，膨潤(rùn)度主要是由直鏈淀粉-脂肪復(fù)合物及支鏈淀粉分子結(jié)構(gòu)決定的[12]。由圖2可以看出，60～90 ℃溫度范圍內(nèi)，花蕓豆淀粉膨潤(rùn)度最高。60、70 ℃時(shí)花蕓豆4個(gè)樣品之間膨潤(rùn)度差異不大，80～90 ℃溫度范圍內(nèi)，樣品膨潤(rùn)度從高到低依次為：花蕓豆淀粉、脫蛋白花蕓豆、脫脂花蕓豆、花蕓豆。由圖2可以看出，60、70 ℃時(shí)鷹嘴豆四個(gè)樣品之間膨潤(rùn)度差異不大。60～90 ℃溫度范圍內(nèi)，脫脂鷹嘴豆和脫蛋白鷹嘴豆膨潤(rùn)度基本持平。80、90 ℃時(shí)，鷹嘴豆淀粉膨潤(rùn)度高于脫蛋白鷹嘴豆、脫脂鷹嘴豆，鷹嘴豆膨潤(rùn)度略低于脫蛋白鷹嘴豆、脫脂鷹嘴豆。80～90 ℃溫度范圍內(nèi)，豆類經(jīng)脫蛋白、脫脂、提淀粉處理后膨潤(rùn)度增加，說明脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉在加熱過程中更易吸水膨脹，從而導(dǎo)致其糊化溫度下降，這與表2所示結(jié)果一致。2.4 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的粒度分布

豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的粒度分布如表3所示。鷹嘴豆粉平均粒徑小于花蕓豆粉平均粒徑。花蕓豆平均粒徑大，顆粒比表面積小，淀粉酶與淀粉接觸面積小，淀粉水解速率慢、eGI低。脫脂、脫蛋白、提淀粉均使顆粒粒徑減小、比表面積增大，淀粉水解速率增加。因此，經(jīng)脫脂、脫蛋白處理后豆類eGI升高。脫蛋白花蕓豆與脫脂花蕓豆平均粒徑差異顯著(P<0.05)，脫蛋白鷹嘴豆粉與脫脂鷹嘴豆粉平均粒徑差異顯著(P<0.05)，這是造成脫蛋白豆類粉eGI大于脫脂豆類粉eGI的原因之一。

表3 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉粒徑范圍及平均粒徑

注：數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差(n=3)，同列中不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)，a為最小值。

2.5 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的微觀結(jié)構(gòu)

豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的微觀結(jié)構(gòu)如圖3所示?；ㄊ|豆粉顆粒較大，表面粗糙不平且附著有小顆粒及其他雜質(zhì)，顆粒之間相互粘連，多為橢圓形、豌豆形或不規(guī)則多邊形。脫脂花蕓豆顆粒之間粘連減少，顆粒表面更加粗糙，小顆粒增加。與花蕓豆顆粒相比，脫蛋白花蕓豆顆粒表面更加粗糙，顆粒之間粘連現(xiàn)象減少?；ㄊ|豆淀粉顆粒表面光滑，形狀規(guī)則多為圓形或橢圓形，大小相對(duì)均一。

鷹嘴豆粉顆粒之間相互粘連，表面粗糙不平附著小顆粒和其他雜質(zhì)，顆粒形狀較為規(guī)則，多為圓形或橢圓形。脫脂鷹嘴豆顆粒之間粘連減少，出現(xiàn)破損顆粒，小顆粒數(shù)量增加。脫蛋白鷹嘴豆中大顆粒消失，小顆粒之間彼此粘連，與鷹嘴豆中顆粒相比，脫蛋白鷹嘴豆小顆粒表面比較光滑。鷹嘴豆淀粉顆粒形狀多為卵圓形，少數(shù)淀粉顆粒為不規(guī)則多邊形，淀粉顆粒表面附有少量雜質(zhì)，部分淀粉顆粒表面出現(xiàn)裂縫或凹陷。

蛋白質(zhì)脫除后，豆類全粉顆粒表面膜狀物消失，蛋白質(zhì)對(duì)淀粉顆粒包埋作用減弱，淀粉酶易于與淀粉顆粒接觸，淀粉水解速率增大、eGI升高。脫脂肪后，破碎淀粉顆粒增加，顆粒之間粘連聚集減少，淀粉酶易于滲入淀粉顆粒內(nèi)部，淀粉水解速率增大、eGI升高。

注：a1花蕓豆粉；a2脫脂花蕓豆；a3脫蛋白花蕓豆；a4花蕓豆淀粉；b1鷹嘴豆粉；b2脫脂鷹嘴豆；b3脫蛋白鷹嘴豆；b4鷹嘴豆淀粉。圖3 樣品顆粒表面掃描電鏡圖(×1 000)

2.6 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉體外消化進(jìn)程及eGI

豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的體外消化曲線如圖4所示，豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉eGI如圖5所示。在消化初期，所有樣品均呈現(xiàn)較高的淀粉水解增長(zhǎng)率。水解30 min后，淀粉水解率趨于平緩。4種花蕓豆樣品eGI由低到高依次為：花蕓豆(64.41)<脫脂花蕓豆(66.55)<脫蛋白花蕓豆(76.68)<花蕓豆淀粉(80.21)。4種鷹嘴豆樣品eGI由低到高依次為：鷹嘴豆(65.43)<脫脂鷹嘴豆(68.61)<脫蛋白鷹嘴豆(76.75)<鷹嘴豆淀粉(78.78)。

以上數(shù)據(jù)表明脫脂對(duì)豆類eGI影響較小，脫蛋白對(duì)豆類eGI影響較大。這可能是因?yàn)槎诡惖矸弁鈱颖坏鞍踪|(zhì)和纖維包裹，使得淀粉酶與糊化淀粉難以接觸，從而使淀粉水解率降低。脫除蛋白質(zhì)后，蛋白質(zhì)對(duì)淀粉的包埋作用消失，淀粉水解率增大、eGI升高。而與蛋白質(zhì)相比，脂肪含量少，所以脂肪對(duì)豆類eGI影響較小。

圖4 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉的體外消化曲線

圖5 豆類、脫脂豆類、脫蛋白豆類、豆類淀粉估計(jì)血糖生成指數(shù)

2.7 豆類中蛋白質(zhì)含量、脂肪含量與eGI相關(guān)性分析

蛋白質(zhì)含量、蛋白質(zhì)/淀粉、脂肪含量、脂肪/淀粉與豆類eGI之間的相關(guān)性如表4所示。蛋白質(zhì)含量、蛋白質(zhì)/淀粉與eGI呈極顯著負(fù)相關(guān)，這主要是因?yàn)槎诡愔械矸叟c蛋白質(zhì)結(jié)合較緊密，淀粉被蛋白質(zhì)緊密包裹，蛋白酶等首先要對(duì)淀粉外層的蛋白質(zhì)進(jìn)行分解，這可能延緩了酶對(duì)淀粉的水解作用，淀粉分子難以被酶類水解，從而使雙糖和單糖釋放速度減慢、eGI下降[13]。

脂肪含量、脂肪/淀粉與eGI無(wú)顯著相關(guān)性。Wolever等[14]以糖尿病患者為試驗(yàn)對(duì)象研究了食物中蛋白質(zhì)含量、脂肪含量與GI的相關(guān)性，結(jié)果表明GI與蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)，GI與脂肪含量無(wú)顯著相關(guān)性(P<0.05)，Henry等[15]的研究結(jié)果與Wolever一致。

表4 豆類中蛋白質(zhì)含量、脂肪含量與eGI相關(guān)性分析

注：圖中**表示相關(guān)性極顯著(P<0.01)。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究了脂肪和蛋白質(zhì)對(duì)豆類理化特性及體外淀粉消化特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，脫脂、脫蛋白、提淀粉處理使得豆類糊化溫度下降，峰值黏度、終值黏度、衰減值、回生值變大；溶解度和膨潤(rùn)度發(fā)生變化；平均粒徑減小；淀粉水解速率增加，估計(jì)血糖生成指數(shù)(eGI)升高。蛋白質(zhì)對(duì)淀粉消化的影響大于脂肪。試驗(yàn)結(jié)果表明蛋白質(zhì)含量與eGI相關(guān)系數(shù)為：-0.993，蛋白質(zhì)/淀粉與eGI相關(guān)系數(shù)為：-0.997。脂肪含量、脂肪/淀粉與eGI無(wú)顯著相關(guān)性。

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