十種食用豆粉及其淀粉的消化特性研究

馬夢婷 王藝靜 王美霞 杜雙奎

(西北農林科技大學食品科學與工程學院，楊凌 712100)

十種食用豆粉及其淀粉的消化特性研究

馬夢婷 王藝靜 王美霞 杜雙奎

(西北農林科技大學食品科學與工程學院，楊凌 712100)

以花蕓豆、豇豆、小利馬豆、小扁豆、鷹嘴豆、小紅蕓豆、紅蕓豆、小黑蕓豆、小白蕓豆和綠豆10種食用豆為試驗材料，濕磨法提取豆類淀粉，采用改進的Englyst法測定食用豆粉及其淀粉的體外消化特性。結果表明，食用豆粉的消化特性有差別。生的食用豆粉的RDS、SDS和RS質量分數(shù)分別為4.3%～16.6%、17.3%～29.6%、55.0%～78.0%；蒸煮后的RDS、SDS和RS質量分數(shù)分別為61.2%～70.6%、2.3%～9.0%、24.0%～34.0%；蒸煮后食用豆粉的RS含量明顯低于生的豆粉。生的食用豆淀粉的RDS、SDS和RS質量分數(shù)分別為8.1%～18.0%、10.8%～27.1%、56.2%～80.8%；而蒸煮后的RDS、SDS和RS質量分數(shù)分別為80.6%～91.3%、0.7%～8.7%、8.0%～11.0%。食用豆粉的RS含量顯著高于淀粉，表現(xiàn)出高的抗消化性。蒸煮后食用豆粉及其淀粉的水解速率和水解程度明顯高于原豆粉及淀粉，蒸煮熟化促進了消化特性。

食用豆 豆粉 豆類淀粉 蒸煮熟化 消化性

食用豆是“惰性”碳水化合物如纖維素、半纖維素、棉籽糖、水蘇糖、抗性淀粉、慢速消化淀粉的主要來源而受到研究者和消費者的關注[1]。碳水化合物是食用豆的主要成分，主要由淀粉和非淀粉多糖(膳食纖維)組成。食用豆中淀粉的消化特性直接影響其豆粉的營養(yǎng)消化性。Englyst等[2]根據(jù)淀粉的消化特性將淀粉分為快速消化淀粉(RDS)、慢速消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)3種。RDS在小腸內消化迅速而完全，餐后血糖快速升高，嚴重影響糖尿病人的健康；SDS因消化較慢，具有穩(wěn)定糖代謝、控制糖尿病和增加飽腹感等潛在的生理作用[3]；RS為不被健康人體小腸吸收的淀粉及其降解產(chǎn)物的總稱[4]，具有增加糞便體積、降低結腸pH值、減少結腸上皮萎縮、降低血清膽固醇和甘油三酯等類似可溶性纖維的生理功能[5-6]。大量研究表明不同食物中淀粉消化性大不相同，與谷物、塊莖和未成熟水果相比，食用豆的SDS和RS含量更高[7-12]。攝入食用豆后，淀粉消化速率降低，血糖釋放速率減慢，導致血糖與餐后胰島素的應答較谷物和馬鈴薯低[13]。除淀粉外，食用豆中含有的大量膳食纖維可幫助細胞壁在煮的過程中起到抵抗酶解的作用[14-15]，這也使得食用豆具有低的消化率。目前國內食用豆研究多集中在理化性質、功能特性和抗氧化方面[16-21]，而對食用豆消化性的研究較少。劉芳等[22]采用體外模擬消化方法探討了常壓和高壓烹調對紅小豆中碳水化合物的消化速度和淀粉組分中快速消化淀粉(RDS)、慢速消化淀粉(SDS)和抗性淀粉(RS)含量的影響。本研究以不同屬的10種食用豆為試驗材料，干磨法制得豆粉，濕磨法提取淀粉，分析10種食用豆粉及其淀粉的消化特性，掌握食用豆粉及其淀粉RDS、SDS和RS組成及消化性的差別，明確蒸煮熟化對其消化特性的影響，以期為食用豆粉及其淀粉的開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

10種食用豆：市售，分別為菜豆屬(Phaseolus)的普通菜豆種(花蕓豆、小紅蕓豆、紅蕓豆、黑蕓豆、白蕓豆)，利馬豆種(小利馬豆)，豇豆屬(Vigna)的豇豆種(豇豆)和綠豆種(綠豆)，小扁豆屬(Lens)的小扁豆種(小扁豆)和鷹嘴豆屬(Cicer)的鷹嘴豆種(鷹嘴豆)，其淀粉、蛋白質、脂肪質量分數(shù)分別為42.86%～54.58%、22.37%～28.05%和1.14%～6.63%[23]。食用豆用實驗磨干法粉碎，過70目篩，收集篩下物得豆粉，備用。馬鈴薯淀粉、玉米淀粉：Sigma公司。

淀粉總量檢測試劑盒、GOPOD試劑盒：愛爾蘭Megazyme公司；豬胰α-淀粉酶(P7545，活力8 U/mg)、淀粉葡糖苷酶(A7095，活力300 U/mg)：美國Sigma 化學公司；醋酸鈉、乙醇等其他試劑為分析純。

1.2 試驗方法

1.2.1 淀粉提取

采用濕磨法提取[24]。取食用豆各50 g，用水漂洗3次，除去表面灰塵。加入150 mL 0.45% Na2S2O5溶液浸泡，放置過夜，用微型攪拌機磨漿，用53 μm尼龍篩過濾以除去纖維，用0.45% Na2S2O5溶液不斷洗滌纖維至沒有黏性為止。將收集所得淀粉乳離心，刮去蛋白質層，加入450 mL NaCl溶液和50 mL甲苯攪拌洗滌數(shù)次以除去剩余蛋白質，直到甲苯層清亮，隨后加入乙醇，離心，重復洗滌數(shù)次，洗除甲苯。取下層沉淀物-淀粉于32 ℃下干燥48 h。干燥的淀粉過100目篩，裝入自封袋中備用。

1.2.2 消化特性的測定

采用由Sandhu等[25]改進的Englyst體外模擬酶水解法來測定不同食用豆粉及淀粉的消化特性。

1.2.2.1 酶液配制

稱取豬胰α-淀粉酶(3.00 g)分散于20 mL去離子水中，3 000 r/min離心10 min，收集13.5 mL上清液，在上清液中加入1.5 mL稀釋的淀粉葡糖苷酶(3.15 mL淀粉葡糖苷酶+3.6 mL去離子水)和1 mL去離子水現(xiàn)配成酶溶液。

1.2.2.2 生豆粉及淀粉體外消化特性測定

將0.5 g樣品和10 mL醋酸鈉緩沖液(0.1 mol/L，pH5.2)在測定管中混合，每個測定管中加入5個玻璃球和5 mL酶溶液，在37 ℃、150 r/min下振蕩反應，每隔一段時間(0、20、60、120、180、360、1440 min)吸取0.5 mL水解液，與4 mL 80%乙醇混合滅酶，取上清液用GOPOD試劑盒測定葡萄糖含量。

式中：G為葡萄糖質量分數(shù)；At為反應液吸光度；Vt為水解液的總體積；C為標準液質量濃度/mg葡萄糖/mL；As為標準液吸光度；Wt為樣品中的淀粉質量/mg；D為稀釋倍數(shù)。

基于淀粉的消化速度，淀粉分可為：20 min內水解的淀粉為快速消化淀粉(RDS)；120 min后沒有水解的淀粉為抗性淀粉(RS)；20～120 min之間水解的淀粉為慢速消化淀粉(SDS)。

RDS=(G20-FG)×0.9，SDS=(G120-G20)×0.9，RS=TS-(RDS+SDS)=TS-(G120×0.9)

式中：FG為游離葡萄糖含量；TS為總淀粉含量；G20為反應20 min后的葡萄糖含量；G120為反應120 min后的葡萄糖含量；0.9為還原糖換算為淀粉的系數(shù)。

1.2.2.3 熟化豆粉及淀粉體外消化特性測定

將0.5 g樣品和10 mL醋酸鈉緩沖液(0.1 mol/L，pH 5.2)在測定管中混合，混合物在沸水浴中振蕩加熱30 min后，用冰水迅速冷卻至37 ℃。每個測定管里加入5個玻璃球(直徑10 mm)和2.5 mL酶溶液，在37 ℃、150 r/min下振蕩反應，每隔一段時間(0、5、10、20、60、120、180 min)吸取0.5 mL水解液與20 mL 66%乙醇混合，取上清液用GOPOD試劑盒測定葡萄糖含量，計算消化淀粉含量。

2 結果與分析

2.1 食用豆粉RDS、SDS、RS組成

食用豆粉RDS、SDS和RS測定結果見表1。由表1可以看出，生的食用豆粉間的RDS、SDS以及RS含量差異顯著。食用豆粉的RDS、SDS和RS質量分數(shù)分別為4.3%～16.6%、17.3%～29.6%、55.0%～78.0%，其中SDS+RS質量分數(shù)均在83%以上，最高的可達95.7%，其大小順序為小利馬豆>小紅蕓豆>花蕓豆>小扁豆>小黑蕓豆>豇豆>小白蕓豆>綠豆>紅蕓豆>鷹嘴豆。蒸煮后食用豆粉的RDS、SDS和RS質量分數(shù)分別為61.2%～70.6%、2.3%～9.0%、24.0%～34.0%，其SDS+RS質量分數(shù)在29.3%～38.8%之間，顯著低于生豆粉。10種食用豆中，小紅蕓豆粉蒸煮前后均有較高的SDS與RS含量，適宜糖尿病人等需要控制血糖含量的消費人群食用；而鷹嘴豆粉蒸煮前后的SDS+RS含量最低，表明鷹嘴豆粉相比其他豆粉易于消化。所有食用豆粉經(jīng)蒸煮后，其RDS含量明顯增高，SDS和RS含量顯著降低，表明加熱蒸煮會破壞SDS和RS的結構，使其轉為RDS。蒸煮后的食用豆粉SDS+RS質量分數(shù)在29.3%～38.8%之間，表現(xiàn)出較好的抗消化性。所以食用豆粉可直接食用或加入到其他食品中以發(fā)揮其生理保健作用，是開發(fā)保健食品的良好原材料。

2.2 食用豆粉的酶解消化曲線

生豆粉和蒸煮熟化后豆粉的酶解曲線見圖1、圖2。不同生豆粉間的淀粉水解率有差異(圖1)，360 min時，小紅蕓豆粉淀粉水解率最低，而鷹嘴豆粉淀粉水解率最高；1 440 min后，綠豆粉淀粉水解率最低，鷹嘴豆粉淀粉水解率最高。蒸煮后豆粉的淀粉水解率在60 min均達到最大值，不同豆粉間的淀粉水解率差異不顯著(圖2)。食用豆粉中的RDS和SDS都可被淀粉酶所水解，但RS只能在結腸部位被發(fā)酵。因此，食用豆粉的酶水解快慢主要由RDS和SDS含量及比例決定，而水解是否徹底與其中的RS存在有很大關系。由圖1和圖2可以看出，生豆粉淀粉水解速率和水解程度明顯低于熟化豆粉，這與生豆粉中SDS和RS含量顯著高于熟化豆粉有關。Osorio-Díaza等[4]報道在蒸煮過程中脂肪可能會與淀粉形成脂肪-淀粉復合物，降低聚合物對酶解的敏感性，從而降低消化性。Sandhu等[1]研究認為食用豆粉中淀粉消化性的不同歸因于很多因素，如淀粉來源、淀粉顆粒尺寸、直鏈淀粉/支鏈淀粉比例、結晶程度和晶型等；豆類淀粉的消化性與淀粉顆粒的直徑以及直鏈淀粉和支鏈淀粉的分子質量呈負相關[1]。Ring等[26]指出淀粉消化性很大程度上受植物類型的影響，依賴于淀粉理化性質、植物微觀結構和組成，同時也受加工過程和儲藏環(huán)境的影響。

表1 生豆粉和熟化豆粉的消化性

注：表中數(shù)值為平均數(shù)±標準差(n=2)，同一列中不同字母表示有顯著性差異(P<0.05)，下同。

圖1 生的食用豆粉的酶解消化曲線

圖2 熟化的食用豆粉的酶解消化曲線

2.3 食用豆淀粉RDS、SDS和RS組成

食用豆淀粉RDS、SDS和RS組成見表2。由表2可以看出，生的食用豆淀粉的RDS、SDS和RS質量分數(shù)分別在8.1%～18.0%、10.8%～27.1%、56.2%～80.8%之間，不同食用豆淀粉間的RDS、SDS和RS含量差異顯著。所有食用豆淀粉的SDS含量明顯低于玉米淀粉，高于馬鈴薯淀粉；而RS含量明顯高于玉米淀粉，低于馬鈴薯淀粉。食用豆淀粉中的SDS+RS質量分數(shù)差異不顯著，均在82%以上，最高的達91.9%。蒸煮熟化后不同食用豆淀粉間的RDS、SDS和RS質量分數(shù)差異較小，分別在80.6%～91.3%、0.7%～8.7%、8.0%～11.0%之間。熟化食用豆淀粉的SDS+RS質量分數(shù)在8.7%～19.4%之間，小紅蕓豆淀粉的SDS+RS含量最高，豇豆淀粉的最低?；ㄊ|豆淀粉和小白蕓豆淀粉蒸煮前后均有較高的SDS+RS含量，所以具有相對高的有益生理作用。

食用豆淀粉經(jīng)蒸煮后，其RDS含量顯著提高，SDS和RS含量顯著降低。與生豆粉相比，未蒸煮的食用豆淀粉RDS和RS含量較高，SDS和SDS+RS含量較低；熟化食用豆淀粉的SDS、RS和SDS+RS含量均低于熟化豆粉，RDS含量明顯高于豆粉。這說明食用豆淀粉的有益生理作用不及食用豆粉，豆粉可能在控制血糖和預防結腸癌等方面效果更好。食用豆粉和淀粉消化特性的差別可能由于豆粉組成成分和分子結構較復雜，存在蛋白質-淀粉、脂肪-淀粉等復合物，使之SDS和RS含量較高且加熱不易破壞。Hoover等[27]研究認為食用豆粉較低的淀粉生物利用率可能是由其淀粉粒被嚴密包裹、直鏈淀粉比例較高(30%～65%)、含有較多的黏性可溶性膳食纖維組分、存在大量的抗營養(yǎng)因素如單寧、植酸、酶抑制劑等，以及直鏈淀粉分子之間強烈的相互作用和B型結晶的存在等引起。

表2 生淀粉和熟化淀粉的消化性

2.4 食用豆淀粉的酶解消化曲線

生的食用豆淀粉間的水解率差異顯著(圖3)，360 min后，小利馬豆淀粉的水解率最低，綠豆淀粉水解率最高。生的食用豆淀粉的消化水解率高于玉米淀粉，低于馬鈴薯淀粉。蒸煮熟化后食用豆淀粉的消化水解率在酶解20 min左右達到最大值，不同食用豆淀粉間的水解率差異不明顯(圖4)。由圖3和4可以看出，蒸煮熟化后的食用豆淀粉的水解速率和水解程度明顯高于生的食用豆淀粉。淀粉體外消化性受很多因素影響，包括淀粉來源[26]、直/支鏈淀粉比例、結晶程度、顆粒尺寸[1]、結晶型(A、B、C型)[28]、直鏈淀粉-脂肪復合物[29]、Ap的分子結構[30]、Am鏈長和C型淀粉中B型結晶數(shù)[27]。

圖3 生的食用豆淀粉的酶解消化曲線

圖4 熟化的食用豆淀粉的酶解消化曲線

3 結論

生的食用豆粉具有較高含量的SDS和RS，其中RS質量分數(shù)高達78%。蒸煮后食用豆粉的SDS和RS含量低于生食用豆粉。生的食用豆粉的淀粉水解速率和水解程度明顯低于熟化食用豆粉。蒸煮后的食用豆粉SDS+RS質量分數(shù)在29.3%～38.8%之間，表現(xiàn)出較好的抗消化性，食用豆是制備SDS和RS的優(yōu)良材料。小紅蕓豆有較高的SDS與RS含量，適宜需要控制血糖含量的消費人群食用。

相對于生的食用豆粉，食用豆淀粉有較高RS含量，較低SDS含量。熟化后食用豆淀粉和食用豆粉的酶解趨勢類似，但食用豆淀粉的水解率明顯高于熟化食用豆粉，這與食用豆粉中含有其他物質如蛋白質、油脂、纖維素、低聚糖等對淀粉消化影響有關。食用豆淀粉具有一定的抗酶解作用，但其有益生理作用不及食用豆粉。

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Digestibility of Ten Food Legume Flours and Starches

Ma Mengting Wang Yijing Wang Meixia Du Shuangkui

(College of Food Science and Engineering，Northwest A & F University，Yangling 712100)

Digestibility of food legume flours and starches from pinto bean，black eye bean，baby lima bean，lentil，chick pea，small red bean，red kidney bean，black bean，navy bean and mung bean were studied following the modified Englyst methods.The results showed the digestibility of food legume flours was difference.The RDS，SDS and RS contents of raw legume flours were 4.3%～16.6%，17.3%～29.6% and 55.0%～78.0%，respectively；and those of cooked legume flours were 61.2%～70.6%，2.3%～9.0% and 24.0%～34.0%，respectively.The RS content of cooked legume flours was significantly lower than that of the raw legume flours.The RDS，SDS and RS contents of raw legume starches were 8.1%～18.0%，10.8%～27.1% and 56.2%～80.8%，respectively；and those of cooked legume starches were 80.6%～91.3%，0.7%～8.7% and 8.0%～11.0%，respectively.The RS content of legume flours was significantly higher than that of legume starches.The legume flours were highly resistant to digestion.The hydrolysis degree and rate of cooked legume flours and starches were significantly higher than that of raw legume flours and starches.Cooking improved the digestion of legume flours and starches.

food legume，legume flour，legume starch，cooked，digestibility

中央高校基本科研業(yè)務費專項(2452015206)，陜西省農業(yè)科技攻關項目(2012K02-14)

2015-11-12

馬夢婷，女，1994年出生，碩士，食用豆消化性研究

杜雙奎，男，1972年出生，副教授，雜糧資源開發(fā)與利用

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A

1003-0174(2017)05-0026-06