鷹嘴豆資源及其異黃酮類物質(zhì)研究進(jìn)展

傅櫻花，李正磊，劉瑩潔

（新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆生物資源基因工程重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046）

鷹嘴豆（Cicer arietinum L.），別名雞豌豆、桃豆、腦豆子，其栽培歷史悠久，起源于亞洲西部和近東地區(qū)[1]，是世界上栽培面積較廣的食用豆類品種之一。全世界生產(chǎn)鷹嘴豆的國家約有50 多個，其中生產(chǎn)面積較大的國家是印度、澳大利亞、伊朗、墨西哥、緬甸、坦桑尼亞、土耳其、巴基斯坦等[2]。有文獻(xiàn)顯示，世界鷹嘴豆產(chǎn)量為1 470 萬t，已成為世界第三大豆類[3]，其中印度和巴基斯坦是世界上最重要的鷹嘴豆生產(chǎn)國。

1 鷹嘴豆的分布、種類及特點

鷹嘴豆主要分布在溫暖且較干旱的地區(qū)，具有耐旱、耐寒、耐貧瘠、根系發(fā)達(dá)、根瘤多而大、固氮能力較強的特點，對于保持水土和生態(tài)環(huán)境治理有積極作用[4]。我國鷹嘴豆主要分布于新疆、青海、甘肅和云南等省。新疆鷹嘴豆主要分布在北疆冷涼山區(qū)，木壘縣丘陵山區(qū)海拔1 200~1 500 m，屬干旱溫帶荒漠氣候，夏季氣候涼爽，出產(chǎn)的鷹嘴豆品質(zhì)好、產(chǎn)量高、有機質(zhì)含量較高[5]。目前新疆木壘縣鷹嘴豆種植面積達(dá)6 666.67 hm2，占我國鷹嘴豆種植面積的83%。

不同的鷹嘴豆栽培品種其形狀、大小及顏色不同，根據(jù)顏色、地理分布及栽培方法可將鷹嘴豆分為卡布里類型鷹嘴豆（Kabuli chickpea，起源于地中海及中東地區(qū)）和迪西類型鷹嘴豆（Desi chickpea，起源于印度）?？ú祭嵇椬於购偷衔鼹椬於乖诜N皮、粗纖維及微量元素上有區(qū)別[6]，卡布里鷹嘴豆籽粒較大，種子質(zhì)量通常為0.2~0.6 g，奶白色，外觀品質(zhì)較好，適宜直接食用；迪西鷹嘴豆籽粒較小，種子質(zhì)量為0.1~0.3 g，褐色，內(nèi)在品質(zhì)較好，適宜加工后食用[7-8]。迪西類型約占鷹嘴豆總面積的80%~85%，主要生長在亞洲和非洲，卡布里類型鷹嘴豆主要生長在西亞、北非、北美和歐洲[9]。

2 鷹嘴豆的營養(yǎng)價值

鷹嘴豆是一種重要的豆類作物，其碳水化合物和蛋白質(zhì)占干種子總質(zhì)量的80%，是碳水化合物和蛋白質(zhì)的良好來源[10]。鷹嘴豆所含蛋白質(zhì)為完全型蛋白質(zhì)，富含谷類蛋白質(zhì)較為缺乏的賴氨酸，其賴氨酸含量是燕麥的2 倍以上，若將鷹嘴豆與大米、面粉按適當(dāng)比例搭配食用，可起到蛋白質(zhì)互補作用。同時鷹嘴豆所含18 種氨基酸當(dāng)中，包含了人體必需的8 種氨基酸，這8 種必需氨基酸與人體需要比例極為相似，對兒童智力發(fā)育、骨骼生長以及中老年強身健體都具有良好的效果。鷹嘴豆的蛋白質(zhì)品質(zhì)優(yōu)于黑豆、綠豆和紅豆，體外蛋白質(zhì)消化率（65.3%~79.4%）高于木豆（60.4%~74.4%）、綠豆（67.2%~72.2%）和大豆（62.7%~71.6%）[6]。鷹嘴豆蛋白質(zhì)含量與黑豆、小扁豆、紅蕓豆和白蕓豆相比沒有顯著差異。鷹嘴豆中的總碳水化合物含量高于其他豆類，包括單糖（核糖、葡萄糖、半乳糖和果糖）、二糖（蔗糖和麥芽糖）、低聚糖（水蘇糖、棉子糖等）、淀粉和膳食纖維[11]。鷹嘴豆籽粒淀粉含量約為 40%～60%[12]，比燕麥（64.3%）、苦蕎（65.9%）、甜蕎（73.11%）、玉米（72.2%）等低。任順成等[13]對鷹嘴豆、飯豆、綠豆的淀粉性質(zhì)進(jìn)行比較，表明鷹嘴豆淀粉熱糊穩(wěn)定性和冷糊穩(wěn)定性最好。膳食纖維是人類小腸中植物性食物不可消化的部分，由多糖、低聚糖、木質(zhì)素等植物性成分組成。鷹嘴豆粗纖維含量相對較高，與燕麥（1%）、苦蕎（1.62%）、甜蕎（1.01%）相比，迪西鷹嘴豆粗纖維含量為7%～9%，卡布里鷹嘴豆為3%～5%，具有降低血糖、膽固醇的作用。鷹嘴豆脂肪含量較低，約為5%～6%，所含的脂肪大多是對人體有利的不飽和脂肪酸，如油酸、亞油酸、棕櫚酸等，油酸和亞油酸約占總脂肪酸的80%左右[14]。鷹嘴豆油脂中包含菜油甾醇、β-谷甾醇、豆甾醇等固醇物質(zhì)[15]。不同類型鷹嘴豆種子中脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著，同一類型不同鷹嘴豆品種中脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)也有顯著差異[16]。鷹嘴豆富含鎂、鐵、鋅、錳、鎘等有重要生理功能的微量營養(yǎng)元素[17]，其中鐵含量比其他豆類中高91%，可達(dá)47 mg/100 g 干籽粒。徐鑫等[18]采用等離子體發(fā)射光譜儀法研究發(fā)現(xiàn)，4 個不同品種鷹嘴豆中微量元素的含量存在差異。鷹嘴豆是葉酸和生育酚的良好來源，水溶性維生素如核黃素、泛酸和吡哆醇含量較其他豆類更高[19]。

此外，關(guān)于鷹嘴豆其他化學(xué)成分的研究也有報道。李曉靜等[20]經(jīng)光譜數(shù)據(jù)分析，從鷹嘴豆中分離并鑒定出4 種化合物的結(jié)構(gòu)，分別為大豆精醇A、β-香樹脂醇、β-谷甾醇和大豆皂苷。陳玲芳等[21]從鷹嘴豆干種子中分離得到7 種化合物，分別為亞油酸、β-谷甾醇、對羥基苯甲酸、腺苷、1，2-苯二甲酸二(2-甲基丙基)酯、1-乙基-α-L-半乳糖苷、蔗糖。

3 鷹嘴豆的加工

通過研究鷹嘴豆粉的物理性質(zhì)、功能性質(zhì)以及鷹嘴豆食品的流變學(xué)性質(zhì)，認(rèn)為鷹嘴豆具有很大的潛在應(yīng)用價值。Summo 等[22-23]分析研究不同谷物的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)對半成品及漢堡的消費者可接受性的影響，并闡述不同加工方法對罐裝卡布里鷹嘴豆泥的化學(xué)組成及營養(yǎng)價值的影響。Gobbetti 等[24]通過發(fā)酵的方式提高鷹嘴豆焙烤制品的營養(yǎng)價值；Ma 等[25]利用鷹嘴豆分離蛋白的乳化性、增強風(fēng)味及質(zhì)構(gòu)性質(zhì)對產(chǎn)品配方進(jìn)行改良。金爽等[26]對固載納豆菌發(fā)酵鷹嘴豆的條件及影響因素進(jìn)行研究。目前鷹嘴豆加工制品主要有鷹嘴豆粉、鷹嘴豆奶粉、鷹嘴豆面粉、鷹嘴豆馕及休閑食品等。Moreira-Araujo 等[27]將鷹嘴豆加入牛肺及玉米中，研制出針對學(xué)齡前兒童強化鐵的休閑食品。此外，加工儲藏手段對鷹嘴豆產(chǎn)品的銷售及消費量影響很大，鷹嘴豆儲存過程中，通過密封儲藏技術(shù)能夠抑制霉菌生長以及霉菌毒素的產(chǎn)生，從而保持鷹嘴豆的發(fā)芽品質(zhì)[28]。杜高發(fā)等[29]對鷹嘴豆發(fā)芽過程中蛋白質(zhì)、氨基酸、核黃素、異黃酮、膳食纖維的變化規(guī)律進(jìn)行研究，希望利用發(fā)芽過程中產(chǎn)生的一系列酶類降低或消除抗?fàn)I養(yǎng)因子，改善豆類種子營養(yǎng)組成和加工特性。

4 鷹嘴豆中的異黃酮物質(zhì)

黃酮類化合物是植物經(jīng)光合作用產(chǎn)生的一大類化合物，其中異黃酮主要有3 類，以游離型及糖苷型等12 種形式存在，異黃酮在大豆及其制品中含量為0.05%~0.4%。馬翛然等[30]利用固相萃取-高效液相色譜（HPLC）紫外光譜法檢測大豆及大豆制品等，發(fā)現(xiàn)其中存在黃豆黃素、黃豆黃苷、大豆苷、大豆苷元、染料木素、染料木苷、鷹嘴豆芽素A 等異黃酮物質(zhì)。Zhao 等[31]對豆腐乳清中的異黃酮化合物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)豆腐乳清中的異黃酮主要為染料木苷、黃豆苷、黃豆黃苷。

鷹嘴豆作為一種高營養(yǎng)豆類資源，同時也是膳食異黃酮類物質(zhì)的重要來源。研究表明，鷹嘴豆芽素A是鷹嘴豆中含量最高的異黃酮物質(zhì)，占鷹嘴豆總異黃酮的 30%，其次是黃豆苷元[32]。Campos-Vega 等[33]研究發(fā)現(xiàn)，鷹嘴豆中含有芒柄花素、染料木素和大豆黃素。Fu 等[34]的研究結(jié)果顯示，乳酸菌發(fā)酵鷹嘴豆乳過程中，發(fā)現(xiàn)鷹嘴豆中存在大豆苷、染料木苷、大豆苷元及染料木黃酮等異黃酮物質(zhì)。趙堂彥等[35]發(fā)現(xiàn)鷹嘴豆芽素A、芒柄花素及大豆皂苷Bb 是存在于鷹嘴豆中的異黃酮物質(zhì)。譚永霞等[36]對鷹嘴豆中的異黃酮進(jìn)行分離、純化，檢測出鷹嘴豆中含有鷹嘴豆芽素A 和芒柄花素及大豆皂苷Bb 是存在于鷹嘴豆中的異黃酮物質(zhì)。許風(fēng)成[37]利用硅膠柱色譜、重結(jié)晶等技術(shù)手段，對鷹嘴豆黃酮化合物進(jìn)行分離、純化，從鷹嘴豆的乙酸乙酯提取物中分離得到染料木素和槲皮素。Gao 等[38]研究表明，在不同發(fā)芽條件下鷹嘴豆芽中的鷹嘴豆芽素A 和芒柄花素都顯著增加，而染料木素在萌發(fā)過程中含量降低。杜高發(fā)等[29]的研究結(jié)果顯示，鷹嘴豆異黃酮含量隨發(fā)芽時間的延長而持續(xù)增加。陳有軍等[39]通過觀察萌芽鷹嘴豆主要異黃酮的變化發(fā)現(xiàn)，鷹嘴豆芽素A 和芒柄花素主要存在于胚根和胚芽中，且在萌芽過程中含量逐漸增加。張玲等[40]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽促進(jìn)了鷹嘴豆芽中異黃酮芒柄花素和鷹嘴豆芽素A 的合成，鷹嘴豆經(jīng)適當(dāng)發(fā)芽處理后，異黃酮類物質(zhì)的含量增加幾百倍。Perez-Martin 等[41]利用高效液相色譜-二級質(zhì)譜（HPLC-MS/MS）對鷹嘴豆和小扁豆的異黃酮含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，鷹嘴豆和小扁豆的異黃酮含量存在差異，而且不同種、不同亞種以及不同品種的鷹嘴豆異黃酮含量也不同。

5 鷹嘴豆中異黃酮的生物轉(zhuǎn)化

異黃酮在植物體內(nèi)大部分與糖結(jié)合成苷類或碳糖基的形式存在，也有以游離形式存在。有研究表明，異黃酮的糖苷形式需要轉(zhuǎn)化為非結(jié)合態(tài)的苷元形式，才能在小腸中被吸收，而且苷元形式的異黃酮能夠結(jié)合雌激素受體位點，具有類似人體雌二醇的功能，因此具有更強的生理活性[42]。普通豆類食品中的異黃酮主要以結(jié)合態(tài)糖苷形式存在，因此有必要采取一定措施促使結(jié)合態(tài)的糖苷異黃酮向游離態(tài)的苷元異黃酮進(jìn)行轉(zhuǎn)化。目前國內(nèi)外主要是利用乳酸菌和雙歧桿菌對豆乳中的異黃酮進(jìn)行轉(zhuǎn)化[43]，有研究表明，在豆豉發(fā)酵過程中，苷元從結(jié)合狀態(tài)的糖苷中釋放出來，并在豆豉中不斷積累[44]。豆乳經(jīng)魏斯氏菌發(fā)酵后，其中的糖苷98%～99%發(fā)生了水解，而且苷元的量有所增加[45]。韓國大豆發(fā)酵制品Cheonggukjang 中糖苷異黃酮的量在發(fā)酵過程中減少，而苷元異黃酮的量有所增加[46]。研究還發(fā)現(xiàn)，干酪乳桿菌（Lactobacillus casei）在豆乳發(fā)酵過程中分泌的β-葡萄糖苷酶，可以將豆乳中糖苷物質(zhì)的1，6-葡萄糖苷鍵水解成葡萄糖基和糖苷配基[47]。

有關(guān)鷹嘴豆中異黃酮的生物轉(zhuǎn)化研究報道較少。Fu 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌發(fā)酵鷹嘴豆酸奶過程中，對糖苷異黃酮進(jìn)行了一定程度的苷元異黃酮轉(zhuǎn)化，有利于提高鷹嘴豆異黃酮物質(zhì)的生物活性和消化吸收性。因此，利用乳酸菌產(chǎn)β-葡萄糖苷酶對鷹嘴豆異黃酮進(jìn)行轉(zhuǎn)化可能成為今后的研究方向。

6 鷹嘴豆中異黃酮的降血糖活性

異黃酮是普遍存在于豆類中的次級代謝產(chǎn)物，國內(nèi)外大量研究證明，異黃酮類化合物在輔助治療糖尿病方面具有較好的生物活性[48]，能夠調(diào)節(jié)糖尿病患者血糖水平。朱曉丹等[49]研究發(fā)現(xiàn)，天然產(chǎn)物中黃酮、多酚及生物堿類化合物因具有多靶點多通路的特點，在治療和預(yù)防2 型糖尿病方面具有重要作用。Jin 等[50]研究顯示，大豆胚軸異黃酮對糖尿病大鼠具有降血糖作用，其作用機理可能是抑制小腸對糖的消化和葡萄糖的吸收。Qiu 等[51]發(fā)現(xiàn)，刺芒柄花素能夠促進(jìn)胰島β細(xì)胞再生、胰島素分泌、肝糖原合成和肝糖酵解。Oza等[52]研究發(fā)現(xiàn)，刺芒柄花素可降低2 型糖尿病患者的胰島素抵抗，降低血糖，這可能與其在胰腺組織中SIRT1 表達(dá)增加有關(guān)。Duru 等[53]認(rèn)為，異黃酮可以降低糖尿病患者的胰島素抵抗和炎癥，改善血脂參數(shù)，具有抗2 型糖尿病的潛能。

多項研究報道，鷹嘴豆異黃酮具有一定的降血糖功能。Wei 等[54]研究發(fā)現(xiàn)，鷹嘴豆異黃酮衍生物具有較好的降血糖活性，幾種異黃酮復(fù)合降糖活性比單一異黃酮更高。Azizi 等[55]研究表明，鷹嘴豆芽素A 能夠降低空腹血糖水平，其機理可能是增加胰島素分泌，從而增加組織對葡萄糖的吸收。Li 等[56]認(rèn)為，合成的鷹嘴豆染料木素及其衍生物具有較好的降糖活性，可以作為效力很強的降血糖制劑。Haneishi 等[57]研究發(fā)現(xiàn)，從鷹嘴豆中提取的染料木素不僅可用于治療2 型糖尿病，還可刺激1 型糖尿病患者的胰島素釋放。鷹嘴豆粗黃酮物質(zhì)能夠降低糖尿病小鼠的血清膽固醇，并有效調(diào)節(jié)和控制糖尿病小鼠血糖水平。

7 展望

新疆是我國鷹嘴豆的主要產(chǎn)區(qū)，鷹嘴豆?fàn)I養(yǎng)豐富，在人們的膳食中占有重要地位，而且在民族醫(yī)藥中有廣泛應(yīng)用，因此對于鷹嘴豆的開發(fā)、利用具有非常大的資源優(yōu)勢，但我國缺乏鷹嘴豆的品種改良及其功能性成分的相關(guān)研究。大力開發(fā)鷹嘴豆深加工產(chǎn)品，積極開展鷹嘴豆生物活性成分的提取制備及功能評價研究，對今后更加科學(xué)有效地利用鷹嘴豆資源，推動鷹嘴豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。