《Food Chemistry》：Precooking-dehydration of pulses: Multiscale mechanisms, quality trade-offs, and advances in co-cooking strategies
编辑推荐：
豆类预烹脱水技术通过改变种皮结构渗透性、胞间粘连及孔隙网络形成加速复水，但存在色泽劣变、营养流失等问题。该技术可协同谷物烹饪并提升蛋白质互补性，需优化加工参数平衡效率与品质。
钱张|齐雅静|刘书毅|朱书云|岳丽明|孙日飞|徐斌
江苏省镇江市江苏大学食品与生物工程学院，212013，中国
摘要
豆类作物具有丰富的营养价值和可持续性优势；然而，由于烹饪时间较长，其消费受到限制。预煮脱水（浸泡-烹饪-干燥）是一种有前景的方法，可以生产出快速烹饪的豆类食品，并实现与其他食材（如大米）的协同烹饪。但其效果取决于多种尺度上的结构和成分变化。本文综合了多尺度机制证据，解释了预煮脱水如何通过以下方式调节烹饪时间：(i) 改变种皮结构和渗透性；(ii) 通过中间层和细胞壁中的果胶相关变化削弱子叶细胞间的黏附力；(iii) 促进整颗豆子的孔隙网络形成，从而在重新水化过程中促进水分传输。我们还评估了相关的质量权衡，包括质地、感官和营养属性，强调了加工效率与感官和营养保留之间的平衡。最后，提出了未来研究的方向：基于机制的建模、协同烹饪中的营养增强以及基于数据的智能监控优化。
引言
豆类作物作为最早被驯化的作物之一，以其营养价值和生态效益而著称。它们富含高质量的植物蛋白、膳食纤维和生物活性化合物（Javed等人，2021；Jeffery等人，2025）。流行病学研究证实，豆类有助于降低心血管疾病（Luo等人，2024）、糖尿病（Curran，2012）和各种代谢综合征的风险。豆类的种植对资源需求较低，并且能够生物固定大气中的氮，从而减少对合成肥料的依赖，使其成为可持续农业系统的重要组成部分（Lisciani等人，2024）。然而，全球消费模式存在地区差异。在发展中国家，豆类是主要的蛋白质来源，而在发达国家，由于需要繁琐的加工步骤，豆类的消费量有限。发达地区的消费者更倾向于选择更方便的蛋白质来源，如肉类和加工食品（Chigwedere等人，2019；Toili等人，2022）。传统的豆类加工方法需要长时间的浸泡和烹饪来去除抗营养因素并软化质地，这与这些地区快节奏的生活方式相冲突。相比之下，预煮脱水技术利用受控的水热和干燥过程来改变豆类的物理化学性质，从而生产出可以与谷物同时烹饪的快速烹饪产品。这一技术进步有助于克服消费障碍并改善饮食结构（Gowen，2006）。此外，除了缩短烹饪时间外，该技术还有助于将豆类融入以谷物为基础的饮食模式中。这种组合因豆类和谷物天然互补的氨基酸谱而被认为能提高蛋白质质量，从而有助于缓解精制谷物饮食带来的营养不平衡问题（Robinson等人，2019）。
预煮脱水技术通过改变种皮和子叶的结构和物理化学特性来调节豆类的烹饪特性。种皮的疏水性阻碍了水分吸收，导致水化过程呈现滞后S形曲线（Miano & Augusto，2018）。该技术通过改变种皮微观结构（包括栅栏细胞层的塌陷和蜡层的裂纹形成）来提高水分渗透性（Bassett等人，2021）。子叶细胞间的黏附强度影响水化过程和烹饪过程中的豆类软化速度，从而影响总体烹饪时间（Chigwedere等人，2018）。预煮脱水技术促进中间层中果胶的降解和转化，导致水溶性果胶增加，加速豆类的软化（Chigwedere, Nkonkola等人，2019；Chigwedere等人，2018）。此外，预煮脱水技术在豆类内部生成独特的多孔结构，这些结构的特性受加工条件的影响很大，对重新水化能力起着关键作用（Aravindakshan等人，2021）。对预煮脱水产品的质量评估表明，加工可以减少抗营养因素并提高蛋白质消化率（Ebere & Godswill，2016；Rehman & Shah，2005）。然而，感官和营养分析发现了一些质量问题，如颜色变差和种子破裂或开裂（Oliveira Paz等人，2023；Wu等人，2005）。尽管取得了这些进展，预煮脱水技术的工业应用仍面临若干挑战（Zhang等人，2022）：(1) 与大米协同烹饪时缺乏一致性和质地不稳定性；(2) 在工艺优化中过度关注淀粉糊化，而忽视了果胶转化和孔隙度的发展；(3) 加工效率与质量保留之间的平衡不足。
因此，本文旨在从机制和应用角度综合介绍豆类的预煮脱水技术，特别强调其与主食（如大米）的同步烹饪。具体而言，本文：(1) 整合了从种皮渗透性和果胶介导的细胞黏附到多孔网络演变的多尺度结构变化，这些变化控制着水化和软化动力学；(2) 批判性地评估了浸泡、烹饪和干燥阶段的工艺参数对质地发展和重新水化效率的影响；(3) 分析了加速烹饪性能与相关质量挑战（如褐变、结构裂纹和营养成分变化）之间的平衡。通过将基本结构机制与协同烹饪的要求相结合，本文提出了一个概念框架，以指导工艺优化和基于豆类的便捷食品的创新。
豆类分类
豆类具有悠久的栽培历史和显著的遗传多样性，是全球许多国家农业和营养的重要组成部分（Zohary等人，2012）。根据联合国粮食及农业组织（FAO）的定义，豆类是指为了获取其干燥种子而收获的豆科植物，这使它们与油料作物和新鲜蔬菜豆类区分开来。图1展示了主要商业豆类的全球分布和生产结构。
种皮的结构及其对烹饪特性的影响
食品科学研究中经常观察到豆类的水化行为不佳，这归因于种皮的化学、物理和形态特性。由于豆类的水化行为显著影响后续烹饪时间，因此种皮的疏水性被认为是豆类加工中的限制因素。种皮含有整个种子80-90%的粗纤维，包括纤维素、半纤维素、木质素等。
果胶的分子结构和功能特性
在构成细胞壁的各种非淀粉多糖中，果胶是关键的结构成分，有助于组织凝聚并提供机械支撑。在豆类种子中，果胶对于维持种皮和子叶细胞之间的黏附尤为重要（Chigwedere等人，2018；Chigwedere, Nkonkola等人，2019）。果胶在子叶细胞壁中的含量通常高于种皮。此外，在子叶组织中，果胶主要
预煮脱水过程中豆类孔隙结构的动态演变及其对烹饪时间的影响
豆类的内部孔隙结构对脱水产品在重新水化过程中的热传递和质量传递过程有显著影响（Wu等人，2021）。因此，全面分析食品结构过程中孔隙特性的变化对于优化工艺和提高产品质量的可预测性和可控性至关重要。
预煮脱水处理对豆类感官品质的影响
感官属性是评估预煮脱水豆类品质的关键标准。颜色变深、种子破裂和开裂是影响消费者接受度的重要因素。豆类种皮的颜色由其中所含酚类化合物的浓度和类型决定（Nicolás-García等人，2021）。然而，这些化合物在加工过程中容易降解，可能导致变色或形成棕色结论与展望
豆类是植物蛋白和膳食纤维的重要来源，具有低脂肪含量、低血糖指数和高微量营养素水平等健康益处。这些特性使豆类成为改善全球饮食结构和促进农业可持续性的理想选择。然而，较长的烹饪时间以及豆类在加工过程中容易变硬的特点严重限制了其广泛消费。预煮脱水技术
作者贡献声明
钱张：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、软件使用、资料收集、概念构思。齐雅静：可视化、方法学设计、数据收集、正式分析、数据管理。刘书毅：初稿撰写、验证、数据收集。朱书云：审稿与编辑、初稿撰写。岳丽明：项目监督、数据收集、正式分析。孙日飞：项目监督、项目管理。徐斌：项目监督、项目管理。
未引用的参考文献
Daneluti和do Rosário Matos，2013
Li, Wang, Lv, Lin和Zhao，2022
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢江苏省研究生研究与实践创新计划（KYCX25_4274）和上海丰益生物技术有限公司的财政支持。
