综述:豆类加工、抗营养因子降低与营养素生物利用度的研究进展

《Legume Science》:Review of Processing, Anti-Nutritional Factors Reduction and Nutrient Bioavailability in Selected Legumes

【字体: 时间:2026年03月21日 来源:Legume Science 5

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  这篇综述对扁豆 (Lablab purpureus)、菜豆 (Phaseolus vulgaris) 和豇豆 (Vigna unguiculata) 中的抗营养因子 (ANFs) 及其削减策略进行了系统性比较,涵盖植酸盐、单宁、凝集素等多种ANFs。文章深入探讨了浸泡、煮沸、发酵、发芽等传统方法与控制发酵、挤压蒸煮等现代技术在降低ANF、提高营养(尤其是蛋白质和矿物质)生物利用度方面的效果与机制。最后,强调了针对不同物种优化加工工艺,对于推动这些豆类在可持续、营养密集型膳食中的应用至关重要。

  
豆类是优质蛋白质、复合碳水化合物和必需微量营养素的重要膳食来源,同时在可持续农业中发挥着固氮增肥的作用。然而,豆类中天然存在的多种抗营养因子 (ANFs) 限制了其营养潜力的发挥。这些ANFs主要包括植酸盐、缩合单宁、凝集素、蛋白酶抑制剂、皂苷、低聚糖(如棉子糖和水苏糖)等。它们通过螯合矿物质、抑制消化酶、与肠道上皮细胞结合等方式,干扰蛋白质消化率、矿物质吸收和碳水化合物代谢,甚至可能引起胃肠道不适。
抗营养因子在扁豆、菜豆和豇豆中的分布
三种豆类的ANFs谱存在物种特异性差异。菜豆 (Phaseolus vulgaris) 通常含有较高水平的植酸盐和凝集素;豇豆 (Vigna unguiculata) 的胰蛋白酶抑制剂含量相对较高;而扁豆 (Lablab purpureus) 则富含低聚糖和酚类化合物。这些ANFs在种子中的分布也不同,例如植酸盐和酶抑制剂主要存在于子叶中,而单宁等多酚化合物则集中在种皮。
传统加工技术:简单有效的家庭策略
传统加工方法是降低ANFs、提高豆类食用安全性和营养价值的基石。
  • 浸泡:是最广泛应用的方法之一,通过浸出水分溶性ANFs(如低聚糖、部分单宁)和激活内源酶来发挥作用。浸泡时间、温度和介质(如碱性溶液Na2CO3)影响其效率。例如,用碳酸钠溶液浸泡菜豆12小时后煮沸,可比单纯水浸泡更有效地降低棉子糖和水苏糖。
  • 煮沸与烹煮:热加工能有效灭活热不稳定的ANFs,如凝集素、蛋白酶抑制剂和α-淀粉酶抑制剂。彻底煮沸(>95°C)对于消除菜豆中潜在有害的凝集素至关重要。
  • 发酵:自发或控制发酵能显著降低植酸盐和低聚糖。发酵过程中,微生物(如乳酸菌)产生的植酸酶和α-半乳糖苷酶分别水解植酸和低聚糖,从而提升矿物质生物利用度并减少肠胃胀气。
  • 发芽:发芽(萌芽)能激活豆粒内多种内源酶。例如,在豇豆中,发芽可大幅降低植酸含量,同时提高抗坏血酸(维生素C)水平和体内蛋白质消化率,是一种能保留热敏性维生素的优良加工方式。
现代加工技术:精准与高效
现代技术为ANFs的削减提供了更可控、高效的途径。
  • 控制发酵:通过接种特定菌种并在受控条件下进行,比自发发酵更稳定、可预测,能更有效地靶向降解特定ANFs。
  • 挤压蒸煮:利用热、压力和剪切力的组合作用,能同时降低单宁、植酸盐、蛋白酶抑制剂、草酸盐和皂苷等多种ANFs,常用于生产豆基肉类似物和营养强化食品。
  • 酶处理与化学改性:使用外源酶(如植酸酶、半乳糖苷酶)或化学方法针对性水解ANFs,是提升产品功能特性的前沿方向。
加工对三种豆类营养与抗营养特性的影响比较
不同豆类对加工处理的响应各异,需采取物种特异性策略:
  • 菜豆:通常需要更彻底的热处理(如碱性溶液浸泡后充分煮沸)来显著降低其高含量的植酸盐和凝集素。煮沸也能有效改善其质地和风味接受度。
  • 豇豆:对加工更敏感,发酵和常规煮沸能有效降低酶抑制剂和低聚糖,且所需能量输入相对较低。发芽对其营养品质提升效果尤为显著。
  • 扁豆:虽然生状态下的植酸盐、单宁和蛋白酶抑制剂含量可能较高,但结合浸泡、煮沸和发酵的集成加工策略可使其ANFs大幅降低,营养可及性显著改善。
优化加工工艺:平衡营养、安全与感官
优化加工工艺的核心是在最大程度降低ANFs的同时,保留甚至提升营养价值、感官品质和保证食品安全。集成和顺序加工(如先浸泡8-12小时,再煮沸、发酵或发芽)通常效果更佳。然而,过度发芽或过高温度可能导致不良风味、微生物污染或营养素降解。因此,需要根据豆类物种、目标产品和加工条件(特别是小农户的家庭环境)来制定量身定制的策略。
总结与展望
传统与现代加工技术的结合,为降低豆类中抗营养因子、释放其全部营养潜力提供了有效途径。理解扁豆、菜豆和豇豆在ANFs谱和加工响应上的差异,对于制定物种特异性的食用建议和加工指南至关重要。未来,需要更多标准化的比较研究、体内生物利用度评估,并将豆类特异性加工知识整合到国家营养政策、推广计划和价值链发展中,以充分发挥这些作物在构建可持续、营养敏感型食物系统中的作用。
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