绿豆的品质特性及加工利用研究概况

曾志红1王强2林伟静2周素梅2

(1重庆市农业科学院农产品贮藏加工研究所,401329,重庆;2中国农业科学院农产品加工研究所,100193,北京)

摘要绿豆是我国优势杂粮作物,绿豆的营养与加工品质是决定其食用价值的重要因素。回顾了近年来国内外对绿豆的物理、化学与营养品质以及加工品质的研究,并对国内绿豆的加工利用及研究开发现状进行了梳理,由此提出了对绿豆产业发展的建议。

关键词绿豆;品质特性;产品开发

绿豆(Phaseolus radiatus L.)是我国主要食用豆类作物,在我国已有两千多年的栽培历史,其产量和出口量均居世界首位。绿豆在我国大部分区域均有种植,主产区集中在黄河、淮河流域及东北地区,以内蒙古、吉林、安徽、河南、山西、黑龙江、陕西等省(区)种植较多,其次是湖北、河北、湖南、四川、重庆、辽宁、江苏等省(市)。绿豆是我国传统药食兼用的食材,有/食中佳品,济世长谷0之美称,其清热、消暑、解毒、保肝等功能为人们所熟知;现代医学研究发现绿豆还有降血糖、降血脂等功能[1-2]。近年来,随着人们生活水平的提高和膳食结构的改善,以安全、营养、保健以及方便等为特征的优质绿豆及其加工制品的市场需求越来越大,相关的研究与开发工作日益受到重视。

1绿豆的品质特性

粮食作物的品质特性,一般按照参数指标类型分为物理品质、化学与营养品质以及加工品质。绿豆的物理品质由反映其大小、颜色、子粒均匀度及硬实率等的指标构成。化学与营养品质一般包括粗淀粉、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、灰分、水分、总碳水化合物等指标。加工品质则主要涉及其主要组分淀粉和蛋白质物理化学特性。

111物理品质

我国在绿豆种质资源鉴定评价与利用工作中,曾对部分物理品质指标进行了鉴定,重点是子粒大

作者简介:曾志红,高级农艺师,研究方向为农产品贮藏加工

周素梅为通讯作者,副研究员,研究方向为粮油深加工与

功能食品

基金项目:中国农业科学院作物科学研究所级公益性科研院所基本科研业务费专项资助

收稿日期:2011-02-24小[3]。郇美丽等[4]研究发现不同品种绿豆物理品质中除了粒宽外,粒长、百粒重、硬实率、子粒大小和子粒均匀度都有极显著差异;尤其以硬实率的变幅最大,变异系数达到916%,较粒长、粒宽和百粒重对绿豆物理品质的影响更大,由此建议将硬实率作为绿豆蒸煮特性的主要参考依据之一。绿豆品种间因颜色差异较大,在国家标准中(GB/T10462-2008)规定,根据绿豆种皮颜色及光泽把绿豆分为明绿豆、黄绿豆、灰绿豆和杂绿豆四大类。

在绿豆物理品质与其加工制品品质关系的研究方面,李振华等[5]对55个绿豆品种和资源的芽用特性研究结果显示,绿豆芽产出量与百粒重呈极显著负相关,但与豆芽下胚轴长呈极显著正相关。

112化学与营养品质

绿豆中的化学组分主要是碳水化合物和蛋白质。朱志华等[6]对国内外471份绿豆种质粗蛋白、粗淀粉含量的比较表明,绿豆中粗蛋白平均含量为25169%、粗淀粉平均含量为48151%;国内绿豆种质的粗蛋白水平极显著高于国外引进种质,但粗淀粉水平极显著低于国外种质。郇美丽等[4]对19个绿豆品种的理化品质分析发现,不同品种绿豆营养品质有极显著差异,其中碳水化合物含量变幅在54125%~58169%,蛋白质含量为24126%~28150%,且由统计分析显示,碳水化合物和蛋白质含量间存在显著负相关,其他各指标间未发现显著相关性;另从变异性上看,品种间脂肪和纤维素含量的差异性较大,虽然此二者含量之和不足5%。

在绿豆蛋白的氨基酸组成中,像其他常见粮食作物一样,谷氨酸的含量最高。与一般谷物不同的是,绿豆蛋白中赖氨酸的含量并不缺乏,超出FAO/ WHO推荐标准的2倍左右;缺乏的是一般豆类作物中常见的性含硫氨基酸-蛋氨酸和半胱氨酸[7-8]。

绿豆中铁、锌、磷、钙含量比较丰富,绿豆含铁量为413~610m g/100g,含锌量为315~410m g/100g,含钙量为76~118m g/100g,含磷量为131~137m g/ 100g。钙磷比接近于1,有利于钙的吸收[7]。

根据绿豆中蛋白质和淀粉含量的不同,2000年

16农业部推出的我国商品绿豆质量指标为:一级绿豆的蛋白质含量\\25%,淀粉含量\\54%;二级的蛋白质\\23%,淀粉\\52%;三级的蛋白质\\21%,淀粉\\50%。

除此之外,绿豆还富含核黄素、尼克酸、胡萝卜素等多种维生素及皂甙、黄酮类、生物碱、植物甾醇等生物活性物质[9]。受国内外植物化学物质研究热潮的影响,近年来有关绿豆黄酮的研究报道较多,作为绿豆中的微量功能性物质,黄酮类化合物的含量一般报道在014~019m g/g,绿豆皮中的含量远高于绿豆仁中的,前者约是后者10倍左右[10-11]。113加工品质

绿豆加工品质是影响绿豆产品质量的重要指标,由于绿豆中80%左右的成分由蛋白质和淀粉组成,绿豆制品的性质也多与绿豆淀粉和蛋白质有关,目前有关此二成分加工特性的研究相对较多。11311淀粉加工特性绿豆淀粉主要用于加工绿豆丝、绿豆皮、绿豆凉粉等产品,其中对淀粉特性与粉丝品质的关系研究较为深入。樊明涛等[12]研究表明,绿豆直链淀粉占总淀粉的67%左右,直链淀粉难于糊化易于老化,支链淀粉易于糊化不易老化。直链淀粉含量越高,老化越快,越适于粉丝等制品的加工。淀粉的透光率越好,生产出的粉丝越透亮[13];淀粉持水性、溶解度、膨润力均与粉丝品质呈负相关,而淀粉凝胶强度则与粉丝品质呈正相关。在评价不同品种加工粉丝适应性时,可以通过测试直链淀粉含量及淀粉的透光率、持水性、溶解度、膨润力和凝胶强度来预测其粉丝烹煮品质和感官品质的好坏[14]。除淀粉天然构成外,淀粉的制备方法对其加工特性亦有影响,有研究表明,与离心法相比,酸浆法制备的绿豆淀粉颗粒大、淀粉糊的透明度更好、淀粉的热粘度上升快且更高;离心法制备的绿豆淀粉的膨胀性和溶解性要高于酸浆法的[15]。

天然绿豆淀粉因其糊黏度热稳定性、抗剪切力稳定性及冻融稳定性较差,淀粉冷水难溶解等固有特性所限,未来面临改性以提高加工品质的需求。11312蛋白质加工特性蛋白质作为绿豆中的第二大组分,其含量和组成对绿豆加工制品品质的影响是不可忽略的。李振华等在研究绿豆的品种芽用特性时发现,绿豆中蛋白质的含量与豆芽产出量呈极显著负相关性,并建议把绿豆蛋白含量作为筛选芽用绿豆的指标之一[5]。目前绿豆中蛋白质的存在对于其他传统加工制品品质影响的研究还很欠缺,少数研究主要集中在对提取分离后蛋白质加工功能特性的研究上,这也与近年来植物蛋白作为一种食品配料,广泛应用于奶制品、饮料、糕点、肉制品等领域有关。

在食品应用中,不同产品对植物蛋白的功能特性要求大相径庭。奶制品要求蛋白质的乳化性要好,植物蛋白饮料要求其溶解性好,面包和蛋糕要求良好的保水性、起泡性及泡沫稳定性,肉制品则要求有较好的吸油性等等[16]。梁丽琴等研究表明,绿豆蛋白的吸水性、起泡性和乳化性均与溶解性呈正相关,但绿豆蛋白的黏度与溶解性呈负相关。当温度为50e时溶解性较好,当N a C l浓度为016mo l/L时起泡性较好,当p H值为8时乳化性最好,当蛋白质量分数大于10%时,可形成稳定凝胶[17]。段佐萍等发现,p H值在410~810之间或温度在10~40e 时,绿豆分离蛋白的保水性与p H值和温度呈正相关;温度为40e时,溶解性最高;蛋白质质量分数为5%时,起泡性最强;在蛋白质质量分数低于015%时,随质量分数增加,乳化性与乳化稳定性增强;绿豆分离蛋白吸油性在20~80e范围内差异很小,且吸油性能较差[18]。

为了改善绿豆分离蛋白的功能与营养特性, Tarek等[19]对其进行了乙酰化和琥珀酰化改性,研究发现琥珀酰化的绿豆蛋白在水中N a C l溶液(1m o l/L)中的溶解性显著提高,而乙酰化的溶解性在水中反而下降;两种酰化蛋白的吸油和吸水性均有显著提高;此外,乙酰化对于降低绿豆蛋白的抗营养因子、提高其体外消化性上比琥珀酰化的效果要好。

2绿豆的加工利用与应用研究现状

211绿豆传统食品

绿豆传统食品花色繁多、风味独特,主要有绿豆粉丝、绿豆凉粉、绿豆糕和绿豆酒等。传统绿豆淀粉一般采用酸浆沉淀法,经浸豆、磨豆、对浆、筛粉等工艺制成;绿豆淀粉再经烤团、调糊、和粉、成型等工艺制成晶莹透亮、口感柔滑的绿豆粉丝,长期以来深受喜爱,著名的龙口粉丝更是远销海外。绿豆凉粉是将绿豆淀粉与水按一定比例混合搅拌均匀后在锅中煮开,冷却食用,是大众化的街边小吃,现已有企业进行工业化生产;绿豆糕是用绿豆粉和面粉、桂花蜜等混合调匀后,装模在蒸笼中蒸15m in左右,取出冷却而制成,具有组织细润紧密、口味清香、绵软不粘牙等特点。

212绿豆类饮料

绿豆饮料因其营养和保健功能,逐渐得到消费者青睐,国内市场上现已有谷粒谷力绿豆浓浆、中绿粗粮王绿豆饮料、均瑶绿豆爽、天友绿豆蛋白奶等产

17品问市。在研究报道上,多集中在绿豆饮料制备工艺条件的选取。刘战丽等[20]对绿豆乳加工过程中绿豆浸泡、脱腥及磨浆等工艺进行了研究,筛选确定最佳浸泡工艺参数为0125%Na H CO3、料水比1B4、20e浸泡10h,最佳磨浆工艺参数为料水比1B10、温度80e。于祥春等[21]通过添加鲜牛乳及糖、酸等配料不仅改善了绿豆饮料的口味,而且因绿豆中蛋氨酸含量较少,而牛乳中蛋氨酸含量较高,将两者调配后的蛋白质生物价高于单独食用时生物价。崔鑫等[22]以茶叶和绿豆等为原料,利用绿豆煮沸后的汤汁与茶叶浸提液,采用脱酚工艺及添加抗坏血酸等方法,解决了绿豆饮料混浊沉淀及褐变问题,制成了醒神、明目、清热、解毒的绿豆茶饮料。梁霞等[23]通过优化民间绿豆汤生产工艺,采用热提工艺浸提绿豆皮中主要营养成分,研制出一种澄清型夏季饮品,色泽碧绿、消暑解渴。张斌[24]探讨了以绿豆皮为原料,利用其纤维素含量高的特性,经功能活化处理,加工成质量稳定、口感清爽的保健纤维功能饮料的新工艺,开辟了新型功能性纤维饮料生产新的原料来源,同时提高了绿豆的综合利用率。

213绿豆变性淀粉

绿豆淀粉应用虽然广泛,但由于受其自身特性的,在生产上的应用有一定的局限性。通过物理、化学或酶法处理后使淀粉变性,更能满足现代工业生产的需要。赵凯等以普通绿豆淀粉为原料,研究了热处理温度、时间、水分含量、冷冻冷藏时间及干燥温度对变性淀粉得率的影响。结果表明,在变性淀粉制备过程中p H值对测定结果无显著影响,冷冻处理可以提高变性淀粉的得率,低温干燥有利于变性的形成。绿豆变性淀粉的最佳制备条件为淀粉水分含量80%,热处理温度150e,处理时间60m i n,20e冷冻24h并于60e干燥[25]。孙科祥等[26]在绿豆凉粉中加入磷酸单酯变性淀粉后制得的成品形态美观,色泽良好、晶莹透亮、软硬适度、口感润滑,并且其货架期可延长到5d。

214绿豆蛋白类制品

目前绿豆的工业化加工多以绿豆淀粉为主,绿豆蛋白主要作为副产物,用于牲畜饲料或者废弃物,资源浪费严重。目前国内外生产分离蛋白多以碱沉酸提法为主,美国和日本等国已开始试用超滤法和离子交换法制备绿豆蛋白。刘冬儿等研究得到绿豆蛋白的最佳浸提工艺是:p H值910、提取温度40e、提取时间20m in、料水比1B15[27]。刘咏等以水为提取剂从绿豆粉中提取蛋白质,通过正交试验,确定最佳提取工艺条件为:pH值1210、温度30e、用水量10mL/g,该条件下绿豆蛋白质的提取率最高,蛋白质含量为108148m g/g DW[28]。

绿豆肽是绿豆分离蛋白经酶解而成的低聚肽混合物,比绿豆蛋白更易消化、吸收,营养与功能活性更佳,市场开发前景广阔[29]。顾薇等[30]利用中性蛋白酶将绿豆蛋白质水解成肽和氨基酸,通过优化酶解条件得到水解度较高的绿豆肽。其最适反应条件为温度50e、p H值615、底物浓度7%、酶浓度6000U/g、水解时间240m i n。绿豆分离蛋白在此条件下酶解,水解度的平均值可达28182%。

215绿豆膳食纤维

绿豆中除淀粉和蛋白质外,另一主要成分就是纤维素。绿豆中纤维素主要存在于绿豆皮中,绿豆皮占绿豆总质量的7%~10%,而纤维素含量在绿豆皮中约占50%~60%。绿豆皮是难得的膳食纤维源,纤维含量高,纤维质感好,口感佳,可以加工成高纯度、高品质、高附加值的膳食纤维。张洪微等[31]以绿豆皮为原料,采用加碱蒸煮法提取膳食纤维。结果表明:在浸泡温度为50e、液固比为5B1、时间为9h、N a OH溶液质量分数为110%的条件下,绿豆皮膳食纤维的提取率可达12%。

216绿豆黄酮

绿豆皮中含有丰富的黄酮、生物碱、皂苷、鞣质、强心甘等化学成分,具有多种生理学活性,其中黄酮类物质抗氧化活性成为研究的热点。目前对绿豆皮中黄酮类化合物提取工艺的研究较多,范媛媛等利用比色法对绿豆皮粗提液进行定性分析,证明粗提液中含有黄酮类化合物,确定了绿豆黄酮超声波提取的最佳工艺条件为:乙醇浓度为60%,料液比为1B20,提取温度为70e,提取时间为90m i n,预浸时间为18h,超声波功率为200W[32]。张燕等以芦丁为标准品,采用分光光度法在510nm下对提取液中总黄酮含量进行测定,结果表明在提取时间150m in,乙醇体积分数50%,提取温度80e,固液比1B10,提取次数2次的条件下,绿豆皮中总黄酮的提取量为31879m g/g,平均回收率为100184%,精密度试验RSD为0118%[33]。

3问题与建议

我国作为世界绿豆第一主产和消费国,有着悠久的绿豆种植和食用历史,但在绿豆加工领域,生产能力与科技发展水平仍处在相对落后的境地,集中体现在:¹对原料加工特性的研究,缺少与产品相关的绿豆品质特征指标,尤其是对传统绿豆制品与原料品质相关性的研究严重欠缺;对目前国内普遍推

18广的绿豆品种加工品质的系统研究较少,加工专用型优质绿豆品种尚未提到育种和生产层面;º在加工方面,未能跟上现代食品工业发展步伐,新型方便、健康绿豆食品种类严重缺乏;资源浪费严重,绿豆皮中的纤维素、黄酮、生物碱以及淀粉生产中产生的绿豆蛋白等副产物均未得到充分利用。

绿豆作为食药同源的宝贵食品资源,其营养价值和保健功能已广为人知,为适应迅猛发展的市场需求,建议国内今后加强绿豆加工品质评价与适用性研究,筛选、培育适宜不同加工用途的新型绿豆品种资源;在提升传统加工工艺的基础上,进一步发掘绿豆的营养与保健功能,开发新型、方便的绿豆健康食品,以及绿豆蛋白(肽)、绿豆膳食纤维、绿豆变性淀粉等精深加工产品,全面提升我国绿豆产业的综合效益。

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Quality Characteristics and U tilization ofM ung Bean Zeng Zhi h ong1,W ang Q i a ng2,LinW eiji n g2,Zhou Su mei2 (1Chongq i ng A cade m y of A g ricu lt ura l Sc i ences,Institute of A g ro-Products Sto rage&P rocess i ng,401329,Chongq i ng;

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