王 立 任 思 周素梅 易翠平 佟立濤 王麗麗 周閑容

(1. 江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122；2. 中國農業(yè)科學院農產品加工研究所，北京 100193；3. 長沙理工大學化學與食品工程學院，湖南 長沙 410114)

綠豆是熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)普遍種植的一種豆科植物，也是中國最常見的豆類之一[1]。據統(tǒng)計，中國綠豆種植面積和產量均居世界前列，年出口量為29萬t左右[2]。綠豆的營養(yǎng)成分較全面，蛋白質和多糖含量分別占其干重的26%～28%[3]和18%～22%[4]，同時也含有膳食纖維[5]、維生素[6]、礦物質[7]等其他常規(guī)營養(yǎng)成分。近年來，研究發(fā)現綠豆中還含有酚類化合物[6]、超氧化物歧化酶[8]等活性成分。傳統(tǒng)加工方式(如蒸煮、烘烤等)生產的綠豆制品營養(yǎng)成分會部分流失，降低食用價值。

發(fā)酵食品一般指利用微生物的代謝作用，將原料中的蛋白質、淀粉和脂肪等進行降解、轉化而制得的食品[9]。發(fā)酵有利于提高食品的營養(yǎng)價值，改善食品的風味、口感等。目前，國內已相繼開發(fā)出綠豆酸牛乳[10]、豆汁[11]、綠豆發(fā)酵飲料[12]和綠豆酒[13]等發(fā)酵食品，但其生產規(guī)模與中國綠豆產量相比，差距較大，有待進一步發(fā)展。研究發(fā)現綠豆發(fā)酵產品具有降血糖[14]、抗炎[15]、降血脂[16]、降血壓[17]和清熱解毒[18]等功能。在綠豆發(fā)酵過程中使用的菌種主要是乳酸菌[13]和酵母菌[10]，某些真菌(如蛹蟲草SN-18)也可用于綠豆發(fā)酵[19]。本研究擬對綠豆中主要營養(yǎng)成分、品質特點、發(fā)酵過程所利用微生物菌種菌株的變化、以及綠豆發(fā)酵食品種類及發(fā)酵綠豆功能性質進行綜合分析，以期為高營養(yǎng)價值的綠豆發(fā)酵食品產業(yè)化發(fā)展提供一定的參考依據。

1 綠豆的營養(yǎng)及品質特點

1.1 營養(yǎng)成分

綠豆是一種高蛋白、中淀粉、低脂肪的豆類[20]，不僅含有豐富的常規(guī)營養(yǎng)成分[3-7]，還含有酚類化合物、超氧化物歧化酶、植物甾醇等多種活性物質[6,8]。近年來有關綠豆多酚的研究報道越來越多，酚類物質在綠豆中一般以黃酮類[21]和酚酸類[22]形式存在，含量分別為9.15～10.26 mg/mL和15.71～17.29 mg/kg，且綠豆皮中酚類物質的含量遠高于綠豆仁。在氨基酸的組成上，綠豆像其他豆類一樣，存在高含量的谷氨酸，但并不缺乏谷物類限制性氨基酸—賴氨酸，而是缺乏含硫氨基酸[23]。因此，在研制綠豆發(fā)酵食品時，可采用不同原料互配，或改善工藝，從而提高綠豆營養(yǎng)成分的利用率。

1.2 品質特點

綠豆的品質特點是影響綠豆制品品質的重要指標，綠豆中蛋白質和淀粉含量較高，因此，綠豆制品的性質多與綠豆淀粉和蛋白質的含量或組成相關。綠豆淀粉中由于直鏈淀粉占比較高，易老化產生沉淀[24]，故傳統(tǒng)上常采用綠豆淀粉生產綠豆粉絲、綠豆涼粉等，此外，綠豆粉絲的品質隨著綠豆淀粉老化速度的增加而提高[25]。近年來，隨著植物蛋白飲料的興起，綠豆越來越多地被應用于飲料生產。經過一系列工序，綠豆被加工成綠豆飲料，營養(yǎng)成分更易被人體吸收，但隨著儲藏時間的延長，未被分解的淀粉容易老化產生沉淀，從而影響綠豆飲料的儲藏穩(wěn)定性，降低消費者的感官評定值和購買欲望。

綠豆中蛋白質的含量僅次于淀粉的含量，采用傳統(tǒng)方法進行加工時，綠豆蛋白容易變性，喪失某些重要的功能特性，而目前關于蛋白質的含量與組成對綠豆加工制品的研究主要集中在提取蛋白質方法的改善及對蛋白質功能性質的研究上，或著重于研究利用綠豆、及其與其他植物類原料進行互配生產的植物蛋白飲料[26]。因此，后續(xù)研究可以圍繞綠豆蛋白組成及含量對綠豆制品性質的影響展開，通過調節(jié)綠豆中蛋白質組成的比例與含量調整綠豆制品品質。

2 綠豆發(fā)酵菌種

傳統(tǒng)綠豆發(fā)酵制品一般通過自然發(fā)酵形成，發(fā)酵過程中多種菌共同作用，發(fā)酵時間較長，因此，產品容易污染雜菌，性能不穩(wěn)定，較難實現大規(guī)模產業(yè)化生產[27]。隨著菌種鑒定技術和篩選技術的發(fā)展，新型綠豆發(fā)酵制品多采用單一菌種和幾種已知菌種共同發(fā)酵，產品品質得到了保障。綠豆制品發(fā)酵過程中采用的微生物主要是乳酸菌和酵母菌及真菌和霉菌[19, 28]。

2.1 綠豆傳統(tǒng)發(fā)酵食品中的菌種

傳統(tǒng)發(fā)酵綠豆制品多采用自然發(fā)酵，產品性能不穩(wěn)定，不適宜大規(guī)模生產[27]。王曉暈[29]對綠豆、秈米、糯米酸漿中的菌株進行了分離鑒定，發(fā)現發(fā)酵酸漿的菌種主要是酵母菌和乳酸乳球菌，且發(fā)酵過程中，同一菌種不同菌株沉淀淀粉的能力有所不同，其中乳酸乳球菌MBSL3沉淀淀粉能力最強。張力莉等[30]通過對不同商家豆汁中的菌落進行分離鑒定，得出發(fā)酵豆汁的優(yōu)勢菌屬為乳酸乳球菌、鏈球菌和乳酸桿菌，其中發(fā)酵豆汁產酸能力和絮凝能力最強的菌株分別為乳酸乳球菌D-23和醋酸桿菌M-10。

2.2 綠豆新型發(fā)酵食品中的菌種

綠豆新型發(fā)酵食品一般通過人工方式生產，發(fā)酵菌株為已知的一種或多種菌，產品性能穩(wěn)定，適宜工業(yè)化生產。李海燕等[31]以鮮牛奶、綠豆粉和白砂糖為主要原料，選擇保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌共同發(fā)酵，生產了一種酸甜適口、營養(yǎng)豐富的綠豆酸奶。王曉英等[32]采用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌(1∶1)對綠豆枸杞復合汁進行發(fā)酵，并添加檸檬酸和白砂糖調配酸甜比，研發(fā)出了一款風味獨特的乳酸菌飲料。

由此可得，傳統(tǒng)發(fā)酵綠豆食品是多菌種菌株共同作用的結果，且每種菌具體作用效果并不可知，產品性能不穩(wěn)定，易受多種因素的影響。而新型綠豆發(fā)酵食品則是選定的單一或多菌種作用的結果(目前多采用乳酸菌進行發(fā)酵，其中保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌使用最多)，其作用效果可估，可以更好的對生產過程進行調節(jié)，生產出滿足品質要求的綠豆發(fā)酵制品。

3 綠豆發(fā)酵制品

綠豆中淀粉和蛋白質大部分以大分子形式存在，部分小分子營養(yǎng)成分(如酚類)也多以結合形式存在，因此，需要對綠豆進行發(fā)酵處理，使營養(yǎng)成分釋放出來被人體吸收利用。

3.1 綠豆發(fā)酵飲品

3.1.1 含乳綠豆發(fā)酵飲料 綠豆中蛋白質含量高，是生產發(fā)酵乳飲料的優(yōu)質原料。張志勝等[10]以4%綠豆?jié){和30%鮮奶為原料，經發(fā)酵后制成口感良好的發(fā)酵乳飲料。左鋒等[12]確定了生產小米綠豆發(fā)酵飲料的最佳工藝。Rao等[33]以綠豆為原料制備酸奶類產品，其感官品質和蛋白質的溶解性均不如以動物奶為原料制備的酸奶。目前，國內已有較多利用綠豆為原料生產乳酸飲料的研究，但實際投入工業(yè)化生產的并不多，更多的還是采用動物奶為原料。由此可得，以綠豆為原料發(fā)酵制酸乳仍將是綠豆產業(yè)化發(fā)展的一個方向。

3.1.2 不含乳綠豆發(fā)酵飲料 目前，國內已開發(fā)多種不含乳綠豆發(fā)酵飲料，如豆汁[11]、綠豆乳酸飲料[12]等。Ding等[11]發(fā)現在豆汁加工過程中，游離氨基酸含量有所增加。李曉蒙[13]以糊化速熟的綠豆和大米為原料經固態(tài)發(fā)酵制得綠豆米酒，并獲得最佳工藝參數。鄧桂蘭[34]利用甜酒曲對糯米和綠豆進行發(fā)酵，生產出了品質優(yōu)良的綠豆甜酒。隨著國內外對綠豆發(fā)酵飲料加工方法的不斷改進，將來可能會開發(fā)出能和酸奶或酵素媲美的具有保健功能、風味獨特的綠豆類酸奶飲料，從而拓寬綠豆的銷售市場。

3.2 綠豆發(fā)酵面制食品

綠豆粉作為面制食品原料時，會對面制食品的質構產生負面影響，而在面制食品加工過程中加入微生物進行發(fā)酵時，微生物的催化作用可將其中的成分進行適當的降解，從而抵消其負面效益[35]。

3.2.1 發(fā)酵焙烤雜豆食品 以綠豆粉代替部分小麥粉制成的雜糧烘焙食品不僅與全麥食品口感接近，且營養(yǎng)更為豐富。蘇曉琴等[35]研究發(fā)現綠豆酸面團面包品質較綠豆面包有所提升，整體可接受度更接近小麥面包。Yenrina等[36]確定了當小麥粉∶改性木薯粉∶綠豆粉為12∶5∶3時，制作的面包風味和口感與全麥面包最為相似，且營養(yǎng)價值較全麥面包有所提高?；蓰惥闧37]研究發(fā)現當紅小豆與綠豆以3∶1(總10 g)加入時，生產的雜糧蛋糕品質最好。目前關于以綠豆為原料制作發(fā)酵烘焙食品的研究只能查找到上述幾種，工藝也并不成熟(相較于以小麥為原料制作烘焙食品)，因此，以綠豆為原料生產焙烤食品的工藝還有待進一步研究與改善。

3.2.2 綠豆饅頭 綠豆饅頭具有營養(yǎng)價值高、成本低等優(yōu)勢，已逐漸成為生產饅頭新產品的主要研究方向。陳穎等[38]采用南瓜和綠豆為原料制作了具有降血糖作用的雜糧饅頭。程晶晶等[39]研究發(fā)現當在小麥粉中添加10%的綠豆超微粉時，加工的饅頭口感和質構最佳。由上可知，與傳統(tǒng)小麥饅頭相比，綠豆饅頭不僅價格便宜，且具有降血糖等保健功效。但同時，以綠豆為原料生產的饅頭也存在缺陷：①綠豆粉纖維含量高，加工的饅頭口感差；②綠豆粉面筋蛋白含量低，生產的饅頭嚼勁差。因此，關于改善綠豆饅頭品質的研究還有大量的工作有待進行。

3.2.3 其他綠豆發(fā)酵面制食品 除上述幾種綠豆發(fā)酵面制食品外，傳統(tǒng)上采用綠豆粉發(fā)酵生產的面制食品主要還有粉絲、面條、涼粉等。高新章[40]對傳統(tǒng)粉絲生產工藝進行改良，生產出了品質優(yōu)良的綠豆粉絲；王洋等[41]在高新章工藝基礎上進一步改進(采用復合磷酸鹽代替明礬)，制作了無礬綠豆粉絲。

3.3 其他綠豆發(fā)酵食品

目前，國內外對于綠豆發(fā)酵制品的研究主要集中在制備發(fā)酵飲料和面食方面，此外，也有其他小吃類食品。吳曉菊等[42]采用感官評定優(yōu)化得到了綠豆干酪加工的最佳配方。張鐘等[43]以綠豆、魔芋粉、卡拉膠、脫脂奶粉為主要原料制作了雙歧綠豆乳果凍。張曉黎等[44]經研究得出了發(fā)酵綠豆芽飲料的最優(yōu)工藝條件。Kao等[18]研究發(fā)現綠豆發(fā)酵制成的綠豆癀具有抗氧化和抑制黑色素生成的能力。由此可知，國內外研究的綠豆發(fā)酵產品大多從其營養(yǎng)價值入手，部分產品甚至從保健功能或醫(yī)學價值出發(fā)，但其中的機理研究較少，因此，深度開發(fā)綠豆發(fā)酵食品，需要先從這些方面進行研究。

雖然目前已有較多關于綠豆發(fā)酵食品的研究，但最佳試驗效果的獲得大多都停留在實驗室階段，如何從實驗室研發(fā)過渡到工業(yè)化生產還有待進一步研究。但是隨著人們生活水平的提高和對高質量食品的追求的增加，以及政府和企業(yè)對功能性飲料的重視，綠豆發(fā)酵食品的發(fā)展勢頭確實有所增強；另外，一些食品加工高新技術的發(fā)展與應用，如超聲波提取，為工業(yè)化生產品質優(yōu)良、營養(yǎng)豐富的綠豆發(fā)酵食品提供了技術保障，也為實現從實驗室過渡到工業(yè)化打下了良好基礎。

4 綠豆發(fā)酵制品的功能性質

綠豆含有多種活性成分，可發(fā)揮相應的功能特性，而有些活性成分在生綠豆中常以結合形式存在，不能直接發(fā)揮作用，經發(fā)酵處理后，這些以結合形式存在的活性成分大部分可被釋放出來，從而發(fā)揮更好的健康效益。

4.1 降血糖

在所有豆類中，綠豆具有高膳食纖維含量和低血糖指數，故可作為糖尿病患者的替代食物[45]。Yao等[46]研究發(fā)現，綠豆醇提物有利于降低Ⅱ型糖尿病老鼠中的血糖含量，但有臨床研究[47]表明，未發(fā)酵綠豆對于糖尿病患者餐后血糖水平的降低效果非常有限。而有研究[48]發(fā)現，固態(tài)發(fā)酵綠豆可以通過增加綠豆抗氧化活性和植物化學物的含量，從而增強綠豆降血糖的功效。也有研究[14]發(fā)現，經發(fā)酵后，綠豆γ-氨基丁酸(GABA)增加了7.6倍，而GABA含量的增加可能與發(fā)酵綠豆提取液增強血糖調控能力有關。總而言之，發(fā)酵綠豆制品含有更高的植物化學物和GABA，具有更高的降血糖能力，可以進一步開發(fā)成糖尿病患者的替代保健食品，拓寬綠豆的消費市場。

4.2 抗炎

Montana等[49]研究表明，植物黃酮類和酚酸類具有抗氧化活性、可清除活性氧，發(fā)揮抗炎效果。Ali等[15]研究發(fā)現，綠豆發(fā)芽/發(fā)酵后提取物對急性炎癥均有較好的治療效果，這可能與綠豆發(fā)芽/發(fā)酵過程中黃酮類和酚酸類的高表達有關。保健食品常被給予具有嚴重炎癥的病人食用，而發(fā)芽/發(fā)酵綠豆對試驗老鼠都表現出良好的抗炎效果，因此，發(fā)芽/發(fā)酵綠豆具有被制作成保健食品的潛力，可作為抗炎藥物替代品，解決基礎醫(yī)療問題。

4.3 降血脂

豆類如大豆和綠豆一直被認為是能預防癌癥、心血管疾病等慢性疾病的潛在保健食品[50]。研究[51-52]發(fā)現，富含GABA的食物，如發(fā)酵大豆和糙米糠等是降低高血脂的良好食物來源，而研究[15]發(fā)現，發(fā)酵綠豆也是GABA的良好來源，因此，發(fā)酵綠豆也具有潛在降血脂功能。Yeap等[16]通過喂食小鼠高膽固醇飲食得到高血脂小鼠，并以血脂康、發(fā)酵綠豆和未發(fā)酵綠豆為輔食變量，測定10周后小鼠血脂變化，結果表明，較高劑量發(fā)酵綠豆降血脂能力明顯高于未發(fā)酵綠豆，而且保肝能力優(yōu)于血脂康。由此可得，發(fā)酵綠豆具有良好的降血脂能力，并具有比血脂康更好的護肝能力，可以作為一種降血脂和保肝護肝的替代保健食物來源。

4.4 抗氧化和降血壓

有研究[15]認為，發(fā)芽綠豆和發(fā)酵綠豆中存在較高含量的沒食子酸、杜荊苷和異杜荊苷等活性成分，因而具有更高的潛在抗氧化活性。也有研究[15]表明，發(fā)酵綠豆和發(fā)芽綠豆具有更高的GABA含量和游離氨基酸含量，從而具有更高的抗氧化活性。然而，無論綠豆抗氧化活性的高低與何種活性成分有關，其都與降血壓的能力成正相關。Yeap等[17]研究結果顯示，發(fā)芽/發(fā)酵綠豆提取物對于急性和慢性血壓升高的降低都有效，這可能與GABA的含量增加有關，同時，發(fā)芽綠豆的降血壓能力要比發(fā)酵綠豆低(發(fā)芽綠豆GABA含量更高)，故發(fā)酵綠豆降血壓的作用機制并不是和GABA或酚類物質含量成線性相關，因此，綠豆降血壓的相關作用機制還有待進一步探究。

綜上可得，綠豆及發(fā)酵綠豆的功能性質均與綠豆中有益成分(黃酮類、酚酸類和游離氨基酸)含量有關。目前，關于這方面的研究主要集中在兩方面：一是通過體內/體外檢測，探究綠豆及發(fā)酵綠豆可能存在的功能性質；二是測量可能與這些功能性質相關的活性成分的含量，并對它們的關系進行驗證?？傊?，現在關于功能性質方面的研究主要圍繞“宏觀”展開，而對于“微觀”—基因調控方面的研究較少，因此，可以通過一些基因檢測手段，測定與這些功能相關的基因及其調控機制，并通過基因改造技術改善這些功能，從而進一步提高綠豆的營養(yǎng)價值。

5 綠豆發(fā)酵食品存在的問題及建議

隨著生活水平的提高，人們越來越重視“如何才能吃得健康，吃得營養(yǎng)”這一問題。綠豆營養(yǎng)成分較全面，但經過傳統(tǒng)加工方式處理后，綠豆淀粉由于老化容易產生沉淀，影響部分綠豆產品的品質，同時也可能由于蛋白質發(fā)生變性，使綠豆的部分功能特性喪失，而對綠豆進行發(fā)酵處理可以較好地解決這一問題。

目前，國內外對綠豆發(fā)酵產品的研究主要集中在綠豆發(fā)酵飲料和面食方面，有關其他發(fā)酵制品的研究還很少。主要是因為綠豆發(fā)酵制品及其生產工藝還存在以下一些困難需要解決：①采用的菌種菌株雜而多。目前綠豆發(fā)酵制品大多采用混菌發(fā)酵，缺乏對其中每一種菌具體作用的研究，因此產品質量不穩(wěn)定，難以實現工業(yè)化生產；②營養(yǎng)成分不均衡。綠豆發(fā)酵食品雖然營養(yǎng)較豐富，但是并不均衡，如缺乏含硫氨基酸；③生產耗時耗能。綠豆發(fā)酵食品加工過程中浸泡和發(fā)酵耗時長，耗能高，并且發(fā)酵過程不易控制，最終導致產品風味、口感不穩(wěn)定。

為了解決上述問題，建議圍繞以下方面開展研究：

(1) 發(fā)酵菌種方面：利用性能優(yōu)越、作用穩(wěn)定的優(yōu)勢菌種對綠豆進行發(fā)酵，可以保證最終產品質量的穩(wěn)定，有利于實現規(guī)?；a。

(2) 營養(yǎng)成分方面：添加一些營養(yǎng)價值較高、價格相對廉價的原料與綠豆進行混合發(fā)酵，使營養(yǎng)成分進行互補，提高綠豆發(fā)酵食品的營養(yǎng)價值，同時也可加入一些營養(yǎng)強化劑以補償綠豆缺乏的營養(yǎng)成分。

(3) 生產工藝方面：對于浸泡過程，可以適當提高溫度或者加入某些添加劑縮短綠豆浸泡時間；對于發(fā)酵過程，則可通過使用優(yōu)勢菌種發(fā)酵并營造適合其繁殖和發(fā)揮作用的環(huán)境，從而縮短綠豆發(fā)酵時間，進而減少生產成本和提高生產效率和產品競爭力。