吳隆坤, 范志軍, 王冬梅

(1. 沈陽師范大學 糧食學院, 沈陽 110034; 2. 黑龍江省北大荒綠色健康食品有限責任公司, 黑龍江 佳木斯 154007)

0 引 言

發(fā)芽,是一種經(jīng)濟有效的天然加工技術,能夠提高大豆營養(yǎng)品質(zhì)。發(fā)芽過程導致大豆主要營養(yǎng)素碳水化合物、脂類和蛋白質(zhì)進行分解代謝,同時促進氨基酸、維生素、酚類等營養(yǎng)物質(zhì)的合成。發(fā)芽過程中,脂肪氧化酶活力降低,豆腥味減少,能改善豆制品適口性、營養(yǎng)性及安全性。大豆在萌發(fā)過程中能吸收、富集微量元素,抗營養(yǎng)因子(植酸等)的減少,可提高微量元素的生物利用度[1]。因此,采用浸泡、噴淋種子對萌發(fā)大豆微量元素進行生物強化,被認為是合理可行的營養(yǎng)強化方式。本文對發(fā)芽大豆的生物活性物質(zhì)變化、發(fā)芽大豆功能性研究及通過發(fā)芽進行生物強化的研究進展進行綜述,為后續(xù)發(fā)芽大豆、生物強化大豆研究提供理論依據(jù),進而提高大豆的綜合利用價值。

1 大豆發(fā)芽過程中營養(yǎng)成分的變化

1.1 生物活性物質(zhì)

在豆科植物中, 大豆芽在東方文化中已被直接用作人類食物超過2000年, 大豆的萌發(fā)改變了原始種子中幾乎所有成分的水平, 研究發(fā)現(xiàn)萌發(fā)可提高豆科植物和其他種子的營養(yǎng)價值和抗氧化能力。 發(fā)芽期間脂質(zhì)含量逐漸降低, 淀粉含量增加, 淀粉酶活性高, 膳食纖維減少, 礦物質(zhì)含量的變化取決于發(fā)芽條件, 大多數(shù)維生素的水平也增加[2-3]。 此外, 發(fā)芽減少了抗胰蛋白酶抑制劑, 植酸和半乳糖苷等抗營養(yǎng)素的含量[4]。 羅旭等以4種大豆為研究對象, 探究大豆萌芽過程中生物活性物質(zhì)總多酚、總黃酮、大豆異黃酮和γ-氨基丁酸(GABA)含量及抗氧化能力變化規(guī)律, 發(fā)現(xiàn)大豆經(jīng)萌芽處理后, GABA大量積累,總多酚、總黃酮及異黃酮的含量均有所上升, 抗氧化能力有所增強, 同時萌發(fā)過程能有效降低大豆中抗營養(yǎng)因子的含量, 使得大豆的營養(yǎng)價值和保健作用都相應提高[5]。 大豆發(fā)芽可以增加大豆苷元、 染料木素、 黃豆黃素等異黃酮的含量, 以及它們的糖苷蘋果基化形式,這些都是大豆及其產(chǎn)品的主要組成部分[6]。 萌發(fā)也能顯著增加維生素、 植物甾醇、 生育酚、大豆異黃酮的含量[7-8]。 Xu等[9]發(fā)現(xiàn)γ-氨基丁酸的含量、 谷氨酸和活性的谷氨酸脫羧酶(GAD)和γ-氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶(GABA-T)在大豆發(fā)芽過程中均有增加。Huang等[10]人表明, 發(fā)芽3 d的大豆異黃酮含量最高, 糖苷元含量最高, 總酚類和維生素C含量高于生大豆, 推測3 d的萌發(fā)時間是大豆積累對人類有益的各種營養(yǎng)物質(zhì)含量最高的最佳時間。 Huang等人研究發(fā)現(xiàn), 發(fā)芽提高β-胡蘿卜素、 維生素B2含量, GABA增加近10倍, 異黃酮的糖苷配基的增加超過700%, 研究表明發(fā)芽的大豆是多種營養(yǎng)素和其他生物活性化合物的良好來源。 表明發(fā)芽的大豆是多種營養(yǎng)素和其他生物活性化合物的良好來源。 大豆發(fā)芽過程主要成分變化見表1。

表1 大豆發(fā)芽過程主要成分的含量Table 1 The content of main components in germinated soybean

1.2 發(fā)芽大豆蛋白

大豆在萌發(fā)過程中貯藏蛋白被蛋白酶降解,蛋白質(zhì)含量降低,氨基酸和非蛋白質(zhì)氮含量增加[11]。蛋白水解生成供應氨基酸和幼苗所需要的能量物質(zhì),發(fā)芽導致大豆一系列的新陳代謝的變化,某些不好的成分,如胰蛋白酶抑制劑,胰凝乳蛋白酶、脂氧合酶活性、植酸和低聚糖可以在大豆發(fā)芽時消除或下降,研究發(fā)現(xiàn)主要的過敏原在大豆3 d的生長后完全降解[12-13]。Hui[14]用發(fā)芽的大豆蛋白喂食霍亂毒素致敏的小鼠模型,沒有出現(xiàn)過敏性休克癥狀,推測發(fā)芽大豆蛋白質(zhì)是一種低致敏、安全的飲食配方。發(fā)芽過程存儲蛋白的降解,隨著小隨之而來的蛋白質(zhì)分子量和氨基酸組成的發(fā)生變化,這一自然過程提高大豆營養(yǎng)特性,并發(fā)現(xiàn)具有潛在生物活性肽。Mora等[15]的研究表明,萌發(fā)可提高大豆對Hela和C-33宮頸癌細胞的抗增殖作用,Mar’a[16]等研究發(fā)芽可以幫助提高大豆蛋白的抗腫瘤活性生物活性肽的產(chǎn)生。發(fā)芽大豆與消化酶水解具有抑制脂肪細胞的增殖,促進脂肪分解作用。以及對人宮頸癌細胞(HeLa)增殖的影響[17-18]。發(fā)芽大豆粉水解蛋白有顯著抗氧化能力和改進的抑制炎癥標記物能力[19]。

2 發(fā)芽大豆的生物強化

豆類中礦物質(zhì)元素含量豐富,王莘等對萌發(fā)過程中大豆、黑豆和綠豆的微量元素(鐵 鈣、鋅、銅、鉀、鎂、磷)變化進行研究,在芽萌發(fā)期除鉀以外,其含量都有所升高,但到了萌發(fā)中后期,當貯備物質(zhì)耗盡后,含量下降。在豆類萌發(fā)過程中添加營養(yǎng)添加劑進行生物強化,能夠提高豆類營養(yǎng)物質(zhì)的含量[20]。王新坤發(fā)現(xiàn)發(fā)芽過程提高大豆中鐵和鋅的生物利用率,而鈣利用率降低,原因是植酸鹽中釋放的鈣離子被纖維素等再次固定,不能被利用,豆芽菜中鈣鐵鋅的含量還收到浸泡過程礦物質(zhì)擴散影響與干物質(zhì)損失有關[21]。目前,主要糧食作物的生物強化主要集中在硒、鋅和鐵方面,以下將發(fā)芽大豆微量元素生物強化研究進展進行綜述。

2.1 硒生物強化發(fā)芽大豆

Lazo-Vélezb研究不同濃度亞硒酸鈉(Na2SeO3)強化大豆的異黃酮含量及對細胞抗氧化活性影響,通過HPLC-UV和HPLC-MS-TOF對大豆異黃酮進行評估,研究表明含有32 mg / L Na2SeO3的大豆有最佳濃度的硒(Se)和總異黃酮含量,且細胞抗氧化活性最強,推測富含硒的大豆芽是膳食硒和異黃酮良好來源,可用于配制新的功能性食品[22]。王素雅對以10 mg/L Na2SeO3溶液浸泡大豆,堿提酸沉法制備富硒大豆分離蛋白進行凝膠性研究,發(fā)芽48 h內(nèi)大豆分離蛋白凝膠與富硒分離蛋白凝膠的硬度快速下降,富硒大豆與對照大豆的聚丙烯酰胺凝膠電泳SDS-PAGE譜帶基本一致,說明二者蛋白亞基沒有明顯變化[23]。胡丹丹等在發(fā)芽過程中富硒SPI的吸水性、溶解性、乳化性及起泡性均呈先升高后降低的趨勢,發(fā)芽24 h時蛋白質(zhì)功能性質(zhì)最佳[24]。Guardado研究了用不同亞硒酸鈉(Na2SeO3)濃度浸泡后發(fā)芽的鷹嘴豆(Cicer arietinum L.)芽的異黃酮類成分,苯丙氨酸氨裂解酶(PAL)活性和抗氧化能力,與未處理的芽相比,總異黃酮,PAL活性和抗氧化能力分別顯著增加了83%,56%和33%,結(jié)果表明富含硒的鷹嘴豆芽可以代表膳食硒的良好來源,并作為異黃酮的來源[25]。

2.2 鋅生物強化發(fā)芽大豆

硫酸鋅溶液可以增強發(fā)芽谷物和豆類種子的Zn的密度,浸泡含有硫酸鋅(ZnSO4)溶液的谷物和豆科植物種子如大豆,有希望被做為農(nóng)藝生物強化中改善鋅缺乏的方法[26]。Zou[27]等研究硫酸鋅浸種強化大豆發(fā)現(xiàn),大豆可食部分的鋅含量和生物利用率顯著提高,用于培養(yǎng)富鋅大豆芽的ZnSO4溶液中存在合適的Zn濃度小于或等于20 μg·mL-1。用10和20 μgZnmL-1ZnSO4溶液進行生物強化,Zn含量(102和163 vs. 32 mg·kg-1干重),大豆芽用ZnSO4溶液生物強化10或20 μg·mL-1含有相當數(shù)量的鋅,具有良好的鋅生物可接近性,表明富鋅大豆芽可作為合適的鋅來源,從而改善缺鋅人群的鋅攝入。關于大豆生物強化的一些研究用用鋅鹽(ZnSO4或Zn(NO3)2)水溶液經(jīng)行發(fā)芽,已報道栽培富鋅大豆芽其Zn含量比常規(guī)大豆芽含量高0.4～1.4倍[28]。Guillénmolina等將Zn-EDTA和Fe-EDDHA按照不同比例混合作為營養(yǎng)強化劑來強化鷹嘴豆,發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)強化劑的不同比例對其微量元素含量、產(chǎn)量和抗氧化活性無顯著差異[29]。

2.3 鐵生物強化發(fā)芽大豆

大豆和其他豆科植物的種子是豐富的來源天然鐵蛋白,隨著植物的生物強化,植物的生物強化可能會增加濃度的鐵蛋白和鐵蛋白的含量[30]。在大豆種子在FeSO4溶液中發(fā)芽期間,它們的植物鐵蛋白含量成倍增加。植物鐵蛋白被科研人員認為是未來的一種新型天然的功能性補鐵因子,以大豆種子鐵蛋白為代表的鐵蛋白吸收較穩(wěn)定,且不受植酸、單寧等抗營養(yǎng)因子的影響,食品加工如加熱(煮沸)過程中能夠保持穩(wěn)定的α螺旋結(jié)構(gòu)(部分鐵蛋白在80 ℃開始變性)。Zielińska[31]研究了非生物脅迫下5～25 mM FeSO4存在培養(yǎng)基中大豆芽的培育條件,發(fā)芽種子中鐵蛋白鐵的積累20 mM的FeSO4溶液比其在蒸餾水中發(fā)芽高67倍。栽培條件也影響β-胡蘿卜素含量,相比較干種子中的含量增加了28倍,總的抗氧化活性在0～10 mM培養(yǎng)基中培養(yǎng)期間程增加趨勢,且與總酚類化合物含量正相關。Tako研究了生物強化紅色斑駁豆(Phaseolus vulgaris L.)比標準組有更多的生物可利用的鐵,且在家禽(雞內(nèi)金)和體外消化/Caco-2模式的生物利用度研究,試驗結(jié)果是標準組與生物強化組相比,二價金屬轉(zhuǎn)運蛋白,細胞色素-B和鐵轉(zhuǎn)運蛋白表達較高,肝鐵蛋白較低(P<0.05),體內(nèi)結(jié)果支持體外觀察,生物強化的有色豆含有比標準更多的生物可利用鐵,試驗得出生物強化豆類似乎是一種有前途的載體,可以增加人類種群中生物可利用鐵的攝入量[32]。研究制備的富鐵大豆芽,鐵含量增加了近70倍,作為缺鐵大鼠的鐵元素補充,已經(jīng)證明是吸收良好的鐵的來源[33]。有研究對含有極高濃度鐵的大豆芽的安全性給藥大鼠90 d,對照組和施用芽的大鼠之間的最終體重和平均食物消耗沒有差異,血液學和臨床化學參數(shù)的統(tǒng)計學分析無顯著差異,22個組織的顯微鏡檢查未顯示任何病理學,通過DNA損傷的基礎水平和羰基含量測試對肝臟中的DNA和蛋白質(zhì)造成氧化損傷,僅在雌性中脂質(zhì)過氧化作用略微增加,幾種抗氧化酶的活性檢測中,超氧化物歧化酶,谷胱甘肽過氧化物酶和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶均增加,因此試驗證實發(fā)芽富鐵大豆可作為缺鐵性貧血和炎癥性腸病患者的食品補充劑的一個組成部分[34]。

3 結(jié) 語

發(fā)芽能夠有效提高大豆及制品的營養(yǎng)品質(zhì),利用發(fā)芽進行營養(yǎng)素的生物強化有望成為改善膳食營養(yǎng)成分的重要途徑。目前關于大豆發(fā)芽的研究主要集中在營養(yǎng)成分的變化,通過發(fā)芽過程對大豆進行微量元素的強化研究不多,深度開發(fā)利用更少,今后的研究可通過發(fā)芽進行更多種營養(yǎng)成分添加強化,研究控制強化條件使得大豆成為營養(yǎng)物質(zhì)強化劑的重要來源,以及發(fā)芽、強化后大豆生物活性成分的開發(fā)利用研究,發(fā)芽強化后營養(yǎng)成分代謝機制的研究,研究補充特需人體及動物的生長發(fā)育功能性食品,將大豆視為一種食源性藥物,通過大豆食療預防和控制疾病的發(fā)生發(fā)展等等。以上研究將對大豆這種中國傳統(tǒng)的作物利用帶來廣闊的開發(fā)前景,發(fā)揮更大的社會效益和經(jīng)濟效益。