聶 瑩，邢亞楠，黃家章，肖曉紅，劉 銳,*

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食物與營養(yǎng)發(fā)展研究所，北京 100081；2.北京金瑞典膳科技有限公司，北京 100068）

大豆原產(chǎn)于中國，不僅是我國居民飲食中不可或缺的食物來源，也是飼料制造業(yè)中重要的原料。2019 年我國大豆產(chǎn)量已達(dá)1810 萬噸，但仍需進(jìn)口大豆8895 萬噸以滿足國內(nèi)需求。在消費(fèi)方面，隨著居民健康意識(shí)增強(qiáng)及對植物蛋白制品的關(guān)注，大豆食用消費(fèi)量已達(dá)1396 萬噸，較2018 年增長11.4%，預(yù)計(jì)2020 年還會(huì)有3.0%的增長[1]。當(dāng)前我國大豆產(chǎn)業(yè)存在的主要問題，除了產(chǎn)量不足、進(jìn)口依存度高以外，還面臨著國產(chǎn)大豆精深加工水平低所帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，這將直接影響國內(nèi)大豆市場產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和在國際市場的競爭力。2019 年初，國家頒布中央一號(hào)文件以實(shí)施大豆振興計(jì)劃，該文件不光指出需增加大豆播種面積、提高單位面積產(chǎn)量，還要注重大豆品質(zhì)，延伸大豆產(chǎn)業(yè)鏈條。

大豆含有豐富的蛋白質(zhì)并具有良好的加工特性，可加工成豆?jié){、豆腐、腐竹、豆干等多種形式豆制品以豐富國人的餐桌。大豆蛋白還具有較高的營養(yǎng)價(jià)值，可與動(dòng)物蛋白媲美，為植物基肉制品發(fā)展提供了良好的替代蛋白來源[2]。同時(shí)大豆含有較高脂肪含量，是我國主要的油料作物之一。此外，大豆還有豐富的膳食纖維、微量元素及活性物質(zhì)，尤其是大豆異黃酮、大豆磷脂在保健食品、藥品領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。

我國大豆品種繁多，大豆?fàn)I養(yǎng)成分因品種不同而差異明顯，且部分營養(yǎng)指標(biāo)差異還會(huì)直接影響大豆的加工特性。目前關(guān)于我國大豆品種營養(yǎng)成分的研究主要側(cè)重于飼用角度分析[3?4]，以我國主栽大豆品種為主，從人體營養(yǎng)攝入需求角度分析不同大豆品種間營養(yǎng)成分的研究較少。因此本文以我國主栽大豆品種為研究對象，分析其基本營養(yǎng)成分、微量營養(yǎng)素及活性物質(zhì)，并對其加工特性進(jìn)行初步探討，為促進(jìn)大豆加工業(yè)多元化與精深化發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

吉科鮮豆（吉林省吉林市）、吉科育種08（吉林省吉林市）、吉科密豆（吉林省吉林市）、中粒芽豆（吉林省舒蘭市）、黑農(nóng)51 號(hào)（黑龍江省牡丹江市）、東升7 號(hào)（黑龍江省綏化市）、農(nóng)墾9 號(hào)（黑龍江省佳木斯市）、690（吉林省延邊敦化市雁鳴湖鎮(zhèn)） 均由吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院提供；丙酮、重鉻酸鉀、無水乙醚 分析純，國藥集團(tuán)；三羥甲基氨基甲烷 分析純，美國Sigma-Aldrich；硫酸氫鈉 分析純，北京伊諾凱；正己烷、異丙醇、叔丁基甲基醚 色譜純，美國Fisher公司。

FW100 高速萬能粉碎機(jī) 天津斯泰特儀器有限公司；DN2100 杜馬斯定氮儀 北京諾德泰科公司；2050 Soxtec 自動(dòng)索氏提取器 丹麥Foss；FD-1A-50 真空冷凍干燥機(jī) 北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；ALV/CGS-3 一體式激光散射儀 德國ALV 公司；PE20 pH 計(jì) 美國Mettler toledo；L-2000 高效液相色譜儀 日本日立；722S 分光光度計(jì) 上海菁華；AA7000W 原子吸收分光光度計(jì) 北京東西分析儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 原料前處理 將8 種大豆原料分別除雜、清洗、烘干至恒重，置于高速萬能粉碎機(jī)粉碎40 s，得到相應(yīng)大豆粉末樣品。

1.2.2 基本營養(yǎng)成分 水分參照GB5009.3-2016[5]，粗蛋白質(zhì)參照GB/T31578-20155[6]，脂肪參照GB 5009.6-2016[7]，總膳食纖維、可溶膳食纖維、不可溶膳食纖維均參照GB 5009.88-2014[8]，碳水化合物[5]=(樣品質(zhì)量?水分質(zhì)量?蛋白質(zhì)質(zhì)量?脂肪質(zhì)量)/樣品質(zhì)量×100。

1.2.3 微量營養(yǎng)素 維生素E 參照GB 5009.82-2016[9]，維生素B1參照GB 5009.84-2016[10]，維生素B2參照GB 5009.85-2016[11]，鈣參照GB 5009.92-2017[12]，鐵參照GB 5009.90-2016[13]，鉀參照GB 5009.91-2017[14]，鎂參照GB 5009.241-2017[15]。

1.2.4 活性物質(zhì) 大豆異黃酮參照GB/T 26625-2011[16]，大豆磷脂參照SN/T 3851-2014[17]。

1.2.5 大豆分離蛋白提取 參照尹秀蓮等[18]方法并稍作調(diào)整，將脫脂豆粉（大豆粉碎過60 目篩，用索氏抽提法進(jìn)行脫脂）按1:8 的料液比加水，用3 mol/L NaOH 調(diào)pH 至8.0，機(jī)械攪拌1 h。溶液置于冷凍離心機(jī)（10000×g，10 min，20 ℃）中離心后，取上清液。上述步驟所得豆渣按料液比1:5 加水，機(jī)械攪拌10 min 后重復(fù)上述離心步驟，取上清液。將兩次離心得到的上清液混合，用3 mol/L HCl 調(diào)節(jié)pH 至4.5，靜置30 min 后離心（3300×g，10 min，20 ℃），棄上清液，將沉淀物加一定量的水復(fù)溶，用3 mol/L NaOH 調(diào)節(jié)pH 至7.0，冷凍干燥備用。

1.2.6 大豆7S、11S 蛋白組分測定 稱取2 g 大豆分離蛋白粉（提取方法見1.2.5，按1:15 料液比加水?dāng)嚢瑁? mol/L NaOH 調(diào)pH 至7.5，室溫下低速攪拌2 h，離心（9000 g，30 min，20 ℃）后在上清液中加入0.98 g/L 亞硫酸氫鈉，放置0.5 h 后用2 mol/L HCl調(diào)pH 至6.4。此料液于4 ℃冰箱靜置過夜后，離心（6500×g，20 min，4 ℃）所得沉淀即為11S 蛋白質(zhì)組分。在上清中加入NaCl，調(diào)整料液鹽濃度至0.20 mol/L，用2 mol/L HCl 調(diào)pH 至5.0。料液于4 ℃靜置1 h 后，離心（9000×g，30 min，4 ℃）除去沉淀，在上清液中加入等體積經(jīng)預(yù)冷（4 ℃）去離子水，用2 mol/L HCl 調(diào)pH 至4.8 后離心（6500×g，20 min，4 ℃），沉淀即為7S 蛋白質(zhì)組分。7S 和11S 沉淀用去離子水洗滌兩次后放入烘箱（50 ℃）烘干稱重。

1.2.7 大豆分離蛋白聚集體粒徑測定 將大豆分離蛋白粉溶于超純水，配制濃度約為0.2 mg/mL 的蛋白溶液，調(diào)節(jié)pH 至7.0，過0.45 μm 的濾膜，裝入己經(jīng)丙酮淋洗過的光散射專用小管，采用激光散射儀檢測（角度90 °，25 ℃），進(jìn)行動(dòng)態(tài)光散射測試，每次測試30 s，每個(gè)樣品重復(fù)測3 次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

各指標(biāo)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次，采用Microsoft Excel 進(jìn)行平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變幅及變異系數(shù)等常規(guī)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)分析。變異系數(shù)(%)=（各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差/各指標(biāo)平均值）×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本營養(yǎng)成分

表1 顯示了8 種主栽大豆的基本營養(yǎng)成分檢測結(jié)果。主栽大豆平均水分含量為8.38%。吉科鮮豆水分含量最低5.86%，農(nóng)墾9 號(hào)水分含量最高11.1%，水分含量變異系數(shù)為19.8%，與其他6 個(gè)營養(yǎng)指標(biāo)變異系數(shù)相比最大。除品種差異外，還與貯存環(huán)境（溫度、時(shí)間、濕度）有關(guān)[20]。

表1 主栽大豆品種基本營養(yǎng)成分（%）Table 1 Fundamental nutritional components of the main soybean cultivars（%）

大豆蛋白質(zhì)含量豐富。主栽大豆粗蛋白含量平均值為39.0%，范圍31.9%～44.5%，變異系數(shù)9.6%。吉科鮮豆、吉科育種08、690 中粗蛋白含量大于40.0%，均屬于高蛋白質(zhì)大豆。大豆粗蛋白含量不僅是評價(jià)其營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)，還與其加工特性密切相關(guān)[21?22]。

大豆是主要油料作物。本次研究所測大豆脂肪平均含量21.9%，范圍18.99%～24.69%，高于之前研究的關(guān)于對全國56 個(gè)大豆品種粗脂肪含量的檢測結(jié)果（平均值17.15%，12.85%～19.91%）和全國大豆平均水平[19]，這可能是因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)大豆樣品均來自日照充足、土地肥沃的東北地區(qū)，其主栽品種大豆的脂肪含量普遍高于全國大豆平均水平。除吉科育種08 和690 以外，其余6 種大豆均為高油大豆（粗脂肪含量≥20%），適合榨油使用；其中，吉科鮮豆、吉科密豆、黑農(nóng)51 號(hào)、東升7 號(hào)、農(nóng)墾9 號(hào)為1 級(jí)高油大豆（粗脂肪含量≥22%）。通過比較主栽大豆粗蛋白含量和脂肪含量，發(fā)現(xiàn)粗蛋白含量高的品種，其相應(yīng)脂肪含量偏低，此現(xiàn)象可能受種子發(fā)育過程中營養(yǎng)成分的累積受碳、氮元素平衡影響[23]。

大豆碳水化合物主要分布在大豆表皮和細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，一部分為纖維素、半纖維素、果膠等細(xì)胞壁組分，其余為淀粉、單糖、二糖和寡糖[24]。主栽大豆碳水化合物含量范圍24.23%～31.62%，平均含量為28.71%，變異系數(shù)9.9%。膳食纖維是大豆碳水化合物的主要組成物質(zhì)。主栽大豆平均膳食纖維含量為21.8%，變異系數(shù)4.3%，不同品種間總膳食纖維含量差異小，這主要是因其普遍為細(xì)胞結(jié)構(gòu)重要組成物質(zhì)[25]。因碳水化合物中主要是膳食纖維,而本次研究所測樣品總膳食纖維的差異系數(shù)僅為4.3%,使不同大豆品種間碳水化合物含量造成差異的主要原因可能來自淀粉、寡糖、水溶性膳食纖維等含量較低的物質(zhì)。此外，參試大豆品種碳水化合物含量均小于我國大豆平均水平（34.2%），而大豆膳食纖維含量大于大豆平均水平（15.5%）[23]。并且，主栽大豆中主要以不可溶膳食纖維為主，其在預(yù)防改善肥胖、改善腸道功能方面均有良好效果[26?27]。

2.2 微量營養(yǎng)素與活性成分分析

2.2.1 維生素 維生素是人和動(dòng)物為維持正常的生理功能而必須從食物中獲得的一類微量有機(jī)物質(zhì)，在人體生長、代謝、發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用。本項(xiàng)目對采集的8 個(gè)主栽大豆品種的維生素E、維生素B1、維生素B2進(jìn)行檢測，結(jié)果如表2。

表2 主栽大豆維生素含量Table 2 Vitamin contents of the main soybean cultivars

維生素E（又名：生育酚）具有較強(qiáng)的抗氧化能力，還可促進(jìn)生殖能力，間接降低心肌梗塞和腦栓塞的危險(xiǎn)[28]。8 種大豆樣品的維生素E 含量平均值為153.00 mg/kg，含量范圍為110.3～218.4 mg/kg，品種間差異較大，變異系數(shù)22.29%。大豆在豆科植物中維生素E 含量屬于最高水平。參照《WST 578.4-2018中國居民營養(yǎng)素參考攝入量第4 部分：脂溶性維生素》中“成年人維生素E 適宜攝入量為每天14 mg”，大豆是一種良好的日常補(bǔ)充維生素E 的食物來源。

維生素B1具有維持糖代謝，輔助治療神經(jīng)炎、消化不良等癥狀的水溶性維生素[29]。主栽大豆維生素B1含量平均值為0.398 mg/kg，與我國大豆維生素B1含量平均水平（0.41 mg/kg）相當(dāng)。當(dāng)人體缺乏維生素B2時(shí)，會(huì)出現(xiàn)口、眼、外生殖器等部位病變[26]。本次檢測樣品的維生素B2含量平均值為0.191 mg/kg，變異系數(shù)僅為3.14%，品種間差異較小，且與我國大豆維生素B2含量平均水平（0.20 mg/kg）基本持平。

2.2.2 礦物質(zhì) 礦物質(zhì)是人體必需的營養(yǎng)素，在人體新陳代謝過程中起著至關(guān)重要的作用。表3 是主栽大豆礦物質(zhì)（鈣、鐵、鎂、鉀）含量的檢測結(jié)果。

表3 主栽大豆礦物質(zhì)含量（mg/kg）Table 3 Mineral substance of the main soybean cultivars(mg/kg)

主栽大豆鈣含量平均值為993.00 mg/kg，范圍為560.00～1270.00 mg/kg，變異系數(shù)為23.06%，品種間差異較大，其中黑農(nóng)51 號(hào)鈣含量最低，農(nóng)墾9 號(hào)和690 最高。參試大豆鈣含量均小于我國大豆平均水平（1910.00 mg/kg），鑒于相關(guān)研究較少，可能與各品種間鈣含量差異大有關(guān)?！禬ST 578.2-2018 中國居民營養(yǎng)素參考攝入量第2 部分：常量元素》中規(guī)定，對于18 周歲以上成年人鈣元素的推薦攝入量為每天800 mg，且牛乳中鈣含量（1040 mg/kg）與大豆相當(dāng)[23]，因此大豆同牛乳一樣，可作為平日人體補(bǔ)充鈣元素的優(yōu)選食物。

鐵元素是參與體內(nèi)有氧運(yùn)輸和組織呼吸過程的重要物質(zhì)，維持正常的造血功能并預(yù)防缺鐵性貧血。8 種主栽大豆品種鐵含量平均值為73.70 mg/kg，范圍66.20～83.40 mg/kg，其中吉科密豆鐵含量最低，690 最高。《WST 578.3-2017 中國居民營養(yǎng)素參考攝入量第3 部分：微量元素》中規(guī)定，對于成年男性和女性鐵的推薦攝入量分別為每天12 mg 和20 mg，由此可見豆制品亦可作為補(bǔ)充鐵元素的食物來源。

鎂和鉀作為人體最重要的兩個(gè)陽離子，不僅有維持生物膜電位作用，還參與人體幾乎所有的新陳代謝。參試大豆鎂含量平均值為2459.70 mg/kg，范圍為 2040.00～2670.00 mg/kg； 鉀 含 量 平 均 值 為13906.00 mg/kg，范圍為9250.00～22350.00 mg/kg，變異系數(shù)高達(dá)30.36%，品種間差異大。

2.2.3 功能活性物質(zhì) 大豆不僅含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和礦物質(zhì)，還含有許多具有獨(dú)特生理活性的功能成分，其中對人體健康最有益的是大豆異黃酮和磷脂。表4 是8 種主栽大豆品種大豆異黃酮和磷脂的含量檢測結(jié)果。

大豆異黃酮屬于一種植物雌激素，不僅可以緩解更年期癥狀、抗炎、抗菌、抗氧化，還具有很好的抗癌功效[30]。表4 結(jié)果顯示，8 種主栽大豆品種的大豆異黃酮含量平均值為591.40 mg/kg，范圍280.00～1054.30 mg/kg，品種間差異較大，變異系數(shù)高達(dá)39.03%；其中東升7 號(hào)含量最低，僅為280.00 mg/kg，中粒芽豆的異黃酮含量則高達(dá)1054.30 mg/kg。有研究者發(fā)現(xiàn)大豆品種間功能活性成分含量差異更大且與地理分布和環(huán)境影響因素有關(guān)。除品種自身差異外，尤其在東北地區(qū)，溫度和日照對數(shù)是影響大豆異黃酮含量的重要因素[31?32]。

表4 主栽大豆功能成分Table 4 Functional components of the main soybean cultivars

磷脂是細(xì)胞膜和腦細(xì)胞的重要組成成分，另外還具有降低膽固醇、改善脂代謝、預(yù)防心腦血管疾病和治療肝臟疾病等功效[33]。參試大豆的磷脂含量平均值為10.60 mg/g，范圍為8.54～12.90 mg/g，變異系數(shù)16.04%，雖然不同品種間差異較大但沒有大豆異黃酮的種間差異明顯。這主要是因?yàn)橄鄬τ诋慄S酮含量，大豆磷脂含量受環(huán)境因素相對較小[9]。

2.3 大豆分離蛋白組成和聚集體粒徑

大豆蛋白按照提取工藝和蛋白質(zhì)含量不同，可分為脫脂豆粉（蛋白含量50%）、濃縮蛋白（蛋白含量75%）和分離蛋白（蛋白含量90%）[34]。其中，大豆分離蛋白不僅具有諸多生理功效，還因具備良好的加工特性而在食品加工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。參試樣品的分離蛋白平均含量38.6 g/100 g 脫脂大豆粉，范圍34.13～47.91 g/100 g 脫脂大豆粉，中粒芽豆的分離蛋白含量最高，黑農(nóng)51 號(hào)最低，變異系數(shù)12.69%，與粗蛋白變異系數(shù)（9.6%）相比略高。此現(xiàn)象產(chǎn)生除了大豆品種間基因型和生長環(huán)境因素差異外，還因不同大豆品種間氮溶解指數(shù)各異而致[35]。

大豆分離蛋白中主要含有7S 球蛋白和11S 球蛋白，兩種球蛋白含量和組成比例也直接影響大豆蛋白的加工特性。7S 球蛋白是由氨基酸序列相似的四種亞基通過氫鍵和疏水作用而形成的穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有較好的溶解性、表面活性和乳化特性[36]。主栽大豆7S 球蛋白平均含量13.98 g/100 g 脫脂大豆粉，范圍6.19～19.26 g/100g 脫脂大豆粉，變異系數(shù)31.69%，其中黑農(nóng)51 號(hào)的7S 球蛋白含量最高，農(nóng)墾9 號(hào)最低。11S 是由六個(gè)經(jīng)二硫鍵修飾的酸性多肽鏈和堿性多肽亞基組成，具有很好的凝膠保水性[37]。主栽大豆11S 球蛋白平均含量15.35 g/100 g 脫脂大豆粉，范圍6.68～22.3 g/100 g 脫脂大豆粉，變異系數(shù)38.67%，其中農(nóng)墾9 號(hào)的11S 球蛋白含量最高，黑農(nóng)51 號(hào)最低（圖1）。

圖1 主栽大豆品種分離蛋白、7S 球蛋白、11S 球蛋白含量Fig.1 The contents of soybean protein isolates,7S protein and 11S protein in the main soybean cultivars

在本次分析結(jié)果中，農(nóng)墾9 號(hào)在7S 球蛋白、11S 球蛋白含量分別呈最低、最高水平，而黑農(nóng)51 號(hào)則正好相反。除此之外，吉科鮮豆、吉科密豆、中粒芽豆、690 的兩種球蛋白相對含量差異也較大，但東升7 號(hào)的7S 球蛋白、11S 球蛋白含量基本一致，可見大豆品種間兩種球蛋白相對含量也存在較大差異，這也直接影響不同大豆品種的加工適宜性。當(dāng)大豆分離蛋白中7S/11S 較大時(shí)，蛋白溶解性好、乳化特性強(qiáng)，適宜制作豆乳等液態(tài)加工制品，如吉科密豆、黑農(nóng)51 號(hào)、690；當(dāng)7S/11S 比值較小時(shí)，適合制作對凝膠特性、成膜性要求較高的豆腐、腐竹等[22,38?39]，如吉科鮮豆、中粒芽豆、農(nóng)墾9 號(hào)。

大豆分離蛋白聚集體粒徑大小與大豆蛋白凝膠特性有密切關(guān)系，分離蛋白聚集體粒徑的增大可提高大豆蛋白凝膠的保水性和彈性模量[40?41]。8 種大豆中，吉科密豆的分離蛋白聚集體粒徑最大（為95.96 nm），中粒芽豆的最?。?8.62 nm），變異系數(shù)37.48%，品種之間存在較大差異。這主要是因?yàn)榇蠖狗蛛x蛋白聚集體粒徑大小受蛋白質(zhì)濃度、大豆分離蛋白組分、環(huán)境pH、溫度等多種因素綜合影響[42?43]。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果顯示我國主栽大豆總體具有蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維及微量元素（維生素E、鈣、鐵）豐富的特點(diǎn)。其中吉科鮮豆、吉科育種08 和690 均屬于高蛋白質(zhì)大豆，吉科鮮豆、吉科密豆、黑農(nóng)51 號(hào)、東升7 號(hào)、農(nóng)墾9 號(hào)屬于1 級(jí)高油大豆。本研究發(fā)現(xiàn)大豆異黃酮含量、蛋白組分含量以及分離蛋白聚集體粒徑方面存在較大種間差異，可以為大豆加工制品多樣化發(fā)展提供參考。