孔春麗，段彩蘋，蘆 晶，周素梅

（北京工商大學(xué)食品與健康學(xué)院，北京 100048）

蕓豆，豆科菜豆屬，學(xué)名菜豆（Phaseolus vulgarisLinn.sp），在世界范圍內(nèi)是一種重要的食用豆類作物，分布廣、品種多，種植面積僅次于大豆[1]。蕓豆的常見(jiàn)品種有普通菜豆（Phaseolus vulgarisL.）、多花菜豆（Phaseolus coccineusL.）。以外觀區(qū)別，有白蕓豆、紅蕓豆、黑蕓豆、花蕓豆等。近年來(lái)，隨著消費(fèi)者健康和環(huán)保意識(shí)的不斷提升，植物基膳食模式備受推崇，蕓豆因富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、膳食纖維、功能性植物化學(xué)物質(zhì)且易于加工的特性，具有較高的食用、加工和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。大量研究表明，蕓豆及其所含組分有調(diào)節(jié)腸道健康、降血糖、降血脂、抑制癌癥等功效，但多集中于對(duì)蕓豆抗?fàn)I養(yǎng)因子α-淀粉酶抑制劑（α-amylase inhibitor，α-AI） 和植物凝集素（phytohemagglutinin，PHA）功效及加工改性的探究，對(duì)蛋白質(zhì)和碳水化合物組分加工特性、生物活性及作用機(jī)理的探索仍處于起步階段，以蕓豆為主的產(chǎn)品類型偏少[3-4]。作者就不同品種蕓豆中有關(guān)主要大分子營(yíng)養(yǎng)組分（蛋白質(zhì)、淀粉、非淀粉多糖）的組成、結(jié)構(gòu)、功能活性、加工特性等的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行梳理、總結(jié)，以期為蕓豆在新型營(yíng)養(yǎng)健康食品開發(fā)中的應(yīng)用提供支撐。

1 蕓豆中蛋白質(zhì)類物質(zhì)

1.1 貯藏蛋白

蕓豆是優(yōu)質(zhì)的植物蛋白質(zhì)來(lái)源，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～30%（以干基質(zhì)量計(jì)），其中可提取蛋白質(zhì)超過(guò)95%為貯藏蛋白。根據(jù)在不同溶劑中溶解性的差異，蕓豆貯藏蛋白主要有鹽溶性球蛋白、水溶性清蛋白、醇溶性谷蛋白和稀堿/酸溶性麥谷蛋白。各蛋白質(zhì)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要取決于蕓豆品種和提取工藝（見(jiàn)表1）。有研究者指出黑蕓豆蛋白質(zhì)以球蛋白為主，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約50%[5]。也有研究中提取的蕓豆球蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有21%[2]。韓晶在對(duì)6 種蕓豆中蛋白質(zhì)組分分析時(shí)發(fā)現(xiàn)清蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為65.79%～72.98%，球蛋白次之，為9.81%～14.93%，醇溶蛋白可達(dá)5.78%～7.88%，谷蛋白為6.70%～8.67%[6]。陳曉萌分析了英國(guó)大紅蕓豆和山西小紅蕓豆蛋白質(zhì)組分，也得出蕓豆蛋白質(zhì)以清蛋白為主，球蛋白次之，同時(shí)發(fā)現(xiàn)提取溫度等工藝條件也會(huì)影響紅蕓豆清蛋白的得率[7]。

表1 蕓豆中蛋白質(zhì)組分研究進(jìn)展Table 1 Research progress on protein components in kidney beans

蕓豆必需氨基酸組成符合FAO（聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織）和WHO（世界衛(wèi)生組織）提出的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)模式，且氨基酸評(píng)分（AAI）、必需氨基酸指數(shù)（EAAI）、營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（NI）等指標(biāo)均高于乳清蛋白和大豆蛋白，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。郭增旺等發(fā)現(xiàn)白蕓豆、紅蕓豆、黑蕓豆和紫花蕓豆蛋白質(zhì)為全價(jià)蛋白，所含必需氨基酸均顯著優(yōu)于大豆蛋白[8]。訾艷等指出白蕓豆球蛋白中必需氨基酸（EAA）和總氨基酸（TAA） 比值為0.403 7，和FAO 及WHO 的推薦值0.40 接近，同時(shí)，SDS-PAGE 結(jié)果顯示，白蕓豆球蛋白圖譜共有6 條蛋白質(zhì)亞基條帶，相對(duì)分子質(zhì)量分別為21.99×103、26.28×103、29.62×103、33.84×103、47.35×103、97.52×103[9]。另有研究指出蕓豆球蛋白以7S 蕓豆素為主，二級(jí)結(jié)構(gòu)主要有β-折疊和不規(guī)則卷曲，由α-、β-、γ-多肽亞基組成，相對(duì)分子質(zhì)量介于4.3×104～5.3×104，其相對(duì)分子質(zhì)量取決于亞基和糖分子的接枝度[10]。然而，蕓豆蛋白的抗消化特性抑制了其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的發(fā)揮，比如蕓豆球蛋白的體外水解和體內(nèi)消化率僅為28%～36%，這可能是各蛋白質(zhì)組分和多糖結(jié)合造成的，但是經(jīng)過(guò)合適的加工，比如熱處理可以改變球蛋白的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)，極大提升消化率至80%～90%[11]。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究關(guān)注于優(yōu)化蕓豆蛋白質(zhì)的提純及改性技術(shù)，以提升蕓豆蛋白質(zhì)的加工特性和生物活性，將在后文歸納。

1.2 特殊功能性蛋白質(zhì)

α-AI 是蕓豆中已知具有降糖活性的功能蛋白，通過(guò)抑制淀粉酶活性，阻礙碳水化合物的消化和吸收，從而降低餐后血糖水平[3]。蕓豆α-AI 本質(zhì)是一種糖蛋白，由蛋白質(zhì)和糖鏈結(jié)合而成。目前報(bào)道的蕓豆α-AI 共有3 種亞型：α-AI1、α-AI2 和α-AI3，其中，α-AI1 是一種二聚體糖蛋白，具有四級(jí)結(jié)構(gòu)，對(duì)人源性淀粉酶具有抑制活性[12]。Yang 等從白蕓豆中分離純化出α-AI，相對(duì)分子質(zhì)量3.6×104，蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)88.2%，糖鏈質(zhì)量分?jǐn)?shù)12.8%，兩者通過(guò)O-糖肽鍵連接，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，只有蛋白質(zhì)和糖鏈結(jié)合在一起才具有生物活性，單獨(dú)的蛋白質(zhì)和糖鏈對(duì)豬源淀粉酶均不具有抑制活性[13]。α-AI 的作用機(jī)制目前仍存在爭(zhēng)議，但更多研究指向蕓豆α-AI 通過(guò)與淀粉酶活性中心鍵合形成酶-抑制劑復(fù)合物，從而使酶失活，屬于非競(jìng)爭(zhēng)性抑制，鍵合作用主要有氫鍵相互作用、疏水相互作用、催化殘基和酶的相互作用等[14]。

影響α-AI 活力的因素很多，比如蕓豆中酚類物質(zhì)、PHA 和胰蛋白酶抑制劑（TI） 均會(huì)降低α-AI的生物活性和安全性[15]，其他因素包括蕓豆品種、提取溫度、pH、孵育時(shí)間和特定離子的存在等也會(huì)影響α-AI 的活力，最大程度地保留蕓豆α-AI 的活力已成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)[4，12，16]。遲永楠等采用水提法制備白蕓豆α-AI，發(fā)現(xiàn)白蕓豆粉80 目，55 ℃提取8 h，α-AI 的提取率最高可達(dá)4.67%，抑制率最高為76%[17]。姜彩霞等亦是采用了水提法，結(jié)合鹽析和超濾制備白蕓豆α-AI，雖然得率僅為3.47%，但是酶活在pH 為2～10 具有廣譜穩(wěn)定性，抑制率最高達(dá)85.74%[16]。汪云吉對(duì)比了產(chǎn)自內(nèi)蒙古自治區(qū)的5 種蕓豆粗提物中α-AI 的活性，發(fā)現(xiàn)花蕓豆對(duì)淀粉酶的抑制活力最高，得到的優(yōu)化條件為60 目，pH 6.4，室溫提取2 h，抑制率最高達(dá)85.89%，PHA 的凝集活力降至6.97%，添加酸性酶可完全去除PHA，抑制率仍可保持較高活力，為75.38%[4]。讓一峰等對(duì)比了超高壓、熱處理、酸堿處理和超濾對(duì)白蕓豆α-AI和TI 活性的影響，Millipore 超濾系統(tǒng)（截留相對(duì)分子質(zhì)量3×104）對(duì)α-AI 的截留率達(dá)98.32%，而對(duì)TI的截留率僅為27.20%[15]。

PHA 是一種廣泛存在于植物細(xì)胞表面的糖蛋白，能夠特異性識(shí)別單糖或多糖結(jié)構(gòu)，具有抗病毒等功效。蕓豆PHA 被認(rèn)為是一類抗?fàn)I養(yǎng)因子[18]，有4 個(gè)糖基結(jié)合位點(diǎn)，通常由兩種相對(duì)分子質(zhì)量約3×104的亞基組成四聚體蛋白[19]，大多為籽粒成熟或萌發(fā)過(guò)程中的貯藏蛋白，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1%[20]。Sun 等發(fā)現(xiàn)黑蕓豆PHA 的相對(duì)分子質(zhì)量為3.1×104[21]。于雪慧等采用硫酸銨分級(jí)沉淀、Sephadex G-50 和DEAE-A50 陰離子交換層析純化后得到新疆花蕓豆PHA，相對(duì)分子質(zhì)量約為3.2×104[22]。蕓豆PHA 的生物活性受溫度、pH 等因素影響較大，Dongre 等發(fā)現(xiàn)隨著溫度、pH 升高，紅蕓豆PHA 活力呈先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)pH 為7，溫度為40 ℃時(shí)，凝血活性最高[23]。Sun 等采用響應(yīng)面法研究了pH 和熱處理對(duì)黑蕓豆PHA 的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH 為1.0，33.8 ℃加熱15 min 時(shí)，蕓豆凝集素結(jié)合能力最低[21]。

2 蕓豆中糖類物質(zhì)

2.1 蕓豆淀粉

蕓豆淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～50%，是籽粒中最多的組分，以直鏈淀粉為主，質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高可達(dá)30%～65%，支鏈淀粉次之，同時(shí)含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)9.16%～18.09%的抗性淀粉[24]（見(jiàn)表2）。淀粉結(jié)晶型多為C 型結(jié)構(gòu)，是A 型和B 型兩種結(jié)晶型的疊加，屬于限制性膨脹淀粉，相比于谷物淀粉，蕓豆淀粉具有熱/冷糊穩(wěn)定性強(qiáng)、回生率高、抗剪切力強(qiáng)、抗酶解性強(qiáng)等特性，因此消化率低，可以降低餐后血糖水平[25-27]。

表2 蕓豆中淀粉組分研究Table 2 Research on starch components in kidney beans

通常采用預(yù)熟化工藝處理蕓豆，使淀粉發(fā)生改性，與谷物達(dá)到同煮同熟。王婷發(fā)現(xiàn)經(jīng)預(yù)熟化處理后，白蕓豆、黑蕓豆和紫花蕓豆可與大米同煮同熟，硬度和咀嚼性均得到改善[28]。未經(jīng)預(yù)熟化處理的蕓豆淀粉顆粒表面光滑，預(yù)熟化處理后，顆粒表面和中心均受到破壞，其中，紫花蕓豆和黑蕓豆中直鏈淀粉降低，白蕓豆則與之相反，但3 種蕓豆淀粉酶解力均增加，消化性增強(qiáng)。由此可見(jiàn)蕓豆品種篩選對(duì)生產(chǎn)工藝優(yōu)化的重要性。不同的前處理工藝對(duì)蕓豆淀粉含量也會(huì)產(chǎn)生一定影響，生的白蕓豆酸面團(tuán)中抗性淀粉為16.51%，經(jīng)濕熱處理升至19.54%，經(jīng)微生物發(fā)酵升至21.55%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)），而濕熱-微生物發(fā)酵組合處理，抗性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高達(dá)23.40%。推測(cè)可能是濕熱和微生物發(fā)酵均使支鏈淀粉分子發(fā)生斷裂，直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，降溫過(guò)程中，通過(guò)氫鍵連接生成了大量抗性淀粉[29]。

2.2 蕓豆中的非淀粉多糖組分

非淀粉多糖是植物淀粉以外大部分多糖的總稱，是不易被人體消化酶降解的膳食纖維組分。比如，張雅芝采用酶法結(jié)合緩沖液提取了白蕓豆非淀粉多糖，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45.63%，同時(shí)含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)17.53%的糖醛酸，推測(cè)其是一種果膠類多糖[30]。蕓豆非淀粉多糖主要存在于細(xì)胞壁中，不同于大豆和鷹嘴豆等豆類的非淀粉多糖以水溶性膳食纖維（SDF）為主，蕓豆非淀粉多糖主要以水不溶性膳食纖維（IDF）為主[31]（見(jiàn)表3）。蕓豆IDF 質(zhì)量分?jǐn)?shù)約20%，而SDF 質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅約3%[32]。相較于SDF，IDF 對(duì)葡萄糖的吸附作用更高，這可能也是蕓豆具有降糖、減脂活性的主要原因。

表3 蕓豆中非淀粉多糖組分研究Table 3 Research on non-starch polysaccharides in kidney beans

不同的提取、純化方式對(duì)蕓豆非淀粉多糖的得率和精細(xì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大影響。研究發(fā)現(xiàn)超聲提取法的各項(xiàng)參數(shù)（超聲頻率、溫度和時(shí)間）均會(huì)影響蕓豆IDF 和SDF 的產(chǎn)量，而超聲輔助酶法比單一的超聲法或酶法提取均會(huì)增加IDF 得率[31]。Yi 等采用水提法和螯合劑提取的種皮多糖成分以GalA 為主，而采用Na2CO3提取則以Xyl 為主[33]。在對(duì)蕓豆膳食纖維精細(xì)結(jié)構(gòu)研究中發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)陰離子交換色譜所得紅蕓豆多糖以HG 型果膠和阿拉伯聚糖為主，含有少量的XGA 型果膠，單糖組成主要有Ara、Xyl、GalA、Gal、Fuc 和Rha，以Ara 質(zhì)量分?jǐn)?shù)（20.82%）最高；而凝膠滲透色譜純化所得多糖以AG-II 型果膠為主，同時(shí)含有少量RG-II 型果膠[34]。然而白蕓豆非淀粉多糖是以α 型果膠為主的雜多糖，含有8 種單糖，分別為Rha、Ara、Gal、Glc、Xyl、Man、GalA 和GlcA，也是以Ara 質(zhì)量分?jǐn)?shù)（36.54%）最高[30]。Tang等采用葡聚糖凝膠柱層析法對(duì)白蕓豆酸性多糖分離純化，得到不同相對(duì)分子質(zhì)量分布的5 個(gè)組分（P1～P5），其中，P2 以HG 型果膠為主，含有少量RG-I 和XGA 果膠，單糖組成以GalA 為主（質(zhì)量分?jǐn)?shù)26.37%），而P3 以XGA 型果膠為主，同時(shí)含有一定量HG 和RG-I，P4 以RG-I 型果膠為主，單糖組分Ara 質(zhì)量分?jǐn)?shù)（51.3%）最高[35]。

3 蕓豆中大分子組分的生理活性

3.1 阻斷糖分子釋放

超重、肥胖和糖尿病是目前全球最主要的健康問(wèn)題，且呈年輕化趨勢(shì)，2021年WHO 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，5～19 歲青少年肥胖人口數(shù)高達(dá)3.4 億[36]。蕓豆和以α-AI 為主要成分的蕓豆提取物可以降低餐后血糖水平和胰島素應(yīng)答，具有良好的降脂減肥效果，因而備受社會(huì)關(guān)注。Spadafranca 等招募了12 位健康青年志愿者（20～26 歲），發(fā)現(xiàn)膳食添加蕓豆提取物，可以抑制胃饑餓素分泌，增加飽腹感，降低食欲，同時(shí)降低餐后血糖水平[37]（見(jiàn)表4）。張雪蒼等采用白蕓豆提取物和馬齒莧提取物進(jìn)行復(fù)配，加工成低GI 餐前控糖片，觀察到中高劑量攝入可以顯著抑制糖尿病小鼠的餐后血糖水平[38]。研究表明，蕓豆提取物中降糖功能成分主要是α-AI，又稱淀粉阻斷劑或碳水化合物阻斷劑。通常情況下，相較于超重患者，健康個(gè)體淀粉酶的活性偏高，α-AI 對(duì)淀粉酶的抑制活性也會(huì)更有效[39]。然而，Qin 等采用白蕓豆提取物直接給健康大鼠灌胃，大鼠的器官質(zhì)量、攝食量和血生化指標(biāo)均沒(méi)有發(fā)生變化[40]。由此可以推測(cè)，蕓豆提取物或α-AI 可能需要和其他膳食組分合理搭配、協(xié)同作用。此外，α-AI 的同分異構(gòu)體中，只有α-AI1 對(duì)人源淀粉酶有抑制效果[41]，具有一定的臨床測(cè)試和市場(chǎng)開發(fā)潛力，具體的精細(xì)結(jié)構(gòu)與調(diào)控機(jī)制仍需要進(jìn)一步探索。

3.2 降血脂

高脂血癥是誘發(fā)心腦血管疾病，如動(dòng)脈粥樣硬化和中風(fēng)等的重要因素，降低血液中甘油三酯和總膽固醇含量是改善高脂血癥的重要途徑。研究表明，蕓豆可以有效改善因血脂異常導(dǎo)致的肝臟和腸道屏障功能的下降，主要是通過(guò)對(duì)膽鹽的滯留，阻止其重吸收，從而降低血液中膽固醇水平[42-43]（見(jiàn)表4）。Lin 等采用體外消化模型結(jié)合透析分析了蕓豆各營(yíng)養(yǎng)組分對(duì)膽鹽的滯留能力，發(fā)現(xiàn)可溶性膳食纖維可以滯留大部分膽鹽，可能歸因于消化液黏度的增加，然而，蛋白質(zhì)雖然沒(méi)有影響消化液的黏度，但是表現(xiàn)出了對(duì)膽鹽的最高滯留能力，這可能歸因于蛋白質(zhì)水解物與膽鹽分子間的相互作用，其中，甘氨鵝脫氧膽酸鈉是主要受影響的膽酸鹽[43]。此外，蕓豆抗性淀粉也具有一定的降血脂功效，采用紫花蕓豆抗性淀粉給高血脂大鼠灌胃可以顯著降低血脂水平、體質(zhì)量，升高血清谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶活力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和陽(yáng)性對(duì)照組一致[44]。Zuo 等以高脂血癥大鼠為模型，發(fā)現(xiàn)抗性淀粉對(duì)由高脂血癥導(dǎo)致的急性胰腺炎具有明顯改善作用[42]。主要表現(xiàn)為緩解腸道炎癥、抑制氧化應(yīng)激以及預(yù)防腸道屏障的破壞，其中血清細(xì)胞因子IL-6、IL-1β 和TNF-α 下降，而細(xì)胞間緊密連接蛋白基因ZO-1、Occludin以及抗菌肽基因CRAMP、DEFB1增加，小腸絨毛高度以及黏膜層厚度也有所增加，隱窩深度降低。以上研究表明蕓豆?fàn)I養(yǎng)組分的分子組成及理化特性等因素對(duì)于評(píng)估蕓豆?fàn)I養(yǎng)組分及整個(gè)食品體系的重要性。

3.3 腸道益生活性

人體腸道宿有數(shù)以萬(wàn)億計(jì)腸道菌體細(xì)胞，以厚壁菌門、擬桿菌門、放線桿菌門和變形菌門為主，腸道菌群失衡是導(dǎo)致腸道疾病及多種慢性疾病發(fā)生和發(fā)展的重要原因。流行病學(xué)研究顯示膳食攝入蕓豆可有效改善腸道菌群結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)腸壁屏障功能、抑制炎癥、減少肥胖癥等疾病的發(fā)生。Monk 等研究發(fā)現(xiàn)膳食添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)15.7%的蕓豆全粉可以通過(guò)改善小鼠腸道菌群緩解肥胖癥狀[45]（見(jiàn)表4），其中，通常因肥胖而降低的艾克曼菌（Akkermansia muciniphila）增加尤為顯著，可達(dá)19 倍，和碳水化合物發(fā)酵相關(guān)的普氏菌屬（Prevotella）豐度也顯著增加，糞便短鏈脂肪酸分泌水平隨之顯著提升，同時(shí)腸壁屏障功能增強(qiáng)，主要表現(xiàn)為緊密連接蛋白基因ZO-1、Occludin，抗菌素基因Reg3γ、IgA、Defα5、Defβ2和黏液蛋白基因Muc2表達(dá)上調(diào)。蕓豆富含膳食纖維，屬高發(fā)酵食物，其腸道益生功能也可能通過(guò)蛋白質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。Lutsiv 等表明膳食添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%的蕓豆蛋白質(zhì)可以顯著延緩小鼠的肥胖癥狀，主要是增加了擬桿菌門，降低變形菌門和厚壁菌門，菌群α-多樣性降低[46]。蕓豆的發(fā)酵特性與其細(xì)胞壁完整度緊密相關(guān)，有研究發(fā)現(xiàn)紅蕓豆細(xì)胞在微生物發(fā)酵過(guò)程中可以保持完整性，但是采用磁力攪拌破碎子葉細(xì)胞后，微生物的產(chǎn)氣量及產(chǎn)氣速率均顯著增加，細(xì)胞破碎處理同時(shí)促進(jìn)了丙酸和丁酸的產(chǎn)生，表明蕓豆?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)被微生物利用的效率增加，并且膳食纖維比淀粉和蛋白質(zhì)更易被微生物發(fā)酵利用[47]。由此可見(jiàn)，食品體系的營(yíng)養(yǎng)組分搭配及食品的分子結(jié)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放和利用有很大關(guān)系，適當(dāng)?shù)募庸び葹橹匾?/p>

表4 蕓豆大分子組分生理功能Table 4 Physiological functions of macromolecular components in kidney beans

3.4 抑制腫瘤生長(zhǎng)

腫瘤細(xì)胞表面具有大量的PHA 受體，有利于靶向給藥，抑制腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。鄭永發(fā)現(xiàn)云南地區(qū)產(chǎn)紅蕓豆凝集素 （red kidney bean lectin，RKBL）可以誘導(dǎo)黑色素瘤細(xì)胞B16 和人肝癌細(xì)胞QGY-7701 發(fā)生凋亡，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，長(zhǎng)達(dá)18 個(gè)月的小鼠用藥安全性實(shí)驗(yàn)表明長(zhǎng)期注射RKBL 不會(huì)致癌，也不會(huì)出現(xiàn)組織病理，具有長(zhǎng)期用藥安全性[48]。紅蕓豆抗黑色素瘤的功能組分主要存在于種皮中，Nie 等以小鼠B16-F10 黑色素瘤細(xì)胞為模型，鑒定出紅蕓豆種皮中槲皮素是抑制B16-F10 細(xì)胞增殖的主要活性組分，作用機(jī)制主要是通過(guò)調(diào)控PI3KAKT-FOXO 和MDM2-p53 通路，上調(diào)基因Bcl-xl表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞程序性死亡，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖[49]。然而，Kumar 等在對(duì)人乳腺癌細(xì)胞MCF-7 和MDA-MB231 的研究中，發(fā)現(xiàn)蕓豆提取物主要是通過(guò)激活半胱天冬酶-3/7，上調(diào)Bax、下調(diào)Bcl-xl和Bcl-2基因表達(dá)誘發(fā)癌細(xì)胞凋亡[50]。由此可以推測(cè)，不同的蕓豆品種和營(yíng)養(yǎng)組分可能通過(guò)不同的信號(hào)通路抑制腫瘤細(xì)胞的增殖活性。

3.5 其他功能活性

蕓豆HPV 已被開發(fā)為一種具有避孕和抗HIV病毒的藥物，鄭永發(fā)現(xiàn)注射紅蕓豆植物凝集素的妊娠小鼠子宮內(nèi)STAT3 的表達(dá)量降低，推測(cè)紅蕓豆植物凝集素可能通過(guò)抑制STAT3 的激活和表達(dá)，發(fā)揮終止妊娠的作用[48]。相比于幾十年前就開始使用，目前仍作為外用避孕藥的壬苯醇醚凝膠制劑，蕓豆植物凝集素制成的凝膠可以有效保護(hù)雌兔陰道上皮細(xì)胞以及雄兔直腸上皮細(xì)胞的完整性，具有長(zhǎng)期服用安全性。蕓豆還有助于降低血小板高敏性相關(guān)的心血管血栓性疾病，主要是通過(guò)降低5’-二磷酸腺苷和花生四烯酸誘導(dǎo)的血小板聚集[51]。

4 蕓豆大分子組分的加工特性

4.1 蕓豆蛋白質(zhì)的加工特性

蕓豆蛋白質(zhì)的提取主要選用堿溶酸沉法，獲得的蛋白質(zhì)具有較高的熱穩(wěn)定性和凝膠特性，但是乳化特性較差，不利于其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。所以通常對(duì)蕓豆蛋白質(zhì)進(jìn)行改性處理，以提升其加工特性，目前常用的蕓豆蛋白質(zhì)改性方法有物理、化學(xué)和生物酶法。李楊等使用綠原酸對(duì)黑蕓豆分離蛋白進(jìn)行改性，增強(qiáng)了其乳化特性和抗氧化活性，結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)綠原酸主要改變了黑蕓豆分離蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)，即α-螺旋和無(wú)規(guī)則卷曲含量降低，而β-轉(zhuǎn)角含量增加[52]。不同的是，Tang 等采用葡萄糖對(duì)紅蕓豆球蛋白進(jìn)行糖基化處理，使其α-螺旋增加，形成了高度有序的二級(jí)結(jié)構(gòu)和新的三級(jí)結(jié)構(gòu)，構(gòu)象的改變也提升了紅蕓豆球蛋白的乳化活性指數(shù)[53]。陳玲等發(fā)現(xiàn)低pH（pH 為2）、低離子強(qiáng)度（30 mmol/L）條件下，蕓豆7S 球蛋白溶液能夠形成透明凝膠，其所需蛋白質(zhì)遠(yuǎn)低于中性溶液[54]，降低了植物蛋白質(zhì)凝膠制備時(shí)固形物的含量，此外，增加鹽離子濃度還可以改善蕓豆7S 球蛋白的熱穩(wěn)定性[55]。物理和化學(xué)法結(jié)合優(yōu)于單一化學(xué)法，李玉瓊證明了超聲波輔助糖基化比未輔助糖基化改性的紅白花蕓豆蛋白質(zhì)具有更高的溶解性、乳化特性和起泡性，通過(guò)紅外光譜和拉曼光譜發(fā)現(xiàn)，改性后蕓豆蛋白質(zhì)的α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu)增加，而β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)則卷曲下降，說(shuō)明糖基化改變了蕓豆蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)主鏈，加大了和氨基糖的蛋白質(zhì)接枝度，將超聲輔助糖基化改性蕓豆蛋白質(zhì)添加于香腸體系，可以提升產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性、感官接受度及得率[56]。

崔素萍等采用堿性蛋白酶及超濾法制備了英國(guó)紅蕓豆抗氧化肽，發(fā)現(xiàn)將其添加到大豆油中有一定的抗氧化作用，可以增加油脂的熱穩(wěn)定性，其抗氧化活性和相對(duì)分子質(zhì)量大小呈負(fù)相關(guān)，相對(duì)分子質(zhì)量小于3 000 時(shí)，過(guò)氧化值、酸價(jià)和羰基價(jià)偏低，抗氧化活性強(qiáng)[57]。相似地，任海偉等使用堿性蛋白酶對(duì)涇川白蕓豆進(jìn)行水解，超濾分離純化出抗氧化活性肽，發(fā)現(xiàn)相對(duì)分子質(zhì)量小于2 000 的小肽段具有較高的抗氧化活性[58]。蛋白酶種類對(duì)肽段的生物活性有一定影響，Roy 等使用胃蛋白酶和木瓜蛋白酶對(duì)深紅蕓豆蛋白質(zhì)進(jìn)行水解，結(jié)果顯示，將蕓豆分離蛋白應(yīng)用于蘋果汁儲(chǔ)藏保鮮，可抑制大腸桿菌的活力且延緩氧化物質(zhì)的形成，有作為新型食品抗氧化劑的潛質(zhì)[59]。毛小雨等對(duì)紫花蕓豆蛋白質(zhì)進(jìn)行體外消化模擬，發(fā)現(xiàn)隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)和低相對(duì)分子質(zhì)量肽段的增加，胃液酶解產(chǎn)物的總抗氧化活性和鐵離子還原能力顯著提升[60]。

4.2 蕓豆多糖組分的加工特性及品質(zhì)改良作用

淀粉的質(zhì)構(gòu)特性對(duì)于蕓豆淀粉類食品的加工、感官品質(zhì)等意義重大。Shevkani 等在對(duì)蕓豆淀粉微觀結(jié)構(gòu)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，淀粉顆粒呈規(guī)則橢圓形，部分或者全部鑲嵌于球形或不規(guī)則形狀的蛋白質(zhì)組分中，淀粉和蛋白質(zhì)這種結(jié)構(gòu)上的相互作用，有助于降低淀粉顆粒和淀粉酶的接觸，降低淀粉的消化率[61]。Sharma 等用掃描電鏡觀察到蕓豆淀粉顆粒凝聚成團(tuán)，可能在提取淀粉時(shí)，蛋白質(zhì)黏附在了淀粉顆粒上，發(fā)生了團(tuán)聚現(xiàn)象，這可能解釋了天然蕓豆淀粉的穩(wěn)定性和加工特性較差[62]。比如，新制備出的花蕓豆淀粉凝膠具有較好的彈性，但是24 h 后凝膠結(jié)構(gòu)坍塌[63]。通過(guò)對(duì)蕓豆淀粉改性處理可以顯著改善其理化特性以提升加工品質(zhì)，目前常見(jiàn)的淀粉改性方式有預(yù)熱處理、濕熱處理、干熱處理、微生物發(fā)酵、擠壓和高壓滅菌等。濕熱處理是常用的改性方法，可以在一定程度上降低蕓豆淀粉的膨脹度、溶解度和黏度，提高糊化溫度，促進(jìn)淀粉分子定向重排，增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)促進(jìn)蛋白質(zhì)變性，使蕓豆淀粉鏈結(jié)構(gòu)及淀粉和蛋白質(zhì)的相互作用發(fā)生改變，同時(shí)生成較多的抗性淀粉，繼而增強(qiáng)抗消化特性。微生物發(fā)酵處理，比如采用馬克斯克魯維酵母KM 和植物乳桿菌LI 協(xié)同發(fā)酵產(chǎn)生有機(jī)酸，尤其是乳酸，可以增強(qiáng)淀粉糊化過(guò)程中淀粉和蛋白質(zhì)之間的相互作用，降低淀粉酶對(duì)淀粉的可消化性[29]。而預(yù)熱處理可以增加直連淀粉含量，提高淀粉的可消化性。因此對(duì)于不同的加工用途需要選取不同的加工方式。

Khrisanapant 等采用濕熱法處理蕓豆和鷹嘴豆，發(fā)現(xiàn)蕓豆淀粉的消化率隨濕熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，和鷹嘴豆相比，蕓豆質(zhì)地變化較慢，120 min時(shí)硬度才降至最低值，可見(jiàn)處理時(shí)間的優(yōu)化對(duì)產(chǎn)品的口感很重要[64]。也有研究者將預(yù)糊化和多菌發(fā)酵相結(jié)合，有助于提高豆類（扁豆、黑豆、鷹嘴豆和豌豆）酸面團(tuán)抗性淀粉的含量，提高蛋白質(zhì)的消化率，降低淀粉的消化率，增強(qiáng)其營(yíng)養(yǎng)特性[65]。Siva 等對(duì)比了7 種蕓豆的多糖含量，發(fā)現(xiàn)熟制蕓豆復(fù)熱可增加抗性淀粉的含量，改變其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[66]。Escobedo 等發(fā)現(xiàn)高壓滅菌處理使蕓豆制品中抗性淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低26.6%，而擠壓法可以將質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低54.2%，同時(shí)膳食纖維的含量也會(huì)降低，但產(chǎn)品的持水力增加、溶解性降低，由此提出擠壓處理后可用作布丁、醬類、奶油及乳制品等的增稠劑[67]。

5 蕓豆及其大分子組分在食品加工中的應(yīng)用

蕓豆在主食類食品中的應(yīng)用主要有將蕓豆淀粉用于制作掛面，可以提升面條口感、彈性和韌性[68]。近年來(lái)，很多研究致力于將蕓豆開發(fā)為具有一定營(yíng)養(yǎng)功能尤其是減肥功效的烘焙食品、休閑食品。有研究者將經(jīng)濕熱處理的蕓豆粉添加到面包中，可增加面包對(duì)α-淀粉酶的抑制作用，降低淀粉消化率，制作面向糖尿病人群的低GI 面包。Cappa 等將蕓豆粉用于制作無(wú)麩質(zhì)餅干，不僅增加了餅干中蛋白質(zhì)含量，還增加了抗性淀粉含量，降低了淀粉消化率[69]。Shevkani 等將蕓豆蛋白質(zhì)用于制作無(wú)麩質(zhì)松餅，使其面糊黏彈性提高，比容也有所增加[70]。賈瓊對(duì)比了不同原料發(fā)酵而成的納豆食品，發(fā)現(xiàn)以紫花蕓豆、大豆為原料制作的納豆，感官和營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)均優(yōu)于其他豆類，紫花蕓豆發(fā)酵后DPPH 自由基清除能力得到提升[71]。陳麗坤篩選出淀粉酶抑制特性最強(qiáng)的白蕓豆品種，開發(fā)了具有抑制α-淀粉酶特性的果凍類產(chǎn)品[72]。蕓豆淀粉和蛋白質(zhì)還被應(yīng)用于食品保鮮，Zhang 等采用蕓豆淀粉制成可食用生物涂膜，和市售玉米淀粉相比，涂膜水汽阻隔性和機(jī)械強(qiáng)度均顯著增強(qiáng)[73]。蕓豆淀粉-脂質(zhì)形成的V 型復(fù)合物還可以延緩淀粉顆粒凝膠化，限制顆粒溶脹、提高淀粉糊化溫度、增加淀粉顆粒對(duì)酶水解的抗性[74]。

6 展 望

近年來(lái)，關(guān)于蕓豆的功能性研究主要集中于抗性淀粉和α-AI 的降脂減肥功效，由于蕓豆單一營(yíng)養(yǎng)成分功能特性具有局限性，因此可以和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)復(fù)配提高各營(yíng)養(yǎng)組分的協(xié)同功效，從而開發(fā)出全營(yíng)養(yǎng)型食品。由于前處理方式對(duì)蕓豆不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的物化特性和溶出率影響較大，優(yōu)化加工方式對(duì)特定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保留，以及對(duì)充分利用蕓豆這一寶貴的植物資源具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前市售蕓豆產(chǎn)品大多以白蕓豆為主，新型蕓豆資源需要被開發(fā)。

近幾年，在素食、環(huán)保主義者的推動(dòng)下，植物基食品逐漸走入大眾視野，已成為未來(lái)食品的一股潮流。植物基食品，包括植物肉、植物奶、植物蛋等，其核心思想即用植物來(lái)源的蛋白質(zhì)代替動(dòng)物源蛋白質(zhì)。蕓豆作為富含優(yōu)質(zhì)植物蛋白質(zhì)的食用豆類資源之一，在此方面具有較高的開發(fā)潛力。不過(guò)，相比大豆蛋白，蕓豆蛋白質(zhì)的加工適應(yīng)性、生物利用率和營(yíng)養(yǎng)健康功能等方面仍需要進(jìn)一步探索。同時(shí)，蕓豆淀粉也是一種頗具特色的豆類淀粉，目前的研究開發(fā)還很不足，尤其是作為一種慢消化淀粉用于低GI 食品的研發(fā)上，還需要結(jié)合蕓豆品種和加工方式進(jìn)一步深入研究。此外，在蕓豆非淀粉多糖的研究上，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于其組成、精細(xì)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與生理功能關(guān)系的研究還有待加強(qiáng)。總體而言，蕓豆作為我國(guó)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)食用豆類資源，從其核心組分的營(yíng)養(yǎng)、組成及功能等方面加強(qiáng)對(duì)蕓豆的認(rèn)識(shí)是很有必要的。為響應(yīng)未來(lái)食品發(fā)展潮流，還需要加強(qiáng)對(duì)蕓豆大分子組分的研究，以期為新型植物基、營(yíng)養(yǎng)健康食品的開發(fā)提供更廣泛、優(yōu)良的物質(zhì)基礎(chǔ)。