杂豆分类、营养功效及其产品开发的研究进展

张 婷，袁 艺，王 鑫，宋萧萧，CUI Steve W.,2，殷军艺,

（1.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，中国-加拿大食品学与技术联合实验室（南昌），江西省生物活性多糖重点实验室，南昌大学，江西南昌 330047；2.加拿大农业及农业食品部圭尔夫研究与发展中心，安大略圭尔夫 NIG5C9）

杂豆也称为食用豆类（Food Legumes），是以收获籽粒供食用的豆类作物的统称，均属豆科（Leguminosae），蝶形花亚科（Papilionaceae），多为一年生或越年生，但不包括高脂肪豆科植物的豆类，如大豆、花生等，我国栽培的主要杂豆品种有蚕豆、豌豆、绿豆、豇豆、芸豆，四棱豆、木豆、利马豆、鹰嘴豆等[1]。而联合国粮食及农业组织（FAO）则将杂豆类定义为干收的豆科作物，也称为干豆，包括红小豆、绿豆、豌豆、芸豆、扁豆和鹰嘴豆等，但不包括高脂肪豆科植物的豆类，如大豆、花生和作为蔬菜收获的豆类（如豆角）[2]。相较于我国的杂豆定义，联合国粮食及农业组织（FAO）对于杂豆的定义显然更为广泛，这是由于我国杂豆都属于豆科中的蝶形花亚科，而联合国粮食及农业组织（FAO）定义中则不仅仅只包括蝶形花亚科，云实亚科中的部分豆类也符合FAO的定义。联合国更是在2016年将该年定为“国际杂豆年”（International Year of Pulses），以“提供丰富营养，促进可持续发展”为口号[2-4]。

随着近年居民膳食结构变化，各种慢性疾病的发病率逐年上升，人们逐渐认识到了杂豆营养品质的优越性：与谷物相比，杂豆含有优质的蛋白质以及丰富的矿物质、维生素、膳食纤维[3,5-6]。由于杂豆中膳食纤维含量丰富，常被添加到各类食品中来降低食品GI，有利于人体健康[4]。同时，杂豆还具有医疗保健功能，常作为营养强化剂添加到食品中，不仅丰富了氨基酸种类，还获得了独特的风味，因此深受消费者喜爱[7]。

我国地处亚热带和温带地区，杂豆资源非常丰富，但是由于地域原因，人们对于杂豆的分类以及产地分布了解不够明确，对于杂豆营养特性及功能活性的认识较为缺乏，相关研究还不够深入，深加工产品也较为匮乏。因此，为了使我国杂豆资源能够得到充分利用，进而推动我国杂豆产业的发展，本文针对杂豆分布、分类、营养特性及功能活性以及杂豆产品应用开发进行系统性阐述。

1 世界杂豆的主要生产国家、地区及国内分布

杂豆的品种繁多，适应性强、营养性独特，在世界多个国家和地区广泛种植，是许多国家农业生产和居民食物消费的重要组成部分。表1可以看出，缅甸、印度，巴西、加拿大以及中国等是世界杂豆的主要生产国，其杂豆总产量约占世界总产量的60%，其中缅甸杂豆产量占世界杂豆产量的19.35%，是世界最大的杂豆生产国。

中国是世界第四大杂豆生产国，其中绿豆、豌豆、蚕豆产量均位居世界总产量第一，详见表1，此外还种植小豆、豇豆和普通菜豆等20多种杂豆，分布在中国东北、华北、西北、西南的干旱半干旱地区等地区。由表1可知，中国杂豆资源丰富，品种繁多，全国各地区均有广泛种植，但大多数种植在华南和西南地区。其中，常食用的绿豆主要是分布在黄河、长江下游地区，而鹰嘴豆由于其生长条件要求主要种植于在我国新疆、青海等地区。

表1 世界杂豆的主要生产国及我国主要种植地区分布Table 1 World” s major producers of pulses and the distribution of the main growing regions in China

2 杂豆的分类

目前，国内外杂豆种类较多，其中较常见的有38种，隶属于 24个属，11个族，其中有8个族属于蝶形花亚科，而生活中常见的主要是菜豆属和豇豆属（图1）。因为地域文化差异，不同地区同一豆类具有不同别称，同时杂豆名称在不同地区具有重名的现象，造成了人们对于杂豆名称的混淆，为了让人们对杂豆的分类及其别称有更加清晰的认识，图2对部分常见杂豆的分类和别名进行了归纳总结。其中我们常食用的杂豆都是属于蝶形花亚科中的菜豆族，例如绿豆、豇豆、赤小豆是属于菜豆族中的豇豆属，而刀豆、荷包豆、菜豆则是属于刀豆属，常被认作为豌豆属的香豌豆，则属于山黧豆属。

图1 部分常见杂豆形貌图Fig.1 Part of the common mixed beans morphology chart

图2 部分常见杂豆的分类和别名情况[12-13]Fig.2 Classification and alias of some common pulses[12-13]

3 杂豆的营养成分及功能活性

由表2可知，绝大多数杂豆具有高蛋白质、低脂肪、高纤维等特点，而且还含有丰富的维生素以及矿物质元素，而且含有某些具有独特的功能活性物质；少部分杂豆富含其他物质，如黎豆中富含左旋多巴胺[14-15]。杂豆种子主要由胚（子叶和胚轴）和种皮组成，杂豆的子叶和胚轴中富含蛋白质和碳水化合物，而杂豆种皮中主要是含有黄酮类、多酚类化合物等生物活性物质，这些物质是天然的抗氧化剂，可以延缓衰老、预防癌症等疾病，其中花色甘和原花青素二聚体是导致杂豆种皮颜色各异的主要原因。

表2 杂豆的营养物质及其功能活性Table 2 Nutrients and bioactivites of pulses

从营养学角度来看，杂豆是植物蛋白质的重要来源，蛋白质含量高达20%～30%，而且杂豆蛋白是全价蛋白，富含赖氨酸，但硫氨基酸较少，例如蚕豆中含有丰富的必需氨基酸，但缺乏色氨酸和蛋氨酸，而绿豆中谷氨酸含量最高，其含量为14.78～21.33 g/100 g，但是缺乏硫氨酸与半胱氨酸[16]。杂豆与其他谷物在氨基酸平衡上互补，因此合理搭配杂豆饮食，能够极大地改善以水稻、小麦等谷类食品为主食的我国居民膳食结构。

杂豆属于低血糖指数食品，在食用杂豆后，血糖的波动较小，有利于血糖的控制[17-18]。除此之外，有研究发现每日摄入一定量的杂豆可以有效预防慢性疾病，同时对于降血脂[16]、控制肥胖[17,19-20]、治疗结肠炎[21]、预防心脑血管疾病[18,22-23]、预防乳腺癌[24-25]、抗肿瘤等疾病都具有一定的积极作用[14-15,26]。例如Zahradka等报道，患有外周动脉疾病的人连续8周每天食用半杯煮熟的杂豆，患病人群踝臂指数显著改善，对腿部的血液流动有改善作用[27]；Clark等定期用黑豆喂养自发性高血压大鼠，能减轻大鼠高血压症状并改善大鼠血管健康[28]；佐兆杭等研究发现杂豆膳食纤维对雌性大鼠卵巢衰老有良好的抑制效果，可提高血清中雌性激素含量，修复受损卵巢组织[29]；Hou等发现绿豆种皮对高脂饲养肥胖小鼠具有预防高脂饮食诱导小鼠体重增加，并改善小鼠代谢综合征的症状[20]。Wang等研究发现高浓度的鹰嘴豆异黄酮能够有效抑制MCF-7乳腺癌细胞增殖[25]。

因此，合理的杂豆膳食搭配可以减少或预防慢性病的发生，而且《中国居民膳食指南（2016）》提倡把全谷物、杂豆和薯类作为膳食的重要组成部分，推荐每人每天摄入全谷物和杂豆类50～150 g。

4 杂豆资源的开发利用

4.1 杂豆产品开发现状

目前我国市面上，作为食品配方原料/添加剂的杂豆品种主要包括赤小豆、菜豆、扁豆、鹰嘴豆、豌豆、蚕豆和绿豆（表3）。杂豆休闲食品主要是薯片、豆乳饮品、豆罐头、豆类零食等，传统类食品主要以豆浆、糕点、粉丝、油炸豆、豆瓣酱等产品形式为主。但是传统杂豆产品品种单一，远远不能满足人们对于营养、美味、快捷方便和药用保健产品的消费需求。因此，一些以杂豆为基底的功能性食品正在不断发展，例如绿豆保健型甜酒、红小豆双歧杆菌发酵保健饮料、鹰嘴豆油脂微胶囊[87]、豌豆蛋白粉等。Wu等利用植物乳杆菌B1-6对绿豆进行发酵，制备出绿豆豆乳食品[88]；Angulo-bejarano等利用真菌发酵制作鹰嘴豆豆豉，提高了鹰嘴豆中含硫氨基酸的含量，改善了鹰嘴豆的营养价值[89]。

表3 杂豆资源的开发利用Table 3 Exploitation of pulse resources

近年来，随着人们的健康意识不断强化，对平衡膳食模式的需求逐渐凸显，全球对植物基食品的期待和需求日益增加[90]。目前最受欢迎的植物基产品主要有植物肉[91]、植物蛋、植物奶以及植物奶酪等，上述产品主要是以花生、豆类、以及小麦等作物中提取的植物蛋白为原料，经过一系列的加工处理使其成为具有动物肉制品的质地和口感[92-93]。徐进等利用豌豆分离蛋白有良好的凝胶性，优化了植物基香肠得品质。目前豆在植物基产品得应用主要是大豆，豌豆以及绿豆，例如豌豆植物基香肠[94]、绿豆基蛋液[93]、豌豆植物基奶酪[95]、植物肉鸡块[96]、酸豆乳饮料、绿豆抗性淀粉代餐粉[97]，而其他杂豆相关产品较少。

4.2 资源利用面临的问题

4.2.1 抗营养因子 由于杂豆中还含有较多抗营养因子（Antinutritional factors, ANFs），如胰蛋白酶抑制剂、植酸、草酸、单宁、低聚糖（棉子糖和水苏糖）等往往限制了杂豆的生产和利用[105-106]。这些抗营养因子的存在，会使得杂豆中的各类营养物质较难利用、适口性变差，特别是会影响人体对营养元素的吸收，干扰其正常的新陈代谢，严重时导致食物中毒，抗营养因子的存在制约了人类对杂豆的进一步的开发利用。

4.2.2 加工技术瓶颈 近年来科研人员对于杂豆的关注日益增加，但对杂豆的生物多样性及其加工特性的基础研究仍然较为薄弱，使得杂豆资源的加工利用一直滞留在传统食品的开发，而且现有的杂豆资源的利用仅仅是依靠蒸煮加热的方式来生产杂豆传统食品，加工技术操作成本低、时间短、能耗低，但杂豆的营养物质流失较多，同时杂豆中含有具有降低慢性疾病发病率等潜在功能特性营养物质并未得到很好利用。

5 展望

我国杂豆品种多，种植面积广，产量大，是我国重要的粮食作物，我国已发布一些杂豆品质评价标准，但统一性不强，而且关于杂豆产品的各类标准都比较模糊，大多与杂粮和大豆的国家标准共用，而且现行标准缺少禁、限用重金属以及农药的限量指标，在现行标准中也没有对于在杂豆产品中对食品添加剂限制使用的安全指标，应建立建全杂豆各类产品标准，系统开展杂豆产品品质检验体系的人才培训，推动杂豆产业的可持续发展。

其次，充分利用杂豆高蛋白，低脂肪的营养特点，开发多种以杂豆为基底的植物基产品，新资源的挖掘对产品的多元化开发具有重要的意义。植物基是一种有前途的未来食品，而杂豆作为植物蛋白的主要来源，是动物蛋白的最佳替代品。而且植物基产品除了高蛋白的营养概念，还要兼顾其它营养物质（多糖、膳食纤维、矿物质）的需求，杂豆正切实吻合了这一需求。

此外，加快各类加工技术在杂豆资源方面的利用，例如微波加工、高压脉冲加工以及微射流均质加工技术等技术，从而开发现代、方便、多样的健康杂豆产品，以促进杂豆产品市场发展。