黃豆芽生產工藝及營養物質變化研究

陳玥，陳野（天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457）

黃豆芽生產工藝及營養物質變化研究

陳玥，陳野*
（天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457）

摘要：以發芽率為指標生產黃豆芽，通過單因素和正交試驗，優化得到浸種處理的最佳工藝參數為：浸種時間3 h、浸種溫度28℃和浸種水量2倍黃豆質量。經發芽處理后，蛋白質含量整體波動較大；VC含量發芽初期增加，后期減少；總糖含量呈波浪式上升；粗纖維含量總體呈下降趨勢。黃豆芽感官評價結果表明，質地與水分含量以及粗纖維含量有著密切關系。水分含量越大，粗纖維含量越小，質地較硬脆；反之則較軟。通過計算不同發芽時間黃豆芽的平均營養價值，得到發芽1 d的黃豆芽營養價值最高。

關鍵詞：黃豆芽；浸種工藝；營養物質；品質評價

黃豆（Soybean）屬于蝶形花科大豆屬草本植物。早在先秦，黃豆已作為重要糧食作物，種植廣泛[1]。黃豆雖含大量蛋白質，但吸收利用率并不高，個別人食用后有時還會引起腹脹等現象。黃豆經發芽后，蛋白質利用率提高約10%，引發脹氣的棉子糖、鼠李糖、水蘇糖等寡糖會被分解[2]。不僅如此，黃豆發芽后各營養物質含量也會變化。Ahmad[3]等認為，經發芽處理后，VC含量急劇上升，酶活性增強，有效改善消化，而且豆腥味減少，感官及風味更佳。Mostafa[4]等認為，經發芽處理后，非蛋白氮有所增加，而還原糖含量減少，相比黃豆，不同氨基酸含量增加，胃蛋白酶消化率明顯改善。

黃豆芽營養豐富，深受消費者喜愛，但黃豆芽質量安全不容樂觀。目前，我國整體的豆芽生產技術還相對較為落后，以作坊式為主，新興技術以及生產模式正在逐步投入使用；作坊規模不一，質量參差不齊，有些生產者為降低成本，過量使用藥劑[5-6]。本研究分別通過正交試驗和對不同發芽時間黃豆芽中營養成分變化進行全面分析，以確定最佳浸種工藝參數并生產出高品質黃豆芽。本研究對引導未來黃豆芽規模化生產具有積極作用，在提高黃豆芽產量的同時，提高其外觀品質和營養價值，以適應消費者需求。

1　材料與方法

1.1主要材料

黃豆：黑龍江海倫非轉基因大豆；α-淀粉酶、中性蛋白酶、糖化酶：Solarbio公司；2，6-二氯靛酚鈉：上海金穗生物技術有限公司。

1.2主要設備

K9840自動凱氏定氮儀：濟南海龍儀器有限公司；MB23基礎型水分分析儀：奧豪斯國際貿易（上海）有限公司；TAXTplus質構測定儀：英國 stable micro systems公司。

1.3生產工藝

1.3.1黃豆芽生產工藝流程

圖1　黃豆芽生產工藝流程圖Fig.1　Soybean sprouts production process flow diagram

1.3.2浸種條件正交試驗

以浸種時間、浸種溫度、浸種水量（用水量與黃豆的質量比）為三因素，選擇L9（33）正交表格，優化浸種時間、浸種溫度、浸種水量對黃豆發芽率的影響。表1為正交試驗因素水平表。

表1　浸種條件正交試驗因素水平表Table 1　Orthogonal level of soaking condition factors

1.3.3發芽率的測定

胚根露出種皮超過豆子長度1 mm以上即為發芽，發芽豆數與總豆數的比值即為發芽率。本研究將黃豆置于豆芽機內發芽48 h，計算發芽率。樣品發芽率取3個重復的平均值[7]。

1.4測定方法

1.4.1黃豆芽中各主要營養物質的測定

蛋白質的測定：GB 5009.5-2010《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》[8]；VC的測定：GB 6195-1986《水果、蔬菜VC含量測定法》[9]；總糖的測定：GB/T 15672-2009《食用菌中總糖含量的測定》[10]。

1.4.2粗纖維的測定

總膳食纖維測定方法：AACC 32-07方法[11]。

1.4.3水分含量的測定

利用水分測定儀，檢測黃豆芽中可食用部分的含水率。

1.5品質評價

1.5.1質構分析

本研究利用質構分析儀模擬人咀嚼的力學過程，并進行感官分析試驗，以描述黃豆芽硬度。首先，選擇型號為HDP/BS的刀頭。然后，取10根黃豆芽依次排列于樣品固定平臺上。最后，通過電腦記錄完全切斷樣品所需力的變化過程。

1.5.2分級評分

制作黃豆芽感官評價評分標準及評價表，如表2所示。

表2　黃豆芽感官評價評分標準Table 2　Soybean sprouts sensory evaluation score standard

1.6平均營養價值估算

由于蔬菜的營養價值是由多種成分組成的，為了綜合評估其營養價值，G.Rinnc（1965）曾提出了“必要營養價值”的估算概念，后經Grubben（1978）修改更名為“平均營養價值”，簡稱ANV[12]。

本研究將利用平均營養價值來計算和評價蔬菜的品質。此法是根據各類蔬菜每100 g可食用部分中，所含蛋白質、纖維素、鈣、鐵、胡蘿卜素和VC這6種主要成分的量，按照公式（1）進行計算。

ANV=蛋白質（g）/5+纖維素（g）+鈣（mg）/100+鐵（mg）/2+胡蘿卜素（mg）+VC（mg）/40（1）

分數越大營養價值越高，反之越低。

有研究顯示[13-14]，黃豆芽中鈣、鐵和胡蘿卜素含量如表3所示。

表3　鈣、鐵和胡蘿卜素含量Table 3　The content of calcium，iron and carotene

1.7綜合測定

將黃豆芽感官評價得分與平均營養價值估算結果加和，得到綜合測定結果。

2　結果與討論

2.1浸種條件正交試驗結果

以黃豆發芽率為指標，測定不同浸種條件下黃豆發芽率，并以極差法分析各因素對黃豆發芽率的影響，確定最優浸種工藝。表4為正交試驗設計及結果，表5為正交試驗方差分析表。

表4　浸種條件正交試驗設計及結果Table 4　Results of soaking condition orthogonal

表5　浸種條件正交試驗方差分析Table 5　Analysis of variance on soaking condition orthogonal

由表4極差R的大小（R3＞R1＞R2）可以得出，3個因素對黃豆發芽率影響大小依次為：C＞A＞B，即浸泡水量對發芽率的影響最大，浸泡時間、其次是浸泡溫度。從各因素與指標的關系可以得出，最適的浸種條件為A1B2C2，即為浸種時間為3 h、浸種溫度為28℃和浸種水量為黃豆質量的2倍。用上述正交試驗得到的最優浸種條件進行驗證試驗，得到黃豆發芽率為95.00%。

由表5差異顯著性分析結果可知，在α=0.05水平三因素對產量影響都無顯著性差異。這可能是因為本研究試驗誤差大且誤差自由度小（僅為2），使檢驗靈敏度低，從而掩蓋了考察因素的顯著性。

2.2黃豆芽中物質的測定

2.2.1黃豆芽中主要營養成分變化

蛋白質含量變化見圖2。

圖2　蛋白質含量變化Fig.2　The changes in protein contents

由圖2可知，蛋白質變化的規律呈波浪式，但總體是上升趨勢。黃豆發芽4 d時蛋白質含量出現最大值44.23%，而1 d時出現最小值22.35%。黃豆種子在萌發過程中的蛋白質變化較大[15]，呈現波浪可能是因為黃豆種子發芽過程中，生長速度加快，種子中貯藏的蛋白質會被分解成為酰胺和氨基酸[16]，輸送到正在生長的幼芽中，以供其生長所需養分。而后隨發芽時間增加，黃豆芽中其他營養物質作為能量代謝消耗物，引起蛋白質積累。

VC含量變化見圖3。

圖3　維VC含量變化Fig.3　The changes in vitamin C content

由圖 3可知，黃豆種子VC含量最低，僅為0.20 mg/100 g；發芽1 d時黃豆芽VC含量最高，為0.98 mg/100 g。隨著發芽時間增加，VC含量先升高再降低，但是降低趨勢平緩[17]。發芽初期變化大，后期不明顯。這可能是因為發芽過程中，糖類物質合成了VC，而后隨發芽時間增加，受環境溫度及光照的影響造成了VC的流失。

總糖含量變化見圖4。

圖4　總糖含量變化Fig.4　The changes in total sugar content

由圖4可知，發芽處理后，黃豆芽中總糖含量呈上升趨勢，在生長過程中出現小幅度波浪式減少。這可能是因為黃豆芽發芽過程中，種子中的大量酶被激活，使總糖含量升高，而黃豆芽中還含有大量的淀粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶[18]等物質，在種子發芽的過程中，消耗能量，散發熱量，熱量會激活其中大部分酶，進而分解淀粉、纖維素、半纖維素、果膠等多糖，導致總糖含量下降。

2.2.2黃豆芽中粗纖維含量隨發芽天數變化的結果

粗纖維含量變化見圖5。

圖5　粗纖維含量變化Fig.5　The changes in crude fiber content

由圖5可知，黃豆種子中的粗纖維含量最大，高達51.31%。經發芽處理后，粗纖維含量變化明顯，急劇下降后趨于平緩。這是因為黃豆在萌發過程中，隨時間增加，逐漸出現了組織老化現象[19]，隨著組織老化的發生，粗纖維含量增加。由于測定含量時使用的是減重法，可能其他物質增加速度比粗纖維更快。因此，粗纖維占總豆芽的比例減小，故呈下降趨勢。

2.2.3黃豆芽中水分含量變化

利用水分測定儀測黃豆芽的水分含量，結果如圖6所示。

圖6　黃豆芽水分含量變化Fig.6　The changes in moisture content

由圖6可知，黃豆種子水分含量最低，僅為9.38%，發芽4 d時黃豆芽水分含量最高，為96.75%。黃豆芽水分含量均達到80.00%以上，這說明黃豆芽中含有大量水分，這是黃豆種子在發芽過程中不斷吸水的結果。由于黃豆芽水分含量大，所以質地較脆。發芽5 d時含量略有降低，這可能是因為各物質代謝趨于平穩，豆芽生長能力和吸水能力減弱。

2.3品質評價結果

2.3.1質構分析結果

根據質構分析儀分析得到不同發芽時間黃豆芽的硬度，如圖7所示。

圖7　硬度隨萌芽天數的變化Fig.7　The hardness change with embryonic days

由圖7看出，發芽3 d時黃豆芽的硬度最大，1 d時硬度最小。這是因為第1天黃豆芽中粗纖維素含量最高，而水分含量最少，導致發芽1 d的黃豆芽較為軟綿，脆性較低，硬度不強。隨發芽時間增加，粗纖維含量隨之降低，水分含量升高，這一變化會使黃豆芽的硬度隨之變化。

2.3.2分級評分結果

以不同萌發天數的黃豆芽為觀察對象，按照表2中評分標準對其評分，并測量其可食用芽部分的長度，結果如表6所示。

由表6可知，隨黃豆發芽時間增加，芽長明顯增長。發芽5 d時根部略顯霉爛。這可能是因為黃豆種子中帶有霉菌等菌類。如發芽過程中未做到避光，子葉部分會合成葉綠素導致子葉變綠。從形態上看，發芽2 d最佳，芽長粗細均適中，沒有須根。

不同發芽時間黃豆芽得分如表7表示。

表6　黃豆芽觀察結果報告表Table 6　Soybean sprouts observation report

表7　品質評價得分表Table 7　Quality evaluation score

由表7可以看出，發芽1 d時黃豆芽最受消費者的青睞，因為它質地較為柔軟，長短較為適宜，顏色最潔白，無異味。其次是發芽2 d的黃豆芽，質地較為脆嫩，顏色較潔白，口感良好，但豆芽本身滋味不明顯。發芽3 d時黃豆芽得分最低，主要是因為整齊度較差，芽體過于粗壯，滋味略顯平淡。發芽4、5兩天雖整齊度較好，但有明顯須根，所以得分不高。

2.4平均營養價值估算結果

綜合黃豆芽中各營養物質含量，經計算可得不同發芽時間黃豆芽的營養價值如表8所示。

表8　黃豆芽ANV值Table 8　The ANV value of soybean sprouts

由表8可知，發芽1 d的黃豆芽的營養價值最高，ANV值為19.62。發芽5 d的黃豆芽營養價值最低，ANV值為15.27。這與黃豆芽發芽過程中的代謝有著密不可分的關系，蛋白質、總糖等營養物質為黃豆芽的生長發育提供養分，隨發芽時間增加，其含量隨之波動，導致ANV值變化。

2.5綜合測定結果

綜合不同發芽時間黃豆芽的感官評價以及平均營養價值估算的結果，如表9所示。

表9　綜合評價結果Table 9　The comprehensive evaluation

綜合考慮不同發芽時間黃豆芽營養價值和受消費喜愛程度，得到發芽1 d的黃豆芽為最優的產品。

3　結論

本研究優化得到浸種處理最佳工藝條件為：浸種時間3 h、浸種溫度28℃和浸種水量2倍黃豆質量。經優化浸種處理后，黃豆發芽率提高到95.00%。本研究通過正交試驗優化浸種工藝，為黃豆芽量產及今后工業化生產高品質黃豆芽提供了理論參考。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.24.029

收稿日期：2015-04-07

作者簡介：陳玥（1991—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品工程。

*通信作者：陳野，男（漢），教授，博導，研究方向：食品科學。

Studies on Soybean Sprouts Production Technology and Nutrition Changes

CHEN Yue，CHEN Ye*
（College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science&Technology，Tianjin 300457，China）

Abstract：Germinal rate as the standard，the optimum technological parameters were ascertained by single factor and orthogonal experiment.The optimal parameters for soaking treatment were：soaking time of 3 h，soaking temperature of 28℃and water consumption of double.The content of protein was volatile；and vitamin C increased in the early stage of germination，but it decreased in later；the content of total sugar rose in wave；crude fiber decreased during the whole germination.Sensory evaluation was carried out on the soybean sprouts，the texture is closely related to its moisture content and crude fiber content.The texture was harder with higher moisture content and lower crude fiber.Otherwise，it was softer.It was confirmed that the soybean sprout on the first day was the most nutritional by calculating the value of ANV.

Key words：soybean sprout；soaking technology；nutrients；quality evaluation