鷹嘴豆資源及其異黃酮類物質研究進展

傅櫻花，李正磊，劉瑩潔

（新疆大學生命科學與技術學院，新疆生物資源基因工程重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046）

鷹嘴豆（Cicer arietinum L.），別名雞豌豆、桃豆、腦豆子，其栽培歷史悠久，起源于亞洲西部和近東地區[1]，是世界上栽培面積較廣的食用豆類品種之一。全世界生產鷹嘴豆的國家約有50 多個，其中生產面積較大的國家是印度、澳大利亞、伊朗、墨西哥、緬甸、坦桑尼亞、土耳其、巴基斯坦等[2]。有文獻顯示，世界鷹嘴豆產量為1 470 萬t，已成為世界第三大豆類[3]，其中印度和巴基斯坦是世界上最重要的鷹嘴豆生產國。

1 鷹嘴豆的分布、種類及特點

鷹嘴豆主要分布在溫暖且較干旱的地區，具有耐旱、耐寒、耐貧瘠、根系發達、根瘤多而大、固氮能力較強的特點，對于保持水土和生態環境治理有積極作用[4]。我國鷹嘴豆主要分布于新疆、青海、甘肅和云南等省。新疆鷹嘴豆主要分布在北疆冷涼山區，木壘縣丘陵山區海拔1 200~1 500 m，屬干旱溫帶荒漠氣候，夏季氣候涼爽，出產的鷹嘴豆品質好、產量高、有機質含量較高[5]。目前新疆木壘縣鷹嘴豆種植面積達6 666.67 hm2，占我國鷹嘴豆種植面積的83%。

不同的鷹嘴豆栽培品種其形狀、大小及顏色不同，根據顏色、地理分布及栽培方法可將鷹嘴豆分為卡布里類型鷹嘴豆（Kabuli chickpea，起源于地中海及中東地區）和迪西類型鷹嘴豆（Desi chickpea，起源于印度）。卡布里鷹嘴豆和迪西鷹嘴豆在種皮、粗纖維及微量元素上有區別[6]，卡布里鷹嘴豆籽粒較大，種子質量通常為0.2~0.6 g，奶白色，外觀品質較好，適宜直接食用；迪西鷹嘴豆籽粒較小，種子質量為0.1~0.3 g，褐色，內在品質較好，適宜加工后食用[7-8]。迪西類型約占鷹嘴豆總面積的80%~85%，主要生長在亞洲和非洲，卡布里類型鷹嘴豆主要生長在西亞、北非、北美和歐洲[9]。

2 鷹嘴豆的營養價值

鷹嘴豆是一種重要的豆類作物，其碳水化合物和蛋白質占干種子總質量的80%，是碳水化合物和蛋白質的良好來源[10]。鷹嘴豆所含蛋白質為完全型蛋白質，富含谷類蛋白質較為缺乏的賴氨酸，其賴氨酸含量是燕麥的2 倍以上，若將鷹嘴豆與大米、面粉按適當比例搭配食用，可起到蛋白質互補作用。同時鷹嘴豆所含18 種氨基酸當中，包含了人體必需的8 種氨基酸，這8 種必需氨基酸與人體需要比例極為相似，對兒童智力發育、骨骼生長以及中老年強身健體都具有良好的效果。鷹嘴豆的蛋白質品質優于黑豆、綠豆和紅豆，體外蛋白質消化率（65.3%~79.4%）高于木豆（60.4%~74.4%）、綠豆（67.2%~72.2%）和大豆（62.7%~71.6%）[6]。鷹嘴豆蛋白質含量與黑豆、小扁豆、紅蕓豆和白蕓豆相比沒有顯著差異。鷹嘴豆中的總碳水化合物含量高于其他豆類，包括單糖（核糖、葡萄糖、半乳糖和果糖）、二糖（蔗糖和麥芽糖）、低聚糖（水蘇糖、棉子糖等）、淀粉和膳食纖維[11]。鷹嘴豆籽粒淀粉含量約為 40%～60%[12]，比燕麥（64.3%）、苦蕎（65.9%）、甜蕎（73.11%）、玉米（72.2%）等低。任順成等[13]對鷹嘴豆、飯豆、綠豆的淀粉性質進行比較，表明鷹嘴豆淀粉熱糊穩定性和冷糊穩定性最好。膳食纖維是人類小腸中植物性食物不可消化的部分，由多糖、低聚糖、木質素等植物性成分組成。鷹嘴豆粗纖維含量相對較高，與燕麥（1%）、苦蕎（1.62%）、甜蕎（1.01%）相比，迪西鷹嘴豆粗纖維含量為7%～9%，卡布里鷹嘴豆為3%～5%，具有降低血糖、膽固醇的作用。鷹嘴豆脂肪含量較低，約為5%～6%，所含的脂肪大多是對人體有利的不飽和脂肪酸，如油酸、亞油酸、棕櫚酸等，油酸和亞油酸約占總脂肪酸的80%左右[14]。鷹嘴豆油脂中包含菜油甾醇、β-谷甾醇、豆甾醇等固醇物質[15]。不同類型鷹嘴豆種子中脂肪酸質量分數差異顯著，同一類型不同鷹嘴豆品種中脂肪酸質量分數也有顯著差異[16]。鷹嘴豆富含鎂、鐵、鋅、錳、鎘等有重要生理功能的微量營養元素[17]，其中鐵含量比其他豆類中高91%，可達47 mg/100 g 干籽粒。徐鑫等[18]采用等離子體發射光譜儀法研究發現，4 個不同品種鷹嘴豆中微量元素的含量存在差異。鷹嘴豆是葉酸和生育酚的良好來源，水溶性維生素如核黃素、泛酸和吡哆醇含量較其他豆類更高[19]。

此外，關于鷹嘴豆其他化學成分的研究也有報道。李曉靜等[20]經光譜數據分析，從鷹嘴豆中分離并鑒定出4 種化合物的結構，分別為大豆精醇A、β-香樹脂醇、β-谷甾醇和大豆皂苷。陳玲芳等[21]從鷹嘴豆干種子中分離得到7 種化合物，分別為亞油酸、β-谷甾醇、對羥基苯甲酸、腺苷、1，2-苯二甲酸二(2-甲基丙基)酯、1-乙基-α-L-半乳糖苷、蔗糖。

3 鷹嘴豆的加工

通過研究鷹嘴豆粉的物理性質、功能性質以及鷹嘴豆食品的流變學性質，認為鷹嘴豆具有很大的潛在應用價值。Summo 等[22-23]分析研究不同谷物的化學性質和質構性質對半成品及漢堡的消費者可接受性的影響，并闡述不同加工方法對罐裝卡布里鷹嘴豆泥的化學組成及營養價值的影響。Gobbetti 等[24]通過發酵的方式提高鷹嘴豆焙烤制品的營養價值；Ma 等[25]利用鷹嘴豆分離蛋白的乳化性、增強風味及質構性質對產品配方進行改良。金爽等[26]對固載納豆菌發酵鷹嘴豆的條件及影響因素進行研究。目前鷹嘴豆加工制品主要有鷹嘴豆粉、鷹嘴豆奶粉、鷹嘴豆面粉、鷹嘴豆馕及休閑食品等。Moreira-Araujo 等[27]將鷹嘴豆加入牛肺及玉米中，研制出針對學齡前兒童強化鐵的休閑食品。此外，加工儲藏手段對鷹嘴豆產品的銷售及消費量影響很大，鷹嘴豆儲存過程中，通過密封儲藏技術能夠抑制霉菌生長以及霉菌毒素的產生，從而保持鷹嘴豆的發芽品質[28]。杜高發等[29]對鷹嘴豆發芽過程中蛋白質、氨基酸、核黃素、異黃酮、膳食纖維的變化規律進行研究，希望利用發芽過程中產生的一系列酶類降低或消除抗營養因子，改善豆類種子營養組成和加工特性。

4 鷹嘴豆中的異黃酮物質

黃酮類化合物是植物經光合作用產生的一大類化合物，其中異黃酮主要有3 類，以游離型及糖苷型等12 種形式存在，異黃酮在大豆及其制品中含量為0.05%~0.4%。馬翛然等[30]利用固相萃取-高效液相色譜（HPLC）紫外光譜法檢測大豆及大豆制品等，發現其中存在黃豆黃素、黃豆黃苷、大豆苷、大豆苷元、染料木素、染料木苷、鷹嘴豆芽素A 等異黃酮物質。Zhao 等[31]對豆腐乳清中的異黃酮化合物進行分析，發現豆腐乳清中的異黃酮主要為染料木苷、黃豆苷、黃豆黃苷。

鷹嘴豆作為一種高營養豆類資源，同時也是膳食異黃酮類物質的重要來源。研究表明，鷹嘴豆芽素A是鷹嘴豆中含量最高的異黃酮物質，占鷹嘴豆總異黃酮的 30%，其次是黃豆苷元[32]。Campos-Vega 等[33]研究發現，鷹嘴豆中含有芒柄花素、染料木素和大豆黃素。Fu 等[34]的研究結果顯示，乳酸菌發酵鷹嘴豆乳過程中，發現鷹嘴豆中存在大豆苷、染料木苷、大豆苷元及染料木黃酮等異黃酮物質。趙堂彥等[35]發現鷹嘴豆芽素A、芒柄花素及大豆皂苷Bb 是存在于鷹嘴豆中的異黃酮物質。譚永霞等[36]對鷹嘴豆中的異黃酮進行分離、純化，檢測出鷹嘴豆中含有鷹嘴豆芽素A 和芒柄花素及大豆皂苷Bb 是存在于鷹嘴豆中的異黃酮物質。許風成[37]利用硅膠柱色譜、重結晶等技術手段，對鷹嘴豆黃酮化合物進行分離、純化，從鷹嘴豆的乙酸乙酯提取物中分離得到染料木素和槲皮素。Gao 等[38]研究表明，在不同發芽條件下鷹嘴豆芽中的鷹嘴豆芽素A 和芒柄花素都顯著增加，而染料木素在萌發過程中含量降低。杜高發等[29]的研究結果顯示，鷹嘴豆異黃酮含量隨發芽時間的延長而持續增加。陳有軍等[39]通過觀察萌芽鷹嘴豆主要異黃酮的變化發現，鷹嘴豆芽素A 和芒柄花素主要存在于胚根和胚芽中，且在萌芽過程中含量逐漸增加。張玲等[40]研究發現，發芽促進了鷹嘴豆芽中異黃酮芒柄花素和鷹嘴豆芽素A 的合成，鷹嘴豆經適當發芽處理后，異黃酮類物質的含量增加幾百倍。Perez-Martin 等[41]利用高效液相色譜-二級質譜（HPLC-MS/MS）對鷹嘴豆和小扁豆的異黃酮含量進行分析，結果表明，鷹嘴豆和小扁豆的異黃酮含量存在差異，而且不同種、不同亞種以及不同品種的鷹嘴豆異黃酮含量也不同。

5 鷹嘴豆中異黃酮的生物轉化

異黃酮在植物體內大部分與糖結合成苷類或碳糖基的形式存在，也有以游離形式存在。有研究表明，異黃酮的糖苷形式需要轉化為非結合態的苷元形式，才能在小腸中被吸收，而且苷元形式的異黃酮能夠結合雌激素受體位點，具有類似人體雌二醇的功能，因此具有更強的生理活性[42]。普通豆類食品中的異黃酮主要以結合態糖苷形式存在，因此有必要采取一定措施促使結合態的糖苷異黃酮向游離態的苷元異黃酮進行轉化。目前國內外主要是利用乳酸菌和雙歧桿菌對豆乳中的異黃酮進行轉化[43]，有研究表明，在豆豉發酵過程中，苷元從結合狀態的糖苷中釋放出來，并在豆豉中不斷積累[44]。豆乳經魏斯氏菌發酵后，其中的糖苷98%～99%發生了水解，而且苷元的量有所增加[45]。韓國大豆發酵制品Cheonggukjang 中糖苷異黃酮的量在發酵過程中減少，而苷元異黃酮的量有所增加[46]。研究還發現，干酪乳桿菌（Lactobacillus casei）在豆乳發酵過程中分泌的β-葡萄糖苷酶，可以將豆乳中糖苷物質的1，6-葡萄糖苷鍵水解成葡萄糖基和糖苷配基[47]。

有關鷹嘴豆中異黃酮的生物轉化研究報道較少。Fu 等[34]研究發現，保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌發酵鷹嘴豆酸奶過程中，對糖苷異黃酮進行了一定程度的苷元異黃酮轉化，有利于提高鷹嘴豆異黃酮物質的生物活性和消化吸收性。因此，利用乳酸菌產β-葡萄糖苷酶對鷹嘴豆異黃酮進行轉化可能成為今后的研究方向。

6 鷹嘴豆中異黃酮的降血糖活性

異黃酮是普遍存在于豆類中的次級代謝產物，國內外大量研究證明，異黃酮類化合物在輔助治療糖尿病方面具有較好的生物活性[48]，能夠調節糖尿病患者血糖水平。朱曉丹等[49]研究發現，天然產物中黃酮、多酚及生物堿類化合物因具有多靶點多通路的特點，在治療和預防2 型糖尿病方面具有重要作用。Jin 等[50]研究顯示，大豆胚軸異黃酮對糖尿病大鼠具有降血糖作用，其作用機理可能是抑制小腸對糖的消化和葡萄糖的吸收。Qiu 等[51]發現，刺芒柄花素能夠促進胰島β細胞再生、胰島素分泌、肝糖原合成和肝糖酵解。Oza等[52]研究發現，刺芒柄花素可降低2 型糖尿病患者的胰島素抵抗，降低血糖，這可能與其在胰腺組織中SIRT1 表達增加有關。Duru 等[53]認為，異黃酮可以降低糖尿病患者的胰島素抵抗和炎癥，改善血脂參數，具有抗2 型糖尿病的潛能。

多項研究報道，鷹嘴豆異黃酮具有一定的降血糖功能。Wei 等[54]研究發現，鷹嘴豆異黃酮衍生物具有較好的降血糖活性，幾種異黃酮復合降糖活性比單一異黃酮更高。Azizi 等[55]研究表明，鷹嘴豆芽素A 能夠降低空腹血糖水平，其機理可能是增加胰島素分泌，從而增加組織對葡萄糖的吸收。Li 等[56]認為，合成的鷹嘴豆染料木素及其衍生物具有較好的降糖活性，可以作為效力很強的降血糖制劑。Haneishi 等[57]研究發現，從鷹嘴豆中提取的染料木素不僅可用于治療2 型糖尿病，還可刺激1 型糖尿病患者的胰島素釋放。鷹嘴豆粗黃酮物質能夠降低糖尿病小鼠的血清膽固醇，并有效調節和控制糖尿病小鼠血糖水平。

7 展望

新疆是我國鷹嘴豆的主要產區，鷹嘴豆營養豐富，在人們的膳食中占有重要地位，而且在民族醫藥中有廣泛應用，因此對于鷹嘴豆的開發、利用具有非常大的資源優勢，但我國缺乏鷹嘴豆的品種改良及其功能性成分的相關研究。大力開發鷹嘴豆深加工產品，積極開展鷹嘴豆生物活性成分的提取制備及功能評價研究，對今后更加科學有效地利用鷹嘴豆資源，推動鷹嘴豆產業的發展具有重要意義。