綠豆又名植豆、吉豆，屬于豆科、蝶形花亞科、菜豆族、豇豆屬，為一年生草本植物。綠豆種植最早起源于中國，已有2 000多年的栽培歷史，主產(chǎn)區(qū)集中在東北三省及內(nèi)蒙古自治區(qū)，除上海、西藏、青海、寧夏外，在我國大陸的30多個省、市、自治區(qū)均有種植 [1] 。綠豆的營養(yǎng)成分十分豐富，其籽粒中蛋白質(zhì)和淀粉含量高達(dá)80%左右 [2] ，還含少量維生素、礦物質(zhì)和脂肪等物質(zhì)；其種皮中主要成分是纖維 [3] ，還含有黃酮類化合物及酚類化合物等生物活性物質(zhì) [4] 。

綠豆芽是綠豆經(jīng)過浸泡、發(fā)芽后得到的一種菜用產(chǎn)品，適宜世界各地的廣大人群食用，目前其年產(chǎn)量呈逐年增長趨勢 [5] 。綠豆發(fā)芽后可有效增加其維生素 [6] 、總酚類化合物 [7] 等生物活性成分的含量，抗氧化活性也有所增加 [8-9] 。綠豆芽在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的綠豆皮副產(chǎn)物，綠豆皮中膳食纖維的含量高達(dá)75%，因此，綠豆皮是一種良好的膳食纖維資源，但目前對綠豆皮的開發(fā)尚不完全，通常只能用作飼料或者直接廢棄，造成這一良好資源的極大浪費(fèi)。膳食纖維作為一種重要的功能性營養(yǎng)素，對預(yù)防心血管疾病 [10] 、降低膽固醇水平 [11] 、調(diào)節(jié)血糖 [12] 、預(yù)防肥胖癥和腸道疾病及清除內(nèi)源有害物質(zhì)等均有一定的功效 [13] 。迄今為止，已有關(guān)于玉米皮膳食纖維、米糠膳食纖維和小麥麩皮膳食纖維等的研究報道 [14-16] ，但對綠豆皮膳食纖維的研究報道相對較少，張洪微等 [17]采用加堿蒸煮法從綠豆皮中提取膳食纖維，最佳提取率為64.2%；李積華等 [18] 對全綠豆和綠豆皮膳食纖維各級多糖進(jìn)行了比較分析；杜冰等 [19] 將綠豆皮和綠豆粉按照10∶2的比例混合后進(jìn)行雙螺桿擠壓改性處理，可溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）含量由3.8%增加到8.5%，結(jié)晶度降低了8.7%；鄔海雄等 [20] 將綠豆纖維超細(xì)粉碎后應(yīng)用到焙烤食品杏仁餅中。而發(fā)芽對綠豆皮膳食纖維的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響鮮見報道，如能將綠豆芽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的綠豆皮充分合理利用，將會大幅度提升綠豆附加值，提高綠豆精深加工行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

本研究擬收集發(fā)芽前與發(fā)芽后的綠豆皮，對未發(fā)芽綠豆皮膳食纖維（non-sprouted mung bean skin dietaryfiber，N-DF）和發(fā)芽后綠豆皮膳食纖維（after sproutedmung bean skin dietary fiber，A-DF）的持水力、持油力、膨脹力、陽離子交換能力、葡萄糖吸附能力以及在生理條件下對膽固醇吸附能力和NO 2－ 吸附能力等功能性質(zhì)進(jìn)行對比研究，通過X射線衍射分析、紅外光譜分析和電子顯微鏡掃描測定其結(jié)構(gòu)，為綠豆皮膳食纖維的進(jìn)一步開發(fā)利用提供一定的理論依據(jù)。

1  材料與方法

1.1  材料與試劑

綠豆產(chǎn)于吉林省白城地區(qū)。

耐高溫α-淀粉酶（酶活力≥4×10 4 U/g）、堿性蛋白酶（酶活力≥3×10 3 U/mL）、糖化酶（酶活力≥1.6×10 5 U/g）諾維信中國生物技術(shù)有限責(zé)任公司；2-（N-嗎啉代）乙 烷 磺 酸  北 京 鼎 國 昌 盛 生 物 技 術(shù) 有 限 公司 ；

三羥甲基氨基甲烷  中國惠世生化試劑有限公司；葡萄糖  天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；亞硝酸鈉天津市福晨化學(xué)試劑廠；膽固醇  上海新興化工試劑研究所；所用其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2  儀器與設(shè)備

DY801（B型）家用智能豆芽機(jī)  中山市迪尼仕電器制造有限公司；EX-224電子天平（萬分之一）奧豪斯儀器（上海）有限公司；TU-1901型紫外-可見分光光度計  北京普析通用儀器有限公司；PRESTIGE-21傅里葉變換紅外光譜儀、SSX-550型掃描電子顯微鏡日本島津公司；D8-ADVANCE型廣角X射線衍射儀德國Bruker公司。

1.3  方法

1.3.1  綠豆皮的準(zhǔn)備

選用籽粒飽滿、無破損和病害綠豆，去離子水清洗3 次后，用溫水浸泡30 min，取一部分綠豆剝皮得未發(fā)芽綠豆皮，將其余浸泡后的綠豆置于豆芽機(jī)中25 ℃恒溫培養(yǎng)3 d，每天換水2 次，發(fā)芽結(jié)束后收集綠豆皮，常溫干燥后粉碎至80 目，保存?zhèn)溆谩?

1.3.2  綠豆皮基礎(chǔ)成分測定

水分含量測定：參照GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》直接干燥法；脂肪含量測定：參照GB/T5009.6—2003《食品中脂肪的測定》索氏提取法；灰分含量測定：參照GB 5009.4—2010《食品中灰分的測定》灼燒稱量法；蛋白質(zhì)含量測定：參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》分光光度法；淀粉含量測定：參照GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的測定》酶水解法；總膳食纖維（total dietary fiber，TDF）、SDF、不溶性膳食纖維含量測定：參照GB 5009.88—2014《食品中膳食纖維的測定》；多酚含量測定：參照隋銀強(qiáng)等 [21] 方法測定。

1.3.3  綠豆皮膳食纖維的提取

參照AOAC 991.43《食物中總的、可溶性和不溶性膳食纖維》酶-質(zhì)量法提取膳食纖維。

1.3.4  綠豆皮膳食纖維結(jié)構(gòu)的測定

1.3.4.1  X射線衍射掃描

衍射條件：電流：40 mA；電壓：40 kV；靶型：Cu；步長：0.1°；起始角：2°；終止角：50°；掃描方式：連續(xù)。

1.3.4.2  掃描電子顯微鏡觀察參照Zhang Min等[22] 方法，將干燥粉碎至20 目（0.850 mm）的樣品噴金后放入掃描電子顯微鏡中，20 kV加速電壓條件下，對樣品100、500、2 000、4 000 倍的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行拍照觀察。

1.3.4.3  傅里葉紅外光譜掃描

參照張艷榮等 [23] 方法，準(zhǔn)確稱取干燥綠豆皮膳食纖維2 mg，加入干燥KBr粉末200 mg，混合均勻且充分研磨后壓片進(jìn)行檢測，掃描范圍4 000～400 cm －1 。

1.3.5  綠豆皮膳食纖維功能性質(zhì)的測定

1.3.5.1  持水力（持油力）的測定

參照Rupérez等 [24] 方法準(zhǔn)確稱取干燥樣品0.20 g于離心管中，加入10 mL蒸餾水（植物油），攪拌均勻，保鮮膜密封，室溫放置12 h，然后在室溫條件下3 800 r/min離心20 min，棄去上清液，用濾紙吸干多余水分（油）后，稱量樣品濕質(zhì)量，持水力和持油力按公式（1）計算。

式中：m 0 為恒質(zhì)量樣品質(zhì)量/g；m 1 為離心管質(zhì)量/g；m 2 為吸水（油）后離心管與樣品質(zhì)量之和/g。

1.3.5.2  膨脹力的測定

參照Sowbhagya等 [25] 方法，準(zhǔn)確稱取干燥樣品0.20 g

于10 mL量筒中，記錄樣品自然堆積時體積，加蒸餾水至

5 mL刻度，保鮮膜密封，室溫條件下放置18 h后，記錄

樣品膨脹后的體積。膨脹力按公式（2）計算。中：m為恒質(zhì)量樣品質(zhì)量/g；V 1 為吸水膨脹后樣品

的體積/mL；V 0 為樣品自然堆積的體積/mL1.3.5.3  陽離子交換能力的測定參照Chau等[26] 方法稍加修改。準(zhǔn)確稱取干燥樣品1.00 g于250 mL三角燒瓶中，加入1 mol/L HCl溶液50 mL，攪拌均勻后保鮮膜密封，室溫條件下靜置24 h，使樣品完全酸化，用蒸餾水洗滌至不含Cl － ，然后置于烘箱中干燥至恒質(zhì)量。準(zhǔn)確稱取干燥樣品0.20 g于250 mL三角燒瓶中，加入5 g/100 mL的NaCl溶液50 mL，攪拌均勻，加入2 滴酚酞指示劑，用0.01 mol/LNaOH溶液滴定至終點，記錄滴定體積V 1 /mL。同時用蒸餾水做空白，記錄空白體積V 0 /mL，陽離子交換能力按公式（3）計算。

式中：c為滴定所用NaOH溶液濃度/（mol/L）；m為干燥樣品質(zhì)量（0.20 g）。

1.3.5.4  吸附葡萄糖能力的測定

參照Chau等 [27] 方法稍作修改。稱取干燥樣品2.00 g于250 mL燒杯內(nèi)，加入100 mL 85%乙醇溶液，80 ℃條件下水浴15 min，過濾，反復(fù)洗滌3 次后，將殘渣于60 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量。稱取處理后的樣品0.50 g放入250 mL的三角瓶中，加入濃度為100 mmol/L的葡萄糖溶液100 mL，攪拌均勻后于37 ℃恒溫水浴中振蕩2、4、6、8、10、12、24 h后，取出在室溫條件下12 000 r/min離心20 min，收集上清液定容至100 mL。吸取2 mL上清液，采用3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）比色法，以葡萄糖標(biāo)品制備葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線y＝0.515 7x－0.010 4（R 2 ＝0.995 9），測定540 nm波長處上清液中葡萄糖濃度。吸附葡萄糖能力按公式（4）計算。

式中：m為恒質(zhì)量樣品質(zhì)量/g；ρ 1 為吸附前葡萄糖溶液中葡萄糖的濃度/（mmol/L）；ρ 2 為吸附后上清液中葡萄糖的濃度/（mmol/L）；V葡萄糖溶液體積/L，本實驗為0.1 L。

1.3.5.5  吸附膽固醇能力的測定

參照Zhang Ning等 [28] 方法稍作修改。取市售鮮雞蛋蛋黃，加9 倍水?dāng)嚧虺扇橐海瑴?zhǔn)確稱取干燥樣品0.50 g于250 mL三角燒瓶中，加入30 mL乳液攪拌均勻，分別配制pH 2（模擬胃環(huán)境）和pH 7（模擬小腸環(huán)境）的磷酸鹽緩沖溶液，37 ℃水浴振蕩2、4、6、8、10、12、24 h后，在室溫條件下3 800 r/min離心15 min，分別取上清液1 mL，采用鄰苯二甲醛法，以膽固醇標(biāo)品制備標(biāo)準(zhǔn)曲線y＝0.008 7x－0.004 9（R 2 ＝0.990 2），測定550 nm波長處上清液中膽固醇質(zhì)量濃度ρ 1 ，同時測定吸附前蛋黃乳液中的膽固醇質(zhì)量濃度ρ 2 。膽固醇吸附能力按公式（5）計算。

式中：m為恒質(zhì)量樣品質(zhì)量/g；ρ 1 為吸附后上清液中膽固醇質(zhì)量濃度/（mg/mL）；ρ 2 為吸附前蛋黃乳液膽固醇質(zhì)量濃度/（mg/mL）。

1.3.5.6  吸附NO 2－ 能力的測定

參照阮傳英等 [29] 方法，準(zhǔn)確稱取干燥樣品0.20 g于250 mL錐形瓶中，加入50 mL質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL的亞硝酸鈉溶液，分別配制pH 2（模擬胃環(huán)境）和pH 7（模擬小腸環(huán)境）的磷酸鹽緩沖溶液，37 ℃水浴振蕩2、4、6、8、10、12、24 h后，在室溫條件下3 800 r/min離心15 min，分別取上清液1 mL，采用鹽酸萘乙二胺法，以亞硝酸鈉標(biāo)品制備標(biāo)準(zhǔn)曲線y＝0.353 8x－0.043 7（R 2 ＝0.990 3），測定538 nm波長處上清液中NO2－ 含量，吸附NO 2－ 能力按公式（6）計算。

中：m為恒質(zhì)量樣品質(zhì)量/g；m 1 為吸附前樣品中NO 2－ 質(zhì)量/mg；m 0 為吸附后樣品中NO 2－ 質(zhì)量/mg。

1.4  數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有實驗重復(fù)3 次，測定結(jié)果以 ±s表示，使用SPSS 17.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析和方差分析。

2  結(jié)果與分析

2.1  綠豆皮基本組成成分

由 表 1 可 知 ， 發(fā) 芽 后 綠 豆 皮 中 T D F 含 量 由（79.58±0.28） g/100 g增加到（82.29±0.16） g/100 g，SDF由（3.01±0.11） g/100 g增加到（3.42±0.18） g/100 g，I D F 含 量 由 （ 7 6 . 5 1 ± 0 . 2 7 ） g / 1 0 0 g 增 加 到（78.87±0.34） g/100 g，TDF和IDF含量變化差異性不顯著，SDF含量變化差異性顯著。發(fā)芽后綠豆皮中蛋白質(zhì)和脂肪含量變化具有顯著性差異，蛋白質(zhì)含量由（9.27±0.12） g/100 g降低到（8.17±0.24） g/100 g，脂 肪 含 量 由 （ 1 . 4 1 ± 0 . 0 2 ） g / 1 0 0 g 降 低 到（1.03±0.04） g/100 g，發(fā)芽前后水分含量及灰分含量變化差異性不顯著。王慧 [30] 研究發(fā)現(xiàn)，豆類發(fā)芽后營養(yǎng)成分會因其品種不同而有差異，大多數(shù)豆類在發(fā)芽后蛋白質(zhì)含量會呈現(xiàn)先上升后緩慢下降的趨勢，而脂肪含量呈下降趨勢，這與本研究結(jié)果比較一致。發(fā)芽后綠豆皮多酚含量由（33.12±4.32） μg/100 g增加到（79.01±6.13） μg/100 g，多酚含量變化具有顯著性差異。未經(jīng)發(fā)芽綠豆皮中含有少量淀粉，這可能是在綠豆取皮過程中黏連導(dǎo)致。

2.2  X射線衍射掃描結(jié)果

由圖1可以看出，發(fā)芽沒有改變綠豆皮膳食纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，較好地保留了膳食纖維的結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)，2 種綠豆皮膳食纖維的主衍射峰位置未發(fā)生明顯改變，分別為2θ＝16.7o、2θ＝22o，且在2θ＝34.4o出現(xiàn)一個小的衍射峰。2θ為15o～25o范圍為纖維素和半纖維素的衍射峰 [31-32] ，說明綠豆皮膳食纖維中存在著纖維素和半纖維素。A-DF在2θ為17.9o～31.9o范圍內(nèi)衍射峰的峰面積略有降低，但峰高變化不明顯。

2.3  電子顯微鏡掃描結(jié)果

由圖2a可以看出，N-DF表面存在少量孔隙，相對較為光滑，略有褶皺；由圖2b可以看出，A-DF表面存在大量的孔隙，表面較為粗糙，有不規(guī)則顆粒狀物質(zhì)存在存在著大量褶皺，該結(jié)構(gòu)可增加膳食纖維與物質(zhì)作用時的接觸面積，孔隙較多有利于水分子進(jìn)入形成氫鍵或偶極作用，增加膳食纖維的吸附能力，進(jìn)而提高膳食纖維的持水力和膨脹力 [33] ，這與A-DF的持水力和膨脹力都高于N-DF的結(jié)果（表2）相一致。

發(fā)芽有利于提高綠豆皮中膳食纖維含量，發(fā)芽后綠豆皮中TDF含量由（79.58±0.28） g/100 g增加到（82.29±0.16）g/100 g，提高了3.40%；SDF含量由（3.01±0.11） g/100 g增加到（3.42±0.18） g/100 g，提高了13.62%。

綠豆經(jīng)發(fā)芽處理后尚未破壞綠豆皮膳食纖維結(jié)構(gòu)：X射線衍射結(jié)果表明，發(fā)芽沒有破壞綠豆皮膳食纖維結(jié)晶度，仍保留著相近的晶體結(jié)構(gòu)；掃描電子顯微鏡結(jié)果表明，A-DF表面出現(xiàn)更多孔隙和褶皺，有利于提高膳食纖維的吸附能力；傅里葉紅外光譜結(jié)果表明，兩種膳食纖維中均具有C—H鍵、O—H鍵、C＝O鍵等纖維素及半纖維素的特征吸收峰。

綠豆經(jīng)發(fā)芽處理后有利于綠豆皮膳食纖維的大部分功能性質(zhì)提高：有效改善了綠豆皮膳食纖維的持水力、持油力、膨脹力、吸附葡萄糖能力、吸附膽固醇能力等功能特性，但對陽離子交換能力和吸附NO 2－ 能力有所降低。

綠豆經(jīng)發(fā)芽處理后可以保留原有綠豆皮膳食纖維的結(jié)構(gòu)，同時還可有效改善綠豆皮膳食纖維除陽離子交換能力和吸附NO 2－ 能力以外的大部分功能性質(zhì)，如能將這一良好資源應(yīng)用到食品加工中，可有效提高綠豆精深加工行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。