黄豆芽生产工艺及营养物质变化研究

陈玥，陈野（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）

黄豆芽生产工艺及营养物质变化研究

陈玥，陈野*
（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）

摘要：以发芽率为指标生产黄豆芽，通过单因素和正交试验，优化得到浸种处理的最佳工艺参数为：浸种时间3 h、浸种温度28℃和浸种水量2倍黄豆质量。经发芽处理后，蛋白质含量整体波动较大；VC含量发芽初期增加，后期减少；总糖含量呈波浪式上升；粗纤维含量总体呈下降趋势。黄豆芽感官评价结果表明，质地与水分含量以及粗纤维含量有着密切关系。水分含量越大，粗纤维含量越小，质地较硬脆；反之则较软。通过计算不同发芽时间黄豆芽的平均营养价值，得到发芽1 d的黄豆芽营养价值最高。

关键词：黄豆芽；浸种工艺；营养物质；品质评价

黄豆（Soybean）属于蝶形花科大豆属草本植物。早在先秦，黄豆已作为重要粮食作物，种植广泛[1]。黄豆虽含大量蛋白质，但吸收利用率并不高，个别人食用后有时还会引起腹胀等现象。黄豆经发芽后，蛋白质利用率提高约10%，引发胀气的棉子糖、鼠李糖、水苏糖等寡糖会被分解[2]。不仅如此，黄豆发芽后各营养物质含量也会变化。Ahmad[3]等认为，经发芽处理后，VC含量急剧上升，酶活性增强，有效改善消化，而且豆腥味减少，感官及风味更佳。Mostafa[4]等认为，经发芽处理后，非蛋白氮有所增加，而还原糖含量减少，相比黄豆，不同氨基酸含量增加，胃蛋白酶消化率明显改善。

黄豆芽营养丰富，深受消费者喜爱，但黄豆芽质量安全不容乐观。目前，我国整体的豆芽生产技术还相对较为落后，以作坊式为主，新兴技术以及生产模式正在逐步投入使用；作坊规模不一，质量参差不齐，有些生产者为降低成本，过量使用药剂[5-6]。本研究分别通过正交试验和对不同发芽时间黄豆芽中营养成分变化进行全面分析，以确定最佳浸种工艺参数并生产出高品质黄豆芽。本研究对引导未来黄豆芽规模化生产具有积极作用，在提高黄豆芽产量的同时，提高其外观品质和营养价值，以适应消费者需求。

1　材料与方法

1.1主要材料

黄豆：黑龙江海伦非转基因大豆；α-淀粉酶、中性蛋白酶、糖化酶：Solarbio公司；2，6-二氯靛酚钠：上海金穗生物技术有限公司。

1.2主要设备

K9840自动凯氏定氮仪：济南海龙仪器有限公司；MB23基础型水分分析仪：奥豪斯国际贸易（上海）有限公司；TAXTplus质构测定仪：英国 stable micro systems公司。

1.3生产工艺

1.3.1黄豆芽生产工艺流程

图1　黄豆芽生产工艺流程图Fig.1　Soybean sprouts production process flow diagram

1.3.2浸种条件正交试验

以浸种时间、浸种温度、浸种水量（用水量与黄豆的质量比）为三因素，选择L9（33）正交表格，优化浸种时间、浸种温度、浸种水量对黄豆发芽率的影响。表1为正交试验因素水平表。

表1　浸种条件正交试验因素水平表Table 1　Orthogonal level of soaking condition factors

1.3.3发芽率的测定

胚根露出种皮超过豆子长度1 mm以上即为发芽，发芽豆数与总豆数的比值即为发芽率。本研究将黄豆置于豆芽机内发芽48 h，计算发芽率。样品发芽率取3个重复的平均值[7]。

1.4测定方法

1.4.1黄豆芽中各主要营养物质的测定

蛋白质的测定：GB 5009.5-2010《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》[8]；VC的测定：GB 6195-1986《水果、蔬菜VC含量测定法》[9]；总糖的测定：GB/T 15672-2009《食用菌中总糖含量的测定》[10]。

1.4.2粗纤维的测定

总膳食纤维测定方法：AACC 32-07方法[11]。

1.4.3水分含量的测定

利用水分测定仪，检测黄豆芽中可食用部分的含水率。

1.5品质评价

1.5.1质构分析

本研究利用质构分析仪模拟人咀嚼的力学过程，并进行感官分析试验，以描述黄豆芽硬度。首先，选择型号为HDP/BS的刀头。然后，取10根黄豆芽依次排列于样品固定平台上。最后，通过电脑记录完全切断样品所需力的变化过程。

1.5.2分级评分

制作黄豆芽感官评价评分标准及评价表，如表2所示。

表2　黄豆芽感官评价评分标准Table 2　Soybean sprouts sensory evaluation score standard

1.6平均营养价值估算

由于蔬菜的营养价值是由多种成分组成的，为了综合评估其营养价值，G.Rinnc（1965）曾提出了“必要营养价值”的估算概念，后经Grubben（1978）修改更名为“平均营养价值”，简称ANV[12]。

本研究将利用平均营养价值来计算和评价蔬菜的品质。此法是根据各类蔬菜每100 g可食用部分中，所含蛋白质、纤维素、钙、铁、胡萝卜素和VC这6种主要成分的量，按照公式（1）进行计算。

ANV=蛋白质（g）/5+纤维素（g）+钙（mg）/100+铁（mg）/2+胡萝卜素（mg）+VC（mg）/40（1）

分数越大营养价值越高，反之越低。

有研究显示[13-14]，黄豆芽中钙、铁和胡萝卜素含量如表3所示。

表3　钙、铁和胡萝卜素含量Table 3　The content of calcium，iron and carotene

1.7综合测定

将黄豆芽感官评价得分与平均营养价值估算结果加和，得到综合测定结果。

2　结果与讨论

2.1浸种条件正交试验结果

以黄豆发芽率为指标，测定不同浸种条件下黄豆发芽率，并以极差法分析各因素对黄豆发芽率的影响，确定最优浸种工艺。表4为正交试验设计及结果，表5为正交试验方差分析表。

表4　浸种条件正交试验设计及结果Table 4　Results of soaking condition orthogonal

表5　浸种条件正交试验方差分析Table 5　Analysis of variance on soaking condition orthogonal

由表4极差R的大小（R3＞R1＞R2）可以得出，3个因素对黄豆发芽率影响大小依次为：C＞A＞B，即浸泡水量对发芽率的影响最大，浸泡时间、其次是浸泡温度。从各因素与指标的关系可以得出，最适的浸种条件为A1B2C2，即为浸种时间为3 h、浸种温度为28℃和浸种水量为黄豆质量的2倍。用上述正交试验得到的最优浸种条件进行验证试验，得到黄豆发芽率为95.00%。

由表5差异显著性分析结果可知，在α=0.05水平三因素对产量影响都无显著性差异。这可能是因为本研究试验误差大且误差自由度小（仅为2），使检验灵敏度低，从而掩盖了考察因素的显著性。

2.2黄豆芽中物质的测定

2.2.1黄豆芽中主要营养成分变化

蛋白质含量变化见图2。

图2　蛋白质含量变化Fig.2　The changes in protein contents

由图2可知，蛋白质变化的规律呈波浪式，但总体是上升趋势。黄豆发芽4 d时蛋白质含量出现最大值44.23%，而1 d时出现最小值22.35%。黄豆种子在萌发过程中的蛋白质变化较大[15]，呈现波浪可能是因为黄豆种子发芽过程中，生长速度加快，种子中贮藏的蛋白质会被分解成为酰胺和氨基酸[16]，输送到正在生长的幼芽中，以供其生长所需养分。而后随发芽时间增加，黄豆芽中其他营养物质作为能量代谢消耗物，引起蛋白质积累。

VC含量变化见图3。

图3　维VC含量变化Fig.3　The changes in vitamin C content

由图 3可知，黄豆种子VC含量最低，仅为0.20 mg/100 g；发芽1 d时黄豆芽VC含量最高，为0.98 mg/100 g。随着发芽时间增加，VC含量先升高再降低，但是降低趋势平缓[17]。发芽初期变化大，后期不明显。这可能是因为发芽过程中，糖类物质合成了VC，而后随发芽时间增加，受环境温度及光照的影响造成了VC的流失。

总糖含量变化见图4。

图4　总糖含量变化Fig.4　The changes in total sugar content

由图4可知，发芽处理后，黄豆芽中总糖含量呈上升趋势，在生长过程中出现小幅度波浪式减少。这可能是因为黄豆芽发芽过程中，种子中的大量酶被激活，使总糖含量升高，而黄豆芽中还含有大量的淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶[18]等物质，在种子发芽的过程中，消耗能量，散发热量，热量会激活其中大部分酶，进而分解淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等多糖，导致总糖含量下降。

2.2.2黄豆芽中粗纤维含量随发芽天数变化的结果

粗纤维含量变化见图5。

图5　粗纤维含量变化Fig.5　The changes in crude fiber content

由图5可知，黄豆种子中的粗纤维含量最大，高达51.31%。经发芽处理后，粗纤维含量变化明显，急剧下降后趋于平缓。这是因为黄豆在萌发过程中，随时间增加，逐渐出现了组织老化现象[19]，随着组织老化的发生，粗纤维含量增加。由于测定含量时使用的是减重法，可能其他物质增加速度比粗纤维更快。因此，粗纤维占总豆芽的比例减小，故呈下降趋势。

2.2.3黄豆芽中水分含量变化

利用水分测定仪测黄豆芽的水分含量，结果如图6所示。

图6　黄豆芽水分含量变化Fig.6　The changes in moisture content

由图6可知，黄豆种子水分含量最低，仅为9.38%，发芽4 d时黄豆芽水分含量最高，为96.75%。黄豆芽水分含量均达到80.00%以上，这说明黄豆芽中含有大量水分，这是黄豆种子在发芽过程中不断吸水的结果。由于黄豆芽水分含量大，所以质地较脆。发芽5 d时含量略有降低，这可能是因为各物质代谢趋于平稳，豆芽生长能力和吸水能力减弱。

2.3品质评价结果

2.3.1质构分析结果

根据质构分析仪分析得到不同发芽时间黄豆芽的硬度，如图7所示。

图7　硬度随萌芽天数的变化Fig.7　The hardness change with embryonic days

由图7看出，发芽3 d时黄豆芽的硬度最大，1 d时硬度最小。这是因为第1天黄豆芽中粗纤维素含量最高，而水分含量最少，导致发芽1 d的黄豆芽较为软绵，脆性较低，硬度不强。随发芽时间增加，粗纤维含量随之降低，水分含量升高，这一变化会使黄豆芽的硬度随之变化。

2.3.2分级评分结果

以不同萌发天数的黄豆芽为观察对象，按照表2中评分标准对其评分，并测量其可食用芽部分的长度，结果如表6所示。

由表6可知，随黄豆发芽时间增加，芽长明显增长。发芽5 d时根部略显霉烂。这可能是因为黄豆种子中带有霉菌等菌类。如发芽过程中未做到避光，子叶部分会合成叶绿素导致子叶变绿。从形态上看，发芽2 d最佳，芽长粗细均适中，没有须根。

不同发芽时间黄豆芽得分如表7表示。

表6　黄豆芽观察结果报告表Table 6　Soybean sprouts observation report

表7　品质评价得分表Table 7　Quality evaluation score

由表7可以看出，发芽1 d时黄豆芽最受消费者的青睐，因为它质地较为柔软，长短较为适宜，颜色最洁白，无异味。其次是发芽2 d的黄豆芽，质地较为脆嫩，颜色较洁白，口感良好，但豆芽本身滋味不明显。发芽3 d时黄豆芽得分最低，主要是因为整齐度较差，芽体过于粗壮，滋味略显平淡。发芽4、5两天虽整齐度较好，但有明显须根，所以得分不高。

2.4平均营养价值估算结果

综合黄豆芽中各营养物质含量，经计算可得不同发芽时间黄豆芽的营养价值如表8所示。

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

由表8可知，发芽1 d的黄豆芽的营养价值最高，ANV值为19.62。发芽5 d的黄豆芽营养价值最低，ANV值为15.27。这与黄豆芽发芽过程中的代谢有着密不可分的关系，蛋白质、总糖等营养物质为黄豆芽的生长发育提供养分，随发芽时间增加，其含量随之波动，导致ANV值变化。

2.5综合测定结果

综合不同发芽时间黄豆芽的感官评价以及平均营养价值估算的结果，如表9所示。

表9　综合评价结果Table 9　The comprehensive evaluation

综合考虑不同发芽时间黄豆芽营养价值和受消费喜爱程度，得到发芽1 d的黄豆芽为最优的产品。

3　结论

本研究优化得到浸种处理最佳工艺条件为：浸种时间3 h、浸种温度28℃和浸种水量2倍黄豆质量。经优化浸种处理后，黄豆发芽率提高到95.00%。本研究通过正交试验优化浸种工艺，为黄豆芽量产及今后工业化生产高品质黄豆芽提供了理论参考。

参考文献：

[1]李健容.理想的保健食物——大豆[J].中国食物与营养,2006,17 (9):51-54

[2]肖立.养生保健话豆芽[J].农业知识:瓜果菜,2005(1):60

[3]Ahmad S,Pathak D K.Nutritional changes in soybean during germination[J].Journal of Food Science and Technology(Mysore),2000,37 (6):665-666

[4]Mostafa M M,Rahma E H,Rady A H.Chemical and nutritional changes in soybean during germination[J].Food Chemistry,1987,23 (4):257-275

[5]线郁,张林,赵楠楠,等.优质豆芽菜生产研究现状与展望[J].安徽农业科学,2009,37(20):9446-9448

[6]柴伟国,赵建阳,邹礼根,等.豆芽无公害生产技术[J].中国蔬菜, 2006,18(10):38-39

[7]张永清,顾振新,张颖,等.豆芽生产中大豆浸泡条件与吸水率和发芽率的关系研究[J].食品研究与开发,2007,28(11):26-29

[8]中华人民共和国卫生部.GB 5009.5-2010食品安全国家标准食品中蛋白质的测定[S].北京:中国标准出版社,2010:1-4

[9]国家标准局.GB 6195-1986水果、蔬菜维生素C含量测定法[S].北京:中国标准出版社,1986:90-93

[10]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 15672-2009食用菌中总糖含量的测定[S].北京:中国标准出版社,2009:1-2

[11]郑建仙.功能性膳食纤维[M].北京:化学工业出版社,2005:159-161

[12]李会合,田秀英,季天委.蔬菜品质评价方法研究进展[J].安徽农业科学,2009,37(13):5920-5922

[13]李杨.发芽大豆营养学评价及产品开发[D].哈尔滨:哈尔滨商业大学,2010

[14]Lee J,Hwang Y,Lee J,et al.Metabolic alterations of lutein,β-carotene and chlorophyll a during germination of two soybean sprout varieties [J].Food Chem,2013,141(3):3177-3182

[15]Dogra J,Dhaliwal Y S,Kalia M.Effect of soaking,germination,heating and roasting on the chemical composition and nutritional quality of soybean and its utilization in various Indian leavened products[J]. Journal of food science and technology,2001,38(5):453-457

[16]王莘,胡可心.豆类萌发期蛋白质和氨基酸含量的比较分析[J].吉林农业大学学报,2003,25(1):21-23

[17]高怀春.辣椒果实存放及熟化过程中维生素C含量变化的研究[J].食品工业科技,2007,28(2):227-229

[18]唐淑芬,周玉东,姚妙爱.糙米发芽过程中总糖和还原糖的含量变化研究[J].农业机械,2011,6(17):102-105

[19]黄惠华,袁春华.茶树春梢生长期粗纤维含量的变化及与节茎长度的相关性[J].湖南农业大学学报:自然科学版,1990,5(4):337-342

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.24.029

收稿日期：2015-04-07

作者简介：陈玥（1991—），女（汉），硕士研究生，研究方向：食品工程。

*通信作者：陈野，男（汉），教授，博导，研究方向：食品科学。

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