◎ 朱梦岩，孔文桐，周 靖，曹 晖

（扬州大学旅游烹饪学院食品科学与工程学院，江苏 扬州 225000）

黑豆原产于黑龙江省、辽宁省、吉林省和安徽省，现如今在我国各地都有广泛种植，黑豆加工的经济效益来源主要是新鲜黑豆本身及一些简单的初级加工产品。黑豆皮是黑豆的种皮，是优质膳食纤维的理想来源，但多数被作为饲料使用，其潜在的价值没有被挖掘出来。天然的黑豆皮膳食纤维具有明显的生理活性，具有降血糖、降血脂、抗氧化、吸附重金属和促进肠道蠕动等功能[1]。因此，从黑豆皮中提取水溶性膳食纤维并加以利用可以大幅提高黑豆皮资源的附加值，将为黑豆种植及加工行业增加额外的经济效益。

1 黑豆皮水溶性膳食纤维的提取

1.1 超微粉碎辅助酶水解技术提取

超微粉碎技术是利用特殊的粉碎设备，通过一定的加工工艺流程，对物料进行碾磨、冲击、剪切等，将粒径3 mm以上的物料粉碎至粒径为10～25 μm以下的微细颗粒，从而使产品具有界面活性，呈现出特殊的功能[2]。同时，在纤维素酶的作用下，部分水不溶性膳食纤维发生降解，转变为水溶性膳食纤维析出。超微粉碎辅助酶法提取使黑豆皮粉体颗粒微细化，增大了孔隙率和比表面积，进而扩大了与酶试剂及溶剂的接触面积，缩短了酶解反应的时间，而且超微粉碎可以快速降解黑豆皮细胞细胞壁，增加黑豆皮细胞的亲水性，加速水溶性膳食纤维的析出。乔小全等[3]研究发现，超微粉碎辅助酶法制备黑豆皮水溶性膳食纤维的最优工艺为物料粒径25～38 μm、液固比30∶1（mL·g-1）、酶底比188（U·mg-1）、温度60 ℃、酶解2 h。该条件下，黑豆皮水溶性膳食纤维平均得率为12.01%。

1.2 超声-微波协同方法提取

微波辅助提取是利用微波产生的高效内热和电介质热，而超声波辅助提取则是因空穴作用产生高强度机械效应，其具有细胞破碎、加速质量传递与增加穿透性等优势。但微波辅助提取存在加热不均的问题，超声波辅助提取存在热效应较弱的问题。因此，采用超声-微波协同方法提取可以进行互补进而弥补彼此的弱势[4]。沈蒙等[5]研究发现，超声-微波协同方法制备黑豆皮水溶性膳食纤维的最优工艺为：料液比1∶40（g∶mL），微波功率450 W，微波时间 30 min，微波温度45 ℃，该条件下，黑豆皮水溶性膳食纤维平均得率为15.73%。

1.3 应用碱性过氧化氢法改性

过氧化氢是一种高效、无毒、无味且价格低廉的环保型试剂，且其在降解多糖、脱除木质素、增加半纤维素溶解、改善纤维素水合性质等方面具有良好作用[6]。此方法操作过程简单且成本较低，而且过氧化氢在处理过程中会被完全分解，产物中无其他残留。冯子倩等[7]研究发现，黑豆皮膳食纤维碱性过氧化氢改性制备黑豆皮水溶性膳食纤维的最优工艺为：pH值为11，H2O2浓度15%，反应时间0.5 h，料液比为 1∶18（m/V）。该条件下，黑豆皮水溶性膳食纤维平均得率为16.85%。从产业化角度分析，应用碱性过氧化氢法改性的方法生产成本水平相对较低，操作上相较于其他方法也便利许多，且反应条件温和，过氧化氢在处理过程中会被完全分解，产物中无其他残留，有利于实现工厂化设计。

1.4 酶法改性提取

酶法改性是使用纤维素酶和半纤维素酶将黑豆皮细胞中的纤维素和半纤维素降解为小分子的物质从而被乙醇析出为沉淀物，从而增加可溶性膳食纤维的提取率。沈蒙等[8]研究发现，酶法改性制备黑豆皮水溶性膳食纤维的最优工艺为：酶（纤维素酶∶半纤维素酶=1∶2）的添加量为5%，pH值为4.6，温度为50 ℃，时间为3 h。该条件下，黑豆皮水溶性膳食纤维平均得率为14.90%。利用酶法改性制备黑豆皮水溶性膳食纤维的操作相对简单，副产物利于控制，但成本也相对较高。

1.5 超声微波辅助酶法提取

纤维素酶在一定条件下能对膳食纤维进行酶解，使长链多糖分解为水溶性较好的短链片段，以此将不溶性膳食纤维转化为可溶性膳食纤维。巫永华等[9]研究发现利用超声微波辅助酶法提取黑豆皮水溶性膳食纤维的最优工艺为：料液比1∶25 （g∶mL），纤维素添加量20 mg·g-1，温度为60 ℃条件下提取 23 min。该条件下，黑豆皮水溶性膳食纤维平均得率为19.12%±0.23%。超声微波辅助酶法提取黑豆皮水溶性膳食纤维的平均得率最高，但此方法对于实验设备的要求较高，且超声波对环境的污染较大，用于实验室制备研究尚可，不利于工业化大规模生产。

2 黑豆皮水溶性膳食纤维的功能性

2.1 预防和改善Ⅱ型糖尿病

沈蒙等[10]通过建立糖尿病小鼠模型，并连续给予小鼠灌胃黑豆皮可溶性膳食纤维实验发现，黑豆皮可溶性膳食纤维具有较好的缓解糖尿病小鼠体质量、血糖、INS水平和抗炎因子的浓度，修复受损伤的胰岛组织的功能，为相关方面保健食品的开发提供了一定的科学依据。

2.2 预防心血管疾病

冯子倩等[7]通过胆酸结合实验研究发现，利用碱性过氧化氢对黑豆皮改性后得到的黑豆皮可溶性膳食纤维有着较强的胆酸结合能力，且在低浓度下结合能力更强，说明改性后的黑豆皮水溶性膳食纤维具有潜在的降血脂功能，此实验为黑豆皮水溶性膳食纤维在预防心血管疾病方面的深度开发提供了依据。

2.3 增加饱腹感、改善肠道环境

膳食纤维能使粪便变软并增加粪便排出量，同时能与肠道内致癌物结合并将其通过粪便排除体外。膳食纤维还能诱导有益好氧菌的大量繁殖并以此改变肠内微生物群的构成与代谢。研究表明，膳食纤维在增加饱腹感及粪便排出量与其持水力、膨胀力有着密切的关系[11]。巫永华等[9]对黑豆皮水溶性膳食纤维进行微观结构分析发现，其表面较为粗糙，存在许多不规则的颗粒状物质，且有大量的褶皱和孔隙存在。大量的褶皱有利于增加膳食纤维与其他物质作用时的接触面积，而孔隙的存在有利于水分子进入膳食纤维内部，以此形成的氢键或偶极作用可以大幅增加膳食纤维的吸附能力，从而使黑豆皮水溶性膳食纤维的持水力和膨胀力增加[12]。

3 黑豆皮水溶性膳食纤维在食品中的应用

3.1 开发以碳水化合物为基质的脂肪模拟物

研究表明，水溶性膳食纤维中含量较高的脂肪模拟物所形成的网状结构有利于截留大量水分，因此黑豆皮水溶性膳食纤维制成的脂肪模拟物能明显改善肉制品的持水性、弹性等特点。此外，以水状液体体系的物理特性来模拟脂肪滑润的口感，能产生奶油状的润滑感和黏稠度[13]。

3.2 制备黑豆皮膳食纤维——明胶复配胶体

夏琪[14]研究了黑豆皮膳食纤维——明胶复配胶体的制备及应用，通过猪肉丸的制作以及品质测定，说明将膳食纤维和复配胶体应用于肉质品中是可行的，为黑豆皮水溶性膳食纤维和交联凝胶的具体应用提供了参考，也为健康食品的开发提供了依据。

4 结语

与国外相比，我国对于黑豆皮的综合利用水平较低。现有的中文文献已经对黑豆皮中水溶性膳食纤维的功能特性有了一定的研究基础，但是在具体的医药、调味品、保健食品开发领域的实际应用则比较欠缺。国内的相关科研方向都是从提取黑豆皮中的花色苷和花青素等天然色素的角度出发，而对于黑豆皮中水溶性膳食纤维的开发应用方面，研究相对较少。由此说明，如果作为副产品的黑豆皮经过研究后能投入产业化生产，这不仅会变废为宝，产生额外的经济效益，而且提取出的水溶性膳食纤维也会对促进人们的身体健康产生深远的影响。