多种干豆品种中棉子糖家族寡糖含量的多环境评估及其在罐装过程中的减少情况

《Journal of the Science of Food and Agriculture》：Multi-environment evaluation of raffinose-family oligosaccharide content in diverse dry bean varieties and their reduction upon canning

干豆中 raffinose family oligosaccharide (RFO) 含量受遗传和环境因素共同影响，多地点田间试验显示遗传差异导致RFO含量39%波动，环境因素如极端天气可使RFO含量升高。热处理实验表明28-32℃逆境会显著增加RFO积累，与种子成熟度相关。罐装过程中RFO流失率差异达30%-69%，与品种特性（如 hydration coefficient和种子大小）显著相关，黄大豆类RFO原始含量低但罐装后保留较多，而Pinto豆类罐装后RFO减少更明显。研究揭示了选择低RFO品种及优化加工工艺对改善豆制品适口性的重要性。

　　干豆（*Phaseolus vulgaris*）是全球种植和消费最广泛的豆类作物之一，不仅为全球提供了经济实惠且可持续的蛋白质来源，还富含复杂碳水化合物、纤维和矿物质。然而，干豆中含有大量属于果聚糖家族的寡糖（RFO），这些物质被视为抗营养成分，因为它们可能导致胀气和消化不适，从而限制了干豆食品的吸引力。尽管不同干豆品种之间RFO含量存在显著差异，且一些食品加工步骤如浸泡和罐装已被证实可以减少RFO水平，但目前对田间生长条件下RFO积累的影响以及干豆种子在后续加工中RFO减少的品种差异了解有限。

研究探讨了不同干豆品种在灌溉条件下进行多环境试验的结果，以调查RFO含量的来源。此外，还进行了受控的热处理实验，评估中等热应激对种子RFO积累的影响。实验结果表明，RFO含量在遗传和环境因素的共同作用下存在显著的1.7倍差异，并且当植物在种子灌浆过程中遭遇非生物应激事件时，RFO含量会显著增加。RFO含量与蔗糖水平呈正相关，但与淀粉水平无相关性。当对多环境试验中收集的样品进行罐装处理时，发现不同干豆品种在罐装过程中RFO减少的程度存在显著差异，从初始水平减少30%到69%不等。

研究明确了环境因素对RFO水平的影响，并识别了特定基因型和市场类别的低RFO含量干豆。然而，要预测在最终食品产品中RFO含量较低的干豆作物，还必须考虑RFO在加工过程中的差异。这一发现对选择适合生产低RFO含量食品的干豆品种具有指导意义。

干豆中RFO含量的显著变化，主要来源于遗传、环境和加工过程的相互作用。在本研究中，干豆品种的RFO含量在多个地点种植，并在三个连续的田间季节中进行分析。结果表明，所有三个碳水化合物（RFO、蔗糖和淀粉）的含量在品种和环境因素之间存在显著差异，且其相互作用也十分明显。总体来看，RFO、碳水化合物和蔗糖的含量之间没有明显的相关性，但在某些品种内部，RFO与蔗糖含量之间存在正相关，且RFO含量与种子重量之间存在负相关。这些结果表明，品种内部的基因型对RFO含量的稳定性具有重要影响。

在田间试验中，发现RFO含量在某些特定年份存在显著变化，例如在2023年的Bow Island种植区，由于遭遇冰雹灾害，导致植株的冠层和豆荚在R7和R8生长阶段受损，这一应激事件与RFO含量的显著增加相关，而与蔗糖和淀粉含量无关。这表明非生物应激事件，如冰雹，可能显著影响RFO的积累。此外，通过重新组织数据，发现不同市场类别之间的RFO含量存在差异，黄色干豆的RFO含量通常较低，而红色和红莓干豆的平均RFO含量也较低。

在罐装过程中，RFO含量的减少主要归因于RFO向周围液体的渗出。然而，不同干豆品种在罐装过程中的RFO减少程度存在显著差异。研究发现，不同品种的RFO渗出比例在43%到69%之间，且罐装后的RFO含量主要由渗出决定，而非初始RFO含量。相比之下，蔗糖含量在干豆和罐装样品之间具有良好的相关性。虽然RFO和蔗糖的渗出与种子的水合系数呈正相关，但RFO的渗出与种子大小呈负相关，这表明较大的种子在罐装过程中能保留更多的可溶性碳水化合物。

此外，研究还发现热应激在种子灌浆期间会促进RFO的积累。在受控条件下，12个干豆品种分别经历了两种连续的10天热处理，或保持在对照条件下。结果显示，热处理显著增加了种子的RFO含量，且不同品种对热处理的反应存在差异。其中，‘AAC Y012’品种对热处理的反应最为敏感，RFO含量平均增加了30%。而其他品种的RFO含量变化则不显著。值得注意的是，热处理对淀粉含量的影响与RFO相反，热处理显著降低了淀粉含量，且淀粉含量与蛋白质含量之间存在负相关。相比之下，热处理对蔗糖含量的影响较小，且在不同品种之间没有明显规律。

研究还发现，RFO含量在不同市场类别中存在显著差异，其中黄色干豆的RFO含量通常较低，而红豆和红莓干豆的RFO含量也较低。这表明某些市场类别可能更适合需要低RFO含量的应用。然而，不同品种的RFO含量在不同环境条件下的表现也存在显著差异，这可能与种子的大小和水合能力有关。

在罐装过程中，RFO含量的减少程度因品种而异，这可能与不同品种的渗出特性有关。研究还发现，RFO和蔗糖的渗出与水合系数呈正相关，而与种子大小呈负相关。这表明，在罐装过程中，较大的种子可能保留更多的可溶性碳水化合物，而较小的种子则更容易渗出RFO和蔗糖。

研究还发现，RFO含量在不同市场类别中存在显著差异，其中黄色干豆的RFO含量通常较低，而红豆和红莓干豆的RFO含量也较低。这表明某些市场类别可能更适合需要低RFO含量的应用。然而，不同品种的RFO含量在不同环境条件下的表现也存在显著差异，这可能与种子的大小和水合能力有关。

总体来看，RFO含量的变化不仅受到遗传和环境因素的影响，还受到加工过程的影响。研究发现，热应激在种子灌浆期间会促进RFO的积累，而水合系数和种子大小则可能影响RFO和蔗糖的渗出。这些结果表明，选择适合生产低RFO含量食品的干豆品种时，需要综合考虑环境条件、加工方法以及品种特性。

此外，研究还发现，RFO含量在不同市场类别中存在显著差异，其中黄色干豆的RFO含量通常较低，而红豆和红莓干豆的RFO含量也较低。这表明某些市场类别可能更适合需要低RFO含量的应用。然而，不同品种的RFO含量在不同环境条件下的表现也存在显著差异，这可能与种子的大小和水合能力有关。

研究进一步揭示了RFO含量在不同品种和环境条件下的变化模式。通过分析不同品种在不同地点的RFO含量，发现某些品种在特定环境条件下表现出更高的RFO积累，而另一些品种则表现出更低的RFO含量。这些结果表明，环境条件对RFO含量的影响是复杂的，可能涉及多种因素，如温度、湿度和应激事件。

最后，研究指出，选择适合生产低RFO含量食品的干豆品种时，需要综合考虑环境条件、加工方法以及品种特性。通过这些发现，可以为干豆的品种选择提供科学依据，以提高其在加工后的可接受性和消费量。