《Legume Science》：Innovative Processing Technologies for Legumes and Legume Products—A Review
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近年来，全球范围内对植物基食品的需求显著增加，以改善粮食安全、减少营养不良并促进人类健康。豆类是一类营养丰富、可持续且成本较低的植物基食品来源，因此被视为开发新型食品的健康选择。然而，由于加工耗时较长以及凝集素、植酸酶和生物碱等抗营养因子的存在，豆类消费尤其在
近年来，全球范围内对植物基食品的需求显著增加，以改善粮食安全、减少营养不良并促进人类健康。豆类是一类营养丰富、可持续且成本较低的植物基食品来源，因此被视为开发新型食品的健康选择。然而，由于加工耗时较长以及凝集素、植酸酶和生物碱等抗营养因子的存在，豆类消费尤其在许多发达国家仍受到限制。多种创新加工技术可有效去除或降低抗营养因子，同时开发营养、安全且即食的豆类制品。这些技术包括高静水压处理（high-pressure processing, HPP）、脉冲电场（pulsed electric fields, PEF）、欧姆加热（ohmic heating, OH）、超声辅助水合（ultrasound-assisted hydration, UAH）、射频（radio frequency, RF）加热、电离辐照、冷等离子体及臭氧处理，适用于豆类及其制品。经适当优化后，这些创新技术能够提高水合速率、缩短蒸煮时间、改善蛋白质提取率并增强微生物安全性。它们还有助于调控不良风味，促进淀粉、膳食纤维及其他加工副流的高值化利用，支撑产业增值。然而，目前尚无一种加工技术适用于所有豆类，因为不同物种和品种之间的组成、结构及加工行为差异较大。因此，仍需依据每种豆类的特性、目标产品、产品品质、能源需求及环境影响，进一步开展加工条件的优化研究。本综述的主要目标在于系统探讨创新食品加工技术及其在豆类与豆类制品中的应用效果与品质影响。
1 引言
豆类隶属豆科（Fabaceae），在满足日益增长人口的食品需求方面发挥着重要作用，因其既能提供主要营养素，又有助于建立多样化和可持续的种植体系。豆类以全籽粒、脱皮籽粒及粉状形式被广泛消费，并用于肉类替代品、休闲食品和烘焙产品生产。豆类提供大量蛋白质、膳食纤维、复杂碳水化合物、维生素、矿物质及其他生物活性成分，其蛋白质含量通常在17%–40%之间，是优质植物蛋白的重要来源。尽管豆类营养优势明显，但风味、香气或异味等问题限制了其在现代食品中的消费者接受度。传统加工方法耗时长、耗水耗能高，且可能导致目标成分和热敏营养素损失。在此背景下，创新加工技术为豆类产品的高效、可持续提取与加工提供了新途径。
2 综述方法
本综述选取六类主要豆类为研究对象，包括扁豆（Lens culinaris）、鹰嘴豆（Cicer arietinum）、绿豆（Vigna radiata）、菜豆（Phaseolus vulgaris）、蚕豆（Vicia faba）和豇豆（Vigna unguiculata）。检索数据库涵盖Web of Science、Scopus、PubMed和Google Scholar，检索时间范围为2001年至2026年7月。检索关键词包括豆类名称以及高静水压（HHP）、脉冲电场（PEF）、欧姆加热、超声辅助水合（UAH）、射频加热、辐照、冷等离子体和臭氧处理等加工技术名称。优先纳入原始研究文章，并以综述文章作为背景支撑；仅涉及农业产量或植物育种而无直接食品加工关联的文献，以及采用传统加工技术的研究未纳入主要证据。
3 创新加工技术
创新加工技术被定义为相对于传统方法能够提高加工效率、营养品质和感官特性的先进方法。本综述涵盖八大类创新加工技术：高静水压处理、脉冲电场、冷等离子体、超声波、电离辐照、射频加热、欧姆加热和臭氧处理。
3.1 高静水压（HHP）加工
HHP是一种非热技术，将食品置于充满水的压力容器中，在20°C–60°C温度下施加通常为100–800 MPa的压力，处理数分钟至数小时。该技术基于等静压原理和Le Chatelier原理，压力可在食品中瞬时、均匀传递，不受产品尺寸和形状限制。HHP能够灭活多种微生物和压敏酶，改善食品安全性和货架期。在豆类中，HHP可加速水合、缩短蒸煮时间、降低部分抗营养因子、改变淀粉和蛋白质结构及功能特性、提高微生物稳定性。研究结果表明，HHP对豆类淀粉的晶体结构和分子结构有明显影响，扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）等分析手段可揭示表面结构、分子键和结晶度的变化。HHP的主要优势是集多种功能于一体，尤其适用于鹰嘴豆泥、豆类涂抹酱、植物基饮品和蛋白凝胶等需避免过度热处理的冷藏产品。然而，HHP对细菌芽孢的灭活效果有限，不能单独作为低酸食品的商业灭菌手段，通常需要冷藏、酸性环境或其他栅栏技术配合。同时，HHP对营养成分的影响因产品基质不同而异，并非总能保留营养素或消除抗营养因子。
3.2 脉冲电场（PEF）
PEF是一种非热新兴技术，将食品暴露于短时高压电场中，通过电穿孔效应在细胞膜上产生微孔，提高细胞膜通透性，从而促进水和其他化合物的传质，改善水合、提取和干燥过程。PEF系统由高压脉冲发生器、处理室、温度控制单元和监测系统组成。在豆类加工中，PEF可提高干燥鹰嘴豆的复水率、促进低聚糖释放，并能改善蛋白提取率和功能性质。研究表明，PEF处理可提高鹰嘴豆蛋白分离物的提取率，改善绿豆蛋白分离物的溶解度、乳化性、表面疏水性和巯基含量。此外，PEF还能改善蚕豆蛋白的功能特性，并对黑豆的体外蛋白消化率产生积极影响。然而，PEF的效果受产品电导率和介质浓度的影响，完整干豆类因低水分和不规则几何结构容易造成电场不均匀，通常需要先进行部分水合才能实现有效电穿孔。
3.3 欧姆加热
欧姆加热是一种现代热加工技术，利用交替电流使食品内部整体生热，而传统加热仅从表面向中心传递热量。加热速率主要取决于食品的电导率，水、盐、酸和溶解离子有助于提高导电性。欧姆加热可实现豆类的连续蒸煮，改善豆粉的起泡性和乳化性，并能通过改变蛋白质结构来调节溶解度、持水性、凝胶形成和泡沫稳定性。与常规加热相比，欧姆加热具有升温迅速、电控精确、表面过热少等优点。然而，对于电导率过低的干豆类、高脂肪花生原料、含气产品和异质食品，欧姆加热难以有效工作；添加水或盐虽可提高电导率，但也可能改变口感、钠含量和最终配方。因此，需针对每种豆类终产品单独优化欧姆加热工艺参数。
3.4 超声辅助水合（UAH）
UAH是一种创新、绿色且节能的技术，利用高于20 kHz的超声波在浸泡水中产生声空化效应，通过“海绵效应”、声流和微射流作用加速水分在豆类中的传质。UAH可在减少浸泡时间的同时降低蒸煮时间，并能改善豆类的质地、生物活性成分和抗营养因子含量。例如，超声辅助浸泡可使鹰嘴豆和豆类的吸水扩散系数增大，浸泡时间显著缩短，部分研究中蒸煮时间也相应减少。在部分条件下，超声还可促进豆类脱苦和铁元素吸收。但UAH的效果受豆类品种、超声频率、功率、温度、浸泡溶液等多种因素影响；长时间超声可能导致豆类硬度增加，若无温度控制，超声产生的热量也会干扰水合效果。因此，超声强度和处理时间需针对具体豆类体系进行精确调控。
3.5 射频（RF）加热
射频加热是一种利用非电离交变电磁场在食品内部产生热量的热加工技术，其穿透深度明显大于微波加热。RF系统主要由射频发生器、电极、处理室和温度监测装置组成，加热效果取决于食品的介电特性、水分含量、化学组成、堆积密度、粒度和电极间距。在豆类中，RF加热已成功用于害虫杀灭、酶失活、干法烫漂、抗营养因子降低及品质改善。研究表明，RF处理可在较短时间内实现对绿豆象等仓储害虫的高效杀灭，同时保持豆类的颜色、发芽率和整体品质。RF加热速度快、穿透能力强，但存在加热不均匀以及设备投资较高等问题，需根据豆类的水分含量和介电特性分别优化电极间距和处理条件。
3.6 电离辐照
电离辐照是一种利用γ射线、电子束或X射线对食品进行处理以改善品质和控制害虫及微生物的方法，常用剂量单位为戈瑞（Gy）或千戈瑞（kGy）。辐照可直接作用于淀粉、蛋白质等分子，也可间接通过水辐解产生的活性物种引发化学变化，从而导致分子断裂、结构改变、蛋白质展开或交联等。在豆类加工中，低剂量γ辐照可改善蛋白质体外消化率、降低植酸和单宁含量，并缩短蒸煮时间；电子束辐照则用于豆类蛋白改性和微生物去污染。辐照效果高度依赖于剂量、豆类类型、水分含量和产品形态。其挑战在于剂量精度要求严格：低剂量可能变化不明显，而高剂量可能导致蛋白质过度变性、氧化交联和成分损失。
3.7 冷等离子体
冷等离子体是部分或完全电离的气体，包含电子、光子、带电粒子以及活性氧（ROS）和活性氮（RNS）物种。这些活性物种可杀灭微生物、氧化修饰蛋白质和酶类，改变种皮表面性质，从而加速水分吸收和发芽。冷等离子体可通过介质阻挡放电（DBD）、等离子体射流或电晕放电等方式产生，既可作用于干种子，也可通过等离子体活化水间接处理种子、芽苗、粉类和蛋白质原料。研究显示，冷等离子体可降低豆类表面微生物数量、改善水合和发芽、提高总酚含量及膳食纤维比例，并降低脂肪氧合酶活性。该技术的优点在于温和非热、处理时间短、用水量少且可减少化学消毒剂使用；但处理效果受电压、功率、时间、工作气体、湿度及豆类表面特性多种因素影响，表面不规则性也易导致处理不充分，过度处理还可能引发脂质和蛋白质氧化。
3.8 臭氧处理
臭氧（O
3）是一种强氧化性气体，可通过腐蚀放电方式产生，以气态或臭氧水形式用于食品表面消毒和储存稳定性改善。臭氧通过氧化作用破坏微生物细胞膜、蛋白质、酶和遗传物质，可有效控制细菌、真菌、仓储害虫及部分真菌毒素，无需传统化学熏蒸剂。在豆类中，臭氧处理可改善种子的水合和发芽，提高脱壳效率和缩短蒸煮时间，并有效杀灭仓储害虫。然而，臭氧的杀菌和改性效果受浓度、温度、湿度、暴露时间、食品基质以及害虫发育阶段等因素影响；剧烈臭氧处理可能导致蛋白质氨基酸、巯基、酚类物质及淀粉糊化性能发生不良改变。
4 局限性与未来方向
本综述所纳入创新加工技术文献具有高度异质性，使各研究之间的直接比较较为困难，目前主要基于定性趋势分析。同时，各技术的研究数量分布不均，且许多研究仅聚焦单一或少数品质指标，尚未完整揭示加工过程引起的豆类结构变化及其与功能品质之间的关联。未来研究应致力于标准化加工条件，结合多种创新技术以优化最终产品品质，并推动相关技术从中试向工业规模转化。
5 结论
豆类及豆类制品是植物蛋白、膳食纤维、矿物质和生物活性成分的重要来源，但获得理想且消费者可接受的豆类产品仍面临诸多挑战。多种创新加工技术为克服这些挑战提供了潜在方案，可用于生产营养型、功能型豆类制品。其效益高度依赖于豆类品种、工艺参数、水分含量和产品类型，单一技术难以适用于所有豆类及其制品。未来应结合传统加工方法，如浸泡、热处理、发酵和分级技术，以更好地保留营养和感官品质；创新加工技术将推动豆类从传统整籽粒消费向高附加值、即食型豆制品的转型升级。
