《BMC Agriculture》：Horse gram: an under-utilized nutrient-rich legume crop as a potential candidate for sustainable agriculture
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营养缺乏的食物被广泛认为是导致营养不良的主要原因，并影响全球粮食安全。这促使人们更加关注营养丰富且未被充分利用的食用作物作为潜在解决方案。Macrotyloma uniflorum（马豆，Horse gram）是一种重要却被忽视的豆科植物，富含蛋白质、碳水化合
营养缺乏的食物被广泛认为是导致营养不良的主要原因，并影响全球粮食安全。这促使人们更加关注营养丰富且未被充分利用的食用作物作为潜在解决方案。Macrotyloma uniflorum（马豆，Horse gram）是一种重要却被忽视的豆科植物，富含蛋白质、碳水化合物、维生素、脂肪酸、纤维、矿物质和有价值的植物化学物质（phytochemicals），使其适用于人类和动物食用。马豆在各种传统食品体系中被提及，凸显其文化意义。该作物能够耐受恶劣的环境条件，如干旱和低土壤肥力。考虑到马豆的营养益处，有必要制定保护策略和开发增值产品，以提升其市场潜力，作为应对全球粮食不安全与营养不良的可持续解决方案。本综述深入介绍了马豆的植物学特征、营养成分以及增值产品的开发。总体目标是强调马豆的益处，并鼓励其增值和利用，以解决营养不良、加强粮食安全和支持可持续农业。临床试验编号：不适用。
本文综述了马豆（Macrotyloma uniflorum）作为可持续农业潜在作物的多方面特征。
### 马豆：习性与生境
马豆为一年生或多年生作物，适应多种土壤类型，包括黏壤土稻田、深红色壤土和黑棉土，所需年均温度为18–27°C，可耐受40°C高温，但在20°C以下生长缓慢。株高平均30–40 cm，茎干纤细柔弱，呈灌木状生长。耕作、播种和养分管理方法可显著提高马豆产量。该作物广泛种植于世界亚热带、温带和半干旱地区，海拔1800米及以上，在低肥力或边际土壤以及年降雨量低至380 mm的条件下均能生长。马豆在非洲、东南亚和澳大利亚主要用作粮食和饲料，作物残茬和秸秆可用作绿肥、饲料和燃料增强剂。
### 营养成分
马豆富含碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维、维生素和矿物质，如铁、钼和钙。全籽和脱壳籽粒的碳水化合物含量分别为51.9%–60.9%和56.8%–66.4%，包含葡萄糖、肌醇、阿拉伯糖、半乳糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等可溶性糖。生籽粒含22%–44%淀粉，其中约85%为可消化淀粉，14.47%为抗性淀粉，3.38%与不溶性膳食纤维结合。蛋白质含量因品种而异，介于18.5%–31.2%之间；脱壳籽粒蛋白质含量（18.4%–25.5%）高于全籽（17.9%–25.3%）。野生种Macrotyloma sargarhwalensis蛋白质含量更高，达38.4±1.03%。球蛋白占总蛋白的60%–90%，谷蛋白和清蛋白各占10%–20%。马豆赖氨酸含量（0.52 g g
?1 N）高于黑豆（0.48 g g
?1 N）和木豆（0.40 g g
?1 N），且其苏氨酸（3.8 mg/100 g）、亮氨酸（9 mg/100 g）、异亮氨酸（6.1 mg/100 g）、苯丙氨酸（6.3 mg/100 g）、缬氨酸（6.5 mg/100 g）和组氨酸（3.2 mg/100 g）含量均超过芸豆。脂肪含量为0.6%–2.6%，其中脱壳籽粒含0.8%–2.1%，全籽含0.7%–2.1%粗脂肪。种子富含必需脂肪酸，包含27.5%饱和脂肪酸和72.5%不饱和脂肪酸，主要有亚油酸、油酸和亚麻酸。总膳食纤维含量为28.8%，其中不溶性纤维占27.8%，可溶性纤维占1.1%，不溶性纤维与可溶性纤维之比（IDF:SDF）为24.6。马豆面粉含16.3%膳食纤维（14.9%不溶性、1.4%可溶性）及2.2%抗性淀粉。种子水分含量为6.5%–10.8%，灰分含量为3.4%–4.3%，表明矿物质丰富。马豆是钙、铁、锌、镁、磷和钾的优良来源，叶片矿物质含量约4.5%，高于其他蔬菜（1.5%–2.4%）。种子还提供烟酸、泛酸、核黄素、吡哆醇、硫胺素、生育酚和叶酸等维生素，对生理功能至关重要。
### 植物化学特征
马豆富含植物化学物质。种子总酚含量约0.9 mg/g，主要成分为对香豆酸（p-coumaric acid，40.9 μg/g干重dw）和对羟基苯甲酸（20.1 μg/g dw）。子叶富含酚类和黄酮类化合物，包括阿魏酸、对羟基苯甲酸（7.8 mg/100 g dw）、槲皮素（129.5 mg/100 g dw）、杨梅素（35.5 mg/100 g dw）和山柰酚（117.2 mg/100 g dw）。胚轴含有异黄酮类化合物——大豆苷元（daidzein，22.2 mg/100 g）和染料木素（genistein，44.7 mg/100 g）。单宁浓度范围为763.7–895.9 mg/100 g，超过其他豆类。植酸即肌醇六磷酸，是主要磷储库，种子中含量为184 mg/100 g（约占全磷的57%），面粉中约10.2 mg/g。
### 限制营养的化合物及其减轻方法
豆类含有营养限制因子，如生物碱、皂苷、单宁、酚类、植酸和蛋白质抑制剂。马豆种子特别含有淀粉酶和胰蛋白酶抑制剂及植酸盐。种子制备的面粉含植酸（10.2±0.4 mg/g）、多酚（14.3±0.4 mg GA/g）、低聚糖（26.8 mg/g）和胰蛋白酶抑制剂（9246±18 TIU/g）。这些化合物虽具有降低结肠癌、便秘、胆结石、心脏病、憩室病、龋齿和糖尿病风险的潜在健康益处，但显著损害矿物质生物利用度。植酸盐、单宁和草酸螯合铁和钙等矿物质，形成不溶性盐，阻碍吸收。其他抗营养因子包括蛋白酶抑制剂、胰蛋白酶抑制剂、产气因子和血凝素。蛋白酶抑制剂通过靶向蛋白水解酶阻碍蛋白质消化。胰蛋白酶抑制剂在豆类中含量较高，显著阻断胰蛋白酶活性。低聚糖如毛蕊花糖、水苏糖和棉子糖（α-半乳糖基蔗糖衍生物）可导致肠胃不适。血凝素（凝集素和植物凝集素）主要存在于种子中，也存在于根、茎和叶中，可能通过与免疫因子和红细胞相互作用引起肠道损伤和营养性贫血。适当的加工可减少这些抗营养因子，提高营养生物利用度。
### 加工方法
#### 浸泡
浸泡12–18小时可降低胰蛋白酶抑制剂、单宁和植酸，同时增加锰、锌、铜和铁等矿物质含量。研究表明，浸泡12小时和24小时可使胰蛋白酶抑制剂从12.2 mg/100 g降至11.7 mg/100 g，植酸从10.4 mg/100 g降至9.2 mg/100 g，单宁从2.3 mg/100 g降至2.1 mg/100 g。
#### 发芽
发芽是一种经济高效的方法，可降低发芽后的单宁、黄酮类和酚类物质，同时提高水分、灰分和总蛋白含量，略微降低碳水化合物、粗脂肪和纤维。发芽期间酶活化可水解淀粉、脂肪和蛋白质，从而减少包括胰蛋白酶抑制剂在内的抗营养化合物。
#### 脱壳
去除种皮可降低草酸、胰蛋白酶抑制剂、植酸和单宁，同时提高蛋白质、脂质和糖含量。该过程可能降低黄酮类等抗氧化化合物水平，从而影响其抗氧化特性。与发芽结合时，脱壳可协同提高马豆的营养价值并减少抗营养因子
