傑克與大豆

大家好!我是小傑克,我是那個種魔豆發大財的傑克的曾曾曾……曾孫。我今天不是要教大家去巨人家裡偷東西啦(雖然當時我曾曾曾……曾爺爺家境差想讓媽媽生活好過點,但偷人東西又滅口真的不好)!雖然我沒有魔豆可以種,但多年種豆的經驗我發現豆子真的好可愛!所以我忍不住想跟大家分享各種「豆」知識,讓大家都知道豆豆的美好。豆科(Fabaceae)植物成員數量龐大,除了常見的食用豆種外,從台灣早期造林樹種相思樹到草地常見的含羞草與傳說中的四葉幸運草(此指苜蓿草,酢漿草屬於酢漿草科而非豆科)都屬於豆科。在這麼多種的豆豆中我最喜歡大豆(Glycine max)了!你知道嗎?我們生活中常聽到的大豆沙拉油、黃豆、毛豆以及黑色種皮青色豆仁的那種黑豆其實通通都是指大豆喔!大豆全身上下都是寶,我就分別針對根、莖與種子仔細介紹吧!

大豆的根有什麼特別之處呢?如果你找來一棵生長中的大豆植株並仔細檢查其根部,你會發現一顆顆的小瘤,大部分的小瘤切開後剖面呈粉紅色,這些小瘤其實是與大豆共生的大豆根瘤菌的傑作。許多豆科植物根系皆有根瘤菌共生,且具有專一性,例如大豆根瘤菌跟苜蓿或豌豆是不能成為好朋友的。大豆根瘤菌是一種專門與大豆根部共生的細菌,既然是共生關係,大豆根瘤菌對於大豆生長有什麼好處呢?氮(N)、磷(P)、鉀(K)是植物生長需求最大的三種元素,雖然大氣中充滿了氮氣,但植物本身並無法直接利用,只能從土壤吸收氮化合物。如果土壤中缺乏氮肥,植物就會長不好。豆科植物神奇的地方就是能藉由根瘤菌的幫助行生物固氮,即使所生長的土地不肥沃也不怕。根瘤菌藉由固氮酶直接將空氣中的氮固定並轉化成為植物可吸收的形式,植物死亡並被土壤微生物分解後可以幫助提高貧瘠土壤的肥力,所以豆科一年生的植物也常作為綠肥或與禾本科作物輪作。由於固氮酶催化固氮反應的過程中需要避免與氧氣接觸,此時豆科植物特有的豆血紅素(leghemoglobin)就扮演了重要角色。與人體的血紅素結構相仿,豆血紅素可以與氧結合,降低固氮酶反應時的氧濃度,使固氮作用有效率的進行。有趣的是,豆科植物的豆血紅素基因只會在被根瘤菌感染後表現,這種共生演化關係真是太巧妙了!根瘤菌存在土壤中,當接觸到豆科植物的根後會感染根組織並形成膨大的根瘤組織,幫助豆科植物固氮,豆科植物則提供根瘤菌一個溫暖的家,也將部分光合作用產物分享給根瘤菌,彼此合作著生活,這樣的友誼是不是很棒呢?

我喜歡大豆根與根瘤菌之間的夥伴關係,也喜歡大豆莖的生長奧秘。我們常吃的豆芽有豌豆苗、苜蓿芽,還有豆芽菜(綠豆芽或黃豆芽),豆芽菜主要食用部位生物學上稱為胚軸,胚軸是幼苗的一部分,下接胚根上接子葉,幼苗成長後會發育為莖。如果你親自用土壤種植過綠豆,你會發現其實綠豆芽長得並不像餐桌上的樣子。豆芽菜不僅長得白白胖胖,根不長葉也不綠,為什麼豆芽菜會長成這樣呢?這其實是由植物體內各種荷爾蒙與外在環境因素的變化所導致的。植物在缺乏光照環境下發芽後會努力延長胚軸,豆芽胚軸細胞吸飽水分後會增加細胞液泡中的膨壓,提供「頂」開土壤的力量,以盡速衝出土壤接收陽光並行光合作用。這個過程中植物體藉由例如生長素(auxin)、細胞分裂素(cytokinin)與吉貝素(gibberellin)等植物荷爾蒙的相互調控,抑制根與葉生長,增加胚軸的細胞分裂與細胞增大,所以一些食品工廠在「孵育」豆芽菜過程中,除了保持黑暗浸水培養「騙」植物再努力一把就可以看到陽光了,也會添加一些人工合成的植物荷爾蒙來加速這個過程,使豆芽胚軸長得粗壯。單純的小豆豆就這樣長成又白又脆的豆芽菜,然後被我們吃掉了(不好意思)。

除了大豆的營養器官(根、莖與葉)外,與我們的飲食生活最息息相關的便屬大豆種子了。與單子葉的稻米或麥子(胚乳儲存大量澱粉)不同,大豆為雙子葉植物,種子的養分主要儲存在子葉裡,主要成分是油脂與蛋白質,我們常喝的豆漿中的乳白色就是植物細胞壁與細胞膜受到物理性的破壞後所釋出大量水溶性蛋白質。豆漿製程中非水溶性的殘渣沉澱(俗稱豆渣)亦含有豐富蛋白質與膳食纖維,對人體健康好處多多。大豆種子所含的化合物眾多,有些有助於人體健康,其中值得一提的便是豐富的大豆異黃酮(soy isoflavones)。異黃酮屬於黃酮類化合物,與植物花青素一樣具有抗氧化的效果。大豆異黃酮又因為與人體雌激素化學分子相似,長期食用大豆製品有助於改善女性荷爾蒙失調所引起的症狀,對於骨質疏鬆症與某些癌症也有預防效果。但大豆種子同時也含有一些不利人體的物質,你或許聽說過未煮沸的豆漿並不適合飲用,原因便在於大豆含有大量的皂素(saponin)與胰蛋白酶。這些物質會使人產生腹瀉、腹痛與消化不良等症狀,而充分煮沸生豆漿可以破壞這些成分。皂素這種化合物同時具有親水與親脂的性質,在煮豆漿攪拌的過程中會產生大量泡泡,容易與到達沸點產生的泡泡混淆而使人誤以為豆漿已煮沸,故自製豆漿時必須小心仔細煮沸,以去除這些不良於人體的物質。

大豆種子除了鮮食或以豆漿凝固製成豆腐、豆乾等製品,發酵豆製品種類更是千變萬化,可以無鹽發酵製成黏黏糊糊的納豆或臭豆腐,也可以加鹽發酵製成醬油、味噌與豆腐乳等。發酵(fermentation)可以解釋為生物產生的酵素對有機物的分解過程,與「腐敗」有相似之處,但爛掉臭酸的豆腐並不等於臭豆腐或豆腐乳啊!發酵與腐敗的主要差別便在於

  • 菌群。發酵是由少數主要菌群主導,而腐敗是由多種不特定微生物共同作用。
  • 產物、發酵過程主要產物單一(乳酸、醋酸或酒精)且人體食用後無害,腐敗過程產物雜亂發臭且可能含有有毒物質。
  • 人為培養與否。發酵需要特定條件(缺氧、避光或高鹽高糖),腐敗通常自然發生。

雖然現代發酵豆製品的做法十分多樣,原則上皆是由被篩選出來的特別菌種與大豆或豆腐共同培養發酵而成。例如納豆即是藉由一種枯草桿菌(Bacillus subtilis natto,俗稱納豆菌)將大豆蛋白質分解而釋出麩胺酸,形成特殊風味,製作過程中會先殺菌再專一培養純化的納豆菌,而納豆菌本身對人體無害,因此可以放心食用。除了大豆本身具有的營養,一些發酵豆製品也有更多維生素含量,且由於蛋白質被發酵分解成較小分子,更容易被人體消化與吸收。

豆科植物種類眾多又營養豐富,大豆更是魅力難擋,我的鄰居豌豆公主因為床墊下的豆子而睡不好,原本很討厭豆豆的她在聽我說豆豆的各種優點後也愛上豆豆囉!太好了呢!

獲得”財團法人國立自然科學博物館文教基金會科普寫作網路平台”審稿通過

原文連結:http://foundation.nmns.edu.tw/writing/hotnews2_detail.php?gid=10&id=1012