综述：抗营养因子的新旧导航：对可持续富蛋白成分和创新加工技术的全面批判性探索

本综述系统探讨了可持续蛋白源（如豆类、昆虫、藻类等）中抗营养因子（ANFs）的化学特性、生物效应及作用机制，并评估了传统与创新加工技术（如发酵、挤压）对ANF活性及营养品质的调控作用。文章强调，需改进现有ANFs分析方法以准确评估新型蛋白原料的安全性，并指出某些ANFs在特定条件下可能产生健康益处（如调节肠道菌群）。该研究为开发营养均衡的可持续食品提供了关键见解。

　　

在全球追求可持续食品系统的大背景下，寻找传统动物蛋白的替代来源已成为当务之急。然而，许多潜在的可持续蛋白原料，如豆类、昆虫、藻类和微生物生物质，往往含有抗营养因子（ANFs），这些物质可能降低营养素的生物利用度，甚至对健康产生负面影响。理解并有效管理这些ANFs，是确保替代蛋白不仅环保且营养安全的关键。

抗营养因子的全球视角与新食品法规

许多国家和地区，如欧盟、英国、加拿大等，都要求对新型食品进行上市前的安全性评估，其中对ANFs的评估是营养质量评价的重要组成部分。然而，不同司法管辖区的监管模式各异，例如美国采用“普遍认为安全”（GRAS）的自我监管模式。这种监管环境的差异性，加上对新型蛋白源（如昆虫、藻类）中ANFs的认识尚不充分，为全球贸易和消费者安全带来了挑战。

抗营养因子的化学特性、作用机制与分析挑战

ANFs种类繁多，可根据其化学性质分为非蛋白类（np-ANFs）和蛋白类（p-ANFs）。

非蛋白类抗营养因子（np-ANFs）

皂苷是一类具有两亲性的化合物，广泛存在于豆类、谷物、昆虫和藻类中。它们能与蛋白质、矿物质形成复合物，影响营养吸收。皂苷的浓度在不同原料中差异很大，例如扁豆约3.50 mg/g，而某些昆虫餐中可高达53 mg/g。

植酸是植物中主要的磷储存形式，其强大的螯合能力会显著降低钙、铁、锌等矿物质的生物利用度。现有分析方法（如AOAC 986.11）可能无法准确区分具有不同螯合能力的肌醇磷酸盐形式（如InsP6与InsP5），从而高估或低估其实际抗营养活性。

酚类化合物，包括单宁，虽然具有抗氧化等健康益处，但也能通过与消化酶和膳食蛋白结合而降低蛋白质消化率。例如，蚕豆中的单宁含量可达13 mg/g。

其他np-ANFs还包括草酸盐、芥子油苷（及其水解产物如异硫氰酸盐）以及不可消化碳水化合物（如低聚糖、几丁质）。不可消化碳水化合物在结肠中被微生物发酵产气，可能引起胃肠不适。

蛋白类抗营养因子（p-ANFs）

蛋白酶抑制剂，如丝氨酸蛋白酶抑制剂（包括Kunitz型和Bowman-Birk型抑制剂），能抑制胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等消化酶的活性，直接影响蛋白质的消化。它们的活性高度依赖于其三维结构的完整性。

凝集素是一类能特异性结合碳水化合物的蛋白质。某些凝集素（如某些豆类中的凝集素）能结合肠道细胞表面的糖基，可能干扰营养吸收并引起胃肠道不适。生物信息学分析预测，在昆虫（如双斑蟋）、微藻（如普通小球藻）和微生物生物质（如黄色杆菌）中均存在凝集素样蛋白，但其实际表达和活性仍需实验验证。

α-淀粉酶抑制剂能抑制淀粉的消化，而硫胺素酶则能降解维生素B1。

毒性抗营养因子（t-ANFs）

此类包括核酸（在单细胞蛋白中含量较高，过量摄入可能影响嘌呤代谢）、以及某些有毒糖苷（如蚕豆中的巢菜碱和伴巢菜碱，对G6PD缺乏症患者可能引发溶血性贫血）。

当前ANFs的分析方法面临巨大挑战，特别是对于p-ANFs。从复杂的食品基质（尤其是具有细胞壁的原料）中有效提取并保持其天然构象和活性十分困难。提取缓冲液可能选择性溶解某些蛋白质或意外使ANFs失活。对于np-ANFs，方法学挑战在于区分不同化学形式（如肌醇磷酸盐的不同磷酸化程度）及其相应的生物活性。

加工技术对抗营养因子的影响

选择合适的加工技术是降低ANFs、提高替代蛋白营养品质的核心。

原料加工：碾磨、干法/湿法分提

干法分提（如空气分级）能富集蛋白质，但也会同时浓缩ANFs，且由于缺乏热步骤，ANFs通常保持活性。相比之下，湿法提取（碱提酸沉）能更有效地去除ANFs，但过程耗能且可能影响蛋白质功能。

传统处理：浸泡、蒸煮、高压灭菌

这些热处理方法能有效降低许多热敏性ANFs。例如，蒸煮可显著减少多酚、单宁和植酸。高压灭菌可使蚕豆的体外蛋白质消化率提高达12%。

生物加工：发芽

发芽能激活种子内的内源酶（如植酸酶），有效分解植酸等ANFs。发芽也能降低低聚糖和某些蛋白酶抑制剂的活性，但其效果因豆类品种和发芽条件而异。

生物加工：发酵

发酵是利用微生物（如乳酸菌、酵母菌、霉菌）及其产生的酶来分解ANFs的强大工具。发酵能显著降低低聚糖、植酸、芥子油苷的含量，并能生物转化皂苷，改善风味。例如，用植物乳杆菌发酵蚕豆粉可使巢菜碱和伴巢菜碱减少超过90%。

挤压加工

高温高剪切的双螺杆挤压是生产肉类似物的关键技术，能非常有效地使蛋白酶抑制剂、凝集素等p-ANFs失活，并降低多酚和植酸含量。然而，挤压对植酸的影响存在争议，这可能与分析方法的差异有关。

新兴加工技术

非热加工技术，如高压处理（HPP）、超声波、冷等离子体等，显示出降低ANFs（如蛋白酶抑制剂、凝集素）并改善蛋白质消化率的潜力，同时能更好地保留热敏性营养素。

组合策略

将不同加工技术组合使用通常能产生协同效应，更全面地降低ANFs。例如，先对向日葵蛋白浓缩物进行发酵和pH调节预处理，再进行高水分挤压，能最大程度地减少绿原酸含量。

抗营养因子的潜在有益作用

有趣的是，ANFs并非总是“反派角色”。在低浓度下，某些ANFs可能产生健康益处。例如，多酚和α-淀粉酶抑制剂可以通过延缓淀粉消化来帮助管理血糖。不可消化碳水化合物和部分ANFs（如某些多酚）可作为肠道微生物的底物，发酵产生短链脂肪酸（SCFAs），如乙酸、丙酸和丁酸。SCFAs对维持肠道屏障完整性、调节免疫和代谢健康至关重要。一些皂苷和蛋白酶抑制剂也被发现具有抗炎和调节肠道菌群的潜力。这揭示了ANFs作用的剂量依赖性和复杂性。

结论与展望

总之，成功利用可持续蛋白源需要采用多靶点的加工策略来管理ANFs。当前最大的挑战之一是缺乏能够准确量化复杂食品基质中“活性ANFs”的可靠分析方法。未来的研究需要致力于开发和改进分析技术，并更深入地探索ANFs与肠道微生物组之间复杂的相互作用，以及某些ANFs在低剂量下可能带来的健康益处。通过跨学科合作，整合创新的加工技术、精准的分析科学和对ANFs生物活性的新认识，我们才能确保向可持续、安全且营养的食品系统平稳过渡。