综述：抗营养因子：营养相互作用、加工干预与健康方面

本综述系统探讨了植物性食品中抗营养因子（ANFs）的双重角色，详细阐述了其通过螯合矿物质、抑制消化酶等机制影响营养素生物利用度的机理，并对比了浸泡、发芽、发酵等传统方法与挤压、冷等离子体、脉冲电场等新兴技术在降低ANFs方面的效能。文章特别强调了ANFs在适量摄入时表现出的抗氧化、抗炎、抗癌等生物活性，提出了通过精准加工实现“功能阈值”调控的新策略，为开发营养与功能兼备的植物基食品提供了重要理论依据。

　　

植物性食品中的抗营养因子：从营养拮抗到生物活性宝库

植物性食物是人体必需矿物质和宏量营养素的宝贵来源。然而，其中天然存在的抗营养因子（ANFs）会显著影响这些营养素的生物利用度，它们通过降低营养摄入、阻碍消化和减少饲料的代谢利用来发挥作用。过去二十年里，人们对ANFs的看法已从纯粹有害转变为认识到它们是具有情境依赖性效应的生物活性化合物。

抗营养因子的分类与作用机制

根据热稳定性，ANFs可分为热稳定性（如皂苷、植酸、缩合单宁、生物碱）和热不稳定性（如凝集素、氰苷、蛋白酶抑制剂、有毒氨基酸）化合物。它们的抗营养作用主要基于三种机制：螯合与复合物形成、酶抑制以及改变肠道通透性。

植酸（Phytic Acid）因其肌醇环上的六个磷酸基团，能强力螯合铁（Fe²⁺/Fe³⁺）、锌（Zn²⁺）、钙（Ca²⁺）、镁（Mg²⁺）等必需矿物质阳离子，形成不溶性复合物，抵抗在中性pH下的消化。单宁（Tannins）作为多酚化合物，不仅能与矿物质形成复合物，还能通过氢键与消化酶（如α-淀粉酶、胰蛋白酶）结合，抑制其活性，影响蛋白质和碳水化合物的消化。皂苷（Saponins）则凭借其两亲性，可与膳食脂质、固醇类形成复合物，破坏胶束形成，影响脂溶性维生素（A、D、E、K）的吸收，并能抑制胰腺脂肪酶活性。凝集素（Lectins）能结合肠道上皮细胞的糖基化受体，破坏上皮完整性，增加肠道通透性，引发炎症反应。蛋白酶抑制剂（如Kunitz型和Bowman-Birk型）和淀粉酶抑制剂则直接靶向相应的消化酶，阻碍蛋白质和淀粉的分解。

传统加工技术：降低ANFs的经典策略

多种加工技术已被应用于降低谷物和豆类中的ANFs。传统方法如浸泡、发芽、发酵、蒸煮和焙烤，通过物理去除、热降解、酶解或微生物转化等途径有效降低ANFs。

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  浸泡（Soaking）：通过激活内源酶（如植酸酶、多酚氧化酶）并利用ANFs的水溶性，使其降解或溶出到浸泡液中。浸泡介质的水料比（WSR）、温度和pH值是关键参数。酸性介质（pH < 3.4）可增加细胞壁通透性，碱性介质（pH > 8.4）则更利于蛋白质类ANFs的变性。
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  发芽（Germination）：发芽过程中，种子代谢激活，植酸酶、多酚氧化酶、草酸氧化酶等被合成或激活，从而分解相应的ANFs。发芽温度和时间至关重要，通常在25-50°C范围内，酶活性随温度升高而增强，但超过50°C可能导致酶失活。
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  发酵（Fermentation）：利用微生物（如乳酸菌、酵母菌、霉菌）及其产生的酶（如植酸酶、单宁酶、蛋白酶）分解ANFs。发酵产生的有机酸降低pH值，也有助于ANFs的水解。发酵时间和菌种选择直接影响ANFs的降低效果。
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  脱壳（Dehulling）：直接去除ANFs富集的种皮或外层，对降低单宁、皂苷特别有效。
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  焙烤（Roasting） 与 蒸煮（Boiling）：主要通过热效应使蛋白质变性、破坏热不稳定的ANFs（如凝集素、蛋白酶抑制剂）。蒸煮还能将水溶性ANFs溶出到烹调用水中。

这些传统方法虽有效，但往往难以精确控制，可能导致营养素损失，或有时过度去除ANFs，使其有益的生物活性也随之丧失。

新兴加工技术：精准调控ANFs的新途径

近年来，新兴非热或温和热处理技术因其高效、可控且能更好地保留营养成分而受到关注。

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  挤压加工（Extrusion Cooking）：结合了剪切力、高温和高压，能有效破坏植酸、单宁和胰蛋白酶抑制剂的结构。例如，在优化条件下，挤压可使商业扁豆中的植酸、单宁和胰蛋白酶抑制剂活性降低超过99%。
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  微波处理（Microwave Processing）：利用电磁波使极性分子（如水）高速振动产生热量，快速使蛋白质变性和热降解ANFs。功率和处理时间是关键参数。
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  冷等离子体（Cold Plasma）：利用产生的活性氧（ROS）、自由基等活性粒子，与ANFs分子发生氧化等反应，改变其结构，从而降低其抗营养活性。处理电压和时间显著影响效果。研究表明，冷等离子体处理可有效降低瓜尔豆粉、珍珠粟粉等中的单宁、植酸和皂苷含量。
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  脉冲电场（Pulsed Electric Field, PEF）：通过短时高压电脉冲使细胞膜发生电穿孔，有利于细胞内ANFs的释放或酶促降解，例如可有效降低豆奶中的脂氧合酶和胰蛋白酶抑制剂活性。
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  生物加工（Bioprocessing）：直接添加外源酶或利用特定微生物进行发酵，靶向降解特定ANFs。例如，添加植酸酶可高效水解植酸，添加单宁酶可分解单宁。

这些新技术提供了更精细的控制手段，有助于在降低ANFs的同时，保留或优化其功能特性。

剂量决定效应：ANFs的健康悖论

ANFs对健康的影响呈现出明显的剂量依赖性。高剂量时，它们会阻碍营养吸收，甚至引起不良生理反应。然而，大量研究表明，当适量摄入时，许多ANFs表现出显著的促进健康效应。

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  植酸（Phytic Acid）：除了作为抗氧化剂，植酸还被发现具有降低胆固醇、调节血糖、抗癌（如通过调节凋亡相关基因抑制乳腺癌细胞增殖）等潜力。研究表明，它可能通过抑制铁介导的氧化、调节AKT/NF-κB等信号通路发挥作用。
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  单宁（Tannins）：其强大的抗氧化活性有助于心血管健康、血糖调控，并显示出抗癌特性。例如，葡萄籽单宁可通过诱导细胞周期阻滞和凋亡抑制癌细胞生长。
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  皂苷（Saponins）：具有免疫刺激、抗炎、抗癌、降血脂等生物活性。人参皂苷等被广泛研究其抗疲劳、改善认知等功能。
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  凝集素（Lectins）：某些凝集素具有抗癌、免疫调节、抗菌活性，甚至在疾病诊断中具有应用潜力。

安全摄入量范围因ANFs种类而异。例如，皂苷的每日安全摄入量约为0-200毫克，有益剂量约为200-400毫克，超过400-500毫克可能产生毒性。单宁的安全摄入量约为0-1克/天，植酸的安全摄入量约为0-250毫克/天。关键在于通过膳食多样化和适当加工，将ANFs的摄入量控制在“功能阈值”内。

结论与未来展望

ANFs在植物性食品中扮演着复杂的双重角色。传统的加工方法虽然有效，但存在控制不精和营养损失的局限。新兴加工技术为实现ANFs的精准减控提供了更优解。未来的研究重点应在于：深入阐明不同加工技术降解ANFs的分子机制；通过多组学方法系统评估ANFs在加工和消化过程中的转化及其对健康的综合影响；精确界定各类ANFs的“安全-有益”剂量窗口；以及探索ANFs在功能性食品和疾病预防与治疗中的创新应用。通过科学的加工策略和膳食指导，我们能够更好地驾驭植物性食品中的这些“双刃剑”，最大化其营养与健康效益。