《Food Research International》：Microstructural and functional transformations induced by germination and digestion in
Lupinus angustifolius L
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本研究评估了发芽时间（0、3、5、7天）对菜豆角面粉的结构、形态及可消化性的影响。发芽显著降低脂质含量（24.9%降至12.1%），提高蛋白质（25%增至29.2%）和纤维（9.9%增至13.4%），并改变淀粉组分及结构。显微分析和光谱显示组织解体、蛋白质二级结构转变及淀粉结晶性变化，导致面粉粘度降低（峰值从48.4降至26.8 cP），热稳定性下降（ΔH从1.20降至0.47 J/g）。体外消化后，显微镜显示高度碎片化的多孔结构，可能释放抗消化的生物活性肽，为开发功能性食品提供依据。
Ciro Baruchs Mu?oz-Llandes | María de Jesús Perea-Flores | Alberto Pe?a Barrientos | Apolonio Vargas-Torres | Cristina Martínez-Villaluenga | José Roberto González-Reyes | Juan Francisco Zamora-Natera | Fabiola Araceli Guzmán-Ortiz
墨西哥伊达尔戈州蒂萨尤卡市，伊达尔戈自治大学蒂萨尤卡高等学院
摘要
发芽是一种常用的生物工艺，可以改善豆类的营养价值和功能性；然而，关于发芽如何改变Lupinus angustifolius的结构、功能和消化特性的信息却很少。由于该物种富含蛋白质，因此在食品创新中备受关注。本研究评估了发芽时间（0天、3天、5天和7天）对Lupinus angustifolius面粉的结构组成、形态和消化率的影响。发芽后，脂质含量从24.9%降至12.1%，蛋白质含量从25%升至29.2%，纤维含量从9.9%升至13.4%。淀粉成分也发生了变化，抗性淀粉从0.02%增加到0.24%，快速消化淀粉从0.86%增加到1.55%。组织学和光谱分析显示，细胞结构逐渐紊乱，凝集素发生水解，蛋白质的二级结构成分发生改变（尤其是从α-螺旋转变为β-折叠），同时淀粉的结晶度也发生变化。这些微观结构的变化降低了面粉的粘度（峰值粘度从48.4 cP降至26.8 cP）和蛋白质的热稳定性（ΔH从1.20 J/g降至0.47 J/g）。模拟胃肠道消化后，共聚焦显微镜分析显示发芽面粉呈现出高度碎片化和多孔化的特征，其中包含的碎片可能是具有生物活性的肽，这些肽在新型食品开发中具有很高的应用潜力。发芽显著改变了羽扇豆面粉的生化、功能和结构特性，提高了其营养价值、消化率和生物活性。这些发现突显了发芽作为一种生物工艺在优化这种种子在新型食品开发中的用途和潜力方面的价值。
引言
近年来，功能性食品的开发在食品行业中越来越受到重视，因为它们除了提供基本营养外，还具有潜在的健康益处。这类食品富含蛋白质、膳食纤维、维生素、多酚、单宁、黄酮类化合物等生物活性物质，这些成分已被证明可以调节与肥胖、2型糖尿病、高血压和血脂异常等代谢性疾病相关的细胞信号通路（Vignesh等人，2024年）。同时，近期研究显示消费者对植物性蛋白质来源的偏好显著增加（Cardello等人，2022年；Runte等人，2024年）。在这种情况下，豆类成为开发富含蛋白质且具有多种健康益处的食品的可行且可持续的选择（Zhang等人，2024年）。
Lupinus angustifolius是一种蛋白质含量高的豆类种子，其主要蛋白质成分包括α-凝集素、β-凝集素和γ-凝集素（Shrestha等人，2021年）。此外，该种子还含有丰富的纤维、脂质和生物活性化合物（Roman等人，2023年）。其高含量的植物化学成分使其在调节脂质代谢、具有抗炎作用、强抗氧化活性和低血糖指数方面展现出显著的生物学价值（Castillo等人，2023年）。
发芽是一种有价值的生物技术工艺，因其能够科学地增强种子的营养、生物和功能特性而受到重视（Choudhary等人，2023年；Kathuria等人，2024年；Liu等人，2022年），从而扩展了其在促进健康食品配方中的应用范围。大量关于鹰嘴豆、豆类、豌豆和大豆等豆类的研究表明，发芽能够释放生物活性化合物（如肽、酚类、黄酮类等），从而提高它们的消化率和/或生物利用度（Gharibzahedi等人，2024年；Li等人，2025年）。
在
Lupinus angustifolius种子中，发芽能够增加酚酸和黄酮类的含量，并增强其抗氧化和抗炎能力（Guzmán-Ortiz、Munoz-Llandes和Martínez-Villaluenga，2024年；Guzmán-Ortiz、Pe?as等人，2024年）。此外，研究还发现发芽会导致豆类蛋白质的变化，并产生耐胃肠道消化的生物活性肽（Guzmán-Ortíz等人，2024a）。这一过程还有助于减少抗营养因子（如生物碱、皂苷、胰蛋白酶抑制剂和植酸）的含量，同时改善了水分和油脂的吸收能力以及发泡和乳化性能（Mu?oz-Llandes等人，2022年；Navarro-Vozmediano等人，2025年）。
在这一过程中，除了已广泛报道的生化变化外，种子内部组织的结构和排列也会发生变化，从而导致种子微观结构的变化。细胞壁的部分降解有助于释放之前被束缚在食物基质中的营养成分和生物活性化合物（Aguilera，2019年）。这些结构变化对消化率和生物利用度至关重要，因为它们决定了在胃肠道中释放和可吸收的营养成分和代谢物的比例（Minekus等人，2014年）。因此，发芽不仅增加了功能性化合物的浓度，还改变了细胞结构，降低了物理屏障，增强了蛋白质、肽、脂质和酚类化合物与消化酶的接触。因此，微观结构变化与生物利用度之间的关系至关重要，因为这些成分的功能取决于它们在基质中的存在以及其在机体中的释放和吸收情况（Parada和Aguilera，2007年）。
本研究的目的是评估发芽时间对
Lupinus angustifolius面粉的形态、热学、功能和微观结构特性的影响，以及
体外消化后发生的结构变化。研究采用了多学科和综合的方法，包括常规化学分析、粘度分析（RVA）、差示扫描量热法（DSC）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）。
原材料
Lupinus angustifolius种子由墨西哥瓜达拉哈拉大学的生物与农业科学中心（CUCBA）提供。这些种子种植于2021年6月。种子经过清洗并用7%的次氯酸钠溶液消毒后，浸泡在蒸馏水中24小时。发芽过程按照Guzmán-Ortiz等人（2017年）描述的方法进行，分别进行了3天、5天和7天的发芽处理。
化学组成
常规化学分析显示，随着发芽时间的延长，脂质含量显著下降（p < 0.05）（图1），未发芽面粉（LUG）的脂质含量为24.96%，而发芽7天后的面粉（LG7）脂质含量降至12.12%。Sobowale等人（2024年）在研究2天发芽的鸽子豌豆时也观察到了类似的现象。发芽过程中，脂肪酶将甘油三酯水解为甘油和游离脂肪酸，随后这些脂肪酸通过β-氧化作用生成糖类。
结论
Lupinus angustifolius的发芽对其微观结构、化学组成、热学性质和结构特征产生了显著影响。在组织学和微观结构层面，细胞结构紊乱、储备蛋白质的水解以及淀粉的变化表明，该种子从代谢不活跃的状态转变为高度活跃的状态。细胞基质的分解提高了消化率和营养成分的利用率。
作者贡献声明
Ciro Baruchs Mu?oz-Llandes：撰写初稿、方法设计、实验实施、数据分析。
María de Jesús Perea-Flores：资源获取、方法设计、数据分析、概念构建。
Alberto Pe?a Barrientos：资源获取、方法设计、数据分析。
Apolonio Vargas-Torres：结果验证、资源获取、方法设计、数据分析。
Cristina Martínez-Villaluenga：数据可视化、资源获取、方法设计。
José Roberto González-Reyes：方法设计、实验实施。
Juan Francisco Zamora-Natera：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
