综述：降低燕麦中的抗营养因子：通过战略性加工方法提高营养素的生物利用度

《Food Research International》：Mitigating anti-nutritional factors in oats: Strategic processing approaches to enhance nutrient bioavailability

燕麦作为植物基食品的重要原料，其抗营养因子（如植酸、单宁等）会降低矿物质、蛋白质等营养素的生物利用率。本文系统评估了脱皮、碾磨、浸泡、发芽、发芽、发酵、酶解、烘烤、高压灭菌、蒸煮、烘烤、微波加热及挤压等加工技术对燕麦ANFs的抑制效果，发现生物处理（如发芽、发酵）可显著降低植酸含量（最高达99%），但存在营养损失、工业化应用难度及活性成分保留的挑战。研究强调需结合精准ANFs定量、新型复合加工技术及营养强化策略，以提升燕麦基产品的营养质量。

　　

Nima Mohammadi | Amalia G.M. Scannell | Marilú Andrea Silva-Espinoza

都柏林大学学院食品与健康研究所，贝尔菲尔德，都柏林，4 D04 V1W8，爱尔兰

摘要

随着对植物基产品需求的增长，燕麦（Avena sativa L.）因其丰富的营养成分和多样的功能性成分而成为备受关注的谷物。燕麦含有大量的蛋白质（12–20%）、不饱和脂肪酸（总脂质的78–81.5%）、碳水化合物（60–75.7%）、β-葡聚糖（4–8.5%）、必需维生素、矿物质以及多种生物活性化合物。然而，燕麦中也含有抗营养因子（ANFs），包括植酸、皂苷、单宁、草酸、酶抑制剂和凝集素，这些成分会螯合矿物质并抑制消化酶，从而降低营养素的消化率和生物利用度。尽管对其他作物中的抗营养因子进行了大量研究，但针对燕麦的全面评估仍然较少。本文旨在更好地理解减轻燕麦中抗营养因子的影响并提高其营养素生物利用度的方法。文章将重点探讨能够减少燕麦及其衍生产品中抗营养因子的加工策略，包括去壳、碾磨、浸泡、发芽、制麦、发酵、酶处理、烘烤、高压灭菌、蒸煮、烘干、微波加热和挤压等工艺。这些方法通过物理去除、酶水解和热降解等机制显著降低了抗营养因子的含量（例如，通过发芽和制麦可减少99%的植酸含量；通过发酵、蒸煮和微波加热可大幅降低单宁、皂苷和酶抑制剂的含量）。虽然这些方法提高了营养素的生物利用度，但在营养损失、工业可扩展性和生物活性化合物的保留方面仍存在挑战。本文强调了精确量化抗营养因子、开发新型组合加工技术以及提升燕麦基产品营养价值的必要性。

引言

由于人们对肉类和乳制品相关碳足迹的认识日益增加，并且认为植物基替代品通常具有更低的碳足迹（Ozolina等人，2023年），对植物基产品的需求正在迅速增长。2022年全球植物基食品市场的价值为94亿美元，预计到2027年将达到163亿美元，复合年增长率（CAGR）为11.7%（marketsandmarkets，2025年）。豆类、谷物和油籽已成为制造创新食品（如植物基饮料和肉类替代品）的重要植物蛋白来源（R. Li等人，2025年）。特别是燕麦（Avena sativa L.），因其丰富的营养成分和广泛的健康益处而被称为“超级食品”或“超级谷物”（Kaur等人，2019年；Kim等人，2021年）。燕麦富含宏量营养素，如蛋白质（约12–20%），消化率高达90–94%，氨基酸组成均衡，含有高达36%的必需氨基酸（Holopainen-Mantila等人，2024年；Z. Yang等人，2023年）。燕麦还含有大量的不饱和脂肪酸（占总脂肪酸的78–81.5%），以及碳水化合物（占干物质的60–75.7%），其中淀粉含量约为干重的60%，β-葡聚糖含量约为4–8.5%。此外，燕麦还提供必需的微量营养素，包括维生素（E和B族维生素）和矿物质，如钾（K⁺）、磷（P）、钙（Ca⁺²）、镁（Mg⁺²）、硒（Se⁺²）、铁（Fe⁺²/ Fe⁺³）和锌（Zn⁺²）（P. Kaur等人，2024年；Yu等人，2023年）。燕麦还含有有益的植物化学物质，如燕麦酰胺（在燕麦制品中含量为26–150 mg/kg，包括面粉、燕麦粒、麸皮和燕麦片）以及其他酚类化合物，如羟基苯甲酸（如丁香酸、香草酸、原儿茶酸、p-羟基苯甲酸、没食子酸）和羟基肉桂酸（如o-香豆酸、阿魏酸、对香豆酸、咖啡酸），这些物质赋予了燕麦抗氧化和抗炎特性（Alemayehu等人，2023b；Ben Halima等人，2015年；Kim等人，2021年；Menon等人，2016年）。这些化合物有助于降低血液胆固醇并改善其他心血管风险因素，如血压、体重和血糖控制（Mathews & Chu，2025年）。

尽管燕麦以其丰富的营养成分而闻名，但与其他谷物一样，也含有多种抗营养因子（ANFs），如植酸、皂苷、单宁、草酸和凝集素，以及α-淀粉酶、胰蛋白酶和其他蛋白酶抑制剂（图1）。抗营养因子是天然存在于植物性食品中的化合物，会干扰必需营养素的消化、吸收或代谢利用，从而降低其营养价值和生物利用度（P. Singh等人，2023a）。这些化合物通过多种机制发挥作用，包括酶抑制、蛋白质结合和矿物质螯合（Salvador-Reyes等人，2023年；Shen等人，2021年；Small，2022年）。虽然传统上认为抗营养因子对健康有害，但新兴证据表明，某些抗营养因子在适当浓度下可能具有抗氧化、抗癌和抗糖尿病作用（Arsov等人，2024年；Salim等人，2023年；Shukla等人，2024年）。在植物中，抗营养因子主要作为次级代谢产物，起到防止食草动物侵害、微生物攻击和氧化应激的作用（Salim等人，2023年）。迄今为止，尚未有人类研究表明燕麦中的抗营养因子会导致直接的或临床上显著的不良健康后果。然而，多项研究表明，在特定饮食或生理条件下，这些化合物可能对营养素的吸收、消化和代谢利用产生负面影响（Pandey等人，2023年；Ponnampalam & Holman，2023年）。例如，植酸会与必需矿物质离子（尤其是Fe²⁺、Zn²⁺和Ca²⁺）结合，形成不溶性复合物，降低矿物质的溶解度和肠道吸收（Lopez等人，2002a）。人类研究表明，食用燕麦麸皮、燕麦粥或燕麦基饮料会显著抑制非血红素铁的吸收（Larsson等人，1996年；Patil等人，2025年；Rossander-Hulthen等人，1990年；Trinidad等人，2014年；Uyoga等人，2022年；WHO & FAO，2001年；H. Zhang等人，2007年）。这种抑制作用对儿童、青少年和育龄妇女等脆弱人群具有重要的营养和临床意义，因为维持铁平衡对他们至关重要。例如，一项针对30名马拉维婴儿的研究发现，全谷物燕麦基谷物的铁吸收率仅为7–9%，而精制小麦或全谷物小麦与扁豆或鹰嘴豆混合食用时的铁吸收率为12–16%。尽管添加了铁和抗坏血酸，仍出现较低的吸收率，这归因于燕麦中较高的抗营养因子含量（Uyoga等人，2022年）。此外，植酸对矿物质螯合可能会加剧主要食用植物性饮食且矿物质摄入量有限的人群或慢性肾病患者中的矿物质缺乏（Calvo & Uribarri，2021年）。这种缺乏可能导致继发性甲状旁腺功能亢进，进而导致骨骼脱矿和脆弱性增加（Bisceglia等人，2024年；B. Kumar等人，2017年）。在燕麦加工过程中，通常会进行热处理以防止变质（Menon等人，2016年）；然而，这也会使内源性植酸酶失活，从而维持储存的植酸对矿物质吸收的抑制作用。同样，皂苷、单宁和草酸会与蛋白质和矿物质结合或干扰消化过程，降低宏量营养素和微量营养素的释放和吸收（Samtiya等人，2020年）。燕麦中的酶抑制剂还能通过阻断昆虫和病原体的消化酶来增强植物的防御能力（Jain等人，2022年）。在人体中，这些抑制剂会降低α-淀粉酶的活性，阻碍淀粉的分解，并抑制胰蛋白酶等蛋白酶的活性，从而降低蛋白质的消化（Manzanilla-Valdez等人，2024年）。由于同时降低了淀粉和蛋白质的消化率，这些抗营养因子既降低了营养素的生物可及性（即从食物中释放出来可供吸收的部分），也降低了生物利用度（即以活性形式进入系统循环的部分）。因此，它们可能导致矿物质状态不佳，在易感个体中甚至可能导致明显的营养缺乏（Kumar等人，2022年）。因此，减轻燕麦中的抗营养因子主要是为了提高营养素的生物利用度，防止依赖植物性饮食的人群出现微量营养素缺乏。

与过去十年发表的关于植物中抗营养因子的综述文章相比，大多数研究主要集中在识别存在的抗营养因子类型及其减少或去除的一般策略上（Purohit等人，2023年；Samtiya等人，2020年；P. Singh等人，2023a）。这些综述主要关注蚕豆（Shi等人，2024年）、豆类（Ozolina等人，2023年）、小麦（Pandey等人，2023年）以及更广泛的植物基食品（Kong等人，2022年）。然而，之前的研究均未专门探讨燕麦中抗营养因子的存在、分布和浓度。为了深化现有理解并提供新的见解，需要更集中和全面的评估减少燕麦及其衍生产品中抗营养因子的策略。本文旨在通过评估各种燕麦加工技术（如去壳、碾磨、浸泡、发芽、制麦、发酵、酶处理、烘烤、高压灭菌、蒸煮、烘干、微波加热和挤压）在减少燕麦及其产品中抗营养因子含量方面的有效性来填补这一空白（图2）。通过分析加工时间、pH值、温度和加工方法等因素，本研究提供了对燕麦中抗营养因子减少机制的更详细理解。此外，本文还概述了未来需要开展的工作，以研究抗营养因子与营养素之间的相互作用及其生物利用度，并提出了目前文献中缺乏的建议和新加工技术。总体而言，本文通过强调如何减轻燕麦中的抗营养因子，为植物基食品的宏量和微量营养素组成提供了新的视角。

小节片段

燕麦中的抗营养因子

燕麦含有多种抗营养因子，包括植酸、皂苷、单宁、草酸、酶抑制剂和凝集素（表1）。

减少燕麦及其衍生产品中抗营养因子的加工策略

由于抗营养因子会在燕麦中形成不易消化的复合物，从而降低必需宏量营养素和微量营养素（包括矿物质、蛋白质、碳水化合物和维生素）的生物利用度。为了解决这个问题，可以采用去壳、碾磨、浸泡、发芽、制麦、发酵、酶处理、烘烤、高压灭菌、蒸煮、烘干（烘烤）、微波加热、挤压等加工技术

研究空白和未来方向

传统的加工方法如煮沸、烹饪和发酵常用于减少燕麦中的抗营养因子，但对于这些处理后剩余抗营养因子的具体数量仍存在很大了解空白。需要研究新的方法，如微细化处理（高强度红外加热）、脉冲电场（PEF）、欧姆加热（OH）、高压处理（HPP）、辐照（伽马射线和电子束）、臭氧化和冷等离子体处理（CPP）以及超声波处理

结论

燕麦是一种营养丰富的“超级食品”，含有宝贵的宏量营养素和微量营养素，但也含有植酸、皂苷、单宁、草酸、酶抑制剂和凝集素等抗营养因子，这些成分会限制营养素的生物利用度。加工技术可以显著调节这些化合物的含量。机械方法如去壳和碾磨可以去除麸皮并减少表面结合的抗营养因子，但可能会损失纤维、维生素和矿物质。生物加工方法如发芽、制麦和发酵也有助于减少抗营养因子

RediT作者贡献声明

Nima Mohammadi：撰写——综述与编辑、初稿撰写、可视化、验证、软件使用、方法论设计、调查实施、数据分析、概念化。Amalia G.M. Scannell：撰写——综述与编辑、初稿撰写、验证、监督、资源协调、资金获取、数据管理。Marilú Andrea Silva-Espinoza：撰写——综述与编辑、初稿撰写、监督、资源协调、项目管理、资金获取、数据管理

未引用的参考文献

Kaur, Goyal, Kaur and Kapoor, 2023a

Sayar, Jannink and White, 2006

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Marilu Andrea Silva Espinoza表示获得了爱尔兰农业、食品和海洋部的财政支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。