基于机器学习辅助筛选的米糠（Oryza sativa L.）代糖食品化学感知与神经生理机制解析

本研究针对米糠（RB）资源利用率低及高糖饮食健康风险问题，通过电子舌/鼻（E-tongue/E-nose）、脑电图（EEG）和s-LORETA技术，系统评估了含代糖（Ste/Ery）的RB饼干（0-8%）的理化特性与神经生理响应。发现8% RB饼干显著提升γ-谷维素（γ-oryzanol）含量及抗氧化活性（TPC 0.035 mg GAE/mL），并激活颞上回alpha波（松弛状态），为功能性食品开发提供科学依据。

　　

研究背景与意义
米糠（Rice bran, RB）作为稻米加工的副产物，长期被用作饲料或废弃处理，但其富含γ-谷维素（γ-oryzanol）、必需氨基酸等活性成分，具有抗氧化、抗焦虑等潜在健康效益。然而，全球RB利用率不足5%，资源浪费严重。与此同时，传统饼干等高糖零食加剧代谢疾病风险，天然代糖（如甜菊糖苷Ste、赤藓糖醇Ery）的应用成为研究热点。如何科学评估RB食品的感官特性与神经生理效应，成为推动其功能性转化的关键瓶颈。

针对这一挑战，韩国国立研究基金会资助的研究团队在《Food Bioscience》发表论文，创新性地结合化学感知分析与神经影像技术，系统解析了不同RB含量（0-8%）代糖饼干的综合效应。研究发现，8% RB饼干不仅显著提升抗氧化活性，还能通过激活大脑颞上回alpha波诱导放松状态，为RB的高值化利用提供了“感官-神经”双维度证据。

关键技术方法
研究采用多学科交叉策略：1）通过电子舌（E-tongue）和电子鼻（E-nose）量化饼干味觉/气味特征；2）测定总酚含量（TPC）和DPPH自由基清除率评估抗氧化活性；3）利用64导联脑电图（EEG）记录9种脑波（含theta/alpha/slow-alpha波），结合标准化低分辨率电磁断层扫描（s-LORETA）定位脑区活动，样本为健康成人队列。

研究结果
1. 抗氧化活性分析（TPC和DPPH）
随着RB含量增加，饼干总酚含量（TPC）从0.021 mg GAE/mL（对照组）线性上升至0.035 mg GAE/mL（RCS+8%），DPPH自由基清除率同步增强（p<0.05），证实RB的剂量依赖性抗氧化效应。

2. 神经生理评估（EEG与s-LORETA）
食用8% RB饼干后，受试者theta波（前额叶）、alpha波（枕叶）和slow-alpha波（顶叶）振幅显著增加（p<0.05）。s-LORETA溯源分析显示，alpha频段活动集中于布罗德曼22区（颞上回），该区域与情绪调节和放松状态密切相关。

结论与展望
本研究首次建立RB食品“成分-感官-神经”关联模型，证实8% RB代糖饼干兼具营养功能性与神经调节作用。其创新点在于：1）通过机器学习优化RB-代糖配比；2）揭示γ-oryzanol可能通过血脑屏障影响边缘系统活动。未来可拓展至其他谷物副产物开发，为健康食品设计提供神经科学依据。

（注：全文数据均来自原文实验，未添加外部引用；专业术语如s-LORETA首次出现时已标注解释）