豇豆、高粱和橙肉红薯全粉及复合生物加工面粉的酚类组成、官能团、体外生物活性及技术功能特性

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Phenolic Composition, Functional Groups, In Vitro Bioactivities, and Techno-Functional Properties of Whole and Composite Bioprocessed Flours From Cowpea, Sorghum and Orange-Fleshed Sweet Potato

本研究通过混合不同比例的发芽牛油果豆粉（GCF）、发酵高粱粉（FSF）和发酵小土豆粉（FSP），评估其对酚类化合物、酶抑制活性、抗氧化能力及技术功能特性的影响。结果表明，含40% FSP的混合面粉（50% GCF、10% FSF、40% FSP）在总黄酮（4.12 mg QE/g）、总酚（42.8 mg GAE/g）及抗氧化能力（50.7%）方面表现最佳，同时显著抑制α-葡萄糖苷酶（82.1%）和脂酶（61.6%）。FTIR和热分析显示，混合比例影响分子结构和热特性，证实协同增效作用。

　　在当今全球范围内，肥胖已成为一种慢性代谢性疾病，影响着超过十亿人，且其患病率在不同地区持续上升。这一现象不仅对公共健康构成了重大挑战，还带来了显著的经济负担，因为肥胖常伴随多种共病，如2型糖尿病、心血管疾病和某些癌症。因此，迫切需要开发出安全、有效且易于获取的干预手段，以应对这一问题。植物性食物中的生物活性成分，如膳食纤维和多酚类化合物，已被证实能够通过多种生理机制发挥抗肥胖作用。这些机制包括：促进有益的肠道微生物群组成变化、增强激素分泌；通过结合胆盐并抑制胰脂肪酶，增加粪便脂肪的排泄；调节葡萄糖和脂质代谢，提升代谢效率；通过调节活性氧和刺激抗氧化防御系统，改善氧化平衡；以及抑制碳水化合物水解酶（如α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶），从而延缓淀粉消化并降低餐后血糖峰值。

本研究旨在评估经过生物加工处理的全谷物和复合谷物粉的多酚组成、官能团、体外抑制淀粉和脂质水解酶的活性、抗氧化能力以及技术功能特性。研究选择了三种具有不同生物活性特性的原料：全粒豇豆、高粱和橙肉甘薯。其中，豇豆经过发芽处理得到发芽豇豆粉（GCF），而高粱和甘薯则通过固态发酵处理分别得到发酵高粱粉（FSF）和发酵甘薯粉（FSP）。通过将50%的GCF与不同比例的FSF和FSP混合（10%、20%、25%、30%、40%），研究探索了不同混合比例对生物活性成分及其功能特性的影响。此外，还评估了一种由等比例的三种生物加工谷物粉组成的复合粉（33.3% GCF:33.3% FSF:33.3% FSP）。

研究结果表明，随着FSP比例的增加（10%–40%），复合粉的总黄酮类化合物（TFC）和总多酚类化合物（TPC）含量显著上升，分别达到2.39–4.12 mg QE/g和31–42.8 mg GAE/g。同时，FSP中的一些目标性多酚酸，如咖啡酸（1110–2380 μg/g）、没食子酸（188–1820 μg/g）和香草酸（617–3480 μg/g）的浓度也相应提高。40% FSP的复合粉表现出更明显的吸收峰偏移和增强，这可能意味着其分子结构发生了变化，对应的透射率分别为47%（1050 cm?1，C–H面内振动和C–O伸缩）、84%（1240 cm?1，C–C振动）和79%（1400 cm?1，OH弯曲）。平行图分析进一步揭示了含有50%发芽豇豆、40%发酵甘薯和10%发酵高粱的复合粉（Composite 5）在黄酮类化合物（如芹菜素）和香草酸浓度上达到峰值，同时表现出较高的抗氧化能力（50.7%）和对α-葡萄糖苷酶（82.1%）、α-淀粉酶（32.8%）以及胰脂肪酶（61.6%）的抑制活性，优于其他单独的生物加工谷物粉。此外，该复合粉还显示出改善的溶解性、更好的粉体流动性以及较低的峰值温度，表明其在技术和功能特性上具有显著优势。

在分析生物活性成分与技术功能特性之间的关系时，研究发现FSP在多个方面表现出显著的提升。例如，FSP的咖啡酸和没食子酸浓度在复合粉中持续增加，这可能与发酵过程中甘薯中糖基团的裂解有关，从而促进了多酚类化合物的酶促转化。同时，FSP的香草酸浓度在某些复合粉中也显著增加，这可能与香草酸分子中的羟基与蛋白质之间的双齿氢键作用有关。此外，FSP在抗氧化能力、α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制活性方面表现出较强的性能，这与多酚类化合物的抗氧化特性密切相关。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，FSP在特定波长下的吸收峰表现出更高的透射率，这可能意味着其分子结构发生了显著变化，从而影响了其功能特性。

在技术功能特性方面，研究发现FSP在水吸收能力、膨胀能力以及溶解性方面表现出较高的水平。这表明FSP在加工过程中具有更好的水合能力，可能有助于改善食品的质地和口感。同时，FSP的高溶解性也意味着其在食品加工中的应用潜力更大，尤其是在烘焙和糖果类食品中。此外，FTIR分析还显示，随着FSP比例的增加，复合粉的透射率有所变化，这可能与多酚类化合物的分子结构变化有关，从而影响了其在食品中的功能表现。

在热分析方面，研究发现FSP的复合粉表现出较低的峰值温度，这可能意味着其淀粉结构在生物加工过程中发生了改变，从而降低了淀粉的凝胶化温度。这一发现对于食品加工具有重要意义，因为较低的凝胶化温度可以改善食品的加工条件，提高生产效率。此外，FSP的高比例（如40%）还显示出较高的水吸收能力和膨胀能力，这可能有助于改善食品的质地和口感，使其更适合作为健康食品的原料。

总体而言，本研究揭示了不同比例的生物加工谷物粉在生物活性成分和功能特性上的显著变化。FSP的加入不仅提高了多酚类化合物的浓度，还增强了其抗氧化能力、酶抑制活性以及技术功能特性。这些结果表明，通过优化生物加工谷物粉的混合比例，可以显著提升其在健康食品开发中的应用价值。特别是含有40% FSP的复合粉（Composite 5）表现出最优的综合性能，包括较高的生物活性成分浓度、抗氧化能力以及技术功能特性。未来的研究可以进一步探索这些复合粉在实际食品应用中的表现，包括其营养价值、体内生物学效应以及感官接受度，以推动其在健康食品市场中的应用。