《Current Research in Food Science》：From milling to digestion: matrix-driven effects of tritordeum and wheat flours on the technological quality and digestibility of cereal-based foods
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商业Tritordeum和面包小麦籽粒经辊式研磨或石磨研磨，生产出用于鲜意大利面、面包棒、面包和披萨饼底的精制粉和半全麦粉。研究人员对产品进行了表征以确定其工艺特性，并采用标准化的INFOGEST静态体外消化模型进行消化实验。尽管Tritordeum面粉具有较
商业Tritordeum和面包小麦籽粒经辊式研磨或石磨研磨，生产出用于鲜意大利面、面包棒、面包和披萨饼底的精制粉和半全麦粉。研究人员对产品进行了表征以确定其工艺特性，并采用标准化的INFOGEST静态体外消化模型进行消化实验。尽管Tritordeum面粉具有较高的蛋白质含量和最大的GlutoPeak扭矩，但其形成的面团网络弹性和稳定性较差，这与其高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）相对丰度较低一致。这些特性限制了辊磨面包中的气体保留和面包膨胀。在两种研磨方式下，两种谷物之间的意大利面烹煮损失无显著差异，而石磨Tritordeum意大利面比小麦意大利面表现出更大的硬度和剪切功。Tritordeum还制得比小麦更硬更韧的面包棒和更软的披萨饼底，在两种研磨方式下均如此。由于辊磨和石磨面粉的蛋白质谱未观察到统计学显著差异，因此仅对辊磨样品进行了蛋白质和淀粉消化率分析。食物基质显著影响蛋白质消化率，面包和披萨表现出最高值，与谷物类型无关。辊磨Tritordeum面包和鲜意大利面表现出显著高于面包小麦对应产品的蛋白质消化率，同时可溶性肠段中必需氨基酸的表观释放量更高，表明两种谷物的蛋白质消化行为存在差异。此外，辊磨Tritordeum面包在长时间消化后表现出较小比例的可消化淀粉和较高的抗性淀粉含量，表明淀粉消化性差异可能对餐后血糖有影响，这需要体内实验加以确认。总体而言，研究结果表明面粉组成、加工方式和食物基质结构共同决定了工艺性能，也为Tritordeum基食品的蛋白质和淀粉消化性提供了新的见解。
论文解读
一、研究背景与目的
Tritordeum（× Tritordeum martinii A. Pujadas, nothosp. nov.）是一种2013年商业化发布的新型谷物物种，由智利大麦（Hordeum chilense，作为母本）与四倍体硬粒小麦（Triticum turgidum ssp. durum，AABB）杂交获得。这一六倍体谷物（AABBHchHch）在籽粒质地、面团流变特性和烘焙品质方面更接近面包小麦而非硬粒小麦，这与其5HS染色体上携带的puroindoline同源基因（Hina-Hch1和Hinb-Hch1）有关。Tritordeum已报道的组成特性包括：类胡萝卜素含量为面包小麦和硬粒小麦的3至5倍（以叶黄素为主），赋予产品独特的黄色；其面粉中谷蛋白免疫原性表位水平低于面包小麦（可能因缺乏D基因组）；在非乳糜泻小麦敏感个体中耐受性良好，并改善腹泻型肠易激综合征患者的症状。
尽管已有大量关于Tritordeum籽粒和面粉组成及工艺特性的研究，但其分子与功能特性在不同食物基质中的表现关系仍不明确。此前研究多集中于面包模型，制粉方式和加工条件对Tritordeum基食品消化行为的影响尚未被系统研究。食物基质在调节大量营养素生物可及性和消化动力学中起关键作用，因此深入理解面粉精制程度、蛋白质组织和加工条件如何共同决定工艺性能和消化结果，对于充分发挥该谷物在食品应用中的潜力至关重要。
本研究的目标是：（1）评估辊式研磨和石磨研磨对Tritordeum面粉组成及谷蛋白和淀粉流变特性的影响，并将这些特性与其在鲜意大利面、面包棒、面包和披萨饼底等不同食品应用中的适宜性联系起来；（2）阐明面粉特性和食品结构如何影响大分子分解和消化产物的代谢命运。
二、主要技术方法
研究人员使用西班牙Arcadia S.p.A.提供的Tritordeum品种Bulel和法国Unisigma提供的面包小麦品种Graindor各100吨，在意大利Molini Bongiovanni S.p.A.工业工厂分别经辊式研磨（出粉率78%的精制粉）和石磨研磨（出粉率90%的半全麦粉）处理。面粉组成分析包括近红外光谱法测定蛋白质和谷蛋白含量、灰分测定、阿拉伯木聚糖单糖组成分析（HPLC-RID）、降落数值测定、破损淀粉测定（AACC 76-31.01）。流变学表征采用GlutoPeak（谷蛋白聚集特性）、Farinograph（揉混特性）、Alveograph（拉伸特性）和Micro-Visco-Amylograph（糊化特性）。蛋白质谱分析采用Osborne分级选择性提取谷蛋白和麦醇溶蛋白、SDS-PAGE电泳和反相高效液相色谱（RP-HPLC）。产品经标准化INFOGEST静态体外消化模型（口腔-胃-十二指肠三阶段）处理，蛋白质消化率通过酸性水解后氨基酸分析测定，氨基酸释放采用离子交换高效液相色谱（IE-HPLC）分析，淀粉消化率通过游离葡萄糖定量和抗性淀粉测定评估。
三、研究结果
3.1 面粉蛋白质谱分析
SDS-PAGE和RP-HPLC分析显示，Tritordeum品种的谷蛋白亚基条带数量（n=7）多于面包小麦（n=5），但其高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）相对丰度显著低于面包小麦，HMW/LMW-GS比值在两种研磨方式下均显著较低（辊磨：0.49 vs 0.72；石磨：0.47 vs 0.73）。Tritordeum的麦醇溶蛋白电泳图谱与面包小麦和硬粒小麦均不同，尤其在Mr > 50 kDa区域（ω-麦醇溶蛋白迁移区），这归因于来自智利大麦基因组的hordein蛋白（D-hordeins、C-hordeins和B-hordeins）与麦醇溶蛋白共提取。C-hordeins因缺乏半胱氨酸残基，仅以单体形式存在，不参与二硫键形成，可能影响面团粘度并削弱谷蛋白网络内的分子间连接。Tritordeum面粉的总蛋白质含量（17.2–17.5% dw）和谷蛋白含量（33.2–39.6% dw）均高于面包小麦（12.7–13.7%和29.2–30.0% dw），但较高的蛋白质含量并未伴随聚合物形成型谷蛋白亚基的等比增加。两种谷物的麦醇溶蛋白/谷蛋白比值（GLI/GLU）无显著差异。辊磨和石磨面粉的蛋白质谱无统计学显著差异，因此后续蛋白质谱和消化实验仅针对辊磨样品进行。
3.2 流变学特性
GlutoPeak分析显示，辊磨Tritordeum面粉的最大峰值时间显著短于面包小麦（76.5 s vs 103.0 s），最大扭矩显著更高（59.0 GPU vs 47.5 GPU），表明蛋白质聚集更快且形成的聚集体具有更高的最大稠度，但总聚集能量无显著差异。石磨样品中两种谷物的最大峰值时间相似，但Tritordeum的最大扭矩仍显著更高。Farinograph分析表明，Tritordeum在两种研磨方式下的吸水率均显著高于面包小麦（辊磨：60.3% vs 53.8%；石磨：66.6% vs 58.4%），发育时间更长，但混合稳定性显著更低（辊磨：4.10 min vs 4.50 min；石磨：3.80 min vs 4.50 min），表明Tritordeum面团网络一旦形成，在持续机械应力下维持最佳稠度的能力较差。Alveograph分析显示，辊磨样品中两种谷物的面团强度（W）和韧性/延伸性比（P/L）无显著差异，但石磨Tritordeum的W和P/L显著高于面包小麦。Tritordeum在两种研磨方式下的弹性指数（Ie）均显著较低（辊磨：37.3% vs 53.8%；石磨：32.9% vs 38.5%），表明其面团变形后恢复原始构型的能力较差。淀粉糊化特性方面，Tritordeum的糊化温度显著更高（辊磨：77.3°C vs 65.2°C；石磨：78.2°C vs 65.0°C），最大粘度显著更低（辊磨：265 BU vs 293 BU；石磨：221 BU vs 295 BU），崩解值显著更低，回生值也显著更低，表明其淀粉颗粒膨胀受限、增稠能力较低、冷却过程中淀粉链重新缔合趋势较弱。
3.3 工艺特性
鲜意大利面方面，辊磨Tritordeum意大利面的增重率显著高于面包小麦（92.59% vs 75.42%），但石磨后趋势相反（66.79% vs 90.56%）。两种谷物在各自研磨方式下的烹煮损失无显著差异，但石磨样品普遍高于辊磨样品。石磨Tritordeum意大利面的硬度和剪切功显著高于面包小麦对应产品（5.65 N vs 4.55 N；31.90 g·cm vs 23.31 g·cm），辊磨样品间无显著差异。面包棒方面，Tritordeum面包棒在两种研磨方式下均显著更硬更韧（辊磨硬度：17.74 N vs 13.19 N；韧性：19.23 N·mm-1 vs 10.49 N·mm-1），表明形成了更致密、机械抗性更强的结构。面包方面，辊磨Tritordeum面包的比容比面包小麦低约20%（3.17 mL·g-1 vs 3.92 mL·g-1），硬度更高（13.08 N vs 9.93 N）；石磨后两种谷物的比容差异消失（2.65 vs 2.63 mL·g-1），但Tritordeum面包反而比小麦面包更软（15.49 N vs 18.91 N）。披萨饼底方面，Tritordeum披萨饼底在两种研磨方式下均显著更软（辊磨：32.63 N vs 64.57 N；石磨：38.43 N vs 61.27 N）。颜色方面，Tritordeum面粉的b*值（黄度）显著高于面包小麦（辊磨：19.0 vs 12.2；石磨：16.8 vs 13.0），这与其较高的类胡萝卜素含量一致。Tritordeum面包瓤和披萨饼底表面的黄色成分在两种研磨方式下均更强。
3.4 面团和产品的蛋白质谱
还原条件下的SDS-PAGE显示蛋白质可提取性和谱图复杂度高于非还原条件，这是因为富含半胱氨酸的谷蛋白家族在分子内和分子间形成二硫键。非还原条件下，分子量大于250 kDa的蛋白质复合物难以提取且电泳迁移差。各加工过程之间未观察到宏观差异，但可区分两种谷物来源的产品。
3.5 体外消化与蛋白质水解度及氨基酸释放
面包和披萨的总蛋白质消化率最高，与谷物类型无关。Tritordeum面包和鲜意大利面的蛋白质消化率显著高于面包小麦对应产品；面包棒中两种谷物差异不显著；披萨样品中面包小麦略高但无统计学显著差异。可溶性十二指肠馏分中，谷氨酰胺和脯氨酸是检测到的最丰富氨基酸，与谷蛋白的氨基酸组成一致。Tritordeum面包和披萨配方中必需氨基酸的表观释放量高于面包小麦对应配方。Tritordeum较不稳定的谷蛋白网络可能增加了消化酶对贮藏蛋白的可及性，从而促成较高的蛋白质消化率。氨基酸分析为合并消化物的单次测量，这些差异应视为描述性观察而非统计学确证效应。
3.6 面包中的淀粉消化监测
Tritordeum和面包小麦面包的游离葡萄糖释放动力学曲线相当。但300分钟十二指肠消化后，Tritordeum面包的残余可水解淀粉（RHS）组分显著较低，游离葡萄糖衍生淀粉（FGS）与RHS合计分别约为51和58 g淀粉当量/100 g面包（Tritordeum vs 面包小麦）。Tritordeum面包的抗性淀粉（RS）含量为3.5±0.6 g/100 g，显著高于面包小麦的0.7±0.2 g/100 g，后者与常规小麦面包的报道值（0.8 g/100 g）一致。这表明Tritordeum面包中较大比例的淀粉对酶解具有抗性，可能对餐后血糖有较低影响。
四、讨论与结论
研究表明，面粉组成、加工方式和食物基质结构共同决定了Tritordeum在不同谷物食品中的工艺性能。Tritordeum较高的蛋白质和纤维含量、较低的HMW/LMW-GS比值以及hordein蛋白的存在，共同塑造了其独特的流变行为——面团弹性较低、混合稳定性较差，但在某些产品（如面包棒和石磨意大利面）中反而有利于形成致密、机械抗性强的结构。食物基质显著影响蛋白质消化率，面包和披萨因其结构特征有利于酶对蛋白质底物的可及性而表现出最高消化率。Tritordeum面包和鲜意大利面的蛋白质消化率显著高于面包小麦对应产品，且必需氨基酸释放量更高，表明其蛋白质网络组织方式可能有利于消化酶的作用。Tritordeum面包的抗性淀粉含量显著高于面包小麦面包，提示其可能具有较低的餐后血糖负荷，但需体内实验确认。总体而言，该研究为Tritordeum在全球食品市场中的应用提供了科学依据，揭示了谷物基质对营养生物可及性的重要调节作用。
