《Food Chemistry》：Different extrusion conditions tailor polyphenol profile and bioaccessibility in black rice-based pasta: A metabolomics and in vitro digestion combined approach
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摘要挤出温度能够影响黑米面制品中多酚的稳定性及其生物可利用性。研究在低温（30–40?°C）和高温（60–80?°C）条件下制备面制品，随后经过挤出、干燥、烹饪以及体外消化处理后进行检测。通过UHPLC–HRMS非靶向代谢组学方法分析游离态和结合态多酚，并按亚类进行半定量评估。多
摘要
挤出温度能够影响黑米面制品中多酚的稳定性及其生物可利用性。研究在低温（30–40?°C）和高温（60–80?°C）条件下制备面制品，随后经过挤出、干燥、烹饪以及体外消化处理后进行检测。通过UHPLC–HRMS非靶向代谢组学方法分析游离态和结合态多酚，并按亚类进行半定量评估。多变量建模（HCA/PCA；AMOPLS）显示，体外消化是影响多酚变化的主要因素（RSS >68%），而挤出温度的影响相对较小（<10%）。低温挤出能保留更多的初始花青素和酚酸，而高温挤出则使多酚以低分子量形式存在。经过体外消化后，两种挤出条件下的样品在生物可利用的多酚组成上趋于相似，其中黄烷醇含量显著增加，表明有部分多酚从结合态释放出来。总体而言，挤出过程主要影响多酚的存在形式，而非其最终的生物可利用多样性，这一特点为调整功能性米面制品提供了可能。研究结果为优化富含多酚的黑米面制品的加工工艺提供了依据。
引言
水稻（Oryza sativa L.）是全球主要的粮食作物之一，为全球超过一半的人口提供能量来源。除了营养价值外，水稻还能适应多种气候和农业条件，因此成为世界上种植最广泛的谷物作物之一（Chauhan等人，2017）。近年来，随着消费者对饮食与健康关系的重视，人们对有色米类的兴趣日益增加，尤其是黑米，因为与传统白米相比，黑米具有更优异的营养和功能特性（Fukagawa & Ziska，2019）。（见图1、图2、图3、图4。）（见表1、表2。）
与白米不同，白米在加工过程中会去除谷壳和麸皮层，导致大量生物活性物质流失（Cabral等人，2024），而黑米则保留了丰富的植物化学成分。黑米富含多酚类物质，尤其是花青素，同时还含有矿物质、B族维生素（硫胺素、核黄素和烟酸）、蛋白质以及膳食纤维（Das等人，2023；Ghasemzadeh等人，2018；Nath等人，2022）。黑米中的多酚成分具有多种生物活性，包括抗氧化、抗炎、抗癌和抗过敏作用。具体而言，花青素可通过抑制碳水化合物水解酶如α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶，以及调节肠道葡萄糖转运机制，从而发挥降血糖作用，有助于缓解餐后血糖上升现象（Javed等人，2025）。这些有益健康的特性使得黑米成为开发具有更高营养价值的谷物食品的理想功能性原料。
然而，黑米的营养功能不仅取决于多酚的含量，还与其在加工过程中的稳定性、释放程度以及生物可利用性密切相关。因此，选择合适的加工技术至关重要。挤出技术是一种应用广泛的技术，可用于生产零食、即食谷物、面制品以及富含蛋白质的食品原料。除了用于产品开发外，挤出技术还被视为一种可持续的方法，可用于充分利用来自水果、蔬菜、谷物、乳制品和油籽等不同来源的食品工业副产品（Yadav等人，2025）。挤出过程会引发热、机械和化学作用，改变食品的微观结构及分子间相互作用，进而影响多酚的稳定性、提取率及其生物可利用性（Helmick等人，2023）。根据加工温度的不同，挤出工艺可分为高温挤出和低温挤出，这一参数直接影响化学变化及最终产品的营养价值。高温挤出通常在70–120?°C的温度下进行，主要用于生产膨化零食和膨化谷物，因为较高的温度和剪切力有助于淀粉糊化和大分子重组（Liu等人，2018），同时也可用于生产无麸质面制品（Bresciani等人，2021；Wang等人，2022）。而低温挤出则在较低温度下进行（通常低于50?°C，常见范围为35–40?°C——Owens 2001；Wang等人，2022），这种工艺能有效减少热降解，因此特别适合用于生产富含多酚的面制品和面团类食品（Mu等人，2024）。
因此，了解食品加工如何影响游离态和结合态多酚的质与量变化，对于充分发挥黑米制品的营养潜力至关重要。本研究旨在探讨高温挤出和低温挤出在黑米面制品的整个加工过程中，以及模拟体外胃肠道消化后，对游离态和结合态多酚变化的影响。研究采用非靶向多酚分析方法，全面分析加工、烹饪和消化过程中多酚组成的变化，为黑米面制品的加工优化及其中具有健康益处的植物化学物质的生物可利用性研究提供新的思路。
章节要点
黑米面制品样品的制备
本研究使用Nerone黑米粉（意大利都灵Molino Bongiovanni公司生产，干物质含量为92.2?g/100?g）和自来水，在一台带有19毫米筒径、长径比为25毫米、喷嘴直径为3毫米的共旋转式单螺杆挤出机（德国Brabender KE19/25型号）上制备面制品。挤出时混合材料的总含水量为32.0%，并且分别在不同温度条件下进行，即高温挤出和低温挤出条件。
黑米面制品非靶向多酚分析的无监督化学计量学研究：挤出温度对干燥、烹饪和体外消化的影响
在本研究的第一部分，通过非靶向代谢组学分析，研究了挤出、烹饪以及模拟胃肠道消化过程中不同加工温度对黑米面制品多酚组成的影响。首先分别对游离态和结合态多酚应用层次聚类分析（HCA），并考虑了高温挤出和低温挤出两种条件。
对于游离态多酚，分析了Ex-pasta、Ex-D-pasta以及煮熟后的面制品样本。
结论
黑米面制品中含有多酚，这些多酚具有潜在的抗氧化作用。总体而言，我们的研究结果表明，通过调控加工工艺，主要是利用基质与植物化学物质之间的相互作用来控制多酚的命运，而非仅仅提高初始多酚含量。监督型AMOPLS模型显示，胃肠道消化是影响多酚变化的主要因素，其作用强度大于挤出温度。低温挤出
CRediT作者贡献说明
Chiara Mussio：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，方法学，研究实施，正式分析，概念构建。Leilei Zhang：撰写——审阅与编辑，指导，方法学，研究实施，正式分析。Pascual García-Pérez：撰写——审阅与编辑，指导，方法学，研究实施，正式分析。Mariasole Cervini：方法学，研究实施，正式分析。Gianluca Giuberti：撰写——审阅与编辑，资源协调，资金获取。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。
致谢
Chiara Mussio获得了意大利皮亚琴察圣心天主教大学农业食品系统博士项目的奖学金支持。Pascual García-Pérez则得到了西班牙科学、创新与大学部Ramón y Cajal计划（编号：RYC2023-044123-I）以及欧洲社会基金Plus（FSE+）的财政资助。
Chiara Mussio|Leilei Zhang|Pascual García-Pérez|Mariasole Cervini|Gianluca Giuberti|Luigi Lucini
