《Food Chemistry: X》：From raw material to functional food: Effect of dry-heat treatment on whole quinoa flour structure and dough rheology, with in vivo hypoglycemic validation at the optimal temperature
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本研究探究了干热处理（DHT）温度对链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠中全藜麦粉结构、面团流变学、面包质构、淀粉消化性及降血糖潜力的影响。DHT诱导了面粉颗粒表面聚集体的剥离与缺陷形成，同时保留了A型淀粉结晶结构。与未处理对照组相比，DHT（110–150
本研究探究了干热处理（DHT）温度对链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠中全藜麦粉结构、面团流变学、面包质构、淀粉消化性及降血糖潜力的影响。DHT诱导了面粉颗粒表面聚集体的剥离与缺陷形成，同时保留了A型淀粉结晶结构。与未处理对照组相比，DHT（110–150 °C）提高了面团吸水率和弱化度，但降低了延伸性和抗延伸阻力。采用110 °C处理面粉制作的面包硬度略有下降，弹性显著改善；较高温度则逐步使质构劣化。DHT显著降低了快速消化淀粉（RDS）含量，并提高了慢速消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）组分。基于上述体外结果，110 °C被确定为最佳处理温度，仅采用110 °C处理的面粉进行体内评价。在STZ诱导的糖尿病小鼠中，为期六周的藜麦面包 supplementation 对糖化血红蛋白（GHb）、血糖和胰岛素水平显示出有益作用。这些发现为设计基于藜麦的功能性食品提供了理论依据。
**论文解读：干热处理调控全藜麦粉结构与功能特性及其降血糖作用研究**
**1. 研究背景与问题提出**
藜麦（*Chenopodium quinoa* Willd.）作为一种原产于南美洲的假谷物，凭借其对盐碱、干旱和酸性土壤等非生物胁迫的显著抗性，已在全球范围内广泛种植。其营养价值卓越，蛋白质含量高达14%–18%，氨基酸组成均衡，符合FAO推荐标准，尤其富含常见谷物中易缺乏的组氨酸、赖氨酸、苏氨酸和蛋氨酸等必需氨基酸。此外，藜麦还是膳食纤维、维生素、矿物质以及多酚、植物甾醇等生物活性植物化学物质的重要来源，具有强效抗氧化能力及潜在的心血管代谢益处，包括抗糖尿病特性。尤为重要的是，藜麦天然无麸质、呈碱性且升糖指数（GI）低，是开发功能性食品的优质原料。
然而，小麦面包作为饮食主食，其高血糖反应对餐后血糖管理构成健康隐患。用藜麦粉强化面包可提升其多酚含量和抗氧化活性，但藜麦的掺入对面包淀粉消化性及其餐后血糖效应的具体影响尚缺乏系统研究。淀粉作为面包的主要成分，是决定其血糖反应的关键因素。快速消化淀粉（RDS）的过量摄入会导致不良的餐后血糖峰值和长期代谢风险。通过物理或化学手段改变淀粉消化性，是改善淀粉类食品营养特性的可行策略。目前已报道多种方法，如辛烯基琥珀酸酯化、退火和湿热处理、超声处理及酸改性等。其中，干热处理（DHT）——即在含水量低于10%的条件下，于110–150 °C加热谷物或淀粉一定时间——因其操作简单、成本低廉且无化学残留而备受关注。DHT在保持颗粒完整性的同时，能显著改变淀粉的理化与功能特性。
已有研究表明，DHT对淀粉消化性的影响因原料来源而异：在稻米和稗子中DHT提高了抗性淀粉含量，但在板栗和藜麦淀粉中却增加了快速消化淀粉。这种差异性表明DHT的效果高度依赖于植物来源和具体处理参数。尽管DHT已被应用于改善面包制作中面粉的功能特性，但其在调控藜麦强化面包消化性和降血糖潜力方面的针对性应用尚未被系统研究。因此，深入了解DHT温度如何调控全藜麦粉的多尺度结构，并进而影响藜麦-小麦混合面包的技术性能、体外消化性和体内血糖反应，具有重要的科学意义和应用价值。
**2. 主要技术方法**
研究人员采用两阶段“体外筛选→体内验证”的策略。第一阶段，对全藜麦粉分别进行110 °C、130 °C和150 °C的干热处理1小时，并利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征其结构变化；通过粉质仪和拉伸仪评估混合面团流变学特性；测定面包质构；采用Englyst法进行体外淀粉消化实验，量化RDS、SDS和RS组分。第二阶段，仅将确定的最优温度（110 °C）处理的面粉用于制备面包，在STZ诱导的糖尿病小鼠模型（雄性C57BL/6小鼠，购自河南科贝斯生物技术有限公司，实验动物生产许可证号SCXK（豫）2020–0005）中进行为期六周的体内降血糖功效评价，测定空腹血糖（FBG）、空腹胰岛素（FINS）和糖化血红蛋白（GHb）等指标。动物实验方案经中国医学科学院放射医学研究所实验动物护理和使用委员会批准（批准号IRM-DWLL-2022250）。
**3. 研究结果**
**3.1 干热处理温度对藜麦粉结构的影响**
SEM观察显示，未经处理的全藜麦粉颗粒呈球形至椭圆形，表面附着丰富的蛋白质体，形成明显的聚集层。DHT诱导了面粉颗粒表面缺陷并促进蛋白质聚集体的剥离，且剥离程度随处理温度升高而加剧。这种形态变化归因于热机械作用破坏了面粉基质内的分子间相互作用：DHT削弱了淀粉链间的氢键，导致淀粉颗粒部分解体和断裂；同时高温使表面相关蛋白变性，降低其粘附能力，损害颗粒结构完整性。
XRD分析表明，所有样品在约15°、17°、18°和23°处呈现典型的A型结晶结构特征衍射峰。DHT未改变淀粉的结晶多晶型，但显著提高了相对结晶度。与未处理对照相比，110 °C、130 °C和150 °C处理样品的相对结晶度分别增加了7.24%、10.68%和12.06%。结晶度的增加归因于热处理过程中淀粉分子的重排，以及表面蛋白的部分剥离减少了空间位阻，促进了结晶区域的重新排列和完善。
FT-IR光谱显示，在1700–1600 cm
?1处存在酰胺I带（主要来自蛋白质组分），在1060–960 cm
?1处存在碳水化合物骨架的CO和CC伸缩振动峰。DHT后未出现新吸收峰，也未消失现有特征峰，表明处理未诱导共价键的形成或断裂，未显著改变主要面粉成分的初级化学结构，证实DHT是一种温和的物理改性方法，保持了藜麦粉的天然生化完整性。
**3.2 干热处理温度对混合面团粉质特性的影响**
与含未处理藜麦粉的对照面团相比，随着DHT温度升高，混合面团的吸水率显著增加。110 °C处理使吸水率提高1.79%，150 °C时达到最大增幅4.83%。吸水率的提高归因于热处理对淀粉和蛋白质结构的改变，以及藜麦粉引入的较高纤维素含量。面团形成时间呈下降趋势，110 °C时减少8.89%；稳定时间在110 °C时显著下降16.44%，150 °C时降至最低。弱化度随处理温度升高而大幅上升，110 °C时增加43.75%，150 °C时增幅高达125%。这些变化表明DHT干扰了面团中蛋白质-肽相互作用的形成，削弱了面筋网络并降低了面团强度。
**3.3 干热处理温度对混合面团拉伸特性的影响**
混合面团的延伸性随DHT温度升高而数值下降，在90和135 min时差异显著。与对照相比，110 °C处理使45、90、135 min醒发后的延伸性分别降低10.91%、10.00%和11.15%。最大抗延伸阻力和恒定变形抗延伸阻力在各醒发时间点均随处理温度升高而显著下降。抗延伸阻力与延伸性的比值（拉伸比）随温度升高先升后降，110 °C处理面团在45、90、135 min时达到最高值（4.06、5.86、8.66）。较高的拉伸比通常表示面筋品质较强，因此110 °C处理的面团在本研究中表现出最佳的强度与延伸性平衡。
**3.4 干热处理温度对面包质构特性的影响**
面粉经110 °C处理后制作的面包硬度最低，较对照降低1.82%，但差异未达统计显著水平（P > 0.05）。150 °C处理面粉制作的面包硬度最高。弹性方面，110 °C处理组达到最大值，较对照显著提高4.51%（P < 0.05），随后在更高温度下下降。这些质构变化归因于DHT诱导的蛋白质变性聚集，适度聚集（110 °C）可增强弹性恢复而不严重破坏网络连续性，但过度聚集（>130 °C）则导致脆性、过度聚集的蛋白质相，降低弹性和整体面包品质。
**3.5 干热处理藜麦粉对面包体外消化性的影响**
与对照面包相比，所有热处理样品均显著降低了RDS含量，150 °C处理面粉制作的面包RDS值最低。RS组分在所有处理温度下均显著增加。SDS含量先增后减，在110 °C处理面粉制作的面包中达到峰值。110 °C处理使面包的SDS和（SDS+RS）总和分别获得最大增幅6.99%和2.25%。RDS的减少主要归因于蛋白质聚集体形成的物理屏障和淀粉颗粒结晶度的提高，两者均限制了淀粉酶的接近和催化效率。RS的升高与XRD分析中观察到的结晶度增加一致，表明形成了更有序、热稳定的淀粉结构，不易被酶水解。DHT通过物理重构而非化学改变的方式，有效调节了藜麦强化面包的淀粉消化特性，使其趋于更有利的营养特征。
**3.6 干热处理藜麦粉对面包理化性质的影响**
与对照面包相比，藜麦面包的水分、灰分、蛋白质、总膳食纤维和总酚含量均显著升高。总膳食纤维和蛋白质分别增加了45.6%和31.4%，显著提升了产品营养密度。藜麦面包的总酚含量达到9.97 mg GAE/g，DPPH自由基清除活性为86.5%。高抗氧化能力归因于藜麦粉固有的丰富酚类化合物——烘焙过程中的热处理可能促进结合酚的释放，提高其可提取性和活性——以及藜麦中丰富的蛋白质在烘焙过程中部分热降解为具有增强抗氧化特性的肽段。藜麦粉掺入不仅改善了宏量营养素组成，还增强了面包的抗氧化潜力。
**3.7 干热处理藜麦粉对STZ诱导糖尿病小鼠代谢参数的影响**
六周干预后，糖尿病模型组小鼠体重较藜麦面包组低21.5%，表明藜麦强化面包可减轻糖尿病相关的体重下降。模型组FBG在整个研究期间持续升高，而藜麦面包组呈进行性下降。第5周时，藜麦面包组和全藜麦粉组的FBG较模型组分别下降66.96%和71.74%，降至糖尿病诊断阈值以下。FINS水平方面，模型组显著低于正常对照组；藜麦面包和全藜麦粉 supplementation 分别使FINS提高46.31%和90.26%，提示可改善胰腺β细胞功能或增强胰岛素分泌。GHb方面，模型组较正常对照组升高77.29%；藜麦面包和全藜麦粉分别使GHb降低52.18%和58.49%。研究表明，藜麦补充剂，尤其是全藜麦粉形式，可显著改善STZ诱导糖尿病小鼠的高血糖状态、提高胰岛素水平并缓解体重下降。其降血糖机制可能涉及酚类化合物抑制多糖消化酶、膳食纤维延缓胃排空和调节碳水化合物吸收、高蛋白含量延长饱腹感等多个方面。
**4. 讨论与结论**
研究人员提出，观察到的降血糖效应可能是物理和生化机制协同作用的结果。鉴于淀粉消化性组分的变化（RDS↓，RS↑）较酚类含量增加更为显著，研究人员提出淀粉结构修饰在急性血糖反应中起主导作用，而酚类化合物可能有助于长期抗氧化和胰岛素增敏效应。然而，当前实验设计无法定量区分两种机制的相对贡献，且未评估葡萄糖耐量、胰岛素抵抗指数、胰腺组织学或肠道菌群组成，这是本研究的局限性。此外，藜麦粉和藜麦面包组的膳食未与标准饲料进行等热量匹配，可能引入混杂因素。
**研究结论**：总而言之，对全藜麦粉进行干热处理（DHT），尤其是在110 °C条件下，通过剥离表面蛋白质和增加淀粉结晶度有效修饰了其结构，同时保持了化学完整性。这些结构变化改善了面团吸水率，优化了面包质构——在110 °C时弹性显著增强（P < 0.05），硬度略有下降（虽未达统计显著水平）——并形成了营养学上有利的淀粉组成特征，表现为RDS减少、SDS和RS组分增加。在采用110 °C优化处理的体内验证中，掺入DHT处理藜麦粉的面包在STZ诱导的糖尿病小鼠中显示出改善代谢参数的潜力，包括体重、血糖和胰岛素水平，从而证实了体外筛选预测的降血糖潜力。这些发现表明，DHT是增强藜麦在烘焙制品中技术功能性的可行物理策略，藜麦面包补充剂可能有助于改善该STZ诱导糖尿病模型中的血糖控制。
