《International Journal of Biological Macromolecules》：Bioactive macromolecules in LAB-fermented cereals: Mechanisms of formation, functional properties, and health benefits
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摘要基于谷物和伪谷物的发酵食品产品在全球饮食、营养以及粮食安全中占有重要份额。发酵，特别是乳酸菌（LAB）的发酵，通过提高适口性、生物利用度并最大限度减少抗营养因子，增加了食物的营养和功能价值。乳酸菌在合成生物活性肽、维生素、矿物质以及同时减少抗营养因子方面发挥着关键作用。本
摘要
基于谷物和伪谷物的发酵食品产品在全球饮食、营养以及粮食安全中占有重要份额。发酵，特别是乳酸菌（LAB）的发酵，通过提高适口性、生物利用度并最大限度减少抗营养因子，增加了食物的营养和功能价值。乳酸菌在合成生物活性肽、维生素、矿物质以及同时减少抗营养因子方面发挥着关键作用。本综述阐明了乳酸菌在发酵过程中重塑营养大分子（如肽和多糖）的机制，以及它们在传统和现代发酵食品开发中的作用。此外，这些发酵食品与多种健康益处相关。生物技术的最近进展，如基因组测序、功能基因组学和人工智能辅助生物信息学，显著增强了我们对乳酸菌多样性、代谢和适应机制的理解。计算机模拟与实验方法的结合使得新型食品酶以及高度精确的发酵工艺的开发成为可能。连同新的创新一起，对质量、一致性、安全以及健康益处日益增长的需求指出了持续研究的重要性。需要更多采用传统和现代方法的研究来完全探索这些食物组，以实现更好的食品质量、增加营养、更多健康益处和全面的社会经济优势。
引言
健康且营养均衡的饮食是人类健康和福祉的基本决定因素。因此，过去几十年中，全球消费者对安全和健康饮食产品的意识和偏好有所增加。安全健康的饮食与人类健康之间的联系已成为人们讨论的焦点。在此背景下，功能性食品被视为可用食品类型中的优选，因为它们有潜力通过预防与营养失衡和缺乏相关的疾病来改善生活质量 [1]。全球消费的功能性食品产品中，很大一部分主要是通过乳酸菌（LAB）发酵生产的。乳酸菌被公认为主要的益生菌微生物类群。许多乳酸菌株自然存在于胃肠道中，并能够耐受极端环境条件，如低 pH 值、天然生长抑制剂、胆盐，以及与其他微生物的相互作用或竞争 [2]。不同菌株的乳酸菌可增强免疫和心理健康，缓解胃肠道刺激，并提高对不同病原体的自然抵抗力 [3]。从包括谷物在内的不同来源分离和鉴定乳酸菌株已经得到了很好的证明。乳酸发酵食品产品在全球范围内相当流行 [4]。
谷物是主要的粮食作物，在全球主食中贡献了更大份额 [5]。谷物是碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质、膳食纤维、热量和生物活性化合物等营养物质的内在来源 [6]。此外，不可消化碳水化合物、可溶性纤维以及各种植物化学物（包括酚类化合物、抗氧化剂和植物雌激素）等成分作为益生菌载体具有潜力 [7]。当纳入饮食时，谷物提供了大量的蛋白质和微量营养素。除了谷物之外，伪谷物也是不同微量营养素的重要来源。谷物发酵是一种古老且广泛实践的技术，用于制备首选的食品产品 [5]。谷物发酵产生的不同化合物为消费者带来了巨大的益处。谷物中存在的抗氧化剂和抗疾病因子提供了健康益处，包括治疗不同疾病。此外，谷物来源食物中的营养物质有助于减少糖尿病患者的口服降糖药和胰岛素剂量使用。此外，谷物的几种健康益处已得到美国食品药品监督管理局（FDA）的认可 [8]。
旨在评估消费者对某些产品接受度的研究得出结论，通过提高全谷物食品的营养价值并增强其感官特征，发酵可以吸引消费者。含有丰富营养和生物活性化合物的谷物，被消费者视为健康和营养的食物 [9]、[10]。本综述探讨了发酵谷物中乳酸菌的生物活性特性，重点关注其潜在益处。因此，本综述强调了乳酸菌在谷物和伪谷物发酵中尚未充分探索但至关重要的作用，将传统实践与现代生物技术和人工智能驱动的计算机模拟工具相结合。特别关注其特征化大分子发酵产物，具体为生物活性肽和胞外多糖。它进一步提供了营养强化的机制见解，并强调了粮食安全、健康促进和社会经济可持续性的更广泛影响。还讨论了相关法规和安全考虑。
章节片段
文献检索策略和选择标准
本综述按照 PRISMA 2020 指南进行，以确保透明度和可重复性 [11]。在 PubMed、Embase 和 Web of Science 上执行了系统性文献检索，覆盖 2015 年 1 月至 2025 年 12 月的时段。为了保持高标准的方法学，灰色文献（例如会议摘要、论文和未索引报告）被排除在分析之外，确保仅评估具有完整数据的同行评审期刊文章。
谷物发酵中使用的的主要乳酸菌株
乳酸菌株的发酵剂有潜力通过谷物食品的发酵产生功能性生物分子。在应用于谷物生物加工之前，基于其安全性概况选择乳酸物种至关重要，特别是那些被美国食品药品监督管理局（FDA）批准为公认安全（GRAS）以及根据欧洲食品安全局（EFSA）标准获得安全推定资格（QPS）的菌株，确保没有不良
乳酸发酵谷物和伪谷物种
从广泛可用的谷物（如大米、小麦、玉米和高粱）制备传统发酵食品产品在全球各个地区都已确立并普遍实践。其中一些产品用作染料、香料、饮料以及早餐或轻食，而另一些则作为消费者盘中主食品食用。涉及或部署在这些传统发酵中的常见细菌物种有乳杆菌属、明串珠菌属，
乳酸发酵谷物的抗氧化活性和生物肽
几项研究强调了传统乳酸发酵食品的抗氧化潜力及其对健康的影响。氧化损伤主导了人类疾病中重要的病理变化，食用具有抗氧化潜力的食品可能对健康有益。对于乳酸发酵谷物食品产品抗氧化活性升高的一个恰当描述是，它们是益生菌的丰富来源，而益生菌本身表现出抗氧化潜力。首先，许多乳酸菌株
天然发酵
天然发酵是一种用于家庭和小型作坊谷物发酵的传统技术。操作简便和成本效益是该过程的主要优势之一，它还产生具有独特美味风味和特征的发酵谷物产品。Bushera、Kenkey 和 Mahewu 是通过天然发酵获得的产品中的几个例子。例如，Mahewu 是一种典型的南非酸味无酒精玉米饮料。天然
酶活性的预测和验证技术
随着生物数据库和计算能力的快速增长，计算机模拟筛选（或酶挖掘）已成为发现新食品酶的竞争性工具。随着生物数据库以及计算能力的快速进步，计算机模拟筛选（或酶挖掘）已发展为发现新型食品酶的系统性工具。在扩展的生物数据库和计算应用的推动下，计算机模拟酶挖掘使得
安全顾虑和立法
加工和储存期间的食品安全和保存风险可以系统地分为外源性污染和保藏菌株本身的固有生物风险。关于外源性因素，青霉菌属、肉毒梭菌、曲霉菌属和金黄色葡萄球菌等致病微生物物种对全球食品损失贡献巨大。这种严重的食品降解经常因真菌繁殖而加剧，伴随着
结论
目前，功能性食品是日益增长的全球需求，发酵是生产它们的经济环保生物技术方法。用乳酸菌发酵的食品，特别是谷物和伪谷物，为消费者提供了显著的健康益处。此外，乳酸菌及其代谢物通过合成一些有机酸、维生素和其他化合物提供了不同的健康优势。它还具有抗菌和抗真菌活性。此外，主要的
CRediT 作者贡献声明
Adyasa Barik：写作 – 初稿，验证，方法学，数据整理，概念化。Hui-Wen Lin：写作 – 初稿，方法学，调查，正式分析，概念化。Chen-Che Hsieh：写作 – 初稿，验证，资源，调查，数据整理。Yuwen Ting：写作 – 审阅与编辑，监督。Ali Demirci：写作 – 审阅与编辑，验证。Shella Permatasari Santoso：写作 – 审阅与编辑，资源，概念化。Chang-Wei
利益冲突声明
鉴于其编辑身份，郑宽辰未参与本文的同行评审，也无法获取有关其同行评审的信息。本文的编辑过程全部责任已委托给另一位期刊编辑。其他作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些可能似乎影响本论文中报告的工作。
致谢
本项目由台湾科技部（112-2221-E-002-040-MY3）、台湾科技部（112-2320-B-002-013-MY3）、台湾科技部（113-2321-B-002-037-）资助。
Adyasa Barik|Hui-Wen Lin|Chen-Che Hsieh|Yuwen Ting|Ali Demirci|Shella Permatasari Santoso|Chang-Wei Hsieh|Jheng-Jhe Lu|Kuan-Chen Cheng
