《The Journal of Nutrition》：Integrated physicochemical, structural, and in silico analyses revealed the enhanced functional potential of processed proso millet (
Panicum miliaceum)
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摘要黍粟（Panicum miliaceum）含有植酸、单宁和酶抑制剂等抗营养因子，限制了营养物质的生物利用率；然而，适当的加工技术可以有效降低这些限制。本研究评估了碾磨、浸泡、半煮和爆珠加工对黍粟理化性质、功能性和结构特性的影响，并对其生物活性化合物进行了计算机模拟分析。加
摘要
黍粟（Panicum miliaceum）含有植酸、单宁和酶抑制剂等抗营养因子，限制了营养物质的生物利用率；然而，适当的加工技术可以有效降低这些限制。本研究评估了碾磨、浸泡、半煮和爆珠加工对黍粟理化性质、功能性和结构特性的影响，并对其生物活性化合物进行了计算机模拟分析。加工方式显著影响了功能性性质，吸水率在半煮加工中最高（41.31±0.03%），其次为浸泡（23.79±0.01%）、爆珠加工（22.02±0.08%）和碾磨（18.05±0.01%）。相比之下，吸油率以碾磨最高（18.21±0.08%），其次为爆珠加工（17.9±0.05%）、半煮（14.96±0.07%）和浸泡（14.01±0.07%）。酚类含量在0.51±0.004至0.56±0.0047之间，半煮加工中最高；单宁含量变化较小（0.07-0.09 mg/g）。抗氧化活性（DPPH）以浸泡最高（9.97±0%），其次为爆珠加工（9.0±0.006%）、碾磨（7.54±0%）和半煮（6.81±0.006%）。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）分析揭示了结构变化，包括淀粉糊化和蛋白质变性，尤其在半煮和爆珠加工样品中更为明显。计算机模拟研究表明，棕榈酸与人胰腺α-淀粉酶的亲和力强（?7.2 kcal/mol），薯蓣皂苷与人胰脂肪酶的亲和力也较强（?6.8 kcal/mol），并通过稳定的均方根涨落（RMSF）和正交模分析（NMA）曲线得到支持。统计分析确认了各处理之间存在显著差异（p<0.05）。总体而言，加工提高了黍粟的功能性和营养品质，为其在功能性食品开发中的应用提供了依据。
引言
粟米是禾本科下的一个小粒谷物，以其卓越的营养价值和耐受恶劣环境条件的能力而闻名。全球粟米的种植面积约为718万公顷，年产量近863万吨，其中约96%的总产量来自亚洲和非洲。印度也是粟米的生产国和消费国，粟米被广泛用于各种食品产品，如粥、发酵食品（如多萨和伊德里）以及扁面包（Rajasekaran等，2023）。随着世界面临气候变化、人口过剩和粮食不安全等更多挑战，粟米提供了一种可持续的解决方案，因为这种作物需水量低、农业投入少，且能在边际环境中茁壮成长（Singh等，2025）。其中，黍粟（Panicum miliaceum）因其多样性、短生长周期和较高的营养潜力而近年来日益受到关注。它是一种无麸质的早餐谷物，富含蛋白质、膳食纤维、必需矿物质（铁、钙、镁和锌）以及生物活性化合物；因此，它非常适合改善营养安全和应对营养相关健康问题（Bhardwaj等，2026）。与小麦和大米等主要谷物相比，粟米的升糖指数较低且膳食纤维含量较高，具有更大的健康益处，有助于预防和管理糖尿病、肥胖和心血管疾病等疾病。尽管具有这些益处，黍粟的抗营养效应（如植酸、单宁、酶抑制剂等）降低了营养物质的生物利用率和消化率（Bhanu等，2026）。这些物质还会干扰矿物质吸收和蛋白质利用，从而降低谷物整体的营养效率。这些局限性可以通过应用适当的加工方法加以克服。加工技术不仅增强了粟米的适口性、口感、味道和整体感官接受度，而且通过降低植酸和单宁等抗营养物质显著提高了其营养品质。此外，加工还会改变粟米成分的结构和理化性质，从而提高营养物质消化率、生物利用率及功能性健康效益（Bhat等，2019）。不同的传统和创新加工技术，如碾磨、浸泡、半煮和爆珠加工，对黍粟的理化性质、功能性和结构特性有显著影响（Mathanghi等，2020）。碾磨提高了面粉的适用性和口感，但可能因去除外层麸皮而导致营养损失。浸泡过程可激活内源植酸酶，水解植酸，从而提高矿物质的生物利用率。水热处理（半煮）可增强内外层之间的营养迁移和淀粉糊化、功能特性及保质期稳定性（Javed等，2025）。爆珠加工通过增加结合态酚类化合物的释放，提高了风味、消化率和抗氧化活性。这些加工技术还会导致分子层面的显著变化，尤其是在淀粉和蛋白质基质方面（Mishra等，2026）。受这些变化影响的主要功能性性质是吸水率（WAC）和吸油率（OAC），这些性质在食品配方和产品开发中至关重要。先进分析技术如FTIR和SEM可揭示蛋白质变性、淀粉糊化和分子相互作用变化等结构变化（Sahoo & Pradhan，2026）。除了实验方法之外，计算系统的结合已成为了解食品来源化合物的生物学意义的一种有效途径。计算机模拟方法如分子对接、均方根涨落（RMSF）和正交模分析（NMA）可用于分析蛋白质与消化酶同生物活性化合物之间的相互作用（Akharume & Adedeji，2023）。这些技术可以提供有关结合亲和力、结构稳定性和构象动力学方面的信息，提供互补性信息并支持来自粟米的植物化学品的功能相关性（Akharume等，2023）。此外，统计分析（如相关分析、主成分分析（PCA）和参数检验）对于验证实验结果和表明加工处理之间的显著差异也是必要的。功能性、生物化学和结构参数的相关性分析有助于确保结果的可靠性和可重复性（Calamai等，2020）。
因此，本研究试图系统评估各种加工方法对黍粟理化性质、功能性和结构特性的影响，并对黍粟的生物活性化合物进行计算机模拟验证。这种综合策略为提高黍粟的营养价值和功能能力提供了有价值的见解，可用于高附加值和健康食品产品的生产。
章节摘要
加工方法
黍粟籽粒购自印度哈里亚纳邦Mahendergarh当地市场，并仔细清洁以去除杂质。所有实验均重复三次进行，以确保结果的准确性、可靠性和可重复性（McSweeney等，2017；Ak?ura & Poyraz，2026）。
水分、堆积密度和水合系数
本实验所用黍粟的水分含量为12.21%，这是适宜的干燥水平，可确保储存稳定性和其他加工特性。这一数值相对较高，Karkannavar等（2021）报道的水分含量范围为8.04%（地方品种）至8.34%（DhPM-2769品种），这表明可能存在基于品种或收获后条件的差异。
黍粟的堆积密度为0.82
结论
本研究得出结论，不同的加工技术（包括碾磨、浸泡、半煮和爆珠加工）显著影响了黍粟的理化性质、功能性、植物化学、结构和生物活性特性。在所有处理中，半煮加工的吸水率最高（41.31±0.03%），表明水合和淀粉糊化程度改善，而碾磨的吸油率最高（18.21±0.08%）。总酚含量
未引用参考文献
Kumar等，2025a；Kumar等，2025b；Singh等，2018。
CRediT作者贡献声明
AM：论文撰写-初稿、方法论、调查研究、验证、可视化、形式化分析、数据管理、软件：RKJ。论文撰写-初稿、验证、可视化、形式化分析、数据管理、方法论、调查研究：A。方法论、软件：SP。论文撰写-审阅与编辑、方法论、软件：AK。概念构思、方法论、论文撰写-审阅与编辑、指导、资源、数据管理。所有作者均已阅读并批准最终版本。
致谢
作者谨向印度哈里亚纳邦Mahendergarh中央大学荣誉副校长致以谢意，感谢其提供必要的研究基础设施和支持。
A. Mallesh|Rausan Kumar Jha|Ajay|Surbhi Panwar|Ashwani Kumar
印度哈里亚纳邦Mahendergarh中央大学营养生物学系，Jant-Pali-123031，哈里亚纳邦，印度
