**发芽假谷物面包中食物基质对蛋白质与酚类物质生物可及性的调控作用**

《Foods》：From Germinated Pseudocereals to Functionalized Bread: The Role of the Food Matrix in Protein and Phenolic Bioaccessibility

　　

尽管发芽假谷物（pseudocereals）的营养益处已有充分文献记载，但这些益处在掺入面包后是否得以保留尚不清楚。研究人员采用流变学、化学和体外消化模拟方法，对分别以15%和30%替代水平掺入发芽藜麦（quinoa）、苋菜籽（amaranth）和荞麦（buckwheat）的面包及其发芽原料进行了评估。除苋菜籽外，所有配方均表现出低于全麦对照的硬度。总体而言，藜麦和荞麦面包具有可接受的流变学品质。发芽荞麦的蛋白质含量最高（33.38 g/100 g DW），然而其在掺入面包中的蛋白质贡献仍低于理论预期值。发芽藜麦（61.5%）表现出最高的体外蛋白质生物可及性（protein bioaccessibility），且蛋白质消化率随替代水平升高而下降。尽管蛋白质定量贡献最低，荞麦掺入面包在所有配方中表现出最高的蛋白质消化率。此外，荞麦的总酚含量（total phenolic content, TPC；1988 mg GAE/100 g）和黄酮类化合物生物可及性（92.7%）均为最高；然而这些优势并未在掺入面包产品中得到体现。发芽诱导的改善并不必然转化为最终面包产品中营养物生物可及性的提升。这些发现与食物基质的关键作用相一致，并表明发芽藜麦表现出最为一致的整体性能，而荞麦在蛋白质消化率和黄酮类化合物生物可及性方面显示出优势。

**论文解读：从发芽假谷物到功能性面包——食物基质对蛋白质与酚类物质生物可及性的调控作用**

**一、研究背景与问题提出**

谷物是全球人口能量和营养的主要来源，但其存在明显的营养局限性，包括氨基酸谱不完整、生物活性化合物（bioactive compounds）含量有限，以及矿物质等关键营养元素多以结合态存在、生物可利用性（bioavailability）差，且在加工过程中进一步损失。假谷物虽具有与谷物相似的淀粉含量和加工特性，但因其营养组成独特且具有较高的农业可持续性，已被消费数千年。然而，假谷物中较高的抗营养因子（antinutritional factors）限制了其在食品体系中的直接应用，通常需要进行预处理。发芽（germination）作为一种低成本、易操作的加工方法，能够有效降低抗营养因子并改善假谷物的营养特性，日益受到学术界的关注。

通过掺入发芽假谷物原料来开发功能性面包产品，已成为提升这一广泛消费主食营养水平的策略之一。已有研究表明，15%–30%替代水平的发芽假谷物粉可改善面包的生物活性化合物含量和蛋白质品质，同时保持可接受的感官和流变学特性。然而，此类产品的功能性特征往往是从发芽原料的营养特性推导而来，而非基于最终产品获得的证据。蛋白质、矿物质和生物活性化合物在发芽后生物可及性（bioaccessibility）的提升是文献中报道最为一致的益处之一，但现有研究大多在未加工的发芽原料中评估生物可及性或生物可利用性，而非在加工后的消费成品中进行评估。这一空白使一个关键问题悬而未决：发芽诱导的改善是否能保留至最终产品。在原料水平评估生物可及性本质上忽略了后续制备过程中的食物基质（food matrix）相互作用和加工效应。并且，此前尚无研究在同一加工条件下同时评估三种假谷物（藜麦、苋菜籽和荞麦）发芽诱导的蛋白质和酚类物质生物可及性向最终掺入面包产品的转移情况，也未采用基于回收率的框架对此转移进行定量。

基于此，本研究旨在评估经发芽报道可增强的蛋白质和生物活性化合物在最终面包产品中的生物可及性，并评价食物基质相互作用和加工条件在决定这些结果中的作用。

**二、研究内容与意义**

研究人员对藜麦、苋菜籽和荞麦三种假谷物进行发芽处理，然后以15%和30%两个替代水平将其掺入全麦面包中，同时以100%全麦面包作为对照。通过流变学分析（质地分析和颜色分析）、化学分析（蛋白质、游离氨基酸、总酚和总黄酮含量测定）以及体外消化模拟（in vitro digestion simulation），系统评价了发芽原料和掺入面包的营养特性与生物可及性。该研究的核心意义在于首次将发芽假谷物的蛋白质和酚类物质生物可及性评估从原料水平延伸至最终面包产品，揭示了食物基质在营养物生物可及性中的关键调控作用，为功能性面包的配方优化提供了重要的科学依据。

**三、关键技术与方法**

研究所用藜麦和苋菜籽经表面灭菌后，分别在物种特异性条件（藜麦：22 °C、90%–95%相对湿度、暗处72小时；苋菜籽：26 °C、90%相对湿度、暗处48小时）下发芽，荞麦以市售预发芽形式获取，发芽后均经冷冻干燥（lyophilization）处理。面包制备基于AACC 10-10B方法，采用质地分析仪（CTX-CT3 Texture Analyzer）和色度计（High-Quality Colorimeter NR200）分别进行流变学和颜色分析。采用Bradford法测定可溶性蛋白，邻苯二甲醛（o-phthaldialdehyde, OPA）法测定游离氨基酸（free amino acids, FAA），Folin–Ciocalteu比色法测定总酚含量，氯化铝比色法测定总黄酮含量（total flavonoid content, TFC）。体外消化模拟参照Barak等人的方法进行，区分非消化（non-digested, ND）相、胃后（post-gastric, PG）相和肠（intestinal, IN）可吸收相，并基于回收率框架计算掺入效率。

**四、主要研究结果**

**（一）流变学特性：质地与颜色分析**

掺入面包的流变学特性因谷物类型和替代水平而异。第1天硬度值范围从BB15（荞麦面包15%）的72.59 N到AB15（苋菜籽面包15%）的135.5 N，苋菜籽掺入面包在两个替代水平下均表现出显著高于藜麦和荞麦面包的硬度。至第3天，除AB15外所有配方的硬度均显著增加；AB30在第1至第3天硬度反而下降（从116.5 N降至113.6 N），提示高替代水平下苋菜籽可能存在与水分重新分布或蛋白质–淀粉相互作用相关的非典型老化行为。弹性（springiness）随替代水平升高在藜麦和苋菜籽面包中显著降低，而荞麦面包的两个替代水平间无显著差异。总体而言，藜麦和荞麦面包在两个替代水平下均表现出可接受的质构特性。

颜色分析表明，掺入面包的亮度（L*值）显著低于全麦对照，表明假谷物掺入使面包皮和面包心均发生暗化，藜麦面包的暗化趋势最为明显（L*值从15%替代水平的56.67降至30%的49.80）。苋菜籽掺入面包在面包皮中呈现最高的a*值（15%替代水平下25.38），反映出明显的红色调外观，且在所有组中b*值最高，指示其面包心和面包皮具有更强的黄色调。面包的暗化、偏红和偏黄外观可归因于美拉德反应（Maillard reaction）和假谷物固有天然色素的贡献。

**（二）蛋白质与游离氨基酸分析**

发芽荞麦表现出最高的蛋白质含量（33.38 g/100 g DW），其次是发芽苋菜籽（30.34 g/100 g DW）和发芽藜麦（21.25 g/100 g DW）。然而在掺入面包中，荞麦面包的蛋白质含量（15%替代水平下8.85 g/100 g DW，30%替代水平下13.75 g/100 g DW）反而低于其他配方，尽管其发芽原料蛋白质含量最高。苋菜籽掺入面包的绝对蛋白质值在掺入面包中最高（30%替代水平下23.86 g/100 g DW），但其随替代水平的增幅较为有限（13.9%）。藜麦掺入面包表现出最显著的蛋白质随替代水平增长趋势（从12.10增至20.82 g/100 g DW，增幅72.1%）。

发芽藜麦的游离氨基酸（FAA）含量最高（4.99 g/100 g DW），其次为发芽荞麦和发芽苋菜籽。掺入面包的FAA含量较发芽原料普遍升高，可能反映了发酵和焙烤过程中的蛋白质降解，但仍低于理论预期水平，这可能与全麦面筋（gluten）基质对消化酶和加工过程的物理屏障效应有关。

在蛋白质消化率方面，发芽藜麦（61.5%）表现出最高的蛋白质生物可及性，其次是荞麦（33.7%）和苋菜籽（30.7%）。掺入面包的蛋白质消化率显著高于发芽原料，但随替代水平升高而下降——例如BB15的消化率最高（75.8%），但在30%替代水平下降至50.0%。值得注意的是，尽管荞麦掺入面包的蛋白质定量贡献最低，但在所有配方中表现出最高的蛋白质消化率，这表明荞麦蛋白质虽然含量受限，但具有较优的可消化蛋白质品质。

**（三）总酚与总黄酮含量及生物可及性**

发芽荞麦的总酚含量（TPC）最高（1988 mg GAE/100 g DW），其次为发芽藜麦（1030 mg GAE/100 g DW）和发芽苋菜籽（717 mg GAE/100 g DW）。在掺入面包中，TPC随替代水平升高在所有谷物类型中均有增加，但多数配方仍低于全麦对照（1106 mg GAE/100 g DW）。总黄酮含量（TFC）方面，发芽藜麦（359 mg QE/100 g DW）显著高于发芽荞麦（97 mg QE/100 g DW）和发芽苋菜籽（22 mg QE/100 g DW），但所有掺入面包的TFC值均低于全麦对照（223 mg QE/100 g DW）。

体外消化过程中，所有发芽假谷物的TPC从ND相到IN相均显著下降。藜麦表现出最高的TPC生物可及性（52%），其次为荞麦（40%）和苋菜籽（35.8%）。TFC则呈现不同模式：荞麦表现出极高的黄酮类化合物生物可及性（92.7%），而藜麦（43.7%）和苋菜籽（22.7%）相对较低。值得注意的是，藜麦黄酮在PG相显著下降后于IN相出现部分恢复，提示其存在相依赖的稳定性差异。

基于回收率框架的理论贡献分析表明，在15%替代水平下，任何配方均未检测到高于全麦对照的TPC或TFC贡献。在30%替代水平下，藜麦面包的TPC回收率最高（75.7%），TFC回收率则仅在30%藜麦面包（19.0%）中检出。这些结果表明，发芽假谷物预期的生物活性化合物贡献并未按比例转化至面包基质中，有效的酚类物质掺入效果仅能在较高替代水平下实现且以藜麦为主。

**五、讨论总结与研究结论**

综合而言，发芽诱导的蛋白质和生物活性化合物含量的提升并不自动转化为最终面包产品中的按比例增益。食物基质在蛋白质和酚类化合物生物可及性中发挥着关键作用，其影响程度因谷物类型和替代水平而异。在三种假谷物中，藜麦在蛋白质生物可及性、酚类物质回收率和流变学参数方面表现出最为一致的整体性能，表明其适合在所测试的替代水平下用于功能性面包开发。然而，荞麦在蛋白质消化率和黄酮类化合物生物可及性方面具有显著优势，这突出了假谷物选择的多因素性质以及根据预期营养目标来确定优先参数的必要性。

**研究结论**（翻译自原文结论部分）：本研究表明，发芽可有效提高藜麦、苋菜籽和荞麦的蛋白质和生物活性化合物含量；然而，这些增强并不自动转化为最终面包产品中的按比例增益。这些发现与食物基质在蛋白质和酚类化合物生物可及性中发挥的关键作用相一致，且该效应的程度因谷物类型和替代水平而异。在评估的假谷物中，藜麦在蛋白质生物可及性、酚类物质回收率和流变学参数方面表现出最为一致的整体性能，表明其适合在所测试的替代水平下用于功能性面包开发。但荞麦表现出优越的蛋白质消化率和黄酮类化合物生物可及性，这突出了假谷物选择用于面包掺入的多因素性质以及根据预期营养目标确定优先参数的必要性。这些发现表明，在最终食品产品而非未加工或最低限度加工原料中评估生物可及性具有关键意义，强调了优化配方策略以最大化发芽假谷物在面包基质中营养贡献的必要性。