采后UVB处理苋菜叶制备的生物活性粉末改善碱法玉米饼的酚类特征与生物活性

《Journal of Agriculture and Food Research》:Postharvest UVB Treatment of Amaranth Leaves Produces a Bioactive Powder Ingredient that Improves the Phenolic Signature and Bioactivity of Nixtamalized Maize Tortillas

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月19日 来源:Journal of Agriculture and Food Research 7.2

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  采后UVB处理(postharvest UVB treatment)苋菜叶可产生一种生物活性粉末成分,该成分可改善碱法玉米饼(nixtamalized maize tortillas)的酚类特征与生物活性。要点如下:经UVB处理的苋菜叶制备的粉末可用于生产功能

  
采后UVB处理(postharvest UVB treatment)苋菜叶可产生一种生物活性粉末成分,该成分可改善碱法玉米饼(nixtamalized maize tortillas)的酚类特征与生物活性。要点如下:经UVB处理的苋菜叶制备的粉末可用于生产功能性玉米饼;添加经UVB处理叶片粉末的玉米饼中酚类物质含量提高3.29倍;芦丁(rutin)含量增加10.5倍;含苋菜的玉米饼其快速消化淀粉(rapidly digestible starch, RDS)和预测血糖指数(predicted glycemic index, pGI)均低于对照组;添加经UVB处理叶片粉末的玉米饼表现出最强的生物活性。
代谢性疾病(如肥胖、2型糖尿病和心血管疾病)是全球发病率和死亡率的主要驱动因素。通过改良大众消费食品的营养品质来预防这些疾病,是一种切实可行的方法。苋菜(Amaranthus spp.)是墨西哥传统叶菜,富含酚类、黄酮、维生素、矿物质和膳食纤维,并具有抗氧化、抗炎、抗糖尿病和抗高血压等生物活性。然而,食品加工中的热处理易导致这些热敏性化合物降解。采后UVB辐射作为一种非遗传的可持续策略,可诱导植物组织积累次生代谢产物,进而提高其功能价值。研究人员假设,将UVB处理后的苋菜叶制成粉末,并添加到碱法玉米饼中,可补偿加工损失并改善最终产品的生物活性。本研究旨在评估采后UVB生物强化苋菜叶粉作为功能性食品配料的可行性,并将其应用于碱法玉米饼的制备。

为开展研究,研究人员以Amaranthus hybridus var. Negra 1叶片为材料,叶片采自墨西哥Tecnológico de Monterrey实验农场(20°32′04.9″ N, 100°12′41.6″ W)。采用UVB辐射(7 min,5.04 kJ m-2)处理后制成苋菜粉(SAP),并以未处理粉(AP)为对照。通过Mixolab流变学试验确定苋菜粉在碱法玉米粉中的最佳替代水平为7.5%(w/w)。制备了三种玉米饼:对照玉米饼(MT)、含AP玉米饼(AT)和含SAP玉米饼(SAT)。主要技术方法包括UPLC-MS/MS定量酚类化合物、细胞抗氧化活性(CAA)测定、NO抑制试验、淀粉消化率及预测血糖指数测定、抗营养因子分析等。

结果如下。

3.1 苋菜粉与玉米饼的近似成分:UVB处理使SAP的灰分和脂肪含量高于AP,蛋白质略低;AT和SAT的蛋白质、灰分和脂肪含量均高于MT,且SAT的水分含量最高。

3.2 碱法玉米面团流变学性质:随着苋菜粉替代率增加,面团C2、C5等参数下降;7.5%为可测量的最高替代水平,过高会导致Mixolab参数无法测定。

3.3 玉米饼物理、色泽与质构特性:AT和SAT直径比高于MT,厚度无差异;苋菜粉使玉米饼颜色变暗、饱和度增加;SAT的韧性在储存期间显著下降,而延伸性无显著差异。

3.4 微生物质量与抗营养组成:所有玉米饼符合墨西哥标准NOM-187-SSA1-SCFI-2002;UVB处理降低了粉末中草酸盐、硝酸盐、植酸、皂苷、单宁和蛋白酶抑制剂含量;玉米饼中抗营养因子进一步降低,未引入明显抗营养负担。

3.5 淀粉组成、膳食纤维与预测血糖指数:AT和SAT的总淀粉含量低于MT,膳食纤维更高;RDS显著低于MT,SDS升高;pGI较MT降低约9–13个单位,表明消化特性改善。

3.6 酚类化合物含量:UVB处理使SAP中L-苯丙氨酸含量升高23.0%,但总酚(不含L-苯丙氨酸)较低;然而SAT的总酚含量(5.519 μg/g)分别是AT(1.677 μg/g)的3.29倍和MT(2.612 μg/g)的2.11倍;芦丁含量较AT高10.5倍,表明UVB处理后的粉末在玉米饼基质中表现出更好的酚类保留或可提取性。

3.7 抗炎与抗氧化活性:SAT对LPS诱导的RAW 264.7巨噬细胞NO产生的抑制率(67.52%)显著高于MT(27.87%)和AT(42.39%);在Caco-2细胞CAA试验中,SAT的抗氧化活性(72.67%)显著高于AT(64.01%)和MT(39.29%),与酚类富集一致。

3.8 感官接受度:MT得分最高,AT和SAT总体接受度中等,且二者无显著差异;70%参与者偏好MT,但SAT在保持感官可接受性的同时实现了最强的功能改善。

讨论部分指出,UVB处理并未在粉末阶段提高总酚含量,但SAP制成的玉米饼却富集了酚类物质,这可能是由于UVB触发的早期信号事件改变了基质组分间的相互作用,从而在加工和烘焙过程中促进特定酚类化合物的保留或可提取性。此外,酚类与淀粉、蛋白质、膳食纤维的相互作用可能协同改善了淀粉消化性和生物活性。感官方面的轻微下降可通过配方优化改善。

研究结论:采后UVB处理改变了Amaranthus hybridus叶片酚类相关代谢特征,虽然SAP本身总酚含量低于AP,但其制成的玉米饼具有更丰富的酚类谱,尤其芦丁显著富集。添加7.5%苋菜粉可提高玉米饼的蛋白质、灰分和膳食纤维含量,降低快速消化淀粉和预测血糖指数。SAT表现出最强的细胞抗氧化和NO抑制能力,且不损害微生物安全、抗营养负担和物理品质,感官可接受。该研究表明,采后UVB生物强化是开发功能性玉米主食的可行可持续策略。未来需进一步评估酚类生物可及性、生物利用度和体内健康效应。
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