发芽改善微量营养素粉末强化玉米、小米和高粱粥中铁与锌的生物可及性

《Discover Public Health》：Germination improves iron and zinc bioaccessibility in micronutrient powder-fortified maize, millet, and sorghum porridges

　　

**背景**：低收入和中等收入国家幼儿中铁与锌缺乏问题，因以谷物为主的辅食中矿物质生物可及性差且富含抗营养因子而加剧。发芽是一种简单、低成本的家庭加工方法，可激活内源植酸酶以降解植酸，因此研究人员将其作为改善微量营养素粉末（micronutrient powder, MNP）强化谷物粥中铁与锌生物可及性的策略进行探究。

**目的**：评估发芽对用于辅食喂养的MNP强化玉米粥、小米粥和高粱粥中铁与锌生物可及性的影响。

**方法**：将本地来源的玉米、 finger millet（ finger millet，即 finger millet，中文为“指小米”或“龙爪稷”）和高粱籽粒在碾磨前进行发芽处理（48小时，28–35°C）或不发芽处理。采用标准化社区方法制备粥品，并在烹饪后用MNP进行强化。测定植酸、单宁、总酚和矿物质含量，同时采用体外透析性（in vitro dialysability）模型评估铁与锌的生物可及性。数据采用双因素方差分析（two-way ANOVA）及Bonferroni校正的事后检验进行分析。

**结果**：发芽显著降低了所有粥品中的植酸含量，降幅为48.8%–55.2%（p?<?0.05）。在高粱粥中，单宁和总酚含量分别降低61.6%和72.0%（p?<?0.001）。玉米粥（1.3%–2.7%）和 finger millet粥（1.8%–5.5%）的铁生物可及性显著增加，而玉米粥（12.6%–30.7%）、 finger millet粥（10.6%–33.7%）和高粱粥（15.5%–38.8%）的锌生物可及性均显著增加（所有p?<?0.05）。对推荐膳食摄入量（recommended dietary allowance, RDA）的贡献仍较为有限。

**结论**：发芽降低了抗营养因子，并改善了MNP强化谷物粥中铁与锌的生物可及性。 Finger millet和高粱在资源有限环境中改善辅食质量方面显示出最大潜力。

发芽改善微量营养素粉末强化谷物粥矿物生物可及性的机制与潜力——基于玉米、小米和高粱的研究解读

**一、研究背景与问题**

铁和锌缺乏仍是低收入和中等收入国家（LMICs）五岁以下儿童面临的重大公共卫生问题。在以植物性膳食为主的地区，婴幼儿辅食通常以玉米、小米和高粱等谷物制成的粥为主。这类谷物粥虽然能提供膳食能量，但由于内在矿物含量低，且富含植酸、单宁和多酚等抗营养因子，铁和锌的生物可及性很差。植酸会与铁、锌螯合形成不溶性复合物，抑制肠道吸收；单宁和酚类化合物进一步阻碍矿物质利用。世界卫生组织（WHO）推荐在贫血率超过20%的地区使用微量营养素粉末（MNP）进行家庭强化，但谷物粥中的抗营养因子可能降低外加矿物质的生物可及性，从而限制强化干预的效果。发芽作为一种简单、低成本的家庭加工方法，可激活内源植酸酶降解植酸，因此研究人员假设其能改善MNP强化谷物粥中铁和锌的生物可及性。然而，在非洲辅食喂养背景下，关于发芽与MNP强化之间相互作用的研究仍然有限。

**二、研究设计与主要方法**

研究人员在肯尼亚霍马贝县开展了一项实验室实验研究。先通过预调查和四组焦点小组讨论（每组8–12对 caregiver–child pairs）记录了当地6–23月龄婴幼儿的辅食喂养习惯，据此制定了标准化的粥品制备和强化方案。从当地市场购买白玉米、 finger millet和高粱籽粒，分为发芽组和非发芽组。发芽条件为室温浸泡12小时（约22°C），在28–35°C下发芽48小时，之后日光干燥至水分约12%，再经105–110°C挤压处理并碾磨。研究人员在University of Pretoria制备粥品：每50克面粉加200毫升水制成浆，倒入300毫升沸水搅拌煮沸约8分钟，冷却后分为两份250毫升，其中一份加入1克MNP（含10毫克铁（NaFeEDTA）、4.1毫克锌等）。采用阴离子交换色谱法测定植酸，采用Folin–Ciocalteu比色法测定总酚，采用Vanillin–HCl法测定单宁，采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定矿物元素。铁和锌生物可及性采用体外透析性模型（模拟胃肠消化）评估。数据用双因素方差分析和Bonferroni校正事后检验处理。

**三、研究结果**

**3.1 矿物组成**：谷物类型和发芽显著影响粥品的矿物谱。 Finger millet粥的钙和镁浓度始终高于玉米和高粱粥（p?<?0.001）。发芽显著影响磷、镁和铝浓度，但对铁、锌和钙无显著影响。所有粥品中铁和锌的总浓度均较低，且发芽未显著改变其总含量。

**3.2 总酚、单宁和植酸含量**：高粱粥的酚类和单宁浓度远高于玉米和 finger millet粥。发芽使高粱粥中总酚从15.92降至4.46 mg CE/100 g，单宁从8.71降至3.35 mg CE/100 g。所有谷物的植酸含量在发芽后显著降低，降幅从玉米的48.8%到 finger millet粥的55.2%。非发芽玉米粥的植酸浓度和植酸:矿物摩尔比最高，发芽高粱粥最低。

**3.3 植酸–矿物摩尔比**：发芽降低了所有粥品的植酸:铁和植酸:锌摩尔比。玉米粥的植酸:铁比从788降至50， finger millet粥从34降至12，高粱粥从22降至3。发芽后植酸:锌摩尔比也大幅下降，但玉米粥仍最高。 Finger millet粥的植酸×钙:锌摩尔比在两种处理下均最高，发芽高粱粥的植酸:钙摩尔比最低。

**3.4 铁和锌生物可及性**：谷物类型和发芽均显著影响铁生物可及性（p?<?0.001）。发芽使玉米粥铁生物可及性从1.3%升至2.7%， finger millet粥从1.8%升至5.48%（p?<?0.05）。高粱粥在两种处理下均保持相对较高的铁生物可及性。发芽显著提高了所有谷物粥的锌生物可及性（p?<?0.001）：玉米粥从12.6%升至30.68%， finger millet粥从10.6%升至33.71%，高粱粥从15.48%升至38.79%。

**3.5 可透析铁和锌**：发芽后的 finger millet粥表现出最高的可透析铁浓度，发芽高粱粥表现出最高的可透析锌浓度。总体而言，发芽对锌可透析部分的改善比铁更一致。

**3.6 对EAR和RDA的估计贡献**：基于可透析矿物部分，发芽的 finger millet和高粱粥对铁和锌的估计平均需要量（EAR）贡献最高。部分发芽强化粥在模拟条件下达到或超过估计生理需求量。然而，对推荐膳食摄入量（RDA）的贡献仍相对有限。

**四、讨论与结论**

研究表明，发芽主要通过降低植酸和部分酚类化合物，显著改善了MNP强化谷物粥中铁和锌的生物可及性，尽管总矿物浓度变化很小。发芽对生物可及性的改善作用大于对矿物含量的影响。 Finger millet因其较高的内在矿物含量和适度的抗营养因子降低，表现出最佳的可透析铁浓度；高粱则在发芽后显示出最低的植酸:矿物比和最高的锌生物可及性。玉米粥虽然植酸降低幅度也很大，但初始植酸含量极高，残余植酸仍限制了矿物释放。

研究还发现，部分发芽强化粥提供的可透析铁和锌量可达到模拟条件下的估计生理需求量，但距RDA仍有差距，说明单一加工手段可能不足以完全解决婴幼儿矿物缺乏问题，需要结合膳食多样化和其他强化策略。研究的优势在于使用当地谷物和社区真实制备方法，具有较高的生态效度；局限在于体外透析模型不能完全等同于人体吸收，且未考虑混合膳食中其他成分的交互作用。未来研究应结合Caco-2细胞模型或稳定同位素技术，并在真实混合膳食体系中验证。

**研究结论**：发芽通过降低植酸和部分酚类化合物，实质性地改善了MNP强化谷物粥中铁和锌的生物可及性。 Finger millet和高粱粥在矿物含量与抗营养因子降低之间表现出最佳平衡，相比玉米粥具有更优的矿物生物可及性。尽管生物可及性改善提高了估计生理充足性，但对RDA的贡献仍有限，表明仅靠食品加工可能无法完全解决婴幼儿的微量营养素不足问题。这些发现支持将发芽整合到辅食喂养策略中，并强调优化食物基质以最大化点-of-use强化策略有效性的重要性。