青稞（Hordeum vulgare L.）是青藏高原特有傳統(tǒng)谷物，與小麥、水稻等主要糧食作物相比，具有高蛋白、高膳食纖維、高維生素、低碳水化合物和低脂肪含量的特點(diǎn)，且富含多酚、黃酮和甾醇等植物化學(xué)素，具有多種生物活性。青稞全谷物食品能夠調(diào)節(jié)腸道健康、促進(jìn)益生菌增殖、增強(qiáng)免疫力、改善心腦血管健康和調(diào)節(jié)血糖血脂水平，因此其在功能食品領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)潛力受到廣泛關(guān)注，被視為極具開(kāi)發(fā)潛力的全谷物益生食品原料。

濕熱處理是一種環(huán)保、高效的物理改性方法，可顯著提升谷物益生效益。多項(xiàng)研究已證實(shí)，濕熱處理可改變谷物淀粉和蛋白結(jié)構(gòu)，從而影響其消化特性。Liu Kun等研究表明，濕熱處理后的青稞淀粉作為食品原料，可降低食品整體淀粉消化速度和糊狀黏度。Iuga等研究表明，濕熱處理引發(fā)小麥粉中淀粉顆粒聚集與分子鏈重排，降低結(jié)晶度，促進(jìn)抗性淀粉（RS）生成；同時(shí)導(dǎo)致面筋蛋白變性，使其二級(jí)結(jié)構(gòu)中β-折疊比例增加、α-螺旋減少，分子間氫鍵網(wǎng)絡(luò)得到強(qiáng)化。上述結(jié)構(gòu)重組協(xié)同作用降低了小麥意大利面的血糖生成指數(shù)（glycemic index，GI），同時(shí)改善了其食用品質(zhì)。此外，隨著代謝組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，最新研究發(fā)現(xiàn)，熱處理可通過(guò)改變谷物代謝物種類和含量，影響其營(yíng)養(yǎng)與健康功效。Ofosu等發(fā)現(xiàn)熱處理后高粱中新增4 種核心差異代謝物，證實(shí)熱處理能顯著影響高粱生物活性成分。然而，目前關(guān)于濕熱處理對(duì)全谷物青稞粉代謝物組成的影響鮮有報(bào)道。

益生菌的補(bǔ)充對(duì)人體健康具有積極作用。近年來(lái)，羅伊氏乳桿菌（Limosilactobacillus reuteri）、嗜酸乳桿菌（Lactobacillus acidophilus）等新型益生菌被廣泛用于功能性食品的開(kāi)發(fā)中。研究報(bào)道，羅伊氏乳桿菌和嗜酸乳桿菌具有預(yù)防和抑制病原菌、增強(qiáng)機(jī)體免疫力和促進(jìn)消化等功效。糞腸球菌（Enterococcus faecalis）能夠抑制大腸桿菌和沙門氏菌等有害菌的生長(zhǎng)。目前已作為一種發(fā)酵劑和益生菌在食品和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。全谷物富含膳食纖維和抗性淀粉等益生元組分，將其添加到益生菌制品中，可增強(qiáng)益生菌的胃腸道耐受性，提升益生菌在腸道中的存活率。然而，目前關(guān)于濕熱處理對(duì)全谷物青稞粉益生元作用的影響研究較少，且缺乏對(duì)不同益生菌菌株的針對(duì)性研究。

鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院的韓穎、朱瑩瑩*和鄭州輕工業(yè)大學(xué)國(guó)際教育學(xué)院的楊越然等綜合分析濕熱處理對(duì)青稞粉基本營(yíng)養(yǎng)成分、消化特性和小分子代謝物含量及組成的影響，并評(píng)價(jià)濕熱處理前后青稞粉對(duì)羅伊氏乳桿菌、嗜酸乳桿菌和糞腸球菌生長(zhǎng)的影響，旨在為青稞全谷物健康食品的開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 濕熱處理對(duì)全谷物青稞基本營(yíng)養(yǎng)成分的影響

如表1所示，濕熱處理使HB的脂肪、直鏈淀粉、支鏈淀粉發(fā)生顯著變化（P＜0.05）。HMT-HB脂肪含量較HB降低8.24%，這可能是由于濕熱處理促使谷物中淀粉與脂肪形成復(fù)合物。同時(shí)，HMT-HB的直鏈淀粉含量較HB顯著提高了73.04%，支鏈淀粉含量降低了14.03%，與Dong Jilin等對(duì)藜麥濕熱處理結(jié)果基本一致，這可能是因?yàn)檫^(guò)度加熱導(dǎo)致共價(jià)鍵斷裂及支鏈淀粉外部線性鏈發(fā)生降解。此外，HMT-HB的β-葡聚糖含量較HB提高了8.01%，可能是濕熱處理破壞了谷物細(xì)胞壁，促使β-葡聚糖釋放，β-葡聚糖是青稞主要益生元成分。綜上，HMT-HB可能比HB具有更強(qiáng)的潛在益生效益。

2 濕熱處理對(duì)全谷物青稞淀粉體外消化特性的影響

如圖1所示，濕熱處理后，青稞SDS和RDS相對(duì)含量均略有下降但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著差異，而RS相對(duì)含量顯著提高了51.06%（P＜0.05），結(jié)果與Zhang Yu等對(duì)天然大米淀粉濕熱處理后消化特性表征的研究結(jié)果一致。濕熱處理通過(guò)改變直鏈淀粉與脂質(zhì)和支鏈淀粉等分子之間的相互作用，形成不可消化的淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物，阻礙淀粉鏈對(duì)水解酶的可及性，從而提高淀粉的抗消化特性。濕熱處理后的青稞將在低GI食品開(kāi)發(fā)中具有一定的應(yīng)用潛力。

3 濕熱處理對(duì)全谷物青稞中代謝物組成的影響

3.1 濕熱處理前后青稞中代謝物鑒定分析

采用超高效液相色譜-質(zhì)譜在正負(fù)離子模式下分析濕熱處理前后青稞中小分子代謝物，共鑒定出2 677 個(gè)代謝物，其中正離子模式下1 550 個(gè)，負(fù)離子模式下1 127 個(gè)（圖2）。

與HB相比HMT-HB中脂質(zhì)和類脂分子、有機(jī)酸及其衍生物和有機(jī)氧化合物類代謝物顯著提高，而有機(jī)氮化合物、生物堿及衍生物和核苷、核苷酸和類似物顯著降低。HB中前50代謝物包括脂質(zhì)和類脂分子19 個(gè)，苯丙烷類和聚酮類化合物8 個(gè)，小分子糖及糖類衍生物7 個(gè)，有機(jī)酸及其衍生物6 個(gè)，有機(jī)雜環(huán)化合物2 個(gè)，核苷、核苷酸和類似物2 個(gè)，生物堿及衍生物1 個(gè)，以及5 個(gè)未歸類物質(zhì)；HMT-HB中前50代謝物包括脂質(zhì)和類脂分子16 個(gè)、小分子糖及糖類衍生物11 個(gè)、苯丙烷類和聚酮類化合物7 個(gè)、有機(jī)雜環(huán)化合物4 個(gè)、有機(jī)酸及其衍生物3 個(gè)、有機(jī)硫化物2 個(gè)、生物堿及衍生物1 個(gè)，以及6 個(gè)未分類物質(zhì)。對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，HB與HMT-HB中大部分代謝物種類相同，如單?；字Ｄ憠A、磷脂酰膽堿和麥芽糖醇等脂質(zhì)和類脂分子，以及蔗糖、葡萄糖酸和麥芽三糖等小分子糖及糖類衍生物。單?；字Ｄ憠A和磷脂酰膽堿主要存在于富含磷脂的食物中，對(duì)心血管和代謝健康有積極作用。葡萄糖酸等糖類衍生物則具有抗氧化的作用。值得注意的是，濕熱處理后，青稞中新增了麥芽五糖、甘露聚糖等物質(zhì)，麥芽五糖和甘露聚糖可促進(jìn)腸道益生菌的生長(zhǎng)。同時(shí)，濕熱處理后，青稞中二氫呋喃、L-脯氨酸和1-(3-甲基丁?；?-6-阿拉伯糖基葡萄糖等物質(zhì)消失，這些物質(zhì)主要參與植物次生代謝，其中L-脯氨酸在植物的生長(zhǎng)和發(fā)育、植物生物固氮中起關(guān)鍵作用。綜上，發(fā)現(xiàn)濕熱處理改變了青稞中小分子代謝物的組成，并有可能改變其健康效益。

3.2 差異代謝物分析

進(jìn)一步對(duì)比濕熱處理前后青稞中小分子代謝物組成，篩選出345 個(gè)顯著差異代謝物，差異代謝物分類比較分散（圖3）。對(duì)濕熱處理后上調(diào)的前15差異代謝物進(jìn)行鑒定（表2），主要為有機(jī)酸及其衍生物、脂質(zhì)和類脂分子以及有機(jī)雜環(huán)化合物類，其中豐度最高的物質(zhì)是焦脫鎂葉綠素a、磷脂酰乙醇胺-二氫鞘氨醇和脯氨酸-組氨酸等。焦脫鎂葉綠素a是一種葉綠素衍生物，具有抗氧化功效；磷脂酰乙醇胺-二氫鞘氨醇是鞘氨醇的生物合成前體，有明顯的抗癌效果。脯氨酸-組氨酸具有保護(hù)神經(jīng)元、降血糖、抗氧化等生理功能。濕熱處理后下調(diào)的前15差異代謝物鑒定結(jié)果如表3所示，主要為小分子糖及糖類衍生物、脂類和類脂分子、苯丙類和聚酮類，其中豐度最高的物質(zhì)是甘露聚糖、棉子糖和溶血磷脂酰膽堿（18:3(6Z,9Z,12Z)）。甘露聚糖和棉子糖具有益生元作用，可促進(jìn)腸道有益菌生長(zhǎng)；溶血磷脂酰膽堿（18:3(6Z,9Z,12Z)）是參與信號(hào)傳導(dǎo)和免疫調(diào)節(jié)的重要膜成分。酮類和有機(jī)酸類是主要谷物風(fēng)味物質(zhì)，說(shuō)明濕熱處理一定程度改變了青稞風(fēng)味。

3.3 差異代謝物KEGG通路注釋和富集分析

對(duì)差異代謝物進(jìn)行KEGG通路富集分析，有助于從代謝途徑層面揭示濕熱處理對(duì)青稞物質(zhì)組成的影響規(guī)律。如圖4所示，差異代謝物顯著富集于20 條代謝通路，主要涉及脂類、嘌呤及蛋白質(zhì)類物質(zhì)。其中，嘌呤代謝、氨基酰-tRNA生物合成、亞油酸代謝以及ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等通路顯著富集（P＜0.05）。尤為突出的是，嘌呤代謝途徑對(duì)濕熱處理的響應(yīng)最為明顯，表明該處理可特異性調(diào)控青稞中嘌呤類化合物的分布。研究報(bào)道，嘌呤代謝物不僅與機(jī)體健康密切相關(guān)（如腺苷具有心血管保護(hù)作用），同時(shí)也參與食品風(fēng)味的形成，例如腺苷具有心血管保護(hù)作用，但在食品中呈現(xiàn)苦味。因此，后續(xù)研究可聚焦于這些顯著富集通路中關(guān)鍵代謝物的定量分析，為濕熱處理青稞產(chǎn)品的定向開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供理論依據(jù)。

4 濕熱處理對(duì)全谷物青稞體外促進(jìn)益生菌增殖作用影響

如表4所示，濕熱處理前后青稞粉作為替代碳源時(shí)，均能顯著促進(jìn)羅伊氏乳桿菌、嗜酸乳桿菌和糞腸球菌的增殖，且在添加量為25%～200%范圍內(nèi)呈劑量依賴趨勢(shì)，說(shuō)明3 株益生菌均能有效利用青稞作為生長(zhǎng)所需的碳源。在同等添加劑量下，HMT-HB對(duì)3 株益生菌促增殖作用顯著高于HB（P＜0.05）。這與Huang Lu等研究發(fā)現(xiàn)青稞作為碳源顯著促進(jìn)植物乳植桿菌和德氏乳桿菌的增殖，且經(jīng)微波等熱處理后，其促進(jìn)該兩株益生菌增殖的效果進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)果相似。如表5所示，在青稞粉作為補(bǔ)充碳源模式下，與HB相比，HMT-HB對(duì)3 株益生菌的生長(zhǎng)促進(jìn)效果更為顯著，糞腸球菌在200%添加量時(shí)菌落數(shù)較HB組提升了4.60%，且顯示出強(qiáng)的劑量依賴性效應(yīng)。以上結(jié)果表明濕熱處理能夠增強(qiáng)青稞粉促進(jìn)益生菌增殖的效果，且與基礎(chǔ)碳源的協(xié)同作用更有利于益生菌的生長(zhǎng)。一方面，這與濕熱處理促使青稞細(xì)胞壁中β-葡聚糖釋放，使得青稞中可被益生菌接觸利用的碳水化合物總量增加有關(guān)。另一方面，研究報(bào)道熱處理可導(dǎo)致谷物中顆粒態(tài)淀粉部分糊化從而釋放直鏈淀粉與支鏈淀粉，也會(huì)降低β-葡聚糖等膳食纖維分子質(zhì)量，使得其中碳水化合物更容易被微生物利用發(fā)酵，從而提升其對(duì)益生菌的增殖效益。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，濕熱處理后青稞中小分子代謝物麥芽五糖、甘露聚糖等物質(zhì)增加，相較于大分子糖類，小分子糖更易于被微生物利用，這可能也是濕熱處理增強(qiáng)青稞粉促進(jìn)益生菌增殖效果的原因之一。

5 青稞粉替代碳源對(duì)益生菌發(fā)酵液pH值的影響

如圖5所示，3 株益生菌發(fā)酵液在發(fā)酵過(guò)程中pH值均隨時(shí)間延長(zhǎng)呈逐漸下降趨勢(shì)。在不同菌株中，嗜酸乳桿菌在發(fā)酵結(jié)束時(shí)pH值下降幅度最大，表明其對(duì)青稞全粉和濕熱處理青稞粉的利用能力及發(fā)酵活性最強(qiáng)，能夠產(chǎn)生更多短鏈脂肪酸等酸性代謝產(chǎn)物。該結(jié)果與2.4節(jié)青稞樣品作為替代碳源時(shí)促進(jìn)嗜酸乳桿菌增殖效果最強(qiáng)的結(jié)果一致。此外，在3 株益生菌發(fā)酵液中，HMT-HB的pH值均較HB更低，但均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

結(jié) 論

綜上，本研究綜合評(píng)價(jià)了濕熱處理對(duì)全谷物青基本營(yíng)養(yǎng)組成、消化特性、代謝物組成和體外促進(jìn)益生菌增殖作用的影響。濕熱處理改變了青稞的基本營(yíng)養(yǎng)組成，顯著提高了β-葡聚糖的含量和直鏈淀粉含量，降低了脂肪含量。濕熱處理對(duì)青稞淀粉消化特性有較大影響，RS含量顯著提高。此外，濕熱處理后青稞中小分子代謝物的組成發(fā)生顯著變化，其中脂質(zhì)和類脂分子、有機(jī)酸及其衍生物和有機(jī)氧化合物類代謝物顯著提高，而有機(jī)氮化合物、生物堿及衍生物和核苷、核苷酸和類似物顯著降低。差異代謝物通路主要富集在嘌呤代謝、氨基酰-tRNA合成和亞油酸代謝。羅伊氏乳桿菌、嗜酸乳桿菌和糞腸球菌這3 株益生菌均能有效利用濕熱處理前后的青稞粉，其中濕熱處理后的青稞粉更容易被利用。本研究可為青稞健康食品研發(fā)提供理論依據(jù)，并促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)導(dǎo)向型青稞加工技術(shù)體系發(fā)展。

引文格式：

韓穎, 楊越然, 呂可盈, 等. 濕熱處理對(duì)青稞營(yíng)養(yǎng)和代謝物組成及體外益生作用的影響[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(23): 286-293. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250610-068.

HAN Ying, YANG Yueran, Lü Keying, et al. Effect of heat-moisture treatment on the nutritional composition, metabolite composition, and in vitro probiotic activity of highland barley[J]. Food Science, 2025, 46(23): 286-293. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250610-068.

實(shí)習(xí)編輯：林安琪；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方 閱讀原文 即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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