从谷物到成品：加工技术如何调节基于小黑麦的产品中的生物活性化合物

梯形小麦Leontino和Panteon在挤压、发芽、酸面团发酵、烘烤及意面加工中对膳食纤维、酚酸及生育酚含量的影响研究表明，挤压增加可溶膳食纤维30%但降低果聚糖28%和生育酚70%以上；发芽减少结合酚酸67%和30%，提升生育酚21%；酸面团发酵使果聚糖减少86%和生育酚26%，但游离酚酸和结合酚酸分别增加50%和63%；烘烤进一步促进游离酚酸57%和结合酚酸23%。结果显示酸面团发酵工艺最佳，能同时保留较高营养价值和改善质地。

Agnieszka Makowska | Artur Szwengiel | Sylwia Chudy | Aleksander Siger

波兰波兹南生命科学大学植物源食品技术系，Wojska Polskiego街31号，60-624，波兹南，波兰

摘要

小黑麦是一种结合了小麦和黑麦特性的杂交谷物，含有丰富的膳食纤维（13–16%）、酚酸和托科克罗马诺醇，但在人类食品消费中尚未得到充分利用。本研究探讨了多种加工工艺（挤压、发芽、酸面团发酵、烘焙和面食制作）对两种小黑麦品种（Leontino和Panteon）中特定生物活性化合物的影响。使用经过验证的分析方法测定了总膳食纤维（TDF）、可溶性膳食纤维（SDF）、不可溶性膳食纤维（IDF）、阿拉伯木聚糖（WEAX、WUAX）、果聚糖、游离酚酸（FAs）、结合酚酸（CAs）和结合酚酸（BAs）以及托科克罗马诺醇的含量。

在所评估的工艺中，面食制作对生物活性化合物的影响最小。挤压处理使SDF含量增加了30%，同时降低了果聚糖（28%）、托科克罗马诺醇（>70%）和结合酚酸（40%）的含量。发芽处理显著降低了结合酚酸（67%）和结合酚酸（30%），但增加了托科克罗马诺醇（21%）。酸面团发酵显著减少了果聚糖（86%）和托科克罗马诺醇（26%），同时增加了游离酚酸（50%）和结合酚酸（63%）。酸面团面包的烘焙进一步提高了游离酚酸（57%）和结合酚酸（23%）的含量，但降低了结合酚酸（4%）和托科克罗马诺醇（72%）。研究结果表明，小黑麦是一种有价值的食品原料，不仅具有优良的技术特性，还因其生物活性化合物而具有较高的营养价值。从这个角度来看，酸面团面包制作是小黑麦最合适的加工技术。

引言

小黑麦是小麦和黑麦的杂交品种，由人类在19世纪培育而成。这种谷物结合了小麦的高产量和黑麦对土壤肥力的较低要求。它可以适应质地较轻、养分较贫瘠的土壤（Faccini等人，2023年）。波兰是小黑麦的最大生产国，占全球产量的30%以上（Hamid等人，2024年）。小黑麦的化学成分更接近小麦而非黑麦，并且因品种而异（Camerlengo和Kiszonas，2023年）。除了蛋白质、淀粉和矿物质外，小黑麦还含有大量的膳食纤维（13–16%），包括阿拉伯木聚糖（7%）、果聚糖（2.5%）、β-葡聚糖（0.7%）和木质素（2.4%），以及生物活性肽——如lunasyne、烷基间苯二酚和酚类化合物（如酚酸、黄酮类化合物、木脂素）、tocols和甾醇（Kamanova等人，2023年；Makowska等人，2020年）。小黑麦籽粒中的总酚含量为1.3–1.6 mg/g（Hamid等人，2024年；Kamanova等人，2023年）。小黑麦籽粒中的酚酸主要为结合形式（>90%），如阿魏酸、对香豆酸、原儿茶酸和没食子酸（Kandil等人，2012年）。使用Folin-Ciocalteau方法测定小黑麦中的游离酚酸和结合酚酸含量时，前者为295.0 μg/g，后者为1346.24 μg/g（Li等人，2008年）。然而，由于该方法的化学特异性不足，用该方法测得的酚酸含量比HPLC-DAD方法测得的含量高出许多（Andersson等人，2014年）。

尽管小黑麦籽粒具有营养价值和丰富的生物活性化合物，但目前主要用作饲料（Faccini等人，2023年）。20世纪80年代，人们曾认为它是一种有前景的食品原料。由于小黑麦的淀粉酶活性高、面团稳定性低，多年来未能用于食品生产。小黑麦的总蛋白质含量较高，赖氨酸含量也高于小麦。已有大量研究探讨了小黑麦面粉作为面包、饼干、曲奇、海绵蛋糕、面食及挤压制品原料的潜力（Kamanova等人，2023年；Rodríguez-Perez等人，2023年）。研究表明，不同品种的小黑麦在加工特性上存在显著差异。一些品种的籽粒适合用于制作面包或面食，因为它们含有较高的麸质和蛋白质含量以及较低的淀粉酶活性；而另一些品种则适合用于挤压制品。虽然有关于不同品种小黑麦籽粒中生物活性化合物的数据，但缺乏关于加工和生化过程对这些化合物含量影响的研究。基于以往的研究，全粒小黑麦面粉是适合用于生产挤压食品、发芽食品、酸面团面包和面食的原料（Makowska，2018年）。

本研究的目的是探讨挤压烹饪、酸面团制备、面包烘焙、面食制作和发芽等加工工艺对小黑麦中特定膳食纤维组分（可溶性和不可溶性膳食纤维——SDF和IDF）、水溶性及不可溶性阿拉伯木聚糖——WEAX和WUAX、果聚糖、酚酸及托科克罗马诺醇含量的影响。同时比较了小黑麦及其亲本物种（小麦和黑麦）中这些化合物的含量。

实验材料

实验材料

根据其加工特性，选择了两种小黑麦品种：Leontino和Panteon。Leontino具有较高的淀粉酶活性，是挤压加工和发芽籽粒生产的理想原料；Panteon的淀粉酶活性较低，但面筋产量较高，适合用于面包和面食生产。这两种品种被用于制作相关产品，具体见表格1。

此外，还使用了小麦（Muszelka品种）和黑麦籽粒（Dańkowskie品种）。

原材料及产品中的膳食纤维、阿拉伯木聚糖和果聚糖含量

样品中膳食纤维及其组分的测定结果见表2。全粒小黑麦面粉中的总膳食纤维含量及其组分含量明显低于黑麦面粉（约27% TDF），与小麦面粉相当。小黑麦面粉中的阿拉伯木聚糖和果聚糖含量分别比小麦面粉高30%和58%，但低于黑麦面粉（25%和40%）。

结论

本研究系统评估了五种加工工艺（挤压烹饪、发芽、酸面团发酵、面包烘焙和面食制作）对两种具有不同加工特性的小黑麦品种中生物活性化合物保留和转化的影响。

膳食纤维组分的分析显示，总膳食纤维和不可溶性膳食纤维的含量在各种加工过程中保持稳定，而可溶性膳食纤维的含量则有所变化。

作者贡献声明

Agnieszka Makowska：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、研究实施、数据分析、概念构建。 Artur Szwengiel：方法学设计、数据分析。 Sylwia Chudy：初稿撰写、研究实施、数据分析。 Aleksander Siger：初稿撰写、方法学设计、数据分析。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。