王岸娜，王藝潔，吳立根，屈凌波，朱俊友

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001

雜糧一般是指除水稻、小麥以外的谷類和豆類作物[1]。雜糧種植特點一般表現(xiàn)為生育期短、種植面積小、地域性強、特殊糧食栽培方式多樣[2]。谷類雜糧主要包括高粱、小米、燕麥等；豆類雜糧一般包括綠豆、紅豆、豌豆等。近年來，隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展，生活水平逐步提高，人們的飲食和消費觀念不斷轉(zhuǎn)變，我國城鄉(xiāng)居民的膳食結(jié)構(gòu)都發(fā)生了重大變化[3]。20世紀(jì)90年代以前，南方飲食以大米、甘薯、苦蕎等雜糧為主而北方飲食則以小麥、小米等為主；21世紀(jì)以來，南方飲食以精米為主，而北方飲食則以精細(xì)面粉為主[4]。肉蛋奶消費占消費總量的比重上升，糧食直接消費量下降[3]?！督】抵袊袆?2019—2030年)》指出飲食因素導(dǎo)致的疾病負(fù)擔(dān)占到15.9%，已成為影響人群健康的重要危險因素。飲食結(jié)構(gòu)的重大變化，導(dǎo)致我國肥胖人群迅速增長，糖尿病、高血壓、冠心病等慢性疾病患病率增加，人們的健康受到危害。

雜糧營養(yǎng)豐富且具有一定保健功能，其具有細(xì)糧不可替代的地位。雜糧對慢性病的防治有一定效果，在食品工業(yè)中發(fā)揮著重要作用[5]。我國雜糧種類繁多，是世界上重要的雜糧主產(chǎn)國之一，雜糧的研究引起廣泛關(guān)注。鑒于此，本文綜述了雜糧中活性成分、抗?fàn)I養(yǎng)因子以及雜糧對健康的益處、雜糧加工方式，為雜糧產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

1 雜糧的活性成分及功能

1.1 多酚

多酚是具有苯環(huán)并結(jié)合多個羥基化學(xué)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。多酚主要包括類黃酮、酚酸、姜黃素、木酚素、芪類化合物和單寧[6]。Xie等[7]檢測發(fā)現(xiàn)黑米和蕎麥中的多酚主要是黃酮類化合物，燕麥中的多酚類物質(zhì)主要是酚酸。趙萌萌等[8]通過對不同粒色藜麥營養(yǎng)品質(zhì)、多酚組成與抗氧化活性的研究，得到白、紅、黑藜麥中酚酸是含量較高的多酚的結(jié)論。Li等[9]對青稞不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維中的總酚類組分進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)該組分富含較高抗氧化能力的酚類化合物。

多酚具有抗氧化、抗癌、抗心腦血管疾病、降血糖、抗菌等功能活性[10]。高濃度的活性氧自由基會引起關(guān)節(jié)炎、癌癥、糖尿病、動脈粥樣硬化、免疫功能和內(nèi)分泌功能的衰竭[11]。青稞啤酒糟是一種含有大量抗氧化劑的酚酸，Ikram等[12]對青稞啤酒糟中酚酸類物質(zhì)進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其最主要的酚酸是阿魏酸，其次是對香豆酸和少量咖啡酸。Ribeiro等[13]圍繞多酚類物質(zhì)的微膠囊化進(jìn)行研究，所制備的多酚類物質(zhì)微膠囊具有抗氧化特性，可用于預(yù)防癌癥、阿爾茨海默氏癥和帕金森等疾病。Dzah等[14]對通過4種預(yù)處理方式以及酸、堿水解處理后的苦蕎麥殼提取物的酚類成分及抗氧化能力進(jìn)行研究，結(jié)果表明超聲輔助亞臨界水預(yù)處理方式提取物中酚類成分對HepG2肝癌細(xì)胞具有較強的抗氧化活性和細(xì)胞毒性。Darvin等[15]研究發(fā)現(xiàn)高粱中所含有的多酚類物質(zhì)對結(jié)腸癌細(xì)胞有抑制作用。Shen等[16]對青稞多酚提取物抗氧化能力進(jìn)行研究，并通過建立大鼠模型研究青稞多酚降血脂作用，研究發(fā)現(xiàn)其作為一種天然抗氧化劑具有促進(jìn)健康和降低疾病風(fēng)險的巨大潛力。張花利等[17]研究發(fā)現(xiàn)黑豆皮中黃酮粗提物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌均有不同程度的抑制作用，最低抑菌質(zhì)量濃度分別為40.0、2.5、5.0 mg/mL。

1.2 β-葡聚糖

β-葡聚糖是葡萄糖結(jié)構(gòu)單元以β-糖苷鍵連接而成的一類非淀粉類多糖，廣泛存在于高等植物、大型真菌、藻類、酵母和細(xì)菌等生物體中，不同來源β-葡聚糖均有β-1，3糖苷鍵以及數(shù)量各異的β-1,4和β-1,6糖苷鍵[18]。雜糧中β-葡聚糖的含量因雜糧種類不同而略有差異，一般以大麥和燕麥中含量較高。青稞是大麥的一種，與普通大麥相比，其β-葡聚糖含量較高[19]。

馮朵等[20]通過研究得出硫酸化改性是提高青稞β-葡聚糖功能性的有效途徑，同時發(fā)現(xiàn)β-葡聚糖具有穩(wěn)定性、溶解性、發(fā)泡性及泡沫穩(wěn)定性。Zhu等[21]以大鼠2型糖尿病的指示指標(biāo)研究燕麥β-葡聚糖對糖尿病的作用，發(fā)現(xiàn)燕麥中提取的β-葡聚糖具有顯著的抗糖尿病作用同時可以保護腸黏膜屏障，塑造腸道微生物區(qū)系組成。Arcidiacono等[22]通過研究發(fā)現(xiàn)β-葡聚糖具有減輕全身炎癥的功效。Piwińska等[23]研究發(fā)現(xiàn)添加燕麥β-葡聚糖纖維粉可用于生產(chǎn)高纖維面食產(chǎn)品。

1.3 植物甾醇

植物甾醇又稱植物固醇，是一種天然甾體化合物，由植物甾醇及其飽和形式(甾醇)組成。它的結(jié)構(gòu)與膽固醇類似，是具有多重生理活性的三萜烯。

植物甾醇存在于苦蕎各個部位，包括β-谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇等，主要以β-谷甾醇為主，占70%左右[24]。Dziedzic等[25]測定了蕎麥制品中植物甾醇的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)從熟蕎麥和生蕎麥皮中提取的油脂中植物甾醇含量較高，分別為51.7、40.9 mg/g。玉米胚芽中的植物甾醇含量是所有食物資源中最高的，可達(dá)633 mg/(100 g)[26]。

植物甾醇在降低膽固醇、預(yù)防心血管疾病等方面表現(xiàn)出良好的效果。食用植物甾醇可以促進(jìn)低密度膽固醇濃度降低0.30～26 mmol/L，或降低10%～12%[27]。Hallikainen等[28]的研究發(fā)現(xiàn)，每天攝入1～2 g植物甾醇可降低血清膽固醇水平10%～15%。Ming等[29]研究發(fā)現(xiàn)植物甾醇可以降低血清LDL-C含量，從而降低心血管病的發(fā)生。因此，一定攝入量的植物甾醇可以降低血液膽固醇水平，從而降低心血管疾病發(fā)病率。

2 雜糧中抗?fàn)I養(yǎng)因子

雖然雜糧含有豐富的營養(yǎng)成分，但它們的營養(yǎng)價值會被一種或多種抗?fàn)I養(yǎng)化合物的存在所抵消[30]。這些抗?fàn)I養(yǎng)化合物被稱為雜糧中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，會影響人體對營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用，引起胃腸脹氣、腹瀉、腹痛， 甚至食物中毒等現(xiàn)象[31]。

2.1 植酸

植酸，又稱肌醇六磷酸、環(huán)己六醇六磷酸，分子式C6H18O24P6。植酸主要存在于植物的種子、根干和莖中，其中以豆科植物的種子、谷物的麩皮和胚芽中含量最高。植酸在豆類中的含量最高，每100 g干物質(zhì)中約含有2 g植酸，然而蕎麥面食中植酸含量最低，不到1 g/100 g[32]。植酸是鈣、鐵和鋅等礦物質(zhì)陽離子的強力螯合劑，形成不溶鹽，這些物質(zhì)的產(chǎn)生對礦物質(zhì)的吸收和消化產(chǎn)生不利影響[33]。植酸能與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物，從而使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解度、酶活性和蛋白水解消化率的降低[34]。

Guo等[35]采用不同的輥磨機和清洗方法直接去除糊粉細(xì)胞，最大限度地降低了麩皮中植酸含量。Asres等[36]研究發(fā)現(xiàn)谷物發(fā)酵后，隨著礦物質(zhì)含量的增加，植酸和單寧含量顯著降低。

2.2 胰蛋白酶抑制劑

胰蛋白酶抑制劑屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑家族，普遍存在于自然界的動物、植物、微生物中，但目前研究較多的胰蛋白酶抑制劑主要來源于雜糧，豆類是其主要來源[37]。胰蛋白酶抑制劑分子中的活性部位是賴氨酸，其通過與胰蛋白酶的絲氨酸部位結(jié)合，使其失活，不可逆地形成無酶活性的復(fù)合物，抑制了生物對蛋白質(zhì)的利用率[38]。

趙現(xiàn)明[39]通過對不同種屬豆類胰蛋白酶抑制劑活性的研究，發(fā)現(xiàn)胰蛋白酶抑制劑活性從高到低依次為大豆屬、菜豆屬、豇豆屬。Wang等[40]研究發(fā)現(xiàn)烹飪加工豆類可降低其所含成分中的胰蛋白酶抑制劑的活性。胰蛋白酶抑制劑作為一種抗?fàn)I養(yǎng)因子，降低了胰蛋白酶活性，影響人體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，但Fernandes等[41]研究發(fā)現(xiàn)胰蛋白酶抑制劑也具有一定抗乳腺癌的作用，Quan等[42]研究發(fā)現(xiàn)胰蛋白酶抑制劑具有降血糖的功效。

2.3 植物凝集素

1888年，Stillmark報道了一種從蓖麻籽中提取的劇毒蛋白質(zhì)，這種被稱為“蓖麻毒素”的蛋白質(zhì)具有凝血作用，后來被證明其是第一種凝集素[43]。凝集素是一類分布廣泛，具有不同分子結(jié)構(gòu)的糖蛋白或糖結(jié)合蛋白，其最大特點是能識別并與紅細(xì)胞特異性糖基結(jié)合，使血紅細(xì)胞凝集，且具有抑制蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞毒性的作用[44-45]。植物凝集素種類很多，其中豆科凝集素是研究最多的一類，且在植物凝集素中也最為豐富[46]。蕓豆中含量最高的一種過敏原蛋白就是凝集素蛋白，平均含量為1 200 mg/100 g[47]。植物凝集素還具有植物防御、抗腫瘤活性、固氮等功能特性[43]。

2.4 皂苷

皂苷是分布廣泛的植物天然產(chǎn)物，具有豐富的結(jié)構(gòu)和功能多樣性。它是苷元為三萜或螺旋甾烷類化合物的一類糖苷。許多研究表明，皂苷具有一定毒性。皂苷具有細(xì)胞毒性，會導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[48]。皂苷還具有溶血毒性，會導(dǎo)致紅細(xì)胞溶解[49]。Lin等[50]從藜麥殼中提取粗皂苷并對大鼠進(jìn)行急性毒性和排泄試驗，得出藜麥皂苷的急性毒性作用是有限的。B?ttger等[51]研究發(fā)現(xiàn)皂苷的一般細(xì)胞毒性主要依賴于膜毒性，而膜毒性可能是由于細(xì)胞膜上膽固醇的流失引起的。Man等[52]研究發(fā)現(xiàn)皂苷具有很強的抗腫瘤活性。Zhao[53]進(jìn)一步對皂苷降膽固醇活性的因素進(jìn)行研究，特別是皂苷在胃腸道吸收或代謝后的降膽固醇活性。Soliman等[54]以大豆為試驗材料研究皂苷對大豆抗氧化代謝和生長的影響，研究發(fā)現(xiàn)5%皂苷對大豆抗氧化具有積極作用。

3 雜糧對健康的益處

雜糧因其豐富的營養(yǎng)價值及其所含有的活性成分，在預(yù)防及輔助改善慢性病方面逐漸被人們所重視。

3.1 癌癥

癌癥是全世界一個主要死因，世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)發(fā)布了2020年全球癌癥死亡病例996萬例，其中男性553萬例。目前30%～50%的癌癥可以預(yù)防，可通過避免危險因素和落實現(xiàn)有的循證預(yù)防策略來實現(xiàn)。

一些體外和體內(nèi)研究表明，雜糧中含有多種成分，如植物甾醇、β-葡聚糖、木脂素、多酚等，它們在預(yù)防乳腺癌、前列腺癌、結(jié)直腸癌和其他癌癥方面發(fā)揮著重要作用。Shahzad等[55]研究發(fā)現(xiàn)富含植物甾醇的飲食可以降低20%的癌癥風(fēng)險。植物甾醇還可以影響宿主系統(tǒng)，通過提高對癌癥的免疫應(yīng)答識別，影響激素依賴的內(nèi)分泌腫瘤生長，并通過甾醇的生物合成調(diào)節(jié)來實現(xiàn)抗腫瘤反應(yīng)。此外，植物甾醇還表現(xiàn)出直接抑制腫瘤生長的特性，包括減少細(xì)胞周期進(jìn)程、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。膳食纖維通過排毒、消炎、腸道菌群和脂代謝的調(diào)控參與抗癌，其對多種癌癥的不同發(fā)展階段都有作用，對消化道癌癥、生殖系統(tǒng)癌癥、肺癌及其他癌癥均有影響[56]。

3.2 心血管疾病

心血管疾病已成為全球的頭號死因，低密度脂蛋白膽固醇升高是心血管疾病的主要危險因素。因此，降低血清膽固醇水平是預(yù)防心血管疾病的主要措施之一。雜糧具有抗氧化和降低膽固醇的特性，因此可以降低患冠心病的風(fēng)險。

Aune等[57]分析了45項關(guān)于雜糧谷物攝入量與心血管疾病和其他疾病死因的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)攝入特定類型的全谷物，包括全麥面包、全麥早餐麥片以及全麥早餐谷物，與心血管疾病或所有原因死亡的風(fēng)險降低有關(guān)。每天全谷物雜糧攝入量達(dá)到90 g，可以降低冠心病風(fēng)險19%，降低心血管疾病整體危險22%。Ha等[58]匯總了26項隨機對照試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膳食中攝入含有130 g/d豆類能夠顯著降低低密度脂蛋白膽固醇水平，進(jìn)而降低心血管疾病的風(fēng)險。

3.3 糖尿病

糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病，近年來由于患者的日漸增長在全世界范圍受到了越來越多的重視[59]。雜糧作為一種重要的食物原料，含有許多具有調(diào)節(jié)血糖作用的功能成分，如多酚類、多糖類、黃酮類等[60]。

燕麥中具有調(diào)節(jié)血糖作用的功效成分主要包括多糖類和多肽類物質(zhì)，對降低腸道對糖的吸收效率、提高胰島素敏感性及改善胰島素抵抗有重要影響。丁慧[61]研究蕎麥復(fù)配米飯發(fā)現(xiàn)，隨著蕎麥添加量的增加可呈劑量依賴性地降低米飯的 GI 值，富含蕎麥堿的復(fù)配米飯降低餐后血糖的功效顯著。Lee 等[62]研究發(fā)現(xiàn)大麥芽多酚提取物通過激活A(yù)MPK，肝臟中細(xì)胞自噬抑制SREBP2，降低了小鼠的空腹血糖，同時可降低膽固醇濃度。

4 雜糧加工方式

雜糧中含有多種活性成分，在加工過程中要盡可能地保護這些成分使其免受破壞。同時，雜糧中還含有抗?fàn)I養(yǎng)因子，會降低人們對雜糧中營養(yǎng)成分的吸收，所以需要改進(jìn)加工過程。應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代新技術(shù)和新工藝，對雜糧進(jìn)行加工，從而提高可加工性，使其利于消化和吸收，滿足人們?nèi)粘ｏ嬍场?/p>

4.1 超微粉碎

近年來，超微粉碎技術(shù)被廣泛應(yīng)用于谷物類食品的加工技術(shù)研究。雜糧質(zhì)地粗糙，口感不佳且不易熟化。在雜糧的加工過程中使用超微粉碎技術(shù)可明顯改善谷類食品的粒徑、比表面積、持水性、溶解性等物理性能，同時通過超微粉碎后，谷物中活性物質(zhì)溶出率提高，營養(yǎng)成分如破碎淀粉的含量提高，谷物食品因質(zhì)地粗糙而影響口感的問題得到改善[63]。

程佳鈺等[64]研究發(fā)現(xiàn)超微粉碎可使苦蕎粉粒徑減小，破損淀粉含量增加，糊化特性提升，也改善了用超微粉碎制作的全苦蕎面條的品質(zhì)。Wang等[65]對豌豆膳食纖維進(jìn)行超微粉碎處理后膳食纖維的結(jié)構(gòu)碎裂、比表面積增大，具有較高的溶脹性和保水、保油能力。Du等[66]對青稞膳食纖維進(jìn)行超微粉碎處理后，青稞粉中可溶性膳食纖維含量顯著增加，膳食纖維抗氧化活性提高，清除DPPH·的能力和鐵離子還原能力也提高。

4.2 擠壓加工

食品擠壓加工技術(shù)是集混合、攪拌、破碎、加熱、蒸煮、殺菌、膨化及成型為一體的高新技術(shù)[67]。翟小童等[68]研究發(fā)現(xiàn)擠壓加工可顯著降低糙米速食粥的消化率和GI值。趙妍嫣等[69]以小麥麩皮膳食纖維為原料，采用雙螺桿擠壓機進(jìn)行擠壓加工，提高了小麥麩皮膳食纖維中可溶性膳食纖維的含量。

4.3 膨化

膨化是原料在加熱、加壓的情況下突然減壓而使之膨脹。膨化技術(shù)一般包括擠壓膨化和非擠壓膨化，其中非擠壓膨化技術(shù)包括氣流膨化、微波膨化、油炸膨化及焙烤膨化。

Huang等[70]研究了氣流膨化對小米、大麥、黑米等谷物的營養(yǎng)成分、物理特性和消化率的影響，研究發(fā)現(xiàn)：氣流膨化后的谷物籽粒的營養(yǎng)成分中總糖含量較高，水分、淀粉和脂肪含量較低；顯著提高了籽粒中淀粉和蛋白質(zhì)的消化率。劉興麗等[71]研究發(fā)現(xiàn)紫薯粉通過擠壓膨化后添加到面團中可以提高面制品的出品率，有助于延緩面團的老化，延長保質(zhì)期。

4.4 發(fā)酵

發(fā)酵指人們借助微生物在有氧或無氧條件下的生命活動來制備微生物菌體本身、直接代謝產(chǎn)物或次級代謝產(chǎn)物的過程[72]。Liu等[73]通過研究大豆發(fā)酵過程中營養(yǎng)物質(zhì)的變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)酵可產(chǎn)生許多功能性物質(zhì)如生物活性肽、不飽和脂肪酸、游離大豆異黃酮、維生素和礦物質(zhì)等使豆制品更加營養(yǎng)和健康。近代研究發(fā)現(xiàn)利用固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的一些食品中含有生理活性物質(zhì)，Jiang等[74]利用芽孢桿菌對豆渣進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵后的豆渣中胰蛋白酶抑制劑、植酸和單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子降低。谷物發(fā)芽過程中會產(chǎn)生一系列變化，其中活性物質(zhì)含量大大提高，從而提高了谷物的功能活性。Singh等[75]研究發(fā)現(xiàn)谷物經(jīng)發(fā)芽和發(fā)酵處理后其營養(yǎng)價值和功能特性提高，蛋白質(zhì)含量增加，抗?fàn)I養(yǎng)因子減少，礦物質(zhì)的利用率提高。Zahir等[76]研究發(fā)現(xiàn)發(fā)芽和發(fā)酵對提高大豆蛋白消化率具有積極作用。

4.5 微波

近年來，微波技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，尤其是在食品行業(yè)中。微波是一種電磁波，頻率在1～300 GHz之間。微波加熱速度快，加熱均勻。在雜糧的加工過程中常使用微波熟化，從而使雜糧的營養(yǎng)價值提高。

張子敬等[77]用微波預(yù)處理紅米粉并研究處理后紅米的理化性質(zhì)，結(jié)果表明，微波預(yù)處理可提升蒸煮后紅米的熟化程度，提升其淀粉水解率。Bai等[78]對青稞進(jìn)行了流態(tài)化、微波和烘焙等3種熱處理，熱處理后青稞中總酚、總黃酮、結(jié)合酚含量顯著下降，游離酚、β-葡聚糖提取率、抗氧化活性顯著增加，但流態(tài)化熱處理對青稞營養(yǎng)價值的提升最大。姜鵬等[79]將高粱浸泡后用微波處理進(jìn)行熟化，發(fā)現(xiàn)熟化后高粱的蒸煮時間大大縮短，該研究為高粱食品便捷食用提供技術(shù)可能。

5 結(jié)語

雜糧在我國歷史悠久，營養(yǎng)豐富，且雜糧具有獨特的生理功效。近年來，由于人們飲食結(jié)構(gòu)和生活方式的改變，癌癥、糖尿病、心血管疾病等一系列慢性疾病發(fā)病率增高，威脅人們健康。合理膳食是健康的基礎(chǔ)，多元化合理搭配飲食成為健康的前提，雜糧因其營養(yǎng)功能受到人們的重視，因此產(chǎn)業(yè)具有廣闊的市場前景。雜糧營養(yǎng)豐富，是食品原料良好的營養(yǎng)強化劑；雜糧具有獨特的風(fēng)味和色素，是食品天然的風(fēng)味劑和著色劑，因此在食品工業(yè)已獲得了一定的應(yīng)用，但雜糧的加工過于粗糙，口感及色澤較差，改善產(chǎn)品加工方式，加強精深加工與修飾變得尤為重要。因此，重點開發(fā)雜糧內(nèi)在品質(zhì)，以生產(chǎn)獨特的、不同種類的食品品種，有助于改善我國居民飲食習(xí)慣，平衡膳食結(jié)構(gòu)，保證大眾健康。在食品加工業(yè)的良好發(fā)展前景下，進(jìn)一步發(fā)展雜糧產(chǎn)業(yè)具有重大意義。