Introduction
流行病学研究表明，全谷物摄入不足是导致慢性疾病和死亡的主要膳食因素。青稞是一种具有保健功能的谷物，其膳食纤维的含量高达8.16-21.46%，适量摄入膳食纤维可以降低糖尿病、冠心病、心血管疾病等慢性疾病的发病率，因此青稞膳食纤维已受到人们的广泛关注。挤压技术已被广泛应用于谷物加工，以提升谷物的性质、质量和健康益处。
上海海洋大学赵勇教授课题组研究了挤压加工提升青稞膳食纤维，包括水溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF）的理化性质、功能特性及健康功效，为青稞纤维在功能性食品中的应用提供理论基础。
Results and Discussion
如图1所示，SDF主要由葡萄糖和阿拉伯糖组成，而 IDF 主要由葡萄糖、阿拉伯糖和木糖组成。
图1 离子交换色谱
通过傅里叶变换红外光谱（图2A）分析，3,400 cm-1附近的宽吸收带表示纤维素中-OH的伸展。与未挤压处理的IDF和SDF相比，挤压处理的IDF和SDF吸收带均有所减弱。2,950cm-1和1,000-1,500 cm-1处的吸收峰归因于C-H伸展振动和C-H的变角振动。1,658cm-1处的吸收峰来自C=O的伸展。1,041 cm-1处的波段是C-O的伸缩振动，是木糖的典型吸收峰。FTIR分析发现膳食纤维的活性基团如羟基、羰基在挤压处理后发生了显著变化。
通过热重分析得知在28-152 ℃的初始阶段，由于游离水和纤维亲水基团吸附水的蒸发，IDF和SDF的重量略有下降，降幅为8.39-11.98%（图2B和2C）。在152-322 ℃的第二阶段，由于脱氢、二羟基化和脱羧作用，青稞IDF和SDF质量迅速减少。在322-600 ℃的第三阶段，IDF和SDF则发生了高温碳化。
图2 FTIR（A）、TGA（B）、DTG（C）、WHC (D)、 OHC (E)
曲线如表1所示，挤压显著提升了青稞IDF和SDF的均值粒径和比表面积（SSA）。
表1. 纤维的粒径分析
进一步研究挤压处理对IDF和SDF的功能活性的影响，如图3A-D所示，挤压处理显著提升了IDF和SDF的葡萄糖吸附能力（GAC）、葡萄糖延缓指数（GDRI）、α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制作用，即挤压处理显著提升青稞水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维的体外降糖作用。如图3E-G所示，IDF和SDF经挤压加工后，其胆固醇吸附能力（CAC）、阳离子交换能力（CEC）、亚硝酸盐吸附能力（NIAC）均显著提升。青稞IDF和SDF的功能活性显著提升主要与挤压处理后其均值粒径降低、比表面积显著增加有关。
图3 IDF和SDF的功能活性。葡萄糖吸附能力（A）；葡萄糖透析延迟指数（B）；α-淀粉酶抑制率（C）；α-葡萄糖苷酶抑制率（D）；胆固醇吸附能力（E）；亚硝酸盐吸附能力（F）；阳离子交换能力（G）
青稞纤维中多酚含量如图4A所示，经挤压处理后，IDF和SDF的多酚含量显著增加，这主要是由于挤压加工的强机械力和高压释放了更多的结合酚。纤维的抗氧化活性如DPPH和ABTS+
自由基清除能力如图4B-C所示，挤压处理显著提升IDF和SDF的DPPH和ABTS+自由基清除能力，SDF优于IDF。
图4 多酚含量（A）；DPPH自由基清除能力（B）；ABTS+自由基清除能力（C）
Conclusion
本课题研究了挤压处理对青稞IDF和SDF的理化性质、功能特性、抗氧化活性等的影响。与未挤压处理的IDF和SDF相比，挤压处理显著降低了IDF和SDF的均值粒径和比表面积，并显著提升了其功能特性，如体外降糖和降脂作用、抗氧化活性等。此研究为挤压处理青稞膳食纤维在功能食品中的应用提供理论基础。
作者简介
徐静雯，博士，上海海洋大学食品学院副教授，硕士生导师。博士毕业于美国堪萨斯州立大学，并于加州大学戴维斯分校从事博士后研究工作。主要研究方向：谷物加工与品质控制、功能性食品与营养健康。入选2023年度“上海市青年科技英才扬帆计划”。已发表30余篇SCI论文，参与编纂著作3部。
田甜甜，上海海洋大学食品学院，2023级硕士研究生。研究方向：谷物加工与营养健康。
赵勇，博士，上海海洋大学食品学院教授/副院长，博士生导师。2007年入选上海市青年科技启明星，2015年入选上海市曙光学者，荣获2018年中国产学研合作促进奖（个人）、2019年度中国食品科学技术学会科技创新奖——杰出青年奖、2020年全国食品工业科技创新领军人物，2021年入选上海市优秀学术带头人。2023年入选首届浦东新区科技精英。主要研究方向为（1）食品质量安全风险评估；（2）食品质量安全与系统生物学研究；（3）食品微生物分子生态学。已主持包括国家十三五重点专项课题、国家自然科学基金在内的各类科研项目20余项，参与各类科研项目10余项。荣获2020年上海市自然科学二等奖（排名第1）等多个奖项。发表论文300余篇，其中SCI、EI论文150余篇；获得国家授权发明专利15项；参编中外文专著5部。
论文网址
https://www.sciopen.com/article/10.26599/FMH.2025.9420032