贮藏期间温度驱动的全小米粉理化品质、抗氧化能力及加工特性的变化

《Journal of Food Measurement and Characterization》：Temperature-driven changes in physicochemical quality, antioxidant capacity, and technological properties of whole millet flour during storage

　　

小米（Pennisetum glaucum L.）是一种古老的谷类作物，对粮食和营养安全具有重要意义，具有多样化的应用价值。在其衍生物中，无麸质全小米粉（whole gluten-free millet flour）尤为突出。因此，本研究旨在探究贮藏时间和贮藏条件对全小米粉理化特性、加工特性、抗氧化活性（antioxidant activity）及总酚化合物（total phenolic compounds）的影响。实验采用2×5×3析因设计，设置两种贮藏条件：控温条件（19.32±0.39°C，CT）和非控温条件（28.85±1.50°C，UT），五个贮藏时间点（0、3、6、9、12个月），以及三个重复。在每个时间点，研究人员分析了近似组成、 pH、酸度、脂肪酸谱（fatty acid profile）、吸水能力（water absorption capacity, WAC）、吸油能力（oil absorption capacity, OAC）、水溶性（water solubility, WS）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）和2,2'-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（ABTS）法测定的抗氧化活性以及总酚化合物。贮藏条件对所评估变量无显著影响，仅水分含量和抗氧化活性除外，这表明小米粉可在25–30°C条件下贮藏，从而降低运输和贮藏成本。另一方面，贮藏时间显著影响水分、灰分、蛋白质和脂质含量；pH；酸度；加工特性；抗氧化活性和总酚化合物。贮藏期间，酚类含量显著增加：非控温面粉中增加29.57%，控温面粉中增加47.41%。抗氧化活性呈现类似变化趋势。然而，加工特性在贮藏期间受到负面影响。

小米（Pennisetum glaucum L.）是一种古老的谷类作物，在全球粮食产量中排名第六，是印度以及亚洲和非洲多个国家（包括尼日尔）的主食。2023年，联合国大会宣布设立"国际小米年"，进一步提升了该谷物的全球认知度。在食品工业中，无麸质面粉因其良好的加工性能和功能潜力而备受关注，以满足乳糜泻（celiac disease, CD）患者的需求。全小米粉通过研磨整粒谷物（包括麸皮和胚乳）制成，保留了谷物的营养价值，但其高脂质含量使得贮藏过程中易发生水解或氧化酸败，影响面粉品质。基于此背景，研究人员开展了小米粉贮藏期间品质变化的研究，相关成果发表于《Journal of Food Measurement and Characterization》。

本研究采用AD_R 300品种小米，经研磨、过筛（16目）和均质化处理后，以多层纸包装（内衬聚乙烯，密封包装）封装，每包200±1 g。实验设置控温（CT, 19.32±0.39°C）和非控温（UT, 28.85±1.50°C）两种贮藏环境，于0、3、6、9、12个月进行取样分析。主要关键技术方法包括：近似组成分析（水分、灰分、蛋白质、脂质、碳水化合物）、pH和可滴定酸度（titratable acidity, TTA）测定；气相色谱法（GC-2010 Plus, 配备SUPELCO 256色谱柱和火焰离子化检测器FID）分析脂肪酸谱，并计算致动脉粥样硬化指数（atherogenic index, AI）和致血栓指数（thrombogenic index, TI）；加工特性测定包括吸水能力（WAC）、吸油能力（OAC）和水溶性（WS）；采用DPPH和ABTS⁺自由基清除法评价抗氧化活性，以Trolox当量表示；采用Folin-Ciocalteu法测定总酚化合物，以没食子酸当量表示。数据分析采用2×5×3析因设计的方差分析（ANOVA）、线性回归分析、Tukey检验、Pearson相关性分析和主成分分析（principal component analysis, PCA）。

**近似组成和理化特性**：水分含量在两种贮藏条件下均呈增加趋势，CT组增幅更大（最高达11.31 g/100 g），但均低于巴西法规规定的15 g/100 g上限。灰分含量仅在第6个月显著下降至1.13 g/100 g干基，其余时期保持稳定。脂质含量在贮藏末期降低约16%，波动于6.48–6.84 g/100 g干基之间。蛋白质含量呈波动变化，于9–12个月达到最高值（15.25 g/100 g干基）。pH值在6.21–6.45范围内小幅波动，而可滴定酸度随时间线性增加（R2=0.8788），由1.51 meq NaOH/100 g升至1.72 meq NaOH/100 g，但仍低于法规限值4 meq NaOH/100 g。

**脂肪酸谱分析**：主要饱和脂肪酸为棕榈酸（C16:0, 16.88%）和硬脂酸（C18:0, 3.75%）；主要单不饱和脂肪酸为油酸（C18:1, ~29%）；主要多不饱和脂肪酸为亚油酸（C18:2, ~46%）和α-亚麻酸（C18:3, ~2.8%）。贮藏12个月后，AI和TI指数略有升高，但均低于0.5和0.3的安全阈值，表明心血管风险较低。

**总酚化合物和抗氧化活性**：总酚含量显著增加，UT组增幅29.57%，CT组增幅47.41%，符合二次回归模型（r2=0.8172）。DPPH自由基清除能力在UT和CT条件下均呈线性增长（r2分别为0.7315和0.7268），由11.21 mg Trolox/g增至约28–30 mg Trolox/g。ABTS⁺自由基清除能力呈指数增长（r2=0.9231），由11.82%增至26.35%。这种增加可能与植物细胞壁的酶促降解和水解释放结合态酚类化合物有关。

**加工特性**：三种加工特性均随贮藏时间递减。吸水能力（WAC）由1.67 g/g降至1.44 g/g；吸油能力（OAC）和水溶性（WS）亦呈下降趋势，线性回归模型拟合良好（r2分别为0.7893、0.7961和0.6559）。这种下降可能与游离脂肪酸等疏水性分子的积累有关，限制了面粉在需要高持水、持油和高溶解性配方中的应用。

**相关性分析和主成分分析**：Pearson分析表明，水分含量与抗氧化活性（DPPH、ABTS）及总酚化合物呈强负相关（?0.920、?0.885、?0.856）；总酚化合物与DPPH和ABTS抗氧化活性呈强正相关（0.938和0.905）。PCA结果显示，前两个主成分解释64.2%的变异度，贮藏时间清晰区分了样品群集（0–3个月与9–12个月分离），而贮藏条件（UT与CT）的椭圆图高度重叠，表明温度对整体品质影响有限。

**结论**：全小米粉在12个月贮藏期间保持符合法规的理化品质。贮藏时间而非贮藏条件是影响品质变化的主要因素，抗氧化能力和酚类含量随贮藏显著增强，而加工特性逐渐劣化。这些发现表明小米粉可用于面食、面包、蛋糕等食品制备，但需考虑贮藏期间加工特性的变化。该研究为小米粉的常温贮藏及商业应用提供了重要依据，证实了其在25–30°C条件下贮藏的可行性，有助于降低冷链成本。