超高压处理对荞麦调节肠道菌群作用的影响(3)

荞麦蛋白营养价值与生理功能远高于其他谷类粮食和大豆。特别是荞麦蛋白中所含有的蛋白酶抑制剂等抗营养因子,会直接降低荞麦蛋白在胃肠道中的消化


荞麦蛋白营养价值与生理功能远高于其他谷类粮食和大豆。特别是荞麦蛋白中所含有的蛋白酶抑制剂等抗营养因子,会直接降低荞麦蛋白在胃肠道中的消化率,从而为肠道微生物提供了营养丰富的氮源物质。将荞麦蛋白饲喂实验动物后分析其粪便肠道菌群组成,发现乳酸杆菌属等肠道益生菌的丰度明显增加,有益菌的丰度显著提高,表明荞麦蛋白能明显改善肠道菌群的结构。蛋白质中氨基酸的代谢也会影响到短链脂肪酸的组成发生变化。

植物蛋白及活性肽可抑制有害菌增殖,影响肠道菌群的结构。荞麦中含有多种天然抗菌蛋白和抗菌肽,有些荞麦抗菌肽的一级结构中的保守序列与植物防御素家族成员结构序列非常相似,其分子内都含有由4对半胱氨酸组成的二硫桥结构, 而且二级结构也都是由3段反向平行的β折叠和一个相伴随的α螺旋组成。荞麦抗菌肽具有广谱的抗菌性,可通过在病原微生物的细胞膜上形成穿孔而将其杀灭。体外抑菌研究发现,荞麦抗菌肽对病原微生物具有较强的杀灭能力,但是对人体细胞却没有明显的毒性作用。

1.1.3. 超高压处理

热加工过程会降低食品中活性成分含量及功能,甚至会产生对人体有潜在危害的物质如丙烯酰胺、呋喃、5-羟甲基糠醛等,超高压处理已成为近年来食品领域的研究热点。

最早在1899年Hite[17]首次发现超高压能延长牛奶的保藏期。1914年, Bridgeman[18]发现在静水压下,可使蛋白质发生变性甚至凝固。从此,超高压技术处理作为处理食品的一种技术开始被人们所知。超高压技术是在压力在100MPa以上,通过水或油等介质传递超高压, 对高压容器内的食品进行处理的一种技术。超高压处理是在常温或较低温度下进行的一种物理过程。与传统热处理方式相比,能均匀地作用于样品各部分,且对食品感官性状和营养价值(特别是热敏性成分)破坏性较小[19]。超高压技术与传统的食品加热处理工艺机理完全不同。研究指出,通常情况下超高压处理只对于非共价键起作用[20],且在室温下,超高压处理只能破坏相对较弱的非共价键,如氢键、疏水作用力和离子键[21]。与超高压处理不同的是,传统的热处理会对共价键和非共价键都产生影响。所以超高压可破坏分子的立体结构,如:蛋白质、淀粉和核酸等[22]。

蛋白质具有四级结构,一级结构主要由肽键和二硫键等共价键组成,二三四级结构均由非共价键维持。有研究[23]指出在高于8GPa的压力下才会影响共价键即改变蛋白质分子的一级结构,所以在常规试验中超高压不影响蛋白质一级结构。但由于超高压会对非共价键有影响所以对蛋白质二三四级结构的稳定性均影响[24]。因为超高压处理食品时,水分间的距离变小并能够容易地钻入蛋白质分子之中,吸附在氨基酸链周围,促使蛋白质的立体结构受到破坏。超高压也能使蛋白质分子链伸展,进而导致蛋白质分子二级结构改变。Kieffe[25]等人发现在200 MPa、30 ℃下处理时,蛋白质的二硫键出现断裂和重排,巯基含量增加导致其变性。还有研究指出蛋白质在400MPa以上压力处理后三、四级结构发生不可逆的破坏 [26]。

利用超高压技术可实现淀粉的常温糊化,其处理压力通常为100 -600 MPa [27]。超高压处理使淀粉颗粒的结构发生了改变,淀粉颗粒受到不同程度的损伤,表面向内凹陷变形,偏光十字逐渐消失[22]。超高压主要破坏淀粉分子间的氢键作用。张晶等[28]研究发现超高压处理不会导致淀粉一级结构的变化,但会影响其二级结构。淀粉经400MPa以上压力处理后导致氢键断裂,淀粉颗粒发生糊化[26].利用超高压技术可以对淀粉进行有目的的改性。如超高压后改善老化现象,定向制作易消化的非结晶或低结晶淀粉以及抗消化的高结晶淀粉。运用超高压技术定向改变可以制造出一些功能性食品,如防止肠道疾病的发生,改善肠道菌群的商品。