《LWT》：Improving the functional and fermentation properties of black highland barley bran by airflow impact mill
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本研究针对黑青稞麸皮（BHB）因结构致密导致功能特性受限的问题，通过气流冲击磨（AFIM）制备不同粒径BHB（37–129 μm），系统探究了超微粉碎对BHB理化性质、吸附能力及体外发酵特性的影响。结果表明，超微粉碎（D50=37 μm）虽降低持水性，但显著提升胆固醇吸附能力（375%）和葡萄糖扩散抑制指数（32.52%），并促进肠道微生物代谢，使乙酸产量增加48.54%。该研究为BHB在功能食品中的应用提供了理论依据。
黑青稞作为青藏高原特有的谷物资源，其麸皮（Black highland barley bran, BHB）富含膳食纤维（尤其是可溶性膳食纤维占比超过15%）、多酚和花青素等活性成分，具有显著的营养优势。然而，BHB质地粗糙、分散性差，且致密的糊粉层结构限制了营养物质的释放和肠道微生物的利用，目前主要用作饲料，仅约10%被用于人类食品，造成营养资源的巨大浪费。如何通过物理改性突破BHB的结构壁垒，提升其功能特性，成为研究者关注的重点。
近期发表于《LWT》的一项研究，由中国农业科学院农产品加工研究所的李杨、王彤等团队开展，系统探讨了气流冲击磨（Airflow Impact Mill, AFIM）对BHB理化特性、吸附功能及体外发酵行为的调控机制。研究发现，AFIM诱导的超微粉碎可实现细胞尺度的结构破坏，通过微观结构重构显著增强BHB的生理活性，为开发高附加值功能性食品提供了新思路。
研究采用AFIM技术，通过调控转子、分级器和引风机的频率参数，制备了四种不同粒径的BHB样品：粗颗粒（CBHB, D50=129 μm）、中颗粒（MBHB, D50=70 μm）、细颗粒（FBHB, D50=53 μm）和超细颗粒（SBHB, D50=37 μm）。通过激光粒度仪、扫描电镜、压汞仪等分析了样品的粒径分布、微观形貌和孔隙特征；测定了持水力、溶解性等功能性质，并评估了胆固醇吸附能力（CAC）、葡萄糖吸附能力（GAC）等指标；进一步结合体外模拟胃肠消化与发酵模型（使用健康志愿者混合粪便样本），分析了膳食纤维组分降解、短链脂肪酸（SCFAs）生成及微生物群落结构的变化。
3.1. 不同粒径BHB的粒径特性
AFIM处理使BHB粒径分布向小尺寸方向移动，SBHB的D50值（37 μm）低于青稞糊粉层细胞典型尺寸（约50 μm），表明超微粉碎实现了细胞级破碎。比表面积随粒径减小显著增加，SBHB比CBHB提高262.5%，为功能性质的改善奠定了基础。
3.2. 不同粒径BHB的微观结构
扫描电镜显示，CBHB呈现致密的多层片状结构，而超微粉碎后纤维基质被破坏，细胞壁碎裂，颗粒形状均一性提高，内部功能基团暴露。
3.3. 不同粒径BHB的孔隙特性
孔隙结构在研磨过程中经历系统性重构：CBHB以大孔为主（中值孔径23.77 μm），超微粉碎后中值孔径降至8.36 μm，同时新生大量微孔（50 nm–10 μm）。总孔面积呈“U”型变化，SBHB达0.77 m2/g，增强了小分子吸附潜力。
3.4. 不同粒径BHB的吸水特性
粒径减小使溶解性从19.97%（CBHB）升至22.43%（SBHB），但持水力、持油力和溶胀性显著下降，归因于孔隙结构破坏导致的物理截留能力减弱。
3.5. 不同粒径BHB的功能特性
超微粉碎显著提升了BHB的阳离子交换能力（CEC，提高61.22%）、胆固醇吸附能力（CAC，肠道环境下提升375%）和葡萄糖扩散抑制指数（GDRImax达32.52%）。这得益于比表面积增大和隐藏功能基团（如羧基、羟基）的暴露。
3.6. 不同粒径BHB的体外消化发酵特性
体外发酵表明，超细BHB促进膳食纤维（尤其是阿拉伯木聚糖）降解，并动态释放生物可利用多酚。SBHB组产气量和SCFAs产量显著高于粗颗粒组，其中乙酸含量提升48.54%，乙酸/丙酸比值降低，提示其可能具有抑制胆固醇合成的潜力。
3.7. 不同粒径BHB的微生物群落
粒径变化未显著改变微生物群落结构（以变形菌门和厚壁菌门为主），但超微粉碎通过提高底物可及性，增强了微生物活性，如双歧杆菌相对丰度随粒径减小而增加。
本研究揭示，AFIM超微粉碎通过细胞级结构破坏和孔隙重构，有效克服了BHB的物理屏障，显著提升其吸附功能与发酵性能。SBHB在肠道环境中表现出优异的胆固醇和葡萄糖吸附能力，并能促进有益代谢产物（如乙酸）的生成。该研究为黑青稞麸皮的高值化利用提供了技术路径和科学依据，推动其在功能性食品领域的应用。未来需通过体内实验进一步验证其生理功效。
