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啤酒糟（BSG）与啤酒花残留协同增强淀粉抗性并降低血糖指数。研究显示，25% BSG替代可使面包、饼干、意大利面的膳食纤维提升15%、蛋白质增加27%，同时可溶性淀粉减少20-30%。通过XRD和热分析证实，BSG改构淀粉晶体结构（结晶度提升32%）及糊化特性（峰值温度升至64-66℃），使慢速消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）比例增加。引入啤酒花残留后，pGI进一步下降至61（饼干）和73（意大利面），主要归因于啤酒花多酚与有机酸抑制α-淀粉酶活性。多元分析表明，结晶度与热稳定性显著关联消化动力学。该成果为利用酒糟副产物开发低GI食品提供了结构-功能机制证据。
Mauricio Lanzagorta-García | Erick Heredia-Olea | Carolina E. Chávez-Murillo | Julián de la Rosa-Millán
蒙特雷技术大学。工程与科学学院。FEMSA生物技术中心。Eugenio Garza Sada大道2501号南侧，蒙特雷，新莱昂州，墨西哥64849
摘要
啤酒糟（BSG）是啤酒工业的主要副产品，是一种可持续的膳食纤维、蛋白质和生物活性化合物来源。本研究评估了在面包、饼干和意大利面中添加不同比例（5%、15%和25%）的啤酒糟（含或不含啤酒花残渣）对淀粉结构、体外消化率以及预测血糖指数（pGI）的影响。与对照组相比，添加啤酒糟可提高蛋白质含量约27%，总膳食纤维含量约15%，同时降低可利用淀粉含量约20-30%。这些成分变化导致淀粉结构重组，表现为糊化峰值温度升高（从对照组的约60-61°C升至添加25%啤酒糟后的约64-66°C），糊化焓（ΔH）从约5.3 J g-1增加到约7.8 J g-1（在面包中），结晶度从对照组的约23%增加到添加25%啤酒糟后的约32%。结果，淀粉的消化类型从快速消化淀粉（RDS）向缓慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）转变。在面包中，RDS含量减少了约20个百分点；在意大利面中，RDS含量从约4%增加到约9%，抗性淀粉含量从约2%增加到约14%。这些变化显著降低了血糖指数（pGI），尤其是在饼干和意大利面中，其值分别从约104降至约61，从约84降至约73。啤酒花残渣的存在进一步抑制了淀粉水解，可能是由于有机酸和多酚对消化酶活性的协同作用。多变量分析证实了淀粉结晶度、热稳定性和消化动力学之间的强相关性。总体而言，这些发现表明啤酒糟的强化主要通过改变淀粉结构来调节其消化性，而啤酒花中的化合物则提供了额外的抑制效果，支持啤酒糟作为改善血糖反应的功能性可持续食品成分。
引言
啤酒是全球消费最广泛的酒精饮料之一，通常由麦芽谷物经酵母发酵制成。在酿造过程中会产生多种副产品，其中啤酒糟（BSG）是数量最多的部分，约占固体残渣的85%（Montusiewicz等人，2017年）。啤酒糟是指麦汁发酵前的不溶性物质，主要由大麦壳、麸皮层和残余胚乳组成（He等人，2019年）。由于大部分可发酵碳水化合物在糖化过程中被提取，啤酒糟传统上被视为低价值残渣，对酿造过程的贡献有限（Arauzo等人，2019年）。尽管在啤酒生产中的作用有限，但啤酒糟富含膳食纤维、蛋白质和生物活性化合物，因此其食品和非食品应用的开发日益受到关注。目前，啤酒糟主要用于动物饲料、生物乙醇或生物燃料生产，或作为可降解包装的原料，未能充分利用其营养和功能性潜力（He等人，2019年；Xiros等人，2008年）。然而，近年来将啤酒糟添加到谷物基食品中已成为一种有前景的策略，既能提升营养价值，又能促进食品行业的循环经济发展。
与此同时，啤酒花是酿造过程中的关键成分，通过其α-酸、β-酸、多酚和有机酸提供苦味、香气和技术稳定性。除了技术作用外，啤酒花中的化合物还具有抗氧化、抗菌和抑制酶活性的作用，可能影响碳水化合物的消化和餐后代谢反应（J. Wang等人，2022年）。虽然啤酒花中的化合物对啤酒的营养影响已得到广泛研究，但它们与啤酒糟共同存在于食品中的潜在作用仍需进一步探索。
从营养和生理角度来看，将啤酒糟添加到谷物基产品中可以增加膳食纤维摄入量，调节淀粉消化性，并可能降低血糖反应。然而，现有研究往往仅关注单一食品或单一添加水平，限制了对啤酒糟引起的结构变化如何影响不同产品系统中淀粉消化机制的理解。此外，残余啤酒花成分对淀粉水解和血糖行为的潜在协同或叠加效应也鲜有研究。
因此，本研究旨在评估将啤酒糟添加到三种不同的谷物基食品中：面包、饼干和意大利面，使用两种来源的啤酒糟：一种是在过滤后不含啤酒花残渣的啤酒糟（BSG-hop），另一种是结合了旋流步骤后回收的啤酒花残渣的啤酒糟（BSG+hop）。系统研究了不同添加水平下啤酒糟对物理化学性质、淀粉结构、体外淀粉消化率和预测血糖指数的影响。通过综合成分分析、结构分析、热分析和消化分析，本研究旨在阐明啤酒糟（含或不含啤酒花残渣）通过改变基质结构来调节淀粉消化和血糖反应的机制，支持其作为功能性可持续食品成分的应用。
材料与方法
啤酒糟（含或不含啤酒花残渣）来自Cuauhtémoc Moctezuma/Heineken（墨西哥新莱昂州蒙特雷），并在60°C下干燥后研磨成细粉。使用Zucchelli烤箱在金属托盘上以60°C干燥48小时。干燥后，这两种啤酒糟在Wiley Mill（Swedesboro, NJ）研磨机中用1毫米筛子研磨，然后装入塑料袋中，储存在4°C条件下备用。
食品产品的工艺特性
啤酒糟的添加显著影响了面包、饼干和意大利面的结构和物理化学性质（表1）。随着啤酒糟含量的增加，面包的高度和体积逐渐减小，其中添加25%啤酒糟+啤酒花残渣时的体积最小（4.59 ± 0.21厘米），这与先前的研究结果一致（Lin等人，2022年；X. Wang等人，2021年）。体积的减少归因于啤酒糟中的高纤维含量。
结论
将啤酒糟添加到面包、饼干和意大利面配方中显著改变了淀粉的消化性、物理化学性质和血糖反应。随着啤酒糟添加量的增加，快速消化淀粉（RDS）含量逐渐减少，而缓慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）含量增加。这些变化与纤维含量的增加、蛋白质-淀粉相互作用的增强以及结晶度的提高密切相关。
作者贡献声明
Carolina E. Chávez-Murillo：撰写初稿、验证、软件使用、方法设计。Julian De La Rosa-Millan：撰写初稿、数据可视化、验证、监督、软件使用、资源协调、项目管理、方法设计、研究实施、资金申请、数据管理、概念构思。Mauricio Lanzagorta-García：撰写初稿、软件使用、方法设计、研究实施、数据分析。Erick Heredia-Olea：撰写初稿、验证、监督、资源协调。
未引用参考文献
美国谷物化学家协会。批准方法委员会，2000年。
数据可用性声明
本研究使用的数据可应要求由相应作者提供。
利益冲突
作者声明不存在任何形式的利益冲突。
伦理声明
作者声明本研究遵循公认的科学研究和出版伦理标准进行。本研究未涉及人类参与者或活体动物，因此无需机构伦理委员会的批准。所有数据均按照良好的科学实践生成和分析，确保准确性和可重复性。本手稿为原创，未在其他地方发表。
资助
本研究未接受外部资助。
利益冲突声明
作者声明本手稿为原创，未在其他地方发表，也未被其他机构考虑发表。所有作者对研究的构思、设计、执行和解释做出了重要贡献，并批准了最终版本。作者声明与本研究无关的任何形式的利益冲突。
致谢
Carolina Chávez-Murillo感谢墨西哥新莱昂州科学技术创新部（SECIHTI）的支持。
