《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Ultraviolet irradiation treatment of PEARL millet flour: Impact on enzymatic activity, macromolecular morphology, secondary protein fractions and bioactive constituents
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本研究评估了紫外线（UV-A、UV-B、UV-C）不同剂量处理对珍珠大麦面粉的酶活性、生物活性和加工特性的影响，发现UV处理显著降低了脂酶活性并改善了功能性及抗氧化性能。
作者：Manisha Bhandari、Savita Sharma、Rajan Sharma、Baljit Singh
所属机构：印度旁遮普邦卢迪亚纳旁遮普农业大学食品科学与技术系（邮编：141004）
摘要
本研究旨在评估紫外线照射对珍珠粟（Pennisetum glaucum）面粉的酶活性、生物功能及技术特性的影响。实验中，将面粉分别暴露在UV-A（5.95至23.81分钟）、UV-B（8.33至33.33分钟）和UV-C（83.30至333.30分钟）下，照射剂量分别为0.25、0.50、0.75和1.00 J/cm2。结果显示，酶活性（脂肪酶、脂氧合酶和过氧化物酶）、功能性、体外营养素消化率、生物活性成分及抗氧化活性均发生了显著变化（p < 0.05）。经UV-A、UV-B和UV-C处理后，珍珠粟面粉的脂肪酶活性分别降至7.35、7.92和10.92 mM FFA/min/mg可溶性蛋白质。这些变化归因于淀粉的解聚及蛋白质分子的构象改变。ATR-FTIR、SEM、动态流变学和X射线衍射分析揭示了淀粉颗粒的大分子相互作用、表面形态、粘弹行为及结晶性的变化。结果表明，经过紫外线处理的面粉酶活性降低，但功能性得到提升。
引言
珍珠粟（Pennisetum glaucum）是一种广泛种植的无麸质作物，在高温和干旱条件下仍具有较高的产量潜力。这种富含能量的谷物对保障发展中国家粮食安全具有重要意义，同时也是维生素A前体和多种矿物质（如磷、镁和钙）的良好来源。珍珠粟通常通过多种加工方式进行处理，其中碾磨是最常见的方法。由于珍珠粟脂肪含量较高，碾磨后面粉容易变质，从而缩短了其保质期（Akinola等，2017）。其脂肪含量约为5–7 g/100 g，主要含有多不饱和脂肪酸（PUFAs），如亚油酸（ω-6）和α-亚麻酸（ω-3）（Selvan等，2025）。然而，珍珠粟面粉的营养价值受到抗营养因子的限制，尤其是植酸和单宁等成分，它们会与天然或合成营养化合物形成复合物，影响矿物质的吸收及蛋白质和碳水化合物的消化（Kulthe等，2016；Sade，2009）。通过改进加工工艺（如微波处理、热处理、发酵等），可提升面粉的功能性和延长保质期（Yadav等，2012；Awolu等，2017；Vinutha等，2022）。
近期研究探索了多种非化学处理方法来改良面粉、蛋白质和淀粉的特性，包括电离辐射、脉冲光、超声处理、高压处理、冷等离子体及紫外线照射等。紫外线照射作为一种辐射处理技术，因其杀菌效果被广泛应用于食品表面消毒和去污，并能抑制酶活性（Lopez-Malo & Palou，2005）。紫外线覆盖了非电离辐射范围内的多个波长区间（200 nm至400 nm），可分为短波UV-C（200 nm至280 nm）、中波UV-B（280 nm至315 nm）和长波UV-A（315 nm至400 nm）。光化学反应需要根据反应物的吸收光谱进行光照。与其他技术相比，紫外线照射经济且更安全（Ibarz等，2014）。尽管这种物理处理方法环保，但在固体和液体介质中的传播距离有限，限制了其在食品工业中的应用范围（Kumar等，2020）。美国农业部（USDA）和食品药品监督管理局（FDA）已确认紫外线照射可用于食品加工（Sommers，2011）。紫外线被视为一种环保的非热处理技术，无化学残留物，但操作人员需采取防护措施（Campaign & Barometer，2023）。已有大量研究探讨了紫外线照射对全麦面粉营养成分的影响，以及其对面包品质的影响（Demir & Elgün，2014）、对指粟和普罗索粟面粉酶活性的影响（Bhandari等，2025）、发芽处理对全麦物理化学性质、酚类化合物及面团特性的影响（Tian等，2022）、发芽大豆中抗营养因子的减少（Maetens等，2018）、小麦粗粉中霉菌毒素含量的降低及技术特性的变化（Shanakhat等，2019）、芋头面粉功能的改善（Ekafitri等，2021）、荞麦中酶活性的降低及蜡样芽孢杆菌的灭活（Xu等，2023），以及狐尾粟面粉技术特性的变化（Harshitha等，2024）。
尽管紫外线照射在食品加工中具有广泛应用前景，但关于其对珍珠粟面粉改性的研究仍较为有限，尤其是不同类型紫外线（UV-A、UV-B和UV-C）在不同剂量（0.25、0.50、0.75和1.00 J/cm2）下的影响。因此，进一步研究紫外线作为改善珍珠粟面粉品质的技术潜力具有重要意义。
原材料
珍珠粟颗粒（PCB 165）由印度旁遮普邦卢迪亚纳旁遮普农业大学植物育种与遗传学系提供。其水分含量为11.37%，粗蛋白含量为7.71%，粗脂肪含量为5.26%，粗纤维含量为3.02%，灰分含量为5.39%。
紫外线照射对珍珠粟面粉酶活性的影响
表1总结了对照组和紫外线处理后的珍珠粟面粉酶活性变化。经UV-A、UV-B和UV-C处理后，面粉的脂肪酶活性分别降至7.35、7.92和10.92 mM FFA/min/mg可溶性蛋白质。紫外线照射抑制了脂肪酶活性，从而降低了面粉的变质速度；类似现象也见于电子束照射研究中（Lopez-Malo & Palou，2005），这可能与紫外线破坏了蛋白质的功能结构有关。
结论
本研究探讨了紫外线照射对珍珠粟面粉特性的影响。不同类型的紫外线（UV-A、UV-B和UV-C）及不同剂量（0.25、0.50、0.75和1.00 J/cm2）显著改变了面粉的酶活性、生物活性成分、抗氧化活性及抗营养因子。主要变化机制包括淀粉解聚和蛋白质结构改变。
作者贡献声明
- Manisha Bhandari：撰写初稿、开展实验、进行数据分析及概念构建。
- Savita Sharma：审阅与编辑、提供指导及概念指导。
- Rajan Sharma：撰写初稿及数据分析。
- Baljit Singh：审阅与编辑、提供指导。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢SLIET中央设施提供的SEM和XRD测试设备，这些设备对研究的成功起到了关键作用。
