《Journal of Cereal Science》：In-vitro Digestibility, Gastrointestinal and Anti-diabetic Study of Browntop Millet-Based Synbiotic Beverage
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开发褐顶小米合成益生菌饮料，通过体外消化、胃肠模拟及抗糖尿病试验，发现发酵显著提升蛋白质（47.4%）和碳水化合物含量（70.85 mg/mL），益生菌在胃、十二指肠及回肠中存活浓度高，并展现抗糖尿病活性，酶抑制试验和3T3-L1细胞实验证实其调节代谢紊乱潜力，为低成本营养强化食品提供新策略。
Sonia Saini|Ashok Kumar Dubey|Soumya Sasmal
印度新德里Netaji Subhas技术大学生物科学与工程系，邮编110078
摘要
本研究开发了一种新型的共生饮料，使用了褐顶小米（Urochloa ramose），并探讨了其对人体营养健康和肠道健康的潜在益处。通过体外消化研究评估了淀粉和蛋白质的消化率，以及进行了胃肠道模拟和抗糖尿病测试。发酵过程显著提高了共生饮料中的蛋白质含量（47.4%）和碳水化合物含量（70.85 mg/mL）。胃肠道模拟实验显示，在模拟的人体肠道条件下，益生菌在胃、十二指肠和回肠中的存活率和浓度均有所提高。这些结果表明，这种共生饮料具有抗糖尿病作用，进一步凸显了其健康潜力。酶抑制试验和3T3-L1细胞实验的结果均证实了该饮料在管理代谢紊乱方面的作用。这些发现表明，该饮料不仅能够增强与碳水化合物代谢相关的酶抑制作用，还能提供抗氧化保护，并提高细胞活力。这种多方面的策略为应对代谢紊乱及相关疾病提供了有希望的解决方案。这种成本效益高的共生饮料有助于提升免疫力并改善营养不良问题。
引言
小米属于禾本科植物，原产于埃塞俄比亚，因其丰富的营养成分而常被称为“营养谷物”[Suri et al. (2024)]。小米在全球范围内被广泛种植和消费，印度是主要生产国之一（年产量1760万吨）[Saxena et al. (2022)]。尽管如此，与水稻和小麦等主粮相比，小米的利用率仍需进一步提高[同上]。小米富含矿物质和必需氨基酸，且不含麸质。定期食用小米有助于预防慢性疾病，如高血糖、癌症和肥胖[Harish et al. (2024)]。鉴于全球人口增长和水资源紧张的问题，小米的营养价值和易种植性受到了广泛关注[同上]。这些优点使得小米受到了食品行业和消费者的青睐[Saxena et al. (2021)]。目前，多种小米被用于生产饼干、意大利面、面条和蛋糕等无麸质、抗糖尿病且营养丰富的食品[Subramani et al. (2024)]。
褐顶小米（Urochloa ramosa），也被称为“korne”，属于小米家族中的一个小品种。这种小米耐旱，适合在半干旱地区种植，海拔2000-2500米、年降雨量75-150厘米的地区生长。虽然较为少见，但它营养价值高、耐旱性强且成熟期短[Bhavani et al. (2024)]。这种多用途作物既可用作人类食物，也可作为饲料。由于其易于在其它小米田中作为杂草生长，因此常被作为保险作物种植。与其他小米不同，褐顶小米大约90天即可收获，通常作为单一作物进行栽培[Kingwell-Banham and Fuller (2014)]。它富含营养成分，具有较高的体外淀粉和蛋白质消化率、矿物质生物利用度以及较高的酚类和黄酮类化合物含量[Chauhan et al. (2024)]。褐顶小米（Urochloa ramosa）具有独特的营养成分，其膳食纤维、酚类和黄酮类化合物含量较高，且不含麸质[Saini et al (2025)]。
作为种子作物，小米中含有抗营养物质，如酚类化合物、胰蛋白酶抑制剂、单宁和植酸，这些成分会螯合矿物质并影响蛋白质的生物利用度[Di Stefano et al. (2017)]。为了提高口感、消化率、营养价值和生物利用度，小米通常会经过浸泡、烘烤、发芽、发酵等处理[Nanje Gowda et al. (2022)]。研究表明，诸如浸泡、发酵和超声波处理等方法可提升小米及其产品的营养价值[Saxena et al. (2023)]。虽然各种处理方法各有优缺点，但发酵工艺因效率高、能改善营养成分和提升产品生物利用度而受到全球青睐。发酵过程会降低pH值，为植酸酶的分解创造有利条件，从而释放矿物质和蛋白质，提高其生物利用度[Ganguly et al. (2022)]。共生制剂是指益生菌和益生元的协同组合，能带来健康益处[Novik and Savich, 2020]。本研究重点关注了消化环境的体外模拟、益生菌细胞活力的评估以及新型共生饮料的抗糖尿病潜力。
材料与方法
未抛光的褐顶小米样品购自德里的当地超市。脱脂奶粉购自印度马哈拉施特拉邦的‘Govind’乳品公司。益生菌L. rhamnosus（MTCC 1408）购自昌迪加尔微生物技术研究所。其他所有试剂和化学品均来自SRL、Sigma-Aldrich和Hi-Media公司。所有数据均以三次测量的平均值±标准差表示。统计分析采用...
结果与讨论
在本研究中，未发酵的褐顶小米饮料作为对照组；而经过发酵处理的饮料则表现出可测量的生化变化，包括蛋白质和淀粉的生物可利用性提高以及抗营养物质的相互作用减弱。这些内在成分特性结合发酵过程中的变化，共同构成了所开发共生饮料的功能优势。
结论
这款基于褐顶小米的共生饮料旨在便于进行一系列体外研究，包括蛋白质消化率、淀粉消化率、胃肠道模拟、酶抑制活性和抗糖尿病活性测试。这些体外研究对于了解该饮料对肠道健康和营养健康的潜在益处至关重要。
作者贡献声明
Soumya Sasmal：撰写 – 审稿与编辑、数据可视化、项目监督、软件使用、资源管理、方法设计、实验设计、概念构建。Ashok Kumar Dubey：撰写 – 审稿与编辑、数据可视化、项目监督。Sonia Saini：撰写初稿、数据验证、软件使用、方法设计、实验实施、数据分析、结果整理、概念构建
未引用参考文献
Chauhan et al., 2024.
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
