综述：谷物中多酚化合物的种类及其微生物转化

本综述系统阐述了谷物多酚（酚酸、黄酮类、单宁）的种类、结构特征及其功能活性（抗氧化、抗炎、脂肪代谢调节等），重点探讨了微生物发酵通过分泌酯酶（esterases）、糖苷酶（glycosidases）等酶对结合态多酚（bound polyphenols）的解离与转化机制，如乳酸菌（Lactic Acid Bacteria, LAB）将阿魏酸（ferulic acid）转化为4-乙烯基愈创木酚（4-vinylguaiacol）等生物活性更强的小分子，为高营养价值谷物功能食品的开发提供了理论依据。

　　

谷物中多酚化合物的种类及其微生物转化

引言

近年来，随着生活水平的提高，人们对食品的关注已从口感转向营养价值和健康功效，功能性食品需求日益增长。谷物（如水稻、小麦、高粱、大麦、玉米和燕麦）作为人类核心能量和必需营养来源，不仅富含碳水化合物、蛋白质和膳食纤维，还含有具有重要生理活性的植物化学物质——多酚。多酚是一类广泛分布于植物界、具有酚羟基结构的天然有机化合物，根据化学结构特征主要分为酚酸、黄酮类、单宁和木脂素等。这些化合物展现出强大的抗氧化活性，能清除体内自由基，对预防心脑血管疾病、延缓衰老具有积极作用。此外，多酚还具有抗癌、抗菌、护肝、抗炎、降胆固醇、增强免疫系统及预防2型糖尿病等多种生物活性。由于独特的化学结构和多样功能，多酚已成为食品科学、营养学和生物医学研究的热点。

谷物多酚的种类、结构特征及其存在状态

谷物是人类膳食的重要组成部分，其结构通常分为麸皮（富含纤维和多酚等生物活性物质）、胚芽（含必需脂肪酸、维生素和抗氧化剂）和胚乳（主要成分为淀粉）。谷物中的多酚化合物主要包括酚酸、黄酮类和单宁，其中约95%以结合态形式存在，即与细胞壁成分（如纤维素、半纤维素）通过酯键或糖苷键连接。这种结合状态限制了多酚在人体内的直接吸收和生物利用度。

谷物多酚的功能活性

多酚化合物在抗氧化方面表现卓越，能有效中和自由基。此外，它们还具有抗炎、抗菌、抗肥胖、降血清胆固醇等多种生物活性。例如，多酚可通过调节脂肪代谢途径抑制脂质积累，并通过抑制炎症因子释放减轻慢性炎症反应。这些功能使谷物多酚在维持代谢健康和预防慢性疾病方面具有重要潜力。

生物可及性与结合态限制

任何功能性营养素的健康益处取决于其生物可及性（bioaccessibility）和生物利用度（bioavailability）。多酚必须首先从食物基质中释放出来，才能被肠道吸收并发挥生理功能。结合态多酚难以被人体消化酶直接分解，导致其生物可及性较低。研究表明，微生物发酵能有效解决这一瓶颈，通过微生物分泌的酶类（如酯酶、糖苷酶）水解结合键，释放出游离态多酚。

微生物发酵对谷物多酚的代谢转化

微生物发酵是提升谷物多酚生物可及性的有效策略。在发酵过程中，微生物（如乳酸菌）通过分泌酯酶、糖苷酶、单宁酶（tannase）和阿魏酸酯酶（feruloyl esterase）等酶类，将结合态多酚转化为生物可利用形式。例如：

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  乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）通过脱羧（decarboxylation）、还原（reduction）和水解（hydrolysis）反应将结合态多酚转化为二氢阿魏酸（dihydroferulic acid）、黄酮苷（flavonoid glycosides）和儿茶素单体（catechin monomers），显著增强其生物活性。
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  约氏乳杆菌（Lactobacillus johnsonii）通过脱羧反应将阿魏酸转化为4-乙烯基愈创木酚，提升抗氧化能力。
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  干酪乳杆菌（Lacticaseibacillus casei）通过去甲基化（demethylation）将水杨酸（salicylic acid）转化为儿茶酚（catechol），改善风味并增强抗氧化活性。
  其他乳酸菌如嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）、鼠李糖乳杆菌（Lacticaseibacillus rhamnosus）、短乳杆菌（Lactobacillus brevis）和发酵乳杆菌（Lactobacillus fermentum）也通过多种代谢途径转化谷物多酚。这些转化产物更易被人体吸收利用，并能更有效地发挥生理功能。

功能食品开发中的多学科交叉合作

未来谷物功能食品的发展依赖于微生物发酵工艺的优化。工程菌株（engineered strains）有望通过定向改造高效转化结合态多酚，释放谷物的全营养潜力。然而，从实验室到工业化生产仍面临挑战，需结合食品科学、微生物学、营养学、工程学等多学科交叉研究，推动其实际应用。

结论

本研究全面综述了谷物中酚酸、黄酮类和单宁等多酚化合物的种类、结构及功能活性。谷物多酚作为关键生物活性成分，在抗氧化、抗炎、调节脂代谢和抗菌等方面具有显著作用。由于多酚主要存在于结合态，其生物可及性较低，而微生物发酵通过酶解作用能有效释放游离多酚，提升其生物活性。这一转化过程为开发高营养价值谷物功能食品奠定了理论基础，未来需通过多学科合作促进其产业化应用。