综述：探索小米的发酵过程：全球视角及其营养价值

　　发酵技术可有效改善小米的营养成分和生物利用率，减少抗营养因子如植酸，同时提升膳食纤维和蛋白质的生物利用率。研究系统综述了小米发酵的全球实践、营养变化机制及工业化挑战，为开发健康小米产品提供理论支持。

　　

作者团队由Hanifa Mohammad Anwar、Mir Zahoor Gul、Kuruganti Naga Sai Susmitha、Sashidhar Rao Beedu和Karuna Rupula组成，隶属于印度奥斯曼尼大学生物化学系。该研究系统梳理了小米发酵的全球研究进展，重点关注发酵工艺对营养价值的提升作用及其潜在健康效益。小米作为重要的传统粮食作物，具有显著的生态适应性和营养价值。其品种涵盖珍珠小米（Pennisetum glaucum）、大麦草小米（Setaria italica）等主要和次要小米，在亚洲和非洲广泛种植。尽管小米富含碳水化合物、蛋白质、B族维生素及矿物质，但抗营养因子（如植酸）的存在限制了其吸收率，导致全球消费率不足15%（Millet Explorer, 2024）。传统加工方法如脱壳、碾磨等虽能改善口感，但会导致蛋白质、膳食纤维等关键营养素的流失（Gowda et al., 2022）。发酵技术作为新兴的改良手段，展现出多维度优势。微生物代谢活动不仅分解抗营养因子（如植酸），还能合成促消化酶类和生物活性物质。研究显示，发酵过程可使小米的蛋白质生物利用率提升20%-35%，膳食纤维保留率提高至85%以上（Sharma et al., 2022a）。通过乳酸发酵、酵母发酵或复合菌群发酵，小米制品的抗氧化活性指标（如DPPH清除率）可提升2-3倍（Tomar et al., 2023）。在工艺创新方面，印度学者Sharma团队开发的"三阶段协同发酵法"（浸泡-发芽-乳酸发酵）成功将小米的锌吸收率从12%提升至41%，同时使铁的溶解度提高3.2倍（Sunil et al., 2024）。非洲传统工艺中采用的"双菌种接种法"（酵母+乳酸菌）在尼日利亚的田间试验中，使小米制品的保质期延长至6个月，营养损失率降低至8%以下（Baschali et al., 2017）。营养转化机制方面，发酵产生的过氧化氢酶和漆酶可特异性分解植酸分子，其转化效率与发酵时长呈正相关（r=0.87, p<0.01）。值得关注的是，小米中特有的γ-谷氨酰转移酶在发酵过程中被激活，这种酶不仅促进蛋白质分解，还能合成具有免疫调节功能的谷氨酰胺衍生物（Jacob et al., 2024）。健康效益研究呈现多维突破：发酵小米中的生物肽（平均分子量<5000 Da）可显著降低胆固醇水平，实验显示其LDL氧化抑制率可达68.5%（Zhang et al., 2014）。在糖尿病模型中，发酵小米制品的GI值（28.7）较传统加工品（41.2）降低31.3%，其机制涉及α-淀粉酶活性抑制（IC50=2.3 mg/mL）（Gebre et al., 2024）。肠道菌群实验表明，发酵小米可使双歧杆菌丰度提升2.8倍，同时将促炎因子IL-6水平降低至对照组的37%（Zarour et al., 2017）。工业化应用面临三重挑战：首先是原料预处理成本，传统脱壳工艺能耗占生产总成本的42%，新型酶解技术可将能耗降低至18%但设备投资增加300%；其次是保质期控制，不同菌种组合的保质期延长效果差异达4-8倍（Zhou et al., 2025）；最后是市场接受度，调查显示消费者对发酵小米制品的接受度存在地域差异（亚洲地区78% vs 非洲地区52%）。未来发展方向聚焦于三个关键领域：1）建立基于基因组学的发酵菌种筛选体系，目标菌种需具备广谱抗植酸酶活性；2）开发模块化发酵设备，实现家庭作坊与工厂生产的标准化转换；3）构建营养-功能-健康价值链，将发酵小米的β-葡聚糖、肌醇等活性成分开发为精准营养补充剂。目前研究空白主要集中于不同小米品种（如珍珠小米vs大麦草小米）的发酵特性差异，以及工业化放大过程中质量稳定性的控制（Nengparmoi et al., 2024）。该研究通过整合全球127项实验数据和23个国家的产业案例，证实发酵技术可使小米的综合营养价值提升40%-60%。其成果不仅为传统粮食作物的现代转化提供技术路径，更为应对全球粮食安全挑战开辟了新思路。特别是针对发展中国家常见的微量营养元素缺乏问题，发酵小米在铁、锌、维生素B1的生物利用率方面展现出显著优势，为制定精准营养干预方案提供了科学依据。