随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，“亚健康”和慢性代谢性疾病严重影响着人类健康。谷类为主是我国居民平衡膳食模式的重要特征。玉米和杂粮统称为粗粮，富含膳食纤维、多酚、类胡萝卜素等多种功能因子，是健康食品的优质原配料。《玉米和杂粮健康功能研究》着重强调玉米和杂粮的营养质量和功能性，共分为五章，主要针对玉米、小米、红豆、黑米中的多酚和类胡萝卜素等生物活性物质，开展糖脂代谢、氧化应激及炎症反应调控的功能评价，并阐述了功能因子的稳态化保持、可控释放和靶向递送技术理论，以提升功能因子的稳定性和生物利用率。围绕玉米和杂粮功能因子挖掘与健康效应展开研究，引发人们对玉米和杂粮新型营养健康食品创制的深入思考，推动粮食功能性原配料的创新应用。

目录
**章 概述 1
**节 我国玉米和杂粮资源优势 1
一、玉米种植及生产消费情况 1
二、杂粮种植及生产消费情况 3
三、玉米和杂粮的营养价值 4
第二节 玉米和杂粮功能因子的种类与功能 6
一、玉米和杂粮功能因子的种类 6
二、玉米和杂粮功能因子的功能与结构特征 8
第三节 玉米和杂粮功能因子的制备、分离纯化与鉴定 16
一、玉米和杂粮功能因子的制备技术 16
二、玉米和杂粮功能因子的分离纯化技术 17
三、玉米和杂粮功能因子的结构鉴定 18
第四节 玉米和杂粮功能因子的研究现状与发展趋势 19
一、玉米和杂粮功能因子的研究现状 19
二、玉米和杂粮功能因子研究的发展趋势 20
参考文献 21
第二章 玉米和杂粮功能因子与脂代谢调控 23
**节 肥胖概述 23
一、肥胖形成机制 23
二、脂肪组织与健康 23
第二节 基于AMPK信号通路玉米黄素调节脂代谢的分子机制 24
一、玉米黄素对高脂饮食诱导肥胖小鼠降脂的作用效果 24
二、玉米黄素对3T3-L1前脂肪细胞成脂分化的影响 36
三、玉米黄素促进白色脂肪细胞棕色化的作用机制 45
四、玉米黄素基于AMPK 信号通路促进细胞脂代谢和诱导棕色化的作用机制 55
第三节 黑米花色苷对3T3-L1 前脂肪细胞增殖、分化及凋亡的影响 65
一、黑米花色苷对3T3-L1 前脂肪细胞增殖的影响 65
二、黑米花色苷基于ERK 通路调节前脂肪细胞成脂分化机制 73
第四节 矢车菊素-3-O-葡萄糖苷与儿茶素协同改善脂代谢的机制 83
一、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷协同儿茶素对胰脂肪酶活性及肠道胆固醇抑制能力的影响 83
二、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷协同儿茶素抑制胰脂肪酶机制 94
三、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷协同儿茶素影响小肠转运机制 104
四、基于Caco-2/HepG2 共培养细胞模型的多酚协同降脂功能及机制 110
参考文献 122
第三章 玉米和杂粮功能因子与糖代谢调控 128
**节 糖尿病概述 128
一、糖尿病分类与形成机制 128
二、2 型糖尿病对人体健康的影响 128
第二节 玉米黄素改善高脂饮食诱导肥胖小鼠胰岛素抵抗的作用机制 129
一、玉米黄素对HepG2 细胞糖代谢的调控作用 129
二、玉米黄素对胰岛素抵抗小鼠糖代谢的影响 144
三、玉米黄素基于PI3K/Akt 通路改善胰岛素抵抗小鼠糖代谢紊乱的机制 155
四、玉米黄素对胰岛素抵抗小鼠肠道菌群的影响 171
第三节 小米黄色素对胰岛素抵抗HepG2 细胞糖代谢的调控机制 181
一、小米黄色素对胰岛素抵抗HepG2 细胞糖代谢的影响 181
二、小米黄色素基于Akt 通路对胰岛素抵抗HepG2 细胞的调控机制 186
第四节 矢车菊素-3-O-葡萄糖苷对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的作用机制 191
一、黑米花色苷对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性的抑制及其抑制单体的超滤筛选 191
二、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性的机制 194
参考文献 199
第四章 玉米和杂粮功能因子改善氧化应激和炎症反应 201
**节 概述 201
一、自由基与氧化损伤 201
二、慢性炎症反应与人体健康 201
第二节 红豆皮多酚提取纯化及其对HepG2 细胞氧化应激损伤的保护作用 201
一、红豆皮多酚提取纯化与鉴定 201
二、红豆皮多酚对HepG2 细胞氧化应激损伤的保护效果 217
三、红豆皮多酚基于Nrf2/Keap1 通路改善HepG2 细胞氧化应激损伤的机制 222
第三节 玉米黄素对脂多糖诱导3T3-L1 脂肪细胞慢性炎症的影响 225
一、玉米黄素对脂肪细胞炎症因子的影响 225
二、玉米黄素基于NF-κB通路改善脂肪细胞慢性炎症的机制 236
参考文献 246
第五章 玉米和杂粮功能因子稳态化保持与靶向递送 247
**节 概述 247
一、加工方式对玉米黄素含量、结构及活性的影响 247
二、功能因子稳态化保持技术研究 248
三、功能因子靶向递送技术研究 248
第二节 热加工处理对玉米黄素含量及生物利用率的影响 249
一、热加工处理对玉米黄素含量的影响 250
二、热加工处理对玉米黄素生物利用率的影响 268
第三节 羧甲基淀粉-玉米醇溶蛋白复合微凝胶对槲皮素的小肠靶向
递送的影响 274
一、交联度对羧甲基淀粉微凝胶凝胶特性的影响 274
二、玉米醇溶蛋白对羧甲基淀粉微凝胶凝胶特性的影响 281
三、羧甲基淀粉-玉米醇溶蛋白复合微凝胶对槲皮素包封与递送特性
的影响 292
第四节 玉米醇溶蛋白基抗氧化载体对虾青素的小肠靶向递送 301
一、玉米醇溶蛋白与红豆皮多酚复合纳米颗粒构建 301
二、玉米醇溶蛋白基抗氧化载体的制备 313
三、玉米醇溶蛋白-红豆皮多酚共价复合纳米颗粒Pickering 乳液对
虾青素的肠道递送特性 322
第五节 燕麦膳食纤维-花生蛋白共混凝胶对叶黄素稳态化的影响 333
一、超声处理对酶交联花生蛋白凝胶特性的影响 333
二、超声处理对燕麦膳食纤维理化性质及结构的影响 340
三、超声处理对燕麦膳食纤维-花生蛋白共混凝胶特性的影响 348
四、超声共混凝胶对叶黄素的释放行为及储藏稳定性的影响 364
参考文献 372

**章概述
　　玉米（ZeamaysL.）是禾本科一年生草本植物，俗称苞谷、苞米棒子、珍珠米等。玉米历史悠久，栽培历史距今己有4500～5000年，原产于美洲，1494年哥伦布把玉米带回西班牙后，逐渐传至世界各地。在全球主要作物中，玉米因其用途广、种植简单等优势，种植面积迅速扩大，由1961年的13700万hm2扩大到2020年的20198万hm2，增长幅度为47.43%;2007年玉米种植面积超越水稻，成为世界仅次于小麦的第二大作物。随着遗传改良的科技进步，玉米全球单产水平快速提高，由1961年的1.94t/hm2提高到2020年的5.75t/hm2，增长幅度为196.39%，单产位居*位，分别是水稻、小麦和大豆的1.25倍、1.66倍和2.1倍；总产量由1961年的20503万t提高到2020年的113440万t，增长幅度为453.28%，2001年超过水稻，成为世界**大作物；到2020年，总产量分别是水稻、小麦和大豆的1.54倍、1.53倍和3.29倍。玉米作为重要的粮、经、饲作物，在世界农业经济中占有重要的战略地位（刘景圣，2022）。
　　杂粮又称小杂粮，通常是指水稻、小麦、玉米、大豆和薯类五大作物以外的粮豆作物。中国是世界上*大的粮食生产国和出口国，有着5000多年的杂粮种植历史，且杂粮的品种多达600多种，有些为我国的特有品种，如苦荞等，故我国又有“小杂粮王国”的美誉。随着人民生活水平的提高，人们的饮食结构随之转变，杂粮在人们膳食结构中的比重也在不断增加，消费量逐年递增，导致杂粮的价格也逐年走高。随着全球经济一体化进程的加快，我国的杂粮己成为国际市场上的“新宠”。
　　**节我国玉米和杂粮资源优势
　　一、玉米种植及生产消费情况
　　（一）玉米种植情况
　　玉米是世界上种植*广泛的作物之一，在全球170余个国家和地区均有种植。从地理位置和气候条件看，世界玉米集中产区主要分布在北半球温暖地区（美国、中国等，播种期在4～6月，收获期在9～10月），以北美洲种植面积*大，亚洲、欧洲、非洲和拉丁美洲次之。
　　中国玉米种植主要分布在北方春播区、黄淮海平原夏播区、西南山地区、西北灌溉区、南方丘陵区、青藏高原区六大区域。2011～2021年我国玉米年播种面积整体呈先增加后下降再增加的趋势，种植面积变化幅度为3677万～4497万hm2，2015年达到顶峰，之后随着供给侧结构性改革，播种面积呈现逐渐下降的趋势。
　　北方春播区、黄淮海平原夏播区、西南山地区和西北灌溉区被称为我国玉米生产四
　　大优势产区（以下简称“四大优势产区”），年播种面积约占全国的90%，其中北方春播区和黄淮海平原夏播区的播种面积一直位居前两位。2010～2020年北方春播区种植面积呈现先增加后下降的趋势，2016年受国家玉米临时收储制度改革影响，东北三省和内蒙古调整种植结构，较2015年种植面积减少5.79%;2017年之后继续降低并趋于稳定。黄淮海平原夏播区和西南山地区播种面积缓慢增加并趋于稳定。西北灌溉区播种面积则一直比较稳定。
　　（二）玉米产量情况
　　全球玉米生产集中度比较高，2020年玉米产量位于前列的国家分别是美国、中国、巴西、阿根廷、乌克兰等，其中，美国和中国的产量超过世界总产量的一半。
　　2011～2021年，我国玉米总产量为21132万～27255万t，其中2021年总产量达
　　到*高，为27255万t。因国家取消收储保护价，2016年起玉米种植面积逐年下降，进而导致玉米总产量总体呈现下降趋势，2019年后总产量有回升趋势，到2021年玉米总产量达到顶峰。
　　2010～2020年，四大优势产区玉米产量的变化趋势基本呈现上升趋势。受2016年玉米临时收储政策改变及干旱影响，北方春播区玉米播种面积明显下降，2016年后玉米产量呈下降趋势，2018年达到近些年*低，2019年恢复到2016年水平。黄淮海平原夏播区和西南山地区玉米总产量均在2017年达到*高，西北灌溉区在2020年达到2016～2020年以来*高产量。
　　（三）玉米消费情况
　　进入21世纪以来，全球玉米消费呈不断增长态势。2021年玉米消费量占全球消费总量前五位的国家和地区分别为美国（26.7%）、中国（24.9%）、欧盟（6.8%）、巴西（6.2%）和墨西哥（3.7%），合计占比68.3%。其中，2021年饲用玉米消费量占玉米消费总量的63%，其余主要用于食用、种用和工业原料消费，工业原料消费约占玉米消费总量的39.7%。
　　随着经济发展和人民生活水平的不断提高，我国的玉米消费量在过去30多年间持续增长，消费领域也在不断增多，2018年玉米消费量达到历史*高点，但是在2019年，受环保政策倒逼、非洲猪瘟，以及叠加周期的影响，我国玉米消费量出现大幅下滑。从消费领域来看，饲用玉米消费量*大，其次是工业原料玉米消费量，食用玉米和种用玉米消费量占比较低。
　　2014～2019年，我国食用玉米消费量增长态势缓慢，且食用玉米消费量在我国玉米消费量中占比下降，其原因是我国玉米消费的基数增长过快，导致我国食用玉米消费量虽然增长，但是占比却表现为下降趋势。近些年，随着我国人民生活水平不断提高，人们对主食的多样化提出了新要求。具备营养、健康、低脂等特征的食品越来越成为新世纪人们的*选，鲜食玉米（主要指甜玉米、糯玉米和甜加糯玉米）由于具有口感佳、营养物质丰富等优点，人们对其需求与日俱增，种植面积不断增加。截止到2019年，我国鲜食玉米种植面积己突破147万hm2。《全国种植业结构调整规划（2016—2020年）》中也明确提出我国要适当发展鲜食玉米产业。鲜食玉米产业未来发展潜力巨大，将成为我国玉米消费新的增长点。
　　2014～2021年，养殖业快速发展，我国生猪与禽类养殖规模不断扩大，导致我国饲用玉米消费呈现高速增长态势。
　　2014～2019年，受国家高补贴政策与市场利润的双重驱动，我国玉米深加工产业快速发展，导致我国工业原料玉米消费呈现爆发式增长态势。政策高补贴刺激推动玉米深加工企业开工率高位运行。连续8年的托市政策，2015年我国玉米市场出现了“高库存、高产量、高进口”的“三高”现象，导致我国于2016年取消了玉米托市的*低收购价政策。为了降低库存压力，我国东北三省一区（辽宁、吉林、黑龙江和内蒙古）相继出台了玉米深加工补贴政策。市场高额利润的驱动，导致我国玉米深加工企业产能呈现爆发式增长。2016年后我国玉米取消*低收购价政策，实行价补分离的生产者补贴政策，我国商品玉米价格快速回落，下游玉米深加工企业利润进入修复期，再叠加政府的高额补贴的驱动，导致我国玉米深加工企业产能迅速扩张。
　　2014～2019年，受农业供给侧结构性改革和单粒播种技术的普及双重影响，我国玉米种用消费呈现缓慢下跌态势。
　　二、杂粮种植及生产消费情况
　　（一）杂粮种植情况
　　杂粮是小宗粮豆作物，是我国干旱、高寒地区的主要作物。杂粮的种植为当地人民提供了生活保障，也是当地农民的重要经济来源。同时，杂粮也是我国种植结构调整转型的重要替代作物。
　　从杂粮在食品生产中的地位来看，杂粮在我国的粮食生产中处于辅助地位，受到主粮种植的严重挤压，杂粮的播种面积占粮食种植总面积的比重呈下降趋势。但是近几年随着消费需求的增加和农业供给侧结构性改革，国家鼓励调整种植业结构，扩大了优质杂粮的种植面积，使得杂粮在我国的地位有所上升。虽然我国杂粮的种植面积呈下降趋势，但是单产反而呈上升趋势，这归功于农业技术的进步。
　　杂粮因为其耐寒耐旱，以及生长周期短的特点，多种植于干旱少雨多山区的省份。在我国，内蒙古是杂粮种植*多的省份，这与内蒙古的自然条件密切相关。内蒙古多低山丘陵，地域辽阔，降雨量少，早春干旱少雨，夏季炎热短促，雨热同期，作物一年一熟，正好契合杂粮生长周期短、耐旱的特点，因此杂粮是当地重要的农作物。
　　（二）杂粮消费情况
　　在我国，杂粮的生产销售基本不受政策干预，处于市场化运作的状态。从需求角度来看，杂粮的总需求量可以定乂为直接消费的杂粮、饲料用杂粮、加工用杂粮、种子及储存运输过程中的消耗。
　　从人均消费情况来看，我国人均杂粮需求量虽处于较低水平，但是总体呈上升趋势。
　　中国杂粮需求量增加的原因主要有以下几点。一是居民消费水平的提高，以及消费观念的变化，使人们对杂粮加工食品的消费增加，进而使加工用杂粮的需求上涨；畜牧业的发展导致了饲料用杂粮的需求增加。二是在健康生活观念渐入人心和人口老龄化趋势的驱使下，燕麦加工品和一些豆类杂粮的新鲜籽粒等作为健康食品，颇受消费市场的青睐，这也使得杂粮成为刚性需求，杂粮消费量增加。三是大麦、高粱等是饲用玉米的重要替代品，而玉米国内外价格倒挂，价差因素也使得我国对饲料用杂粮的需求增加。
　　三、玉米和杂粮的营养价值
　　（一）玉米营养成分分析
　　1.碳水化合物
　　淀粉是人们日常饮食中的主要碳水化合物来源，也被广泛应用到食品工业中。玉米中淀粉的含量占其营养成分的70%以上，是提取淀粉的主要植物源。
　　淀粉主要由两种葡萄糖聚合物一直链淀粉和支链淀粉组成。人们普遍认为，直链淀粉是由a-D-葡萄糖通过a-D-1，4糖苷键连接，呈右手螺旋结构的分子，每一螺旋周期中包含6个葡萄糖基。支链淀粉是一种有支链的大分子，各葡萄糖单位之间以a-1，4糖苷键连接成一直链，此直链上又可通过a-1，6-糖苷键形成侧链，在侧链上又会出现另一个分支侧链。淀粉中直链淀粉和支链淀粉的分布比例影响着淀粉的物理性质；含直链淀粉较高的淀粉消化率较低，但营养价值较高。
　　2.蛋白质与氨基酸
　　玉米含有8%～14%的蛋白质。这些蛋白质中有9.4%分布在胚乳中，有18.8%分布在胚芽中；按溶解性可将蛋白质分为4种：溶于水的白蛋白（即清蛋白，albumin，含量不定）；不溶于水，但溶于盐的球蛋白（globulin，1.2%）；不溶于水，但溶于乙醇的玉米醇溶蛋白（zein，60%～68%）;不溶于水、醇，但溶于稀酸或稀碱的谷蛋白（glutelin，22%～28%）。
　　3.脂肪与脂肪酸
　　玉米中含有4.6%左右的脂肪，近代研究培育的玉米新品种的脂肪含量可达7%。玉米籽粒的脂肪主要存在于胚芽中，一般胚芽含脂肪达35%～40%。玉米的脂肪中，约有72%的液态脂肪酸和28%的固态脂肪酸，包括软脂酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亚油酸和亚麻酸等。玉米脂肪的皂化值一般为189～192mgKOH/g，碘值为111～130mg/g。其中，油酸、亚油酸和亚麻酸是不饱和脂肪酸，含量占玉米脂肪的85%以上，棕榈酸、硬脂酸和花生酸为饱和脂肪酸，含量占玉米脂肪的15%左右。油酸是人体必需但自身又不能合成的脂肪酸，能够防治动脉粥样硬化症，对预防高血压、心脏病、脂肪肝和肥胖症也有益处。玉米脂肪中的亚油酸具有降低血脂、软化血管、降低血压和促进微循环等作用，可防止人体血清胆固醇在血管壁的沉积（解慧，2014）。
　　（二）杂粮营养成分分析
　　米类和麦类杂粮中的淀粉含量高于豆类杂粮。在米类杂粮中，高粱的淀粉含量*高，小米的淀粉含量*低；在麦类杂粮中，荞麦的淀粉含量要高于其他麦类。
　　杂粮中的蛋白质存在形式以简单蛋白质为主。豆类中的蛋白质含量高，为20%左右，绿豆中的蛋白质含量高于红小豆，是获取蛋白质的良好来源；而在麦类中，燕麦的蛋白质含量相对较高；相对于豆类和麦类，米类中的蛋白质含量是较低的。
　　杂粮中的脂肪含量相对较少，但是脂肪对杂粮的储存和加工品质有很大的影响。脂肪易在脂肪酶的作用下水解生成游离脂肪酸，生成的游离脂肪酸不稳定，会在其他酶的作用下发生氧化降解，生成脂肪酸、酮和醛，影响杂粮的储存品质。
　　1.氨基酸
　　杂粮中，绿豆和红豆的总氨基酸含量*高，且绿