抗性淀粉饼干的研制及血糖指数评价

张焕新 张 伟 金征宇

(江苏畜牧兽医职业技术学院食品科技学院1，泰州 225300)

(江南大学食品科学与技术国家重点实验室2，无锡 214122)

碳水化合物是人类膳食的主要组成成分，也是人体的重要供能物质。食物中的碳水化合物被消化吸收后，使人体血糖浓度产生变化。但是，不同碳水化合物的生理学效应差别很大。经过长时间的探索和研究，1982年，Jenkins等［1］根据食物对餐后血糖引起的反应，引入了血糖指数这一概念来划分食品。随着生活水平的提高，与膳食相关的慢性代谢性疾病的发病率逐年升高，食物的血糖生成指数越来越受到关注，相关的研究不断深入。研究发现，长期摄入高血糖指数(GI)的食物与肥胖症、高脂血症、糖尿病、高血压、心脑血管等疾病的发生密切相关，GI在预防和控制某些慢性病方面具有很大的指导价值和较强的可操作性［2－4］。抗性淀粉是一种不能被人体消化酶所消化的碳水化合物，作为一种重要的功能性食品基料已引起营养界、医学界、食品界广泛关注。将抗性淀粉添加到低水分食品时，可以有效的降低食品的血糖指数，而且抗性淀粉进入大肠后在微生物的作用下降解为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等小分子的脂肪酸，可以有效的降低肠道内的pH值，抑制腐败菌的增殖，增进人体健康。

饼干是我国最重要的焙烤食品之一，由于具有营养价值高、食用方便、价格低廉、易于携带等特点，适合社会各阶层消费［5］，加之饼干加工对小麦粉筋力质量要求较低，便于较大比例地添加抗性淀粉，故有利于制作以抗性淀粉为主的多种保健饼干。添加功能性的食品原料，虽然提高了普通食品的营养价值，但常引起食品感官特性的改变，降低了消费者对食品的整体可接受性［6］。通常情况下，消费者都不愿意接受感官比传统食品差的功能性食品［7－8］。因此，本章以感官评分为指标，考察抗性淀粉、白砂糖、植物油、膨松剂等主要辅料添加量对抗性淀粉饼干品质的影响，确定制备具有良好感官特性的抗性淀粉饼干最佳工艺配方，通过血糖指数的估算，评价抗性淀粉饼干的功能性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

玉米抗性淀粉(58.87%):自制［9］;胃蛋白酶(15 000u/g)、α－淀粉酶(20 000u/g):美国Sigma公司;葡萄糖淀粉酶(100 000u/g):无锡赛德生物有限公司;3，5－二硝基水杨酸:上海国药集团;低筋小麦粉:江苏楚龙面粉有限公司;白砂糖:广西东糖投资有限公司;小苏打、碳酸氢氨:泰州市一鼎食品有限公司;植物油、鸡蛋、盐等辅料均为市售产品。

1.2 仪器与设备

AL204分析天平:梅特勒－托利多中国有限公司;721分光光度计:上海精密仪器有限公司;THZ－82A水浴恒温振荡器:江苏荣华仪器制造有限公司;DELTA－320精密pH计:梅特勒－托利多中国有限公司;LXJ－Ⅱ离心机:上海医用分析仪器厂;VMI－螺旋式搅拌机、E－DOS－4烤炉:上海台新食品机械有限公司;XXS－Y型辊印式饼干成型机:无锡市南方食品机械厂;DTFRB－770型塑料薄膜连续封口机:济南东泰机械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 饼干制作工艺流程［10］

植物油、蔗糖、膨松剂、全蛋液、食盐

↓

原辅料预处理→预混合→面团调制→辊印成型→烘烤→冷却脱盘→包装→成品

1.3.2 饼干制作操作要点

1.3.2.1 原辅料预混合

将称量好的植物油、全蛋液倒入螺旋式搅拌机，搅拌4 min，加入用水充分溶解的蔗糖、食盐，低速搅拌2 min，依次加入抗性淀粉、低筋粉小麦粉、膨松剂(按1.0∶0.6 分别称取小苏打、碳酸氢氨)，温度控制在22～28℃，搅拌均匀。

1.3.2.2 面团调制

搅拌均匀的面团静置18～20 min，以增强面筋的结合力和弹性。但要防止面团静置时间过长，面团发硬，黏性、结合力下降，导致组织松散而无法成型。

1.3.2.3 辊印成型

将调制好的面团放入饼干辊印成型机内成型(长5.5 cm、宽3.5 cm、厚0.4 cm 为宜)，饼胚表面光滑，花纹清晰，无裂纹，无残缺。

1.3.2.4 烘烤

将面火温度控制在170～180℃，底火温度160～170℃，时间15～17 min，烘烤至饼干颜色为淡黄色。

1.3.2.5 冷却

将烘烤成型好的半成品置于自然条件下冷却至35～40℃，时间20～30 min，使水分充分散发。

1.3.2.6 包装

剔除严重破损、碎块、烤焦等不合格品后，对成品进行包装、贮藏。

1.3.3 感官评价

抗性淀粉饼干品质评价采用综合感官评分法。优选10位经过感官评分培训的人员组成评分小组，采用盲标法分别对产品的色泽、形态、内部组织、滋味与口感进行打分，以综合得分为指标，考察各因素抗性淀粉饼干品质的影响，评分标准见表1。

1.3.4 理化指标的测定

水分、碱度:按GB/5009.3—2007规定的方法测定［11］;

酸价、过氧化值:按GB/T5009.56—2003规定的方法测定［12］;

1.3.5 微生物指标的测定

菌落总数、大肠菌群、霉菌计数、致病菌:按GB/T4789—2010规定的方法测定［13］;

1.3.6 淀粉消化动力学测定

采用复合酶体外水解的方法测定饼干的消化率［14－15］，对其血糖指数进行评价。

准确称取粉碎均匀的饼干样品粉末100 mg于50 mL离心管中，加入20 mL磷酸盐混合缓冲液(PBS，0.12 mol/L NaCl，2.7 mmol/L KCl，0.01 mol/L磷酸盐)，用1mol/L HCl调整pH至1.5后，震荡均匀，加入0.2 mL胃蛋白酶溶液(115 u/mL)，37℃水浴30 min，取出样品，冷却至室温，用1 mol/L NaOH调整pH至6.9，加入1 mL α－淀粉酶溶液(110 u/mL)，用 PBS(pH=6.9)定容至 50 mL。37℃恒温水浴振荡，0～3 h内每隔30 min取样品1 mL，于100℃水浴剧烈振荡5 min使酶失活，然后冷却至室温，向每毫升样液中加入3 mL 0.4 mol/L醋酸钠缓冲液(pH 4.75)，加入20 μL葡萄糖淀粉酶(110 u/mL)，55℃恒温水浴振荡45 min，将小分子糊精水解成葡萄糖。用3，5－二硝基水杨酸试剂(DNS)法测定葡萄糖含量，葡萄糖值乘以转化因子0.9即为已水解的淀粉质量，按(1)计算饼干淀粉的水解率。

表1 饼干感官评价标准

淀粉水解曲线遵循一级反应方程式，水解曲线下的面积(area under the hydrolysis curve，AUC)由方程(2)计算而得:

式中:c∞为对应于反应平衡时的浓度(t180);tf为最终的时间(180 min);to为反应初始时间(0 min);k为一级反应动力学常数。

计算样品的水解曲线下的面积，通过与参考食品(新鲜的白面包)的水解曲线下的面积相比，就可得到样品的水解指数(Hydrolysis indEx，HI)。由于淀粉水解指数HI和EGI之间有好的相关性(r=0.894)，饼干血糖指数由方程(3)计算得到:

每组试验做3份平行样，取平均值，采用SPSS 16.0 for windows、Origin 8.0 等分析软件对数据进行处理分析。

2 结果与讨论

在预试验基础上，每组配方中基本配料(以低筋粉小麦粉100%为基准，其他辅料分别占小麦粉的比例为:全蛋液 2.0%，食盐 1.0%，水 10.0%)保持不变。抗性淀粉、植物油、蔗糖、膨松剂4个因素固定3个因素，改变单一量，以评价单因素对饼干产品感官质量的影响，确定其水平。

2.1 抗性淀粉添加量对饼干品质的影响

在植物油 25.0%，白砂糖 25.0%，膨松剂(按1.0∶0.6分别称取小苏打、碳酸氢氨)1.6% 添加量的条件下，分别添加 15.0%、20.0%、25.0%、30.0% 和35.0%的抗性淀粉制作饼干，对不同抗性淀粉添加量的饼干感官特性进行评价，结果如图1所示。

图1 抗性淀粉添加量对饼干品质的影响

由图1可以看出，在一定范围内(＜30.0%)，抗性淀粉添加量对饼干的感官品质影响不大，当抗性淀粉的添加量超过30.0%时，口感和组织状态明显下降，主要表现为松脆性减弱，口感粗糙，断面气孔较大且不均匀，颜色均匀性变差，导致感官综合得分明显降低。因此，选定25.0% ～30.0%为抗性淀粉的添加量范围，进行正交试验，优化功能性饼干的最佳配方。

2.2 植物油添加量对饼干品质的影响

在抗性淀粉 25.0%，蔗糖 25.0%，膨松剂(按1.0∶0.6分别称取小苏打、碳酸氢氨)1.6% 添加量的条件下，分别添加 15.0%、20.0%、25.0%、30.0% 和35.0%的植物油制作饼干，对不同植物油添加量的饼干感官特性进行评价，结果如图2所示。

图2 植物油添加量对饼干品质的影响

由图2可以看出植物油添加量对饼干的品质影响较大。当植物油添加量为20.0%时，饼干口感较硬，表面粗糙并且有裂纹。植物油添加量为25.0%时，制得的饼干在滋味与口感、色泽和组织形态上都比较好。植物油添加量为35.0%时，虽然饼干的酥松性较好，但口感较油腻，容易破裂。由此可见，油脂的较佳添加量为30.0%。在正交试验中，选定24.0%～28.0%为植物油的添加量范围，进行正交试验，优化功能性饼干的最佳配方。

2.3 蔗糖添加量对饼干品质的影响

在抗性淀粉25.0%，植物油25.0%，膨松剂(按1.0∶0.6 分别称取小苏打、碳酸氢氨)1.6%添加量的条件下，分别添加 15.0%、20.0%、25.0%、30.0% 和35.0%的蔗糖制作饼干，对不同蔗糖添加量下饼干的感官特性进行评价，结果如图3所示。

蔗糖可以改善饼干的滋味与口感，同时，蔗糖在面团搅拌过程中起反水化作用，防止面团形成较多的面筋，从而避免成品发硬、无疏松的口感，因此，蔗糖的添加量是影响酥性饼干品质的重要因素。由图3可知，随着蔗糖添加量的增加，饼干的滋味与口感、色泽和组织形态都得到了较大的改善，感官得分逐渐增大。当蔗糖添加量小于25.0%时，饼干色泽不均匀，主要原因可能是蔗糖量较少使得饼干在烘烤过程中发生的焦糖化反应程度较低所致。蔗糖添加量为30.0%时，饼干的甜味适度，色泽金黄且均匀，感官评定得分最高。但当蔗糖添加量为35.0%时，饼干色泽较深且甜味过重。在正交试验中，选定28.0% ～32.0%为蔗糖的添加量范围，进行正交试验，优化功能性饼干的最佳配方。

图3 蔗糖添加量对饼干品质的影响

2.4 膨松剂添加量对饼干品质的影响

在抗性淀粉 25.0%，植物油25.0%，蔗糖25.0%添加量的条件下，分别添加 1.0%、1.3%、1.6%、1.9%和2.1%的膨松剂(按 1.0∶0.6 分别称取小苏打、碳酸氢氨)制作饼干，对不同蔗糖添加量的饼干感官特性进行评价，结果如图4所示。

图4 膨松剂添加量对饼干品质的影响

配料中添加适量的膨松剂可以改善饼干的组织形态，使断面呈现细密的多孔状，口感松脆、酥化。由图4可以看出，膨松剂对饼干的色泽影响不大，但对滋味与口感、组织状态具有较大影响。当膨松剂添加量为1.6%时，产品具有较好的感官品质，综合评分较高;添加量小于1.6%时，膨松不够，产品口感粗糙，发硬;添加量大于1.6%时，碳酸氢钠受热分解后产生的碳酸钠，使饼干的碱性增强，影响口味;同时，发泡不均匀，孔洞过大，饼干松而不脆，影响饼干的形态。因此，在正交试验中，选定1.4% ～1.8%为蔗糖的添加量范围，进行正交试验，优化功能性饼干的最佳配方。

2.5 抗性淀粉饼干最佳配方的确定

由单因素试验可以看出抗性淀粉、植物油、蔗糖、膨松剂的添加量对饼干的感官品质具有较大影响。在单因素试验基础上采用四因素三水平L9(34)做正交试验，考察各因素对成品的感官影响，确定抗性淀粉饼干的最佳配方。正交试验因素与水平、见表2，试验结果与分析见表3。

表2 正交试验因素与水平

表3 抗性淀粉饼干配方的正交试验结果

对不同试验组合的综合评分结果进行极差分析，结果表明:各因素对饼干感官品质影响的主次顺序为:A、B、D、C，即:抗性淀粉(A)＞植物油(B)＞膨松剂(D)＞蔗糖(C)。最佳配方组合为A1B1C3D2。

采用SPSS 16.0 for windows对正交试验结果进行方差分析，结果见表4。

表4 正交试验方差分析

由表4可知:抗性淀粉添加量对饼干感官品质影响极显著(P＜0.01)。抗性淀粉是玉米淀粉经糊化、脱支、老化等处理后的淀粉，组成和性质与低筋粉小麦粉具有较大差异，如吸水性差，糊化温度高。用抗性淀粉替代部分低筋小麦粉制作饼干，随着添加量的逐步增加，饼干的组织形态、滋味与口感品质发生较大变化，而色泽变化较小。因此，在制作抗性淀粉的过程中，抗性淀粉添加量的控制是生产饼干的关键因素。植物油和膨松剂的添加量对饼干感官品质也具有显著影响(P＜0.05)。因此，在抗性淀粉饼干的最佳制作中各因素最佳添加量为:抗性淀粉25.0%、植物油 24.0%、蔗糖 32.0%、膨松剂1.6%。

2.6 抗性淀粉饼干品质分析

在最佳配方条件:以低筋粉小麦粉100%为基准，抗性淀粉25.0%、植物油24.0%、蔗糖32.0%、膨松剂1.6%，全蛋液 2.0%，食盐 1.0%，水 10.0%条件下，制作抗性淀粉饼干，分别对产品进行感官、理化、微生物评价和血糖指数评价。

2.6.1 抗性淀粉饼干感官特性

色泽:金黄色，色泽均匀，表面略带光泽，无白粉、过焦、过白的现象;

组织、形态:外形完整，花纹清晰，厚薄基本均匀，无收缩、变形、起泡、裂痕现象;断面结构呈多孔状，细密，无大孔洞;

滋味与口感:香味纯正，无异味，不黏牙、无颗粒感。

2.6.2 抗性淀粉饼干理化、微生物指标及检测结果

对烘烤出的抗性淀粉饼干进行理化及微生物检测，结果见表5。

由表5可知抗性淀粉饼干理化及微生物检测结果均符合饼干相应国家标准(GB/T 20980—2007)［16］。

表5 抗性淀粉的理化指标、微生物标准及测定结果标准

2.7 抗性淀粉饼干血糖指数评价

以白面包作为标准，其血糖指数定为100。分别测定对照组和试验组饼干的淀粉体外消化速率(图5)，对抗性淀粉饼干的血糖指数进行估计评价，试验结果见表6。

图5 淀粉水解曲线

由图5可以看出:作为参考的白面包反应达到平衡时(180 min)水解率接近50%。淀粉糊化后，水解初始阶段(0～30 min)，试验组与对照组淀粉快速水解，且淀粉水解速率差异较小。随着反应时间的增加，淀粉水解速率逐渐减小，试验组明显低于对照组，试验组饼干淀粉水解在60 min后不久接近水解平衡，而对照组饼干淀粉缓慢水解，在120 min后基本达到水解平衡。

表6 产品水解指数和血糖指数

由表6知:对照组与试验组淀粉水解指数(HI)分别为70.78、49.19，由方程(3)可以得到两者的血糖估计指数分别为78.57，66.72，显著性分析表明在饼干制作过程中添加25.0%的玉米抗性淀粉可以有效的降低饼干的血糖指数(P＜0.05)。含淀粉丰富的食品，按照依血糖指数可以划分为高血搪指数食品(EGI≥70)，中等血糖指数食品(56～69，包括两端值)，低血糖指数食品(≤55)［17］。由此可知，在饼干制作过程中添加适量的抗性淀粉可以有效的降低饼干的血糖指数，由此配方生产的抗性淀粉饼干属于中等血糖指数食品。

影响淀粉消化的因素很多，如淀粉的来源、加工过程、酶的来源等都会显著影响淀粉的血糖指数［18－19］，在配料中添加一定量的抗性淀粉可以有效的减低食品的血糖指数。抗性淀粉饼干具有良好的适口性，易被消费者接受，同时具有调节血糖的保健功能，是一种集营养、保健和休闲为一体的新型功能性焙烤食品，市场前景广阔。

3 结论

3.1 抗性淀粉是一种新型的功能性食品原料，其添加量会对食品的感官特性和其他辅料的添加产生不同的影响。以感官评分为指标，通过单因素和正交试验设计优化抗性淀粉饼干的最佳配方为:以低筋粉小麦粉100%为基准，抗性淀粉25.0%、植物油24.0%、蔗糖 32.0%、膨松剂 1.6%，全蛋液 2.0%，食盐 1.0%，水 10.0%。

3.2 在此配方条件下，对抗性饼干进行感官、理化和微生物指标测定，结果表明:抗性淀粉饼干色泽均匀、呈金黄色;外形完整，花纹清晰，厚薄基本均匀，无收缩、变形、起泡、裂痕现象;断面结构呈多孔状，细密，无大孔洞;香味纯正;不粘牙、无颗粒感。各项理化指标和微生物指标均符合饼干相应国家标准，具有较好的市场开发前景。

3.3 对抗性淀粉体外水解指数和血糖指数进行测定评价，结果表明，利用优化后的配方制作抗性淀粉饼干，淀粉水解指数和血糖指数与对照组差异显著，属于中等血糖指数食品。

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