苹果酸酯抗性淀粉对曲奇饼干的影响

王菲，孙丹蕊，杨留枝，闫溢哲, ，刘延奇, ，史苗苗, *

1. 郑州轻工业大学食品与生物工程学院（郑州 450002）；2. 食品生产与安全河南省协同创新中心（郑州 450002）

曲奇饼干因便携、便食、口味好、形状多样、价格低而被人们广为接受。但因其高油、高糖使高血脂、高血糖的消费者望而却步。利用膳食纤维吸水性和持油性，可降低曲奇饼干的脂肪和热量，改善口感[1-2]。

作为“第七种营养素”的膳食纤维是指人体难以消化吸收的碳水化合物，具有加强肠道蠕动和降低血糖、胆固醇等功效[3]。抗性淀粉是指人体肠胃不能消化吸收的一部分淀粉和淀粉降解物，分为RS1、RS2、RS3、RS4和RS5五类[3]。抗性淀粉能够降低血糖、预防结直肠癌、降低血浆胆固醇和甘油三酯浓度、抑制脂肪积累和增强维生素和矿物质的吸收[4]、促进肠道微生物细胞运动代谢，其部分功效类似于膳食纤维[5]。苹果酸淀粉酯属于RS4类抗性淀粉，据报道，含有不同抗性淀粉源的面食膳食纤维含量高[6]。

膳食纤维的摄入有利于身体健康，但添加麸皮等膳食纤维会对面制品口感、质地和颜色等产生不良影响，使部分消费者难以接受[7]。抗性淀粉为白色粉末，能较好保留食品外观、口感。试验选取工艺成熟的曲奇生产流程，通过将苹果酸酯抗性淀粉作为膳食纤维替代品，按一定比例替代低筋面粉制作曲奇饼干，与添加菊粉饼干对比，选择最佳比例的苹果酸酯抗性淀粉饼干，为丰富饼干市场品种、满足人们日益增长的营养需求提供新方向。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

玉米淀粉（食品级，秦皇岛骊骅淀粉有限公司）；菊粉（食品级，武汉中弘生物科技有限公司）；威士宝淡味黄油（食品级，威士兰乳业（上海）有限公司）；糖粉（食品级，上海枫未实业有限公司）；低筋小麦粉（食品级，蛇口南顺面粉有限公司）；全脂奶粉（食品级，黑龙江华丹乳业有限公司；苹果酸（分析纯，天津市福晨化学试剂厂）；无水乙醇（分析纯，天津市富宇精细化工有限公司）；氢氧化钠（分析纯，南京化学试剂有限公司）。

DHG-9140A型电热鼓风干燥箱（上海申贤恒温设备厂）；KH-200型水合反应釜（西安太康生物科技有限公司）；QE-100型高速粉碎机（浙江屹立工贸有限公司）；SM-603T型电烤炉（新麦机械（无锡）有限公司）；DDQ-A01G1型电动打蛋器（佛山市小熊厨房电器有限公司）；FE20型pH计（上海梅特勒-托利多仪器有限公司）；YP6102型电子天平（上海光正医疗仪器有限公司）；TA. new plus型物性测定（上海瑞玢智能科技有限公司）；Ci6x型分度光度仪（爱色丽（上海）色彩科技有限公司）；DSH-50型水分含量测定仪（上海佑科仪器仪表有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 苹果酸酯抗性淀粉的制备

采用Klaushofer等[8]的方法来制备苹果酸酯抗性淀粉，并进行适当的修改。将90 mL苹果酸（质量分数20%）用10 mol/L NaOH溶液将苹果酸调节pH 3。称取30 g玉米淀粉（干质量），加入苹果酸溶液中。混合均匀后，将样品在室温下放置12 h，使淀粉和苹果酸溶液完全渗透，放置于45 ℃烘箱中，烘至水分为5%～10%时取出，研磨、粉碎，装入不锈钢高压密闭反应釜中，置于130 ℃鼓风干燥箱中。反应2 h后取出，用去离子水和无水乙醇洗去多余的苹果酸，直至最后洗出液的pH为6～7。在室温下干燥，研磨粉碎，过孔径0.150 mm筛，装袋，即为苹果酸酯抗性淀粉。采用Englyst等[9]的方法测定样品的抗性淀粉（RS）含量，天然玉米淀粉的RS含量为14.0%，苹果酸酯抗性淀粉的RS含量为61.5%。

1.2.2 曲奇饼干的工艺流程[10]

1.2.3 曲奇饼干的操作要点

1.2.3.1 制备糖粉

购买来的市售白砂糖经过粉碎成粉并过孔径0.150 mm筛，装袋备用。

1.2.3.2 称量

使用电子天平称取原材料，100 g混合粉（分别添加0，5，10，15，20和25 g苹果酸酯抗性淀粉或菊粉）、45 g糖粉、90 g黄油、30 g蛋液、14 g全脂奶粉。

1.2.3.3 面糊调制

在室温下软化黄油或用吹风机加速其融化，使用电动打蛋器进行搅打，糖粉分3次加入，边加入边搅打直至看不到糖粉使黄油颜色发白即可，鸡蛋液分2次加入，搅打使体积蓬松，质地为霜状。将粉状混合物（低筋小麦粉、苹果酸酯抗性淀粉或菊粉、全脂奶粉）混合，获得均匀状态[11]。用刮刀轻轻拌匀，搅拌至颜色一致软硬适中即可取出装入裱花袋。

1.2.3.4 裱花成形

将搅拌好的面糊装入准备好的模具中，挤压在铺了吸油纸的烤盘上，保证挤出的花纹立体美观，整齐清晰，且每个曲奇之间要保留有适当大小的间距，确保饼坯之间无粘连，最终产品色泽的均匀度及烘焙程度[12]。

1.2.3.5 焙烤

烤箱提前预热5 min，温度设置为面火180 ℃，底火140 ℃，烘烤时间12 min[13]。待曲奇饼干表面上色为均匀的金黄色，并且散发曲奇特有的香味时及时取出烤盘。

1.2.3.6 冷却、包装

待饼干烤熟后将其从烤箱中取出，放在室温下冷却后即可标记包装。

1.2.4 曲奇饼干物理特性的测定

测量饼干直径的方法是在每个样品中随机取出5块为1组，分别测量直径，取平均值为最终直径。通过堆叠5块饼干的方法来测量饼干厚度。测3组数据，测量值以mm表示。

使用DSH-50型的水分快速测定仪测定曲奇饼干的水分，将样品研磨粉碎后，过孔径0.300 mm筛，样品均匀地分散在样品盘上，每个样品每次称取3 g，测定3次，取平均值为最终结果。1

.2.5 曲奇饼干的色度值测定

采用Ci6X分光光度仪测定饼干表面颜色，测定样品的有明亮指数L*（黑色，L*=0；白色，L*=100）、红绿值a*（-a*=绿度，+a*=红色）和黄蓝值b*（-b*=蓝色，+b*=黄色）[14]。每种样品重复测3次，取平均值。

1.2.6 曲奇饼干的质构测定

将添加不同膳食纤维的曲奇饼干切成2 cm×2 cm×2 cm正方体，用TA. new plus型质构仪测定其硬度、脆性、内聚力、胶黏性、咀嚼性指标。所用探头为P/36R型。测试参数：测定前速度2 mm/s；测定速度1 mm/s；测定后速度2 mm/s；2次压缩之间停留时间5 s；压缩百分比60%[15]。每个样品测定3次取平均值。

1.2.7 曲奇饼干的感官评价

选择10名同学作为评定小组，小组成员严格按照感官评价标准表，对曲奇饼干的形态、色泽、气味、口感、组织结构5个方面进行感官评价打分，满分100分，取平均值，具体评价指标见表1。

1.2.8 数据处理

数据统计分析使用 SPSS 21.0 for Windows软件（SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）进行方差分析（ANOVA），显著性水平为0.05，图表中不同小写字母表示在5%水平上差异显著（p＜0.05）。多重比较采用LSD法。所有试验重复3次，所有分析检测试验重复3次，测定结果以X±s表示，文中均采用Origin 9.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同膳食纤维添加量对曲奇饼干物理性质的影响

苹果酸酯抗性淀粉的添加量对曲奇饼干含水率的影响结果如表2所示。由表2可知，随着苹果酸酯抗性淀粉量增加，饼干的水分总体趋势上升，表明添加抗性淀粉可以减少烘焙过程中水分流失，使系统获得更高保水性。由于干热法处理得到的苹果酸酯抗性淀粉引入大分子酯基。酯基为疏水性基团，导致抗性淀粉中水分提高。较高的水分有助于曲奇饼干形成疏松的质地。添加菊粉对饼干的含水率先增大后下降最后在上升到最大值4.77，变化幅度较小，说明菊粉的存在对于整个饼干系统的水分的影响小于添加苹果酸抗性淀粉的影响，且具有不稳定性。同时，菊粉具有强吸湿性，容易结合曲奇饼干中水分，从而降低水分[16]。

由表2可知，随着苹果酸酯抗性淀粉增加，饼干的直径变小，厚度变厚，说明添加苹果酸酯抗性淀粉有利于饼干的成形。添加10%～25%抗性淀粉后，饼干直径和厚度基本保持不变，花纹也更加明显，如图1所示。这与Pareyt等[17]的结论一致，饼干的直径随面筋含量的增加而下降。焙烤过程中，面筋蛋白会聚集。苹果酸酯抗性淀粉的添加对小麦蛋白具有稀释作用，添加量越多，面筋含量越低，系统的水分越高，聚集的面筋蛋白质减少，利于饼干形态的完整。

表1 曲奇饼干感官评价表

表2 不同膳食纤维的添加量曲奇饼干物理指标

图1 添加苹果酸酯抗性淀粉的曲奇饼干外观

如图2所示，添加菊粉后，饼干直径变大变薄，成型效果差。添加量为5%时，饼干的花纹依稀可见，添加量为15%时；花纹已经开始淡化；添加量为20%时，饼干几乎成薄饼状。说明添加菊粉不利于维持饼干花纹形状，这是由于菊粉充分溶解于水中，空气的掺入效率更高，饼干体积变大，用于维持形状的低筋面粉的比例降低，不足以维持花纹形状，导致饼干不成形。

图2 添加菊粉的曲奇饼干外观

2.2 不同膳食纤维添加量对曲奇饼干色度的影响

从表3可以看出，饼干的L*随着抗性淀粉添加量增加而增大，饼干白度增强。苹果酸酯抗性淀粉使饼干表面颜色更浅、更白。在Baixauli等[18]研究发现增加抗性淀粉的含量最终制成颜色比对照组更白的的松饼，研究指出是由于抗性淀粉的加入稀释了蛋黄或是黄油中色素。添加抗性淀粉的曲奇饼干的a*和b*值均比空白值小，是因为抗性淀粉的存在抑制糖类与氨基酸的美拉德反应。添加25%的苹果酸酯抗性淀粉后，饼干具有最高的L*值，并且a*值、b*值也处于较高水平。添加苹果酸酯抗性淀粉会让饼干更加有光泽，亮度增加。

随着菊粉添加量的增加，a*、b*值的变化显著，总体都要比空白对照组的a*、b*值大，说明添加菊粉会使得饼干变得更加偏向红色、黄色，这是因为水溶性的菊粉水解为果糖后会加剧美拉德反应，并且菊粉的溶解性随温度的升高而增强。菊粉样品色泽比空白对照组的显得更加金黄。

表3 不同膳食纤维添加量的曲奇饼干色度值

2.3 不同膳食纤维添加量对曲奇饼干质构的影响

由表4可知，随着苹果酸酯抗性淀粉含量增加时，硬度、脆性、内聚力、胶黏性和咀嚼性5个指标趋势一致，先减小再小幅上升后减小，添加抗性淀粉的样品5项指标均比对照组低。添加量为25%时，饼干的硬度、内聚力、胶黏性和咀嚼性最低。说明加入抗性淀粉后，增强了面团中的脂肪润滑效果，由于系统保水性增加，曲奇饼干内部变得细腻，有利于曲奇饼干口感的优化，内聚力的缺乏能够让饼干的口感更加细腻，曲奇饼干的质地变得更加酥松，与硬度的降低，咀嚼性的变化一致。Pourmohammadi等[19]在饼干中添加玉米、小麦抗性淀粉也得到相同的结论。

表4 苹果酸酯抗性淀粉添加量对曲奇饼干质构特性的影响

由表5可知，添加菊粉的饼干硬度、脆性、内聚力、胶黏性和咀嚼性总体比对照组增加，说明饼干质地变硬、变脆、难以咀嚼，失去松软的口感不被消费者所接受。这可能是由于菊粉溶于水，这使得其内部结合力不断上升，内聚力增加，使得饼干硬度大，咀嚼性差。

表5 菊粉添加量对曲奇饼干质构特性的影响

2.4 不同添加量膳食纤维曲奇饼干的感官评价分析

添加不同膳食纤维量对曲奇饼干的感官结果如图3所示。由图3可知，随着苹果酸酯抗性淀粉添加量增加，感官评价分从93分下降到74分，其中添加0，5%和10%的苹果酸酯抗性淀粉的得分相近，分别是93，92和91分。曲奇饼干的品质与抗性淀粉的添加量成负相关，添加5%苹果酸酯抗性淀粉饼干外观仅比空白组颜色白，其余指标相近。添加20%和25%苹果酸酯抗性淀粉饼干的评分最低，因为添加苹果酸酯抗性淀粉过多，导致味道发酸，甜味降低，口感不好，而且随着苹果酸酯抗性淀粉增加，饼干颜色变白，降低食欲。所有添加苹果酸酯抗性淀粉的饼干有较好的外观和质地，说明苹果酸酯抗性淀粉有利于维持饼干花纹形状，并能够增加细腻的口感和酥松的质地。

添加菊粉的饼干感官评分均比对照组低。添加25%菊粉的饼干最不被接受，只有甜味和色泽可以接受，但会产生不适的口感。添加菊粉会破坏饼干的形态和组织结构，说明菊粉不利于饼干造型的维持与保证，会破坏饼干清晰完整的花纹，而且质地变硬，面团里的气泡变得很大且不均匀，破坏饼干疏松口感，这与质构结果一致。

图3 感官评价结果对比

3 结论

通过对比用菊粉代替部分面粉制作出曲奇饼干，结果发现添加菊粉会使曲奇的外型摊散、口感坚硬、质地粗糙，导致消费者的接受度降低。添加苹果酸酯抗性淀粉有助于曲奇维持完整的外型，增强酥松的质地和口感，消费者接受度提高。其中，添加5%和10%苹果酸酯抗性淀粉的各种感官评价指标相近且较高，但综合饼干的保水性、松软特性和质构等特性，添加10%苹果酸抗性淀粉的饼干将会具有更广泛的市场前景，添加25%苹果酸酯抗性淀粉导致饼干变硬，口感过酸。结果表明，10%苹果酸酯抗性淀粉添加量不仅能够增加饼干营养，改善饼干高热量带来的健康隐患，而且利于形成质地细腻、有光泽和具有清晰花纹的曲奇饼干。