抗性糊精对于饼干质构的影响

肥胖与糖尿病已经成为全球最主要的健康风险之一，根据2014年统计数据，全球成年人中有19亿人超重，其中9%的人患有糖尿病，预计到2030年，糖尿病会成为人类第七致死疾病。世界卫生组织（WHO）给出的建议是，合理的饮食和运动消耗可以有效预防糖尿病的发生。一个均衡的食谱应该包括，55%-70%的碳水化合物、15%-30%的脂肪、10%-15%的蛋白质，为了能够缓释体能能量，只有10%的能量摄入来自于快消化碳水化合物（单糖或双糖），大约40%来自于复合碳水化合物，其中包括膳食纤维。

作为健康食谱中的一个重要组成成分，膳食纤维对于餐食饱腹感和预防肥胖、糖尿病的作用是众所周知的。近年来，抗性糊精作为一种新的益生元，被应用在治疗2型糖尿病及其并发症。NUTRIOSE是一种纯化处理的抗性糊精，也是一种可溶性膳食纤维，来自于玉米或小麦淀粉的葡萄多聚物，经过高度精细化控制的糊精化生产而来。在生产NUTRIOSE的过程中，通过将淀粉进行一定程度的降解再重新聚合，在聚合的过程中，淀粉会被转化成为一种纤维。在重新聚合的过程中，NUTRIOSE形成了不能被人体消化道内的活性酶消化降解的糖苷键，使得这类抗性糊精在小肠中无法被降解吸收，其中的75%会在大肠中发酵，并有10%随粪便排出体外。

NUTRIOSE不仅可以增加日常饮食中的膳食纤维含量，在体重管理上也起到了很正面的作用。一般来说，升糖指数可以反映食物中碳水化合物在人体进食时引起的血糖升高程度，通过减少摄入高升糖指数食物，可以有效降低肥胖及糖尿病的发生概率。人体试验表明，NUTRIOSE具有降低餐后血糖、增加肠道益生菌与降低炎症的作用，可以作为一种加工食品的膳食纤维补充添加剂，以补充消费者在日常饮食中的膳食纤维需求。同时，增加可溶性膳食纖维的摄入，也可以有效增加饱腹感。

苏打饼干的酥脆、曲奇的软绵……饼干这种零食受到很多人的喜爱，但作为一种以小麦粉为原料的高碳水食物，饼干又具有较高的升糖指数，成为糖尿病人和减重人群的禁忌食物。普通饼干可以通过加入麸皮来增加膳食纤维摄入和降低升糖指数，麸皮虽然是良好的膳食纤维来源，但却来自于小麦研磨后筛下的种皮，口感粗糙，质构较硬，破坏了饼干本身的质构，致使推广受限。随着现代社会经济的发展，人们对于烘焙类食物的摄取与日俱增，对于食物的健康功能和口感质构也有了相当高的要求。NUTRIOSE作为一种水溶性膳食纤维，将其加入饼干中替代麸皮，可以提升饼干中纤维的含量，提供更高的饱腹感和更低的升糖指数，从而改善饼干作为一种高碳水食物在健康方面的作用。与此同时，本研究发现添加NUTRIOSE会对于饼干的质构产生影响，在配方中增加1.77%的NUTIOSE会让饼干的整体结构更松散，硬度和脆性减弱；如果将NUTRIOSE的添加量增加到5.06%，就会因为NUTRIOSE本身的多支结构特点而加固饼干的内部质构，使其硬度与脆性回归到类似普通饼干的质构。

一、材料与方法

1.材料与试剂。（1）材料：小麦面粉、NUTRIOSE（可溶性膳食纤维）、小麦面筋（麸质）、鸡蛋液、白砂糖、食盐、黄油、牛奶粉、泡打粉、植物油。饼干样品由上海海上青焙坊烘制，样品检测前保存在4℃条件下。用于体外消化实验的饼干样品研磨成粉待用。（2）试剂：α-淀粉酶（热稳定，A3306），淀粉葡糖苷酶（来自于Aspergillus niger，A9913），蛋白酶（来自于Bacillus licheniforms，P3910），D-（+）-葡萄糖（G8270），MES（2-（N-Morpholino）），乙磺酸（M3671），Tris（Trizma？ base，T1503），购自于Sigma-Aldrich公司。乙醇、氢氧化钠、正己烷、盐酸、丙三醇，购自于国药集团。

2.膳食纤维含量。根据GB/T 22224-2008《食品中膳食纤维的测定-酶解重量法-液相色谱法》，进行膳食纤维的测定。（1）使用正己烷从干燥过的样品中提取油脂，在热稳定的α-淀粉酶、蛋白酶和淀粉葡糖苷酶的作用下，将处理过的样品消化成小的水溶性分子。（2）使用沉淀酶水解溶液中的残留物，用乙醇洗涤并过滤，然后干燥并称重。灰分和蛋白质的残留重量去除，可以看作是不溶性膳食纤维（IDF）和沉淀的高分子量可溶性膳食纤维（SDF）。（3）残留的洗脱液通过脱盐处理，低分子量抗性糊精或抗性麦芽糊精（RMD）的含量可通过液相色谱（HPLC）内标法进行测定。总膳食纤维量是IDF、SDF和RMD的总和。

3.质构仪。质构仪（TA-XT plus）采用稳定微系统和检测器（P36R和HDP/3PB），通过系统预设程序进行质构检测，参数与设定如表2所示。检测记录了饼干的两项质构参数，即硬度和脆性。硬度通过记录检测器压碎饼干时所施加的最大力（g）来判断；脆性根据饼干从接触到断裂时检测器的位移距离（mm）来判断，饼干脆性越大，探头位移的距离越短。

二、结果与分析

1.总膳食纤维量。通过酶解来测量饼干中膳食纤维的含量，由表3可以看到，抗性糊精的添加量与饼干中膳食纤维的含量呈正相关。在低含量抗性糊精饼干配方中，NUTRIOSE的添加量为1.77%，接近于普通小麦饼干增加的膳食纤维量（1.80%）。在高含量抗性糊精饼干配方中，NUTRIOSE的添加量为5.06%，接近于普通小麦饼干增加的膳食纤维量（4.80%）。由此可见，添加NUTRIOSE可以有效地显著增加食物中的膳食纤维含量，而饼干中更多的膳食纤维含量可以增加饱腹感，在体重管理等领域具有潜在的价值。

2.饼干质构。通过食品质构仪可以对食物的机械物理特性进行量化测量，图1记录了加入抗性糊精的样品组与对照组的硬度和脆性测量数据。质构仪记录了施加在样品上直至破裂前所用最大的力，反应了样品的硬度，力量越大，样品的硬度也越大。样品的脆性则通过探头在接触样品至破裂所位移的距离长短来反应，位移距离越短，样品的脆性则越强。

实验结果表明，在饼干配方中加入抗性糊精，在显著提高膳食纤维含量的同时，质构参数也发生了变化。低抗性糊精饼干的膳食纤维含量从2.01%增加到了3.81%，不过其脆性也显著降低，硬度几乎只有对照样的一半，破裂前最高承压力从1605g降低到899g。这与此前在西班牙马芬蛋糕中添加NUTRIOSE有类似的效果，硬度下降，结构更脆弱，内部起泡更少。

由于在兩种样品中，NUTRIOSE替代了部分小麦面粉，因此失去了一部分可以提供结构支持的小麦面筋，所以在替代方案中加入额外的小麦面筋，以此确保三个配方之间小麦面筋含量相同。低抗性糊精饼干的硬度小于普通小麦饼干的原因，可能是由于面团中淀粉与面筋之间互作强度的差异导致。小麦面筋主要由小麦醇溶蛋白和小麦谷蛋白组成，在揉面的过程中通过二硫键互相交联形成。一般商品用小麦面筋来自于小麦淀粉副产物，在水洗面团的过程中获得，因此外源小麦面筋的二硫键形成早于混合饼干的面团。加入外源面筋的样品其内部面筋网状结构更弱，导致其硬度降低。较低的硬度与脆性造就了相对软绵的口感，有利于咬合力较弱的群体食用，例如幼童和老年人群。不过值得注意的是，NUTRIOSE添加量达到5.06%后，硬度和脆性回归到了普通饼干（对照）的质构参数。随着抗性糊精添加量的增加，膳食纤维含量翻倍的同时，高抗性糊精饼干的脆度和硬度回归到了对照组的数值，使其口感质构相类似。

高抗性糊精饼干的质构特点与其他类型的高含量膳食纤维饼干相反，普通小麦饼干加入车前草纤维后，低含量车前草纤维的饼干硬度更大，添加量达到6%时，硬度达到最大，但是当添加量大于6%时，硬度变小。NUTRIOSE在结构上有类似于车前草的木糖醇的特点，高度分支的结构可以让多糖与蛋白之间的互作结构更紧密，强化了饼干本身的结构。很多证据表明，饼干的质构会随着膳食纤维含量而变化，一般来说膳食纤维越多，饼干质构硬度越大。更高的NUTRIOSE添加量（最高达到5.06%）带来的结构强化，弥补了外源小麦面筋造成的结构缺失，提升了硬度和脆性，使其在质构参数上趋同于普通饼干。

NUTRIOSE作为一种淀粉来源的抗性糊精，是一种可溶性膳食纤维，适量添加可以显著增加食品中的膳食纤维含量，同时不过多影响饼干的质构，以满足其在食用时的适口性。增加膳食纤维摄入，可以提升饱腹感和降低升糖指数，对于体重管理人群以及糖尿病人群有着一定的积极作用。与此同时，它不破坏饼干原有质构，满足了抗性糊精饼干受欢迎的适口性，有利于其在商用领域的拓展。

作者简介：俞诗垚（1990.08.11-），男，博士，工程师，上海市；研究方向：食品原料研发（淀粉）。