苹果酸脱支淀粉酯对饼干品质及消化特性的影响研究

安虹　赵祯博　孟旭　刘延奇　闫溢哲

摘要：文章旨在研究添加苹果酸脱支淀粉酯对饼干品质及其消化特性的影响。结果表明，当添加量较低时，有利于饼干形状的稳定，硬度、内聚性降低，使得饼干的口感更加酥松细腻；当添加量较高时，反而不利于饼干形状的稳定。随着添加量的增加，饼干颜色逐渐变白，在一定程度上会阻碍饼干的褐变反应，降低饼干的特殊风味。苹果酸脱支淀粉酯的添加能够增加饼干中抗性淀粉的含量，从而使得饼干的消化性、估计血糖生成指数（eGI）降低。随着添加量的增加，饼干的感官评分逐渐下降。当添加量为2.5%和5%时，饼干的感官评分与普通饼干相近，但继续增加添加量感官评分大幅度降低。因此，在保证饼干感官品质的前提下，结合质构、消化性及eGI值，苹果酸脱支淀粉酯的最佳添加量为5%。

关键词：苹果酸脱支淀粉酯；饼干；体外消化性；eGI

中图分类号：TS213.22文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2024）01-0171-06

Effect of Malate Debranched Starch Ester on Quality and Digestive Characteristics of Biscuits

AN HongZHAO Zhen-boMENG XuLIU Yan-qiYAN Yi-zhe1，2*

Abstract： The aim of this paper is to study the effect of adding malate debranched starch ester on the quality and digestive characteristics of biscuits. The results show that when the addition amount is lower， it is beneficial to the stability of the biscuit shape， reducing the hardness and cohesion， making the biscuits taste more crispy and delicate. When the addition amount is higher， it is not conducive to the stability of the biscuit shape. With the increase of the addition amount， the color of biscuits gradually whitens， which would hinder the browning reaction of biscuits to a certain extent and reduce the special flavor of biscuits. The addition of malate debranched starch ester could increase the content of resistant starch in biscuits， thus reducing the digestibility and expected glycemic index （eGI）. With the increase of the addition amount， the sensory score of biscuits decreases gradually. When the addition amount is 2.5% and 5%， the sensory score of biscuits is similar to that of ordinary biscuits. However， the sensory score decreases significantly with the further increase of the addition amount. Therefore， on the premise of ensuring the sensory quality of biscuits， in terms of texture， digestibility and eGI value， the optimal addition amount of malate debranched starch ester is 5%.

Key words： malate debranched starch ester; biscuit; in vitro digestibility; eGI

餅干是以谷物粉、豆粉或者薯粉为主要原料，辅以糖、油脂、蛋类等其他配料，调制成粉或者浆，经过成型、烘烤等工艺步骤制备而得的方便食品。根据工艺的不同，饼干可分为酥性饼干、韧性饼干、发酵饼干、压缩饼干、曲奇饼干、夹心（或注心）饼干、威化饼干、蛋圆饼干等。饼干虽然是备受人们喜爱的烘焙食品之一，但其高油高糖增加了罹患慢性疾病的风险。因此，突破饼干升糖快、营养成分单一的限制，研发营养健康的功能性饼干具有十分重要的意义。

粗粮中的膳食纤维吸水膨胀能够起到饱腹的作用，利用其制作的低糖低脂饼干可以起到代餐的作用[1]。采用荞麦粉、抗性糊精分别替代60%、15%的小麦粉制备饼干，饼干的估计血糖生成指数（eGI）为47，属于低升糖食品[2]。按照70%菊粉、20%瓜尔豆胶、5%葡甘露聚糖和5%小麦纤维的比例制备成混合膳食纤维粉，可用来制作低GI值的饼干[3]。将小麦粉和豌豆淀粉按照比例复配用于制作饼干，其升糖指数小于60，升糖负荷小于20，对血糖的影响不大[4]。Olawoye等[5]将柠檬酸改性芭蕉淀粉与原淀粉按照8∶2的比例混合添加到面粉中，用于饼干的制作，并探究了最佳生产工艺。总之，膳食纤维、食用胶、功能性多糖以及淀粉中抗性淀粉等都对饼干品质和GI值有着显著影响。

目前，变性淀粉作为一种添加剂，已经广泛地应用于食品及调味品行业中[6]。苹果酸脱支淀粉酯作为一种新型变性淀粉，其兼具酸味调节及营养强化等多种用途，将在食品及调味品行业中具有广阔的应用前景。本文旨在研究苹果酸脱支淀粉酯添加量对饼干品质及消化特性的影响，从而确定最佳添加量，以制备一种低GI值产品，为苹果酸脱支淀粉酯在食品产业中的应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

蜡质玉米淀粉：河南恒瑞淀粉科技股份有限公司；低筋面粉、糖霜：上海枫未实业有限公司；黄油：威士兰乳业（上海）有限公司；小苏打：郑州安健源日用品有限公司；奶粉：内蒙古伊利实业集团股份有限公司。

1.2 试剂

L-苹果酸（分析纯）：天津市福晨化学试剂厂；普鲁兰酶E.C.3.2.1.41（1 000 NPUN/g）、猪胰酶（8×USP）、淀粉葡萄糖苷酶（260 U/mL）：美国Sigma公司；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；GOPOD葡萄糖试剂盒（生物试剂）：爱尔兰Megazyme公司。

1.3 仪器

SHZ-82水浴恒温振荡器 江苏金怡仪器科技有限公司；LG10-24高速离心机 北京医用离心机厂；Scientz-10N冷冻干燥机 宁波新芝生物科技股份有限公司；DHG-9140A鼓风干燥箱 上海申贤恒温设备厂；PHSJ-6L pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司；LC-OES-200SH悬臂式电动搅拌器 上海力辰邦西仪器科技有限公司；YP6102电子天平 上海光正医疗仪器有限公司；LD150-A打蛋器 杭州九阳生活电器有限公司；K42FK619烤箱 浙江苏泊尔股份有限公司；DL150游标卡尺 宁波得力工具有限公司；TA-XT Plus质构仪 英国Stable Micro Systems公司；Ci6x色差仪 爱色丽（上海）色彩科技有限公司。

1.4 方法

1.4.1 苹果酸脱支淀粉酯的制备

将蜡质玉米淀粉（WMS）（5 g，干基）制备成10%（质量与体积比）的溶液，置于恒温水浴锅中糊化30 min，期间使用电动搅拌器对其不停地搅拌。冷却至50 ℃后，加入普鲁兰酶（200 μL），并置于50 ℃水浴恒温振荡器中脱支24 h。然后将样品在沸水浴中加热30 min灭酶，冷却后加入无水乙醇（1∶2）用以沉淀淀粉。溶液在4 000 r/min的条件下离心10 min，乙醇洗涤多次以获得固体样品。抽滤后冷冻干燥、研磨、过筛（100目）获得脱支淀粉（DBS）。

将DBS（5 g，干基）制成20%（质量与体积比）的溶液，然后加入70%苹果酸。用NaOH溶液调节pH值到2，在室温下静置12 h，期间不时搅拌使其充分混合，然后在50 ℃下干燥至水分含量低于10%。将干燥后的样品粉碎，在130 ℃下反应6 h。将粗产物洗涤多次以除去过量的苹果酸，直到pH值为中性。洗涤过后的固体颗粒经45 ℃烘干、研磨和筛分（100目）后得到苹果酸脱支淀粉酯（MA-DBS）。

1.4.2 饼干的工艺流程

将苹果酸脱支淀粉酯和低筋面粉按照0∶100、2.5∶97.5、5∶95、7.5∶92.5、10∶90、12.5∶87.5的比例分别制备成含有不同含量抗性淀粉的混合面粉。再添加25%糖粉、1%小苏打、45%黄油、8%奶粉、33%蛋液、1.5%盐（添加量为添加物占混合面粉的质量比）。向软化的黄油中加入糖粉，使用打蛋器打至发白，打发后分次加入蛋液，再次使用打蛋器打发，加入混合面粉、奶粉、小苏打、盐，揉成面团，经过整形、冷冻、切片、摆盘、烘烤，烤箱提前预热，于180 ℃烘烤12 min，具体工艺见图1。

1.4.3 基本指标的测定

使用游标卡尺对饼干的直径、厚度进行测定，采用国标规定的方法对饼干的水分含量进行测定。

1.4.4 质构特性的测定

利用TA-XT Plus质构仪对单块饼干进行多次测试。主要测定饼干的硬度、脆性、内聚性、胶黏性、咀嚼性。采用P/36的探头以测定前、测定后均为2 mm/s、测定时为1 mm/s的速度对样品进行多次测定，当压缩比达到60%时使探头回升再次进行压缩，两次压缩时间间隔为5 s[7-8]。

1.4.5 色泽的测定

利用Ci6x色差仪对饼干的表面色泽进行测定。分析苹果酸脱支淀粉酯的添加对饼干颜色的影响。记录样品的亮度值L*、红绿值a*、黄蓝值b*，根据下式计算饼干的白度（WI）、棕度（BI）[9]。

1.4.6 体外消化性及预测血糖生成指数的测定

体外消化性参照课题组以前的方法进行测定[10]。将猪胰酶溶于蒸馏水中，其中溶质的含量为12.5%。经充分混匀离心后，将上清液移至装有淀粉葡萄糖苷酶溶液的容器中，再次混匀制备成混合酶溶液备用。其中淀粉葡萄糖苷酶溶液中包括体积分数为31.4%的淀粉葡萄糖苷酶，与猪胰酶的用量比为1∶2。向装有样品的试管中加入4 mL pH值为5.2左右的醋酸钠缓冲液，在恒温水浴锅中在100 ℃下加热30 min将淀粉样品完全糊化。冷却至37 ℃后，按淀粉质量与混合酶溶液的体积为1∶5的比例加入混合酶，在37 ℃、200 r/min的条件下连续水解6 h。在不同的时间（20，40，60，90，120，180，240，360 min）分別取0.1 mL溶液，加入到4 mL质量分数为70%的酒精溶液中，对样品溶液中的酶进行灭活。3 000 r/min离心后，0.1 mL上清液与GOPOD反应后通过全波长酶标仪在510 nm处测量吸光度。根据下式计算快消化淀粉（RDS）、慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）的含量[11]。

式中：C表示不同时间淀粉的水解百分比，%；At、A0、A1和A2分别表示t min时样品的吸光度、空白组的吸光度、标准品的吸光度以及水的吸光度；G20和G120分别表示水解20 min和120 min时的葡萄糖含量，%；FG表示水解前样品的葡萄糖含量，%;0.9为葡萄糖换算成淀粉的系数；104为葡萄糖标准浓度、稀释倍数与样品质量的计算值。

在体外消化特性测定的基础上，根据方程拟合淀粉的水解曲线：

计算拟合曲线0～180 min所对应的曲线面积（AUC），并通过下式计算估计血糖生成指数（eGI）[12]：

式中：k表示水解速率常数；C表示t min的水解百分比，%；C∞表示平衡浓度，%；HI表示样品的拟合曲线面积与白面包的拟合曲线面积之比。

1.4.7 感官评价

随机选取不同人员组成评价小组，对饼干的感官按照评价标准（见表1）进行打分。评价表根据国标GB/T 20980—2021《饼干质量通则》来设定，其中包括饼干的形态、色泽、风味、口感、组织结构5个方面。

1.4.8 数据处理

经过至少3次重复实验，使用IBM SPSS Statistics 26.0中的邓肯检验来评估所有数据的平均值和标准偏差，并使用Origin 9.0绘制出相应的图表，以确保结果的准确性。

2 结果分析

2.1 苹果酸脱支淀粉酯添加量对饼干基本指标的影响

由表2可知，添加苹果酸脱支淀粉酯后，饼干的水分含量均比普通饼干低，但含水量的大小与苹果酸脱支淀粉酯的添加量没有线性相关关系。相对较低的水分含量能够使饼干拥有更长的保质期。随着添加量的增加，饼干的直径先基本不变后出现跳跃性增大，之后又基本保持不变，在添加量为7.5%时直径最大。这是因为随着添加量的增加，饼干中抗性淀粉含量增加，面筋的相对含量降低，导致饼干直径增大[13]。随着添加量的增加，饼干的厚度先升高后降低，在添加量为5%时达到最大值。在添加少量苹果酸脱支淀粉酯时，由于酯基的疏水性，饼干面团中的水分增加，从而增大面团的黏性，降低延展性，导致厚度轻微上升。随着苹果酸脱支淀粉酯添加量的增加，饼干中抗性淀粉含量也随之增加，抗性淀粉具有较强的吸水性，其吸水性大于酯基的疏水性，因此导致面团具有较好的延展性，厚度降低[14]。

2.2 苹果酸脱支淀粉酯添加量对饼干质构特性的影响

由表3可知，添加苹果酸脱支淀粉酯后饼干的大部分数据均低于普通饼干，具有先大幅度降低再上升的趋势，且各项数据在添加量为5%时最低。硬度的降低使得饼干更加松软适口，方便咀嚼，这是由于苹果酸脱支淀粉酯中含有大量的抗性淀粉，以及饼干制作时面团中水分含量较低，导致淀粉糊化、面筋形成均受到阻碍[15]。内聚性减小意味着饼干内部结构之间的作用力减小，即饼干更加酥松、不黏牙，促进饼干口感的提升。抗性淀粉在烘烤过程中难以形成凝胶，并且随着添加量的增加，面粉中蛋白质的相对含量减小，以及制作过程中加入的油脂的共同作用，使得饼干内部结构变得更加细腻[16]。

2.3 苹果酸脱支淀粉酯添加量对饼干色度的影响

由表4可知，饼干的L*值随着苹果酸脱支淀粉酯添加量的增加而增大，a*、b*值与苹果酸脱支淀粉酯添加量基本呈负相关，即添加量越大，a*、b*值越小。Brito等[17]曾表示淀粉的添加能够增加饼干的亮度。WI是将样品的亮度和黄蓝色组合在一起，BI则是样品的棕色，二者呈现负相关，随着苹果酸脱支淀粉酯添加量的增加，WI增大，BI减小。饼干的颜色主要取决于焦糖色或美拉德反应的程度，同时受到蛋白质、碳水化合物、水分活度、pH等因素的影响[18]。抗性淀粉添加后蛋白质相对含量降低，从而抑制焦糖色或美拉德反应的程度。同时褐变程度也会对饼干的风味产生一定的影响。这与Baixauli等[19]对添加抗性淀粉的松饼色泽的研究结果一致。

2.4 苹果酸脱支淀粉酯添加量对饼干消化特性及估计血糖生成指数的影响

由表5可知，随着苹果酸脱支淀粉酯添加量的增加，淀粉消化性降低，饼干中的RS含量增加，RDS、SDS含量减少。饼干中的淀粉被包裹在由蛋白质和部分糊化淀粉颗粒组成的食物基质中，抗性淀粉的添加可以通过减少食物基质中α-淀粉酶对淀粉的降解速率来降低个体的血糖反应[20]。苹果酸脱支淀粉酯具有大量疏水性的酯基，能够使饼干中水分含量比普通饼干低，从而也能在一定程度上抑制小麦粉的膨胀与糊化，降低饼干的水解率（见图2）。苹果酸脱支淀粉酯因在酯化前进行了脱支处理，故直链淀粉含量較高，极易与黄油相互作用，使得饼干对酶具有更高的抵抗性。此外，饼干的eGI值与RS含量呈负相关，随着添加量的增加逐渐从70.18降低到64.12，属于中GI食品，说明苹果酸脱支淀粉酯的添加可以在一定程度上降低食品的eGI值，在低GI食品的开发中具有一定的应用价值。

2.5 苹果酸脱支淀粉酯添加量对饼干感官的影响

由图3中A可知，苹果酸脱支淀粉酯的添加使得饼干的口味发生改变，出现了苹果酸特有的酸味；同时饼干的色泽也随着添加量的增加而变白，当达到一定程度时将大幅度降低人们对饼干的接受度和食用欲望。苹果酸脱支淀粉酯的溶解度较低，因此当大量添加时会导致大量的颗粒留在饼干中，从而影响饼干的组织结构。由图3中B可知，随着苹果酸脱支淀粉酯添加量的增加，饼干的综合感官评分不断下降。普通饼干和添加量为2.5%、5%的饼干的感官评分相近，分别为（89±1.50），（88±2.80），（86±2.64）分。当添加量从5%增加到12.5%时，感官评分迅速降低。

3 结论

通过添加苹果酸脱支淀粉酯制作出一种新款饼干，与普通饼干对比发现：在苹果酸脱支淀粉酯添加量较低时，饼干的直径差别不大，同时厚度在缓慢增加，更有利于饼干形状的稳定；硬度、内聚性降低，意味着饼干具有更加细腻的内部结构；但随着添加量的增加，饼干的色泽会逐渐发白，降低烘焙食品特有的风味。因此，在保证感官评分的前提下结合质构、消化性与eGI值，综合考虑，选定5%为最佳添加量。该研究将为苹果酸脱支淀粉酯作为一种酸味调节剂及膳食纤维调节食品品质及营养功能及其在食品产业中的应用提供一定的理论基础。

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收稿日期：2023-08-06

基金項目：河南省科技攻关计划项目（202102110302）

作者简介：安虹（1997－），女，硕士，研究方向：淀粉改性及功能。

*通信作者：闫溢哲（1987－），男，副教授，博士，研究方向：碳水化合物改性及功能。