蘋果酸脫支淀粉酯對餅干品質及消化特性的影響研究

安虹　趙禎博　孟旭　劉延奇　閆溢哲

摘要：文章旨在研究添加蘋果酸脫支淀粉酯對餅干品質及其消化特性的影響。結果表明，當添加量較低時，有利于餅干形狀的穩定，硬度、內聚性降低，使得餅干的口感更加酥松細膩；當添加量較高時，反而不利于餅干形狀的穩定。隨著添加量的增加，餅干顏色逐漸變白，在一定程度上會阻礙餅干的褐變反應，降低餅干的特殊風味。蘋果酸脫支淀粉酯的添加能夠增加餅干中抗性淀粉的含量，從而使得餅干的消化性、估計血糖生成指數（eGI）降低。隨著添加量的增加，餅干的感官評分逐漸下降。當添加量為2.5%和5%時，餅干的感官評分與普通餅干相近，但繼續增加添加量感官評分大幅度降低。因此，在保證餅干感官品質的前提下，結合質構、消化性及eGI值，蘋果酸脫支淀粉酯的最佳添加量為5%。

關鍵詞：蘋果酸脫支淀粉酯；餅干；體外消化性；eGI

中圖分類號：TS213.22文獻標志碼：A 文章編號：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、豆粉或者薯粉為主要原料，輔以糖、油脂、蛋類等其他配料，調制成粉或者漿，經過成型、烘烤等工藝步驟制備而得的方便食品。根據工藝的不同，餅干可分為酥性餅干、韌性餅干、發酵餅干、壓縮餅干、曲奇餅干、夾心（或注心）餅干、威化餅干、蛋圓餅干等。餅干雖然是備受人們喜愛的烘焙食品之一，但其高油高糖增加了罹患慢性疾病的風險。因此，突破餅干升糖快、營養成分單一的限制，研發營養健康的功能性餅干具有十分重要的意義。

粗糧中的膳食纖維吸水膨脹能夠起到飽腹的作用，利用其制作的低糖低脂餅干可以起到代餐的作用[1]。采用蕎麥粉、抗性糊精分別替代60%、15%的小麥粉制備餅干，餅干的估計血糖生成指數（eGI）為47，屬于低升糖食品[2]。按照70%菊粉、20%瓜爾豆膠、5%葡甘露聚糖和5%小麥纖維的比例制備成混合膳食纖維粉，可用來制作低GI值的餅干[3]。將小麥粉和豌豆淀粉按照比例復配用于制作餅干，其升糖指數小于60，升糖負荷小于20，對血糖的影響不大[4]。Olawoye等[5]將檸檬酸改性芭蕉淀粉與原淀粉按照8∶2的比例混合添加到面粉中，用于餅干的制作，并探究了最佳生產工藝?？傊?，膳食纖維、食用膠、功能性多糖以及淀粉中抗性淀粉等都對餅干品質和GI值有著顯著影響。

目前，變性淀粉作為一種添加劑，已經廣泛地應用于食品及調味品行業中[6]。蘋果酸脫支淀粉酯作為一種新型變性淀粉，其兼具酸味調節及營養強化等多種用途，將在食品及調味品行業中具有廣闊的應用前景。本文旨在研究蘋果酸脫支淀粉酯添加量對餅干品質及消化特性的影響，從而確定最佳添加量，以制備一種低GI值產品，為蘋果酸脫支淀粉酯在食品產業中的應用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

蠟質玉米淀粉：河南恒瑞淀粉科技股份有限公司；低筋面粉、糖霜：上海楓未實業有限公司；黃油：威士蘭乳業（上海）有限公司；小蘇打：鄭州安健源日用品有限公司；奶粉：內蒙古伊利實業集團股份有限公司。

1.2 試劑

L-蘋果酸（分析純）：天津市福晨化學試劑廠；普魯蘭酶E.C.3.2.1.41（1 000 NPUN/g）、豬胰酶（8×USP）、淀粉葡萄糖苷酶（260 U/mL）：美國Sigma公司；無水乙醇（分析純）：天津市富宇精細化工有限公司；氫氧化鈉（分析純）：南京化學試劑有限公司；GOPOD葡萄糖試劑盒（生物試劑）：愛爾蘭Megazyme公司。

1.3 儀器

SHZ-82水浴恒溫振蕩器 江蘇金怡儀器科技有限公司；LG10-24高速離心機 北京醫用離心機廠；Scientz-10N冷凍干燥機 寧波新芝生物科技股份有限公司；DHG-9140A鼓風干燥箱 上海申賢恒溫設備廠；PHSJ-6L pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；LC-OES-200SH懸臂式電動攪拌器 上海力辰邦西儀器科技有限公司；YP6102電子天平 上海光正醫療儀器有限公司；LD150-A打蛋器 杭州九陽生活電器有限公司；K42FK619烤箱 浙江蘇泊爾股份有限公司；DL150游標卡尺 寧波得力工具有限公司；TA-XT Plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司；Ci6x色差儀 愛色麗（上海）色彩科技有限公司。

1.4 方法

1.4.1 蘋果酸脫支淀粉酯的制備

將蠟質玉米淀粉（WMS）（5 g，干基）制備成10%（質量與體積比）的溶液，置于恒溫水浴鍋中糊化30 min，期間使用電動攪拌器對其不停地攪拌。冷卻至50 ℃后，加入普魯蘭酶（200 μL），并置于50 ℃水浴恒溫振蕩器中脫支24 h。然后將樣品在沸水浴中加熱30 min滅酶，冷卻后加入無水乙醇（1∶2）用以沉淀淀粉。溶液在4 000 r/min的條件下離心10 min，乙醇洗滌多次以獲得固體樣品。抽濾后冷凍干燥、研磨、過篩（100目）獲得脫支淀粉（DBS）。

將DBS（5 g，干基）制成20%（質量與體積比）的溶液，然后加入70%蘋果酸。用NaOH溶液調節pH值到2，在室溫下靜置12 h，期間不時攪拌使其充分混合，然后在50 ℃下干燥至水分含量低于10%。將干燥后的樣品粉碎，在130 ℃下反應6 h。將粗產物洗滌多次以除去過量的蘋果酸，直到pH值為中性。洗滌過后的固體顆粒經45 ℃烘干、研磨和篩分（100目）后得到蘋果酸脫支淀粉酯（MA-DBS）。

1.4.2 餅干的工藝流程

將蘋果酸脫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的比例分別制備成含有不同含量抗性淀粉的混合面粉。再添加25%糖粉、1%小蘇打、45%黃油、8%奶粉、33%蛋液、1.5%鹽（添加量為添加物占混合面粉的質量比）。向軟化的黃油中加入糖粉，使用打蛋器打至發白，打發后分次加入蛋液，再次使用打蛋器打發，加入混合面粉、奶粉、小蘇打、鹽，揉成面團，經過整形、冷凍、切片、擺盤、烘烤，烤箱提前預熱，于180 ℃烘烤12 min，具體工藝見圖1。

1.4.3 基本指標的測定

使用游標卡尺對餅干的直徑、厚度進行測定，采用國標規定的方法對餅干的水分含量進行測定。

1.4.4 質構特性的測定

利用TA-XT Plus質構儀對單塊餅干進行多次測試。主要測定餅干的硬度、脆性、內聚性、膠黏性、咀嚼性。采用P/36的探頭以測定前、測定后均為2 mm/s、測定時為1 mm/s的速度對樣品進行多次測定，當壓縮比達到60%時使探頭回升再次進行壓縮，兩次壓縮時間間隔為5 s[7-8]。

1.4.5 色澤的測定

利用Ci6x色差儀對餅干的表面色澤進行測定。分析蘋果酸脫支淀粉酯的添加對餅干顏色的影響。記錄樣品的亮度值L*、紅綠值a*、黃藍值b*，根據下式計算餅干的白度（WI）、棕度（BI）[9]。

1.4.6 體外消化性及預測血糖生成指數的測定

體外消化性參照課題組以前的方法進行測定[10]。將豬胰酶溶于蒸餾水中，其中溶質的含量為12.5%。經充分混勻離心后，將上清液移至裝有淀粉葡萄糖苷酶溶液的容器中，再次混勻制備成混合酶溶液備用。其中淀粉葡萄糖苷酶溶液中包括體積分數為31.4%的淀粉葡萄糖苷酶，與豬胰酶的用量比為1∶2。向裝有樣品的試管中加入4 mL pH值為5.2左右的醋酸鈉緩沖液，在恒溫水浴鍋中在100 ℃下加熱30 min將淀粉樣品完全糊化。冷卻至37 ℃后，按淀粉質量與混合酶溶液的體積為1∶5的比例加入混合酶，在37 ℃、200 r/min的條件下連續水解6 h。在不同的時間（20，40，60，90，120，180，240，360 min）分別取0.1 mL溶液，加入到4 mL質量分數為70%的酒精溶液中，對樣品溶液中的酶進行滅活。3 000 r/min離心后，0.1 mL上清液與GOPOD反應后通過全波長酶標儀在510 nm處測量吸光度。根據下式計算快消化淀粉（RDS）、慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）的含量[11]。

式中：C表示不同時間淀粉的水解百分比，%；At、A0、A1和A2分別表示t min時樣品的吸光度、空白組的吸光度、標準品的吸光度以及水的吸光度；G20和G120分別表示水解20 min和120 min時的葡萄糖含量，%；FG表示水解前樣品的葡萄糖含量，%;0.9為葡萄糖換算成淀粉的系數；104為葡萄糖標準濃度、稀釋倍數與樣品質量的計算值。

在體外消化特性測定的基礎上，根據方程擬合淀粉的水解曲線：

計算擬合曲線0～180 min所對應的曲線面積（AUC），并通過下式計算估計血糖生成指數（eGI）[12]：

式中：k表示水解速率常數；C表示t min的水解百分比，%；C∞表示平衡濃度，%；HI表示樣品的擬合曲線面積與白面包的擬合曲線面積之比。

1.4.7 感官評價

隨機選取不同人員組成評價小組，對餅干的感官按照評價標準（見表1）進行打分。評價表根據國標GB/T 20980—2021《餅干質量通則》來設定，其中包括餅干的形態、色澤、風味、口感、組織結構5個方面。

1.4.8 數據處理

經過至少3次重復實驗，使用IBM SPSS Statistics 26.0中的鄧肯檢驗來評估所有數據的平均值和標準偏差，并使用Origin 9.0繪制出相應的圖表，以確保結果的準確性。

2 結果分析

2.1 蘋果酸脫支淀粉酯添加量對餅干基本指標的影響

由表2可知，添加蘋果酸脫支淀粉酯后，餅干的水分含量均比普通餅干低，但含水量的大小與蘋果酸脫支淀粉酯的添加量沒有線性相關關系。相對較低的水分含量能夠使餅干擁有更長的保質期。隨著添加量的增加，餅干的直徑先基本不變后出現跳躍性增大，之后又基本保持不變，在添加量為7.5%時直徑最大。這是因為隨著添加量的增加，餅干中抗性淀粉含量增加，面筋的相對含量降低，導致餅干直徑增大[13]。隨著添加量的增加，餅干的厚度先升高后降低，在添加量為5%時達到最大值。在添加少量蘋果酸脫支淀粉酯時，由于酯基的疏水性，餅干面團中的水分增加，從而增大面團的黏性，降低延展性，導致厚度輕微上升。隨著蘋果酸脫支淀粉酯添加量的增加，餅干中抗性淀粉含量也隨之增加，抗性淀粉具有較強的吸水性，其吸水性大于酯基的疏水性，因此導致面團具有較好的延展性，厚度降低[14]。

2.2 蘋果酸脫支淀粉酯添加量對餅干質構特性的影響

由表3可知，添加蘋果酸脫支淀粉酯后餅干的大部分數據均低于普通餅干，具有先大幅度降低再上升的趨勢，且各項數據在添加量為5%時最低。硬度的降低使得餅干更加松軟適口，方便咀嚼，這是由于蘋果酸脫支淀粉酯中含有大量的抗性淀粉，以及餅干制作時面團中水分含量較低，導致淀粉糊化、面筋形成均受到阻礙[15]。內聚性減小意味著餅干內部結構之間的作用力減小，即餅干更加酥松、不黏牙，促進餅干口感的提升?？剐缘矸墼诤婵具^程中難以形成凝膠，并且隨著添加量的增加，面粉中蛋白質的相對含量減小，以及制作過程中加入的油脂的共同作用，使得餅干內部結構變得更加細膩[16]。

2.3 蘋果酸脫支淀粉酯添加量對餅干色度的影響

由表4可知，餅干的L*值隨著蘋果酸脫支淀粉酯添加量的增加而增大，a*、b*值與蘋果酸脫支淀粉酯添加量基本呈負相關，即添加量越大，a*、b*值越小。Brito等[17]曾表示淀粉的添加能夠增加餅干的亮度。WI是將樣品的亮度和黃藍色組合在一起，BI則是樣品的棕色，二者呈現負相關，隨著蘋果酸脫支淀粉酯添加量的增加，WI增大，BI減小。餅干的顏色主要取決于焦糖色或美拉德反應的程度，同時受到蛋白質、碳水化合物、水分活度、pH等因素的影響[18]?？剐缘矸厶砑雍蟮鞍踪|相對含量降低，從而抑制焦糖色或美拉德反應的程度。同時褐變程度也會對餅干的風味產生一定的影響。這與Baixauli等[19]對添加抗性淀粉的松餅色澤的研究結果一致。

2.4 蘋果酸脫支淀粉酯添加量對餅干消化特性及估計血糖生成指數的影響

由表5可知，隨著蘋果酸脫支淀粉酯添加量的增加，淀粉消化性降低，餅干中的RS含量增加，RDS、SDS含量減少。餅干中的淀粉被包裹在由蛋白質和部分糊化淀粉顆粒組成的食物基質中，抗性淀粉的添加可以通過減少食物基質中α-淀粉酶對淀粉的降解速率來降低個體的血糖反應[20]。蘋果酸脫支淀粉酯具有大量疏水性的酯基，能夠使餅干中水分含量比普通餅干低，從而也能在一定程度上抑制小麥粉的膨脹與糊化，降低餅干的水解率（見圖2）。蘋果酸脫支淀粉酯因在酯化前進行了脫支處理，故直鏈淀粉含量較高，極易與黃油相互作用，使得餅干對酶具有更高的抵抗性。此外，餅干的eGI值與RS含量呈負相關，隨著添加量的增加逐漸從70.18降低到64.12，屬于中GI食品，說明蘋果酸脫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食品的開發中具有一定的應用價值。

2.5 蘋果酸脫支淀粉酯添加量對餅干感官的影響

由圖3中A可知，蘋果酸脫支淀粉酯的添加使得餅干的口味發生改變，出現了蘋果酸特有的酸味；同時餅干的色澤也隨著添加量的增加而變白，當達到一定程度時將大幅度降低人們對餅干的接受度和食用欲望。蘋果酸脫支淀粉酯的溶解度較低，因此當大量添加時會導致大量的顆粒留在餅干中，從而影響餅干的組織結構。由圖3中B可知，隨著蘋果酸脫支淀粉酯添加量的增加，餅干的綜合感官評分不斷下降。普通餅干和添加量為2.5%、5%的餅干的感官評分相近，分別為（89±1.50），（88±2.80），（86±2.64）分。當添加量從5%增加到12.5%時，感官評分迅速降低。

3 結論

通過添加蘋果酸脫支淀粉酯制作出一種新款餅干，與普通餅干對比發現：在蘋果酸脫支淀粉酯添加量較低時，餅干的直徑差別不大，同時厚度在緩慢增加，更有利于餅干形狀的穩定；硬度、內聚性降低，意味著餅干具有更加細膩的內部結構；但隨著添加量的增加，餅干的色澤會逐漸發白，降低烘焙食品特有的風味。因此，在保證感官評分的前提下結合質構、消化性與eGI值，綜合考慮，選定5%為最佳添加量。該研究將為蘋果酸脫支淀粉酯作為一種酸味調節劑及膳食纖維調節食品品質及營養功能及其在食品產業中的應用提供一定的理論基礎。

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收稿日期：2023-08-06

基金項目：河南省科技攻關計劃項目（202102110302）

作者簡介：安虹（1997－），女，碩士，研究方向：淀粉改性及功能。

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