參薯藜麥酥性餅干工藝優化及體外消化特性研究

王彥平，申 飛，李俊華，錢志偉，賈艷麗，湯高奇

（河南農業職業學院食品工程學院，河南鄭州 451450）

參薯（Dioscorea alata）又名紫山藥，是薯蕷科（Dioscoreaceae）薯蕷屬（Dioscorea）的干燥根莖，是一種食藥兼用的植物資源[1]。參薯富含花青素、多糖、尿囊素、薯蕷皂苷元等多種植物化學物，具有抗氧化、提高免疫力、抗衰老、調節血糖、保護心血管、抗腫瘤、調理脾胃等諸多保健功能[2?3]。藜麥（Chenopodium quinoa）富含維生素、多酚、類黃酮類、皂苷和植物甾醇類等多種植物化學物，具有高蛋白、高膳食纖維、緩慢消化和低預估血糖生成指數（EstimatedGlycemic Index，EGI）等特點[4]。在糖尿病患者飲食控制中，選擇中、低血糖生成指數（Glycemic Index，GI）的食物對調控機體血糖具有重要意義。由于餐后血糖與食物消化吸收速度密切相關，因此，考察食物的水解指數和EGI尤為重要。木糖醇在糖醇中甜度最高，在人體內產生熱量最低，代謝過程中不僅不需要胰島素參與，還可以起到促進機體分泌胰島素的作用，因此，是糖尿病患者的最佳甜味劑之一。木糖醇不受酵母菌和細菌作用，還具有預防齲齒、保肝護肝、促進腸道益生菌增值，調節胃腸道功能等作用[5]。

餅干作為一種營養、休閑食品，具有易攜帶、貨架期長等特點。但目前的餅干產品普遍有高糖、高脂等共性，高GI值令很多糖尿病患者望而卻步[6]。隨著人民對營養健康的追求，功能保健型餅干的開發是餅干行業的發展趨勢[7]。本實驗在酥性餅干制作的基礎上，用木糖醇代替蔗糖作為甜味劑，并加入營養保健價值高的參薯和藜麥，制得參薯藜麥無糖型餅干，并對餅干的微生物、理化、營養指標及體外消化特性進行研究，以期增加酥性餅干品種的多樣性，也為參薯和藜麥資源的開發利用提供理論依據及參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

參薯 福建省建寧縣農貿市場；藜麥粉 內蒙古裕品源農牧業有限公司；低筋小麥粉 中糧面業；奶粉 雀巢（中國）有限公司；木糖醇 浙江華康藥業股份有限公司；單甘酯 河南恩苗食品有限公司；食用油、雞蛋 丹尼斯超市；3,5-二硝基水楊酸（分析純） 上海源葉生物科技有限公司；α-淀粉酶（分析純） 南京三舒生物科技有限公司；葡萄糖化酶（分析純） 南通飛宇生物科技有限公司。

SEC-3Y電烤爐 珠海三麥機械有限公司；RC-2022C型電磁爐 佛山市威王日用電器有限公司；TMS-Pro質構儀 美國FTC公司；FA1604電子分析天平 上海光學儀器一廠；SHA-CA水浴恒溫振蕩器 江蘇科析儀器有限公司；PHSJ-4F酸度計 上海精密科學儀器有限公司；面粉篩（120目）、保鮮膜等 市售。

1.2 參薯藜麥餅干制作工藝

1.2.1 基本配方 以低筋小麥粉、參薯和藜麥混合粉總添加量100%計，低筋小麥粉70%、參薯粉15%、藜麥粉15%、木糖醇粉40%、油脂40%、奶粉4%、全蛋液3%、水12%，檸檬酸0.3%、單甘脂0.8%、食鹽0.15%、小蘇打0.8%等為輔料。

1.2.2 生產工藝流程及操作要點

1.2.2.1 參薯粉的制備 將參薯去除表面灰塵，洗凈后去皮、切成3 mm厚的薄片，置于電熱鼓風恒溫干燥箱，60 ℃條件下干燥24 h，用破壁機粉碎后過60目篩，放干燥器保存備用。

1.2.2.2 面團的調制 將水、木糖醇粉、食鹽、檸檬酸投入過篩后的低筋小麥粉和混合粉（參薯粉和藜麥粉）中，攪拌均勻；再投入奶粉、油脂、全蛋液、單甘酯、小蘇打，攪拌均勻，和成顏色均勻、表面光滑細膩的面團。用保鮮膜將調制好的面團包裹后，置于室溫下靜置10～20 min。

1.2.2.3 壓片成型 用壓面機將調制好的面團輥壓成厚度約為2～3 mm的薄片，再用印花模具（40 mm×40 mm）壓印成型。

1.2.2.4 烘烤 烤箱烘烤溫度設定為上火150 ℃、下火150 ℃，烘烤9 min，將烤箱提前預熱10～15 min。將餅干坯放入烤箱中烘烤。

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1.3 試驗設計

1.3.1 單因素實驗 根據預實驗結果，保持參薯藜麥無糖餅干基本配方不變，分別考察參薯粉與藜麥粉質量比、參薯藜麥混合粉添加量、木糖醇添加量、油脂添加量、奶粉添加量對參薯藜麥無糖餅干感官品質的影響。各因素的添加量以低筋小麥粉和混合粉（參薯粉和藜麥粉）總重量100%計，設置混合粉添加量為30%，參薯粉與藜麥粉的質量比為1:0、3:1、2:1、1:1、0:1五個水平，考察參薯粉與藜麥粉質量比對餅干品質的影響；設置參薯粉和藜麥粉的質量比為1:1，混合粉添加量為15%、20%、25%、30%、35%五個水平，考察混合粉添加量對餅干品質的影響；設置木糖醇添加量為20%、30%、40%、50%、60%五個水平，考察木糖醇添加量對餅干品質的影響；設置油脂的添加量為10%、20%、30%、40%、50%五個水平，考察油脂添加量對餅干品質的影響；設置奶粉的添加量為2%、3%、4%、5%、6%五個水平，考察奶粉添加量對餅干品質的影響。

1.3.2 正交試驗 在單因素實驗結果的基礎上，選擇參薯粉和藜麥粉混合粉添加量、木糖醇添加量、油脂添加量、奶粉添加量為考察指標，以感官評價得分和剪切力為標準，進行L9（34）正交試驗，考察各因素對參薯藜麥無糖餅干品質的影響，其正交試驗因素水平見表1。

表1 正交試驗設計因素與水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.4 參薯藜麥餅干品質的評定

1.4.1 餅干的感官評價 由10名經過培訓的人員成立感官評價小組，對參薯藜麥無糖餅干進行感官評價，總評分為100分[8]。評分標準詳見表2，取其平均值作為評分結果。

表2 參薯藜麥餅干感官評分標準表Table 2 Sensory evaluation standard of cereals and biscuits

1.4.2 餅干的質構測定 采用質構儀，選擇三點彎曲試驗，測定參薯藜麥餅干的剪切力。設置回程距離30 mm，使用單刀探頭下壓制餅干破裂至兩半為止，每組樣品測定6次，計算平均剪切力數值。

1.4.3 餅干微生物和理化指標測定 參考食品安全國家標準，對參薯藜麥餅干成品進行水分含量[9]、微生物指標[10?12]、過氧化值[13]、酸價[14]、堿度[15]等理化和微生物指標的檢測。同時，對優化后餅干中的淀粉[16]、脂肪[17]、蛋白質[18]、粗纖維[19]、吸水率[20]指標進行測定，測定添加參薯和藜麥對餅干各營養成分的影響。

1.4.4 餅干體外消化特性分析 測定參薯藜麥餅干和對照餅干在0～180 min內的淀粉水解率，對照餅干中低筋小麥粉添加量為100%，無參薯粉和藜麥粉，其余配方同參薯藜麥餅干最佳配方，計算參薯藜麥餅干的淀粉水解指數（HI）和預估血糖生成指數（EGI） ，對參薯藜麥餅干進行體外消化特性分析[21?22]。

1.5 數據處理

每個處理組平行測定3次，結果以平均值±標準差表示。數據處理采用Excel 2013和SPSS 19.0軟件，作圖采用Origin 8.6進行。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 參薯粉與藜麥粉質量比對餅干品質的影響 由圖1可知，隨參薯粉比例升高，感官評分呈先增加后下降的變化趨勢，剪切力未出現太大變化。隨著參薯添加量的增多，參薯餅干的淡紫色色澤越來越明顯，參薯的風味也隨之明顯，當參薯粉與藜麥粉質量比為1:0和3:1時，餅干面團黏度增大難于操作，成型困難；參薯粉與藜麥粉質量比為1:1和0:1時，藜麥的苦澀味較明顯。剪切力是表示食品質構的重要指標，剪切力數值越小，表示餅干越疏松適口[23]。當參薯粉與藜麥粉質量比為2:1時，餅干呈現出均勻的淡紫色，具有清淺的參薯和藜麥的特殊風味，餅干質量最佳。

圖1 參薯粉與藜麥粉質量比對餅干品質的影響Fig.1 Effect of the weight ratio of purple yam powder and quinoa powder on the quality of biscuits

2.1.2 參薯藜麥混合粉添加量對餅干品質的影響 在面團中加入一定量的參薯藜麥混合粉，可增加餅干的疏松度和參薯藜麥特殊風味。由圖2可知，隨混合粉添加量逐步增高，感官評分呈先升高后降低的變化趨勢，而剪切力的變化則相反。添加參薯藜麥混合粉可能會緩沖面團面筋結構，從而導致剪切力先降低，而后隨著混合粉添加量的增加，膳食纖維增加使剪切力升高[23]。當混合粉添加量少于25%時，餅干參薯藜麥風味清淡，但高于25%時，餅干口感略粗糙僵硬，表面容易干裂。根據感官評分和剪切力綜合分析，當參薯藜麥混合粉添加量為25%時，餅干色澤呈均勻淡紫色，疏松程度適中，具有參薯藜麥特有的香氣和口感，餅干質量最佳。

圖2 參薯藜麥混合粉添加量對餅干品質的影響Fig.2 Effect of the amount of purple yam and quinoa mixed powder on the quality of biscuits

2.1.3 木糖醇添加量對餅干品質的影響 由圖3可知，隨著木糖醇添加量逐步升高，感官評分呈先升高后降低的變化趨勢，而剪切力則持續增大。木糖醇添加量為40%時，餅干的感官評分最高。木糖醇添加量在20%時，面團太硬，不宜成型，餅干甜度太淡，口感不佳。當木糖醇添加量在50%～60%時，面團黏度太大，亦不易成型，餅干甜味濃、粘牙、不酥脆，感官評分下降。隨著木糖醇添加量的增多，餅干表面形成一層膜，阻礙餅干中水分和氣體的揮發，餅干變厚，餅干剪切力越來越大，口感變硬[24]。根據感官評分和剪切力綜合分析，當木糖醇添加量為30%～40%時，餅干的甜味適宜，面團黏度和成型度適中，餅干質量最佳。

圖3 木糖醇添加量對餅干品質的影響Fig.3 Effect of amount of xylitol on the quality of biscuits

2.1.4 油脂添加量對餅干品質的影響 由圖4可知，隨油脂添加量逐步升高，感官評分呈先升高后下降的變化趨勢，而剪切力的變化則相反。油脂添加量為30%時，餅干表面無裂痕、口感酥脆；當油脂添加量過低時，餅干面團調制面團黏膩、較硬不易成型，餅干成品口感粗糙、不酥脆、無油光；而油脂添加量超過40%時，面團松散不易成型，餅干顏色偏深、有裂痕，口感偏硬，油脂味上升。可能由于烘烤過程中，過量油脂會使餅干表面形成一層油膜，阻礙餅干中水分和氣體的散發，從而使餅干變厚且剪切力增大[25]。故選擇油脂添加量為20%～40%進一步優化。

圖4 油脂添加量對餅干品質的影響Fig.4 Effect of amount of oil on the quality of biscuits

2.1.5 奶粉的添加量對餅干品質的影響 由圖5可知，隨著奶粉添加量逐步增加，餅干感官評分呈先升高后下降的變化趨勢，但剪切力未呈現明顯變化。添加奶粉可使餅干的風味和口感更好。當奶粉的添加量過高時，濃郁的奶粉香氣會部分掩蓋參薯和藜麥的風味。為使餅干既有特有的風味和口感，又有奶粉的香味，選擇奶粉添加量為4%～6%進一步優化。

圖5 奶粉添加量對餅干品質的影響Fig.5 Effect of milk powder on the quality of biscuits

2.2 正交試驗

試驗中4個因素對餅干品質的影響順序為B>A>D>C（表3），從而得出最優組合為A1B1C2D2，即以混合粉（低筋小麥粉、參薯粉和藜麥粉）100%計，低筋小麥粉80%、參薯粉13%、藜麥粉7%、木糖醇30%、油脂30%、奶粉5%、雞蛋液4%、小蘇打0.8%、單甘脂0.8%、食鹽0.15%、檸檬酸0.3%。經驗證實驗得到的餅干感官評分達到93.6分，剪切力為4.13 N。

表3 參薯藜麥餅干正交試驗結果Table 3 Results of orthogonal test of purple yam and quinoa biscuits

2.3 參薯藜麥餅干成品的檢驗結果與分析

參薯藜麥餅干的理化和微生物檢測結果見表4。由表4可知，按最佳工藝配方制作出來的參薯藜麥餅干的理化指標和微生物指標均符合國家安全標準。

表4 參薯藜麥餅干的理化和微生物指標檢測結果Table 4 Test results of physical, chemical and microbiological indexes of purple yam and quinoa biscuits

2.4 參薯藜麥餅干營養特性分析

對成品餅干中的淀粉、蛋白質、脂肪、粗纖維、吸水率進行測定，結果如表5所示。從表中可以看出，參薯藜麥餅干淀粉含量是對照餅干的89.17%，說明參薯藜麥餅干的淀粉含量較低；而參薯藜麥餅干中的粗纖維含量是對照餅干的7.27倍，粗纖維含量高容易使人產生飽腹感，可以間接地降低血糖水平。脂肪含量低于對照餅干高纖維低脂肪的產品特點更符合消費者營養健康的消費理念。

表5 參薯藜麥餅干與空白對照餅干的對比結果（%）Table 5 Comparison results of purple yam and quinoa biscuits and blank control biscuits (%)

2.5 參薯餅干消化特性

對參薯藜麥餅干的淀粉水解率進行測定，結果見圖6。由圖6可知，對照餅干和參薯藜麥餅干在0～30 min水解率相對較快。參薯藜麥餅干在120～180 min內水解率趨于平穩，在180 min時，水解率為50.4%；而對照餅干在30～180 min內，水解率上升趨勢依然較明顯，在180 min時，水解率達到79.9%。其原因可能是添加的參薯粉和藜麥粉中膳食纖維較多，形成網狀結構后，限制了餅干的消化率[26]。

圖6 參薯藜麥餅干和對照餅干淀粉水解率Fig.6 Hydrolysis rate of starch in purple yam and quinoa biscuits and control biscuits

由表6可知，參薯藜麥餅干的EGI為69.97，屬于中等血糖指數食品[27]。預估血糖生成指數（EGI）用于評估餐后血糖水平，食品EGI高，則葡萄糖釋放較快，反之可有效控制餐后血糖的快速升高，可能是由于參薯多糖對淀粉顆粒進行包埋導致淀粉顆粒的消化水解率降低[27]。由此可見，餅干中添加適量的參薯粉和藜麥粉，可以有效地控制餅干的血糖生成指數。

表6 參薯藜麥餅干水解指數和血糖生成指數Table 6 Hydrolytic index and glycemic index of purple yam and quinoa biscuits

3 結論

在單因素實驗基礎上，通過正交優化試驗，最終確定了參薯藜麥無糖餅干的最佳配方：以混合粉（低筋小麥粉、參薯粉和藜麥粉）100%計，低筋小麥粉80%、參薯粉13%、藜麥粉7%、木糖醇30%、油脂30%、奶粉5%、雞蛋液4%、小蘇打0.8%、單甘脂0.8%、食鹽0.15%、檸檬酸0.3%，所得參薯藜麥餅干的理化指標和微生物指標均符合國家安全標準，且具有高纖維低脂肪的特點，其水解指數和預估血糖生成指數（EGI）分別為55.12、69.97，屬于中等血糖生成指數食品。說明參薯粉和藜麥粉的加入不僅僅賦予餅干新的風味，更重要的是提高了餅干的保健功能，具有良好的市場開發前景。