參薯藜麥酥性餅干工藝優(yōu)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(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院食品工程學(xué)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(xué)物，具有抗氧化、提高免疫力、抗衰老、調(diào)節(jié)血糖、保護(hù)心血管、抗腫瘤、調(diào)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(xué)物，具有高蛋白、高膳食纖維、緩慢消化和低預(yù)估血糖生成指數(shù)（EstimatedGlycemic Index，EGI）等特點(diǎn)[4]。在糖尿病患者飲食控制中，選擇中、低血糖生成指數(shù)（Glycemic Index，GI）的食物對(duì)調(diào)控機(jī)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(guān)，因此，考察食物的水解指數(shù)和EGI尤為重要。木糖醇在糖醇中甜度最高，在人體內(nèi)產(chǎn)生熱量最低，代謝過(guò)程中不僅不需要胰島素參與，還可以起到促進(jìn)機(jī)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(xì)菌作用，還具有預(yù)防齲齒、保肝護(hù)肝、促進(jìn)腸道益生菌增值，調(diào)節(jié)胃腸道功能等作用[5]。

餅干作為一種營(yíng)養(yǎng)、休閑食品，具有易攜帶、貨架期長(zhǎng)等特點(diǎn)。但目前的餅干產(chǎn)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(duì)營(yíng)養(yǎng)健康的追求，功能保健型餅干的開(kāi)發(fā)是餅干行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)[7]。本實(shí)驗(yàn)在酥性餅干制作的基礎(chǔ)上，用木糖醇代替蔗糖作為甜味劑，并加入營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值高的參薯和藜麥，制得參薯藜麥無(wú)糖型餅干，并對(duì)餅干的微生物、理化、營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)及體外消化特性進(jìn)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(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)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(nóng)貿(mào)市場(chǎng)；藜麥粉 內(nèi)蒙古裕品源農(nóng)牧業(yè)有限公司；低筋小麥粉 中糧面業(yè)；奶粉 雀巢（中國(guó)）有限公司；木糖醇 浙江華康藥業(yè)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(jī)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(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)FTC公司；FA1604電子分析天平 上海光學(xué)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(jì) 上海精密科學(xué)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(jì)，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(chǎn)工藝流程及操作要點(diǎn)

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(fēng)恒溫干燥箱，60 ℃條件下干燥24 h，用破壁機(jī)粉碎后過(guò)60目篩，放干燥器保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2.2 面團(tuán)的調(diào)制 將水、木糖醇粉、食鹽、檸檬酸投入過(guò)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(xì)膩的面團(tuán)。用保鮮膜將調(diào)制好的面團(tuán)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(jī)將調(diào)制好的面團(tuán)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(shè)定為上火150 ℃、下火150 ℃，烘烤9 min，將烤箱提前預(yù)熱10～15 min。將餅干坯放入烤箱中烘烤。

近日，德州市林業(yè)局組織全體黨員赴齊河黨員教育體驗(yàn)基地參觀學(xué)習(xí)，回顧黨的光輝歲月，追憶黨的紅色歷史，重溫入黨誓詞，開(kāi)展了一次生動(dòng)而又深刻的黨性現(xiàn)場(chǎng)教育。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 單因素實(shí)驗(yàn) 根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，保持參薯藜麥無(wú)糖餅干基本配方不變，分別考察參薯粉與藜麥粉質(zhì)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(duì)參薯藜麥無(wú)糖餅干感官品質(zhì)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(jì)，設(shè)置混合粉添加量為30%，參薯粉與藜麥粉的質(zhì)量比為1:0、3:1、2:1、1:1、0:1五個(gè)水平，考察參薯粉與藜麥粉質(zhì)量比對(duì)餅干品質(zhì)的影響；設(shè)置參薯粉和藜麥粉的質(zhì)量比為1:1，混合粉添加量為15%、20%、25%、30%、35%五個(gè)水平，考察混合粉添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響；設(shè)置木糖醇添加量為20%、30%、40%、50%、60%五個(gè)水平，考察木糖醇添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響；設(shè)置油脂的添加量為10%、20%、30%、40%、50%五個(gè)水平，考察油脂添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響；設(shè)置奶粉的添加量為2%、3%、4%、5%、6%五個(gè)水平，考察奶粉添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響。

1.3.2 正交試驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)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(biāo)，以感官評(píng)價(jià)得分和剪切力為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，考察各因素對(duì)參薯藜麥無(wú)糖餅干品質(zhì)的影響，其正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素與水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.4 參薯藜麥餅干品質(zhì)的評(píng)定

1.4.1 餅干的感官評(píng)價(jià) 由10名經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的人員成立感官評(píng)價(jià)小組，對(duì)參薯藜麥無(wú)糖餅干進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，總評(píng)分為100分[8]。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)表2，取其平均值作為評(píng)分結(jié)果。

表2 參薯藜麥餅干感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表Table 2 Sensory evaluation standard of cereals and biscuits

1.4.2 餅干的質(zhì)構(gòu)測(cè)定 采用質(zhì)構(gòu)儀，選擇三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，測(cè)定參薯藜麥餅干的剪切力。設(shè)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(cè)定6次，計(jì)算平均剪切力數(shù)值。

1.4.3 餅干微生物和理化指標(biāo)測(cè)定 參考食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)參薯藜麥餅干成品進(jìn)行水分含量[9]、微生物指標(biāo)[10?12]、過(guò)氧化值[13]、酸價(jià)[14]、堿度[15]等理化和微生物指標(biāo)的檢測(cè)。同時(shí)，對(duì)優(yōu)化后餅干中的淀粉[16]、脂肪[17]、蛋白質(zhì)[18]、粗纖維[19]、吸水率[20]指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定添加參薯和藜麥對(duì)餅干各營(yíng)養(yǎng)成分的影響。

1.4.4 餅干體外消化特性分析 測(cè)定參薯藜麥餅干和對(duì)照餅干在0～180 min內(nèi)的淀粉水解率，對(duì)照餅干中低筋小麥粉添加量為100%，無(wú)參薯粉和藜麥粉，其余配方同參薯藜麥餅干最佳配方，計(jì)算參薯藜麥餅干的淀粉水解指數(shù)（HI）和預(yù)估血糖生成指數(shù)（EGI） ，對(duì)參薯藜麥餅干進(jìn)行體外消化特性分析[21?22]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)處理組平行測(cè)定3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。數(shù)據(jù)處理采用Excel 2013和SPSS 19.0軟件，作圖采用Origin 8.6進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 參薯粉與藜麥粉質(zhì)量比對(duì)餅干品質(zhì)的影響 由圖1可知，隨參薯粉比例升高，感官評(píng)分呈先增加后下降的變化趨勢(shì)，剪切力未出現(xiàn)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(lái)越明顯，參薯的風(fēng)味也隨之明顯，當(dāng)參薯粉與藜麥粉質(zhì)量比為1:0和3:1時(shí)，餅干面團(tuán)黏度增大難于操作，成型困難；參薯粉與藜麥粉質(zhì)量比為1:1和0:1時(shí)，藜麥的苦澀味較明顯。剪切力是表示食品質(zhì)構(gòu)的重要指標(biāo)，剪切力數(shù)值越小，表示餅干越疏松適口[23]。當(dāng)參薯粉與藜麥粉質(zhì)量比為2:1時(shí)，餅干呈現(xiàn)出均勻的淡紫色，具有清淺的參薯和藜麥的特殊風(fēng)味，餅干質(zhì)量最佳。

圖1 參薯粉與藜麥粉質(zhì)量比對(duì)餅干品質(zhì)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(duì)餅干品質(zhì)的影響 在面團(tuán)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(fēng)味。由圖2可知，隨混合粉添加量逐步增高，感官評(píng)分呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，而剪切力的變化則相反。添加參薯藜麥混合粉可能會(huì)緩沖面團(tuán)面筋結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)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(dāng)混合粉添加量少于25%時(shí)，餅干參薯藜麥風(fēng)味清淡，但高于25%時(shí)，餅干口感略粗糙僵硬，表面容易干裂。根據(jù)感官評(píng)分和剪切力綜合分析，當(dāng)參薯藜麥混合粉添加量為25%時(shí)，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(zhì)量最佳。

圖2 參薯藜麥混合粉添加量對(duì)餅干品質(zhì)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(duì)餅干品質(zhì)的影響 由圖3可知，隨著木糖醇添加量逐步升高，感官評(píng)分呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，而剪切力則持續(xù)增大。木糖醇添加量為40%時(shí)，餅干的感官評(píng)分最高。木糖醇添加量在20%時(shí)，面團(tuán)太硬，不宜成型，餅干甜度太淡，口感不佳。當(dāng)木糖醇添加量在50%～60%時(shí)，面團(tuán)黏度太大，亦不易成型，餅干甜味濃、粘牙、不酥脆，感官評(píng)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(fā)，餅干變厚，餅干剪切力越來(lái)越大，口感變硬[24]。根據(jù)感官評(píng)分和剪切力綜合分析，當(dāng)木糖醇添加量為30%～40%時(shí)，餅干的甜味適宜，面團(tuán)黏度和成型度適中，餅干質(zhì)量最佳。

圖3 木糖醇添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of amount of xylitol on the quality of biscuits

2.1.4 油脂添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響 由圖4可知，隨油脂添加量逐步升高，感官評(píng)分呈先升高后下降的變化趨勢(shì)，而剪切力的變化則相反。油脂添加量為30%時(shí)，餅干表面無(wú)裂痕、口感酥脆；當(dāng)油脂添加量過(guò)低時(shí)，餅干面團(tuán)調(diào)制面團(tuán)黏膩、較硬不易成型，餅干成品口感粗糙、不酥脆、無(wú)油光；而油脂添加量超過(guò)40%時(shí)，面團(tuán)松散不易成型，餅干顏色偏深、有裂痕，口感偏硬，油脂味上升?？赡苡捎诤婵具^(guò)程中，過(guò)量油脂會(huì)使餅干表面形成一層油膜，阻礙餅干中水分和氣體的散發(fā)，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(jìn)一步優(yōu)化。

圖4 油脂添加量對(duì)餅干品質(zhì)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(duì)餅干品質(zhì)的影響 由圖5可知，隨著奶粉添加量逐步增加，餅干感官評(píng)分呈先升高后下降的變化趨勢(shì)，但剪切力未呈現(xiàn)明顯變化。添加奶粉可使餅干的風(fēng)味和口感更好。當(dāng)奶粉的添加量過(guò)高時(shí)，濃郁的奶粉香氣會(huì)部分掩蓋參薯和藜麥的風(fēng)味。為使餅干既有特有的風(fēng)味和口感，又有奶粉的香味，選擇奶粉添加量為4%～6%進(jìn)一步優(yōu)化。

圖5 奶粉添加量對(duì)餅干品質(zhì)的影響Fig.5 Effect of milk powder on the quality of biscuits

2.2 正交試驗(yàn)

試驗(yàn)中4個(gè)因素對(duì)餅干品質(zhì)的影響順序?yàn)锽>A>D>C（表3），從而得出最優(yōu)組合為A1B1C2D2，即以混合粉（低筋小麥粉、參薯粉和藜麥粉）100%計(jì)，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(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到的餅干感官評(píng)分達(dá)到93.6分，剪切力為4.13 N。

表3 參薯藜麥餅干正交試驗(yàn)結(jié)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(yàn)結(jié)果與分析

參薯藜麥餅干的理化和微生物檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，按最佳工藝配方制作出來(lái)的參薯藜麥餅干的理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)均符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)。

表4 參薯藜麥餅干的理化和微生物指標(biāo)檢測(cè)結(jié)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(yíng)養(yǎng)特性分析

對(duì)成品餅干中的淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、吸水率進(jìn)行測(cè)定，結(jié)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(duì)照餅干的89.17%，說(shuō)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(duì)照餅干的7.27倍，粗纖維含量高容易使人產(chǎn)生飽腹感，可以間接地降低血糖水平。脂肪含量低于對(duì)照餅干高纖維低脂肪的產(chǎn)品特點(diǎn)更符合消費(fèi)者營(yíng)養(yǎng)健康的消費(fèi)理念。

表5 參薯藜麥餅干與空白對(duì)照餅干的對(duì)比結(jié)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(duì)參薯藜麥餅干的淀粉水解率進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖6。由圖6可知，對(duì)照餅干和參薯藜麥餅干在0～30 min水解率相對(duì)較快。參薯藜麥餅干在120～180 min內(nèi)水解率趨于平穩(wěn)，在180 min時(shí)，水解率為50.4%；而對(duì)照餅干在30～180 min內(nèi)，水解率上升趨勢(shì)依然較明顯，在180 min時(shí)，水解率達(dá)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，限制了餅干的消化率[26]。

圖6 參薯藜麥餅干和對(duì)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(shù)食品[27]。預(yù)估血糖生成指數(shù)（EGI）用于評(píng)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(duì)淀粉顆粒進(jìn)行包埋導(dǎo)致淀粉顆粒的消化水解率降低[27]。由此可見(jiàn)，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(shù)。

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

3 結(jié)論

在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)正交優(yōu)化試驗(yàn)，最終確定了參薯藜麥無(wú)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(jì)，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(biāo)和微生物指標(biāo)均符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)，且具有高纖維低脂肪的特點(diǎn)，其水解指數(shù)和預(yù)估血糖生成指數(shù)（EGI）分別為55.12、69.97，屬于中等血糖生成指數(shù)食品。說(shuō)明參薯粉和藜麥粉的加入不僅僅賦予餅干新的風(fēng)味，更重要的是提高了餅干的保健功能，具有良好的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景。