利用高直链淀粉玉米淀粉和烘焙温度来调节苏打饼的淀粉消化率和质地

《Journal of Cereal Science》：Leveraging high-amylose maize starch and baking temperature to modulate starch digestibility and texture of soda crackers

淀粉可消化性及质构特性研究。通过将40%-60%高直链玉米淀粉（HAMS）替代小麦粉制备不同烘焙温度（130-170℃）的苏打饼干，发现HAMS的晶型结构及 Amylose-Lipid复合物显著降低淀粉可消化性，并影响质构特性。

　　

张飞阳|刘泽华|周琼|赵仁勇|张胜军|江洪新

河南工业大学食品科学与技术学院，中国郑州450001

摘要

本研究的目的是探讨在不同温度下烘焙的富含高直链淀粉（HAMS）的苏打饼干中的淀粉消化率和质地特性。通过用HAMS部分替代40-60%的小麦粉，并在130-170°C下烘焙来制备苏打饼干。添加HAMS后，饼干的比体积和抗破断力有所降低。体外消化结果表明，增加HAMS含量和降低烘焙温度会显著降低苏打饼干的淀粉消化率。偏振光显微镜观察显示，小麦淀粉颗粒在较高烘焙温度下发生糊化，而HAMS颗粒保持其颗粒形状且双折射较弱。X射线衍射图谱证实了HAMS富含的苏打饼干中保留了B型多晶型以及存在直链淀粉-脂质复合物。这些结果表明，颗粒完整性、有限的膨胀、热稳定的晶体结构以及直链淀粉-脂质复合物的存在共同导致了HAMS富含的苏打饼干较低的淀粉消化率。本研究为开发具有较低淀粉消化率和理想质地的烘焙食品提供了宝贵的见解。

引言

含淀粉的食物通常在食用前需要烹饪。烹饪过程会使淀粉糊化，从而提高酶的可及性，显著加速消化过程，导致餐后血糖迅速升高（Lu等人，2022年）。在过去的几十年中，含有50-80%直链淀粉的高直链淀粉（HAMS）已被商业化并广泛应用于食品和非食品领域（Obadi等人，2023年）。由于HAMS中含有较高比例的直链淀粉分子，它们在颗粒中形成了长链双螺旋晶体结构（Cheng等人，2024年；Gu等人，2024a年；Jiang等人，2010a年；Zhong等人，2018年）。这些有序的晶体结构对酶水解具有很强的抵抗力，从而导致其中含有较高比例的抗性淀粉II型（RS2）（Jiang等人，2010a年；Zhong等人，2018年）。长期食用含有RS的食物有许多健康益处，如改善肠道健康、增强胰岛素敏感性和降低血糖水平（Obadi等人，2023年）。因此，将HAMS加入食品配方中是一种有效的方法，可以减轻餐后血糖反应，有益于人类健康。

HAMS已被用于烘焙产品中，以降低淀粉消化率和餐后血糖反应（Arp等人，2018年；Giuberti等人，2016年；Ozturk等人，2009年；Sarka等人，2017年；Zhong等人，2018年）。例如，当添加20%或更多的HAMS（约70%的直链淀粉）时，面包中的RS含量会增加（Arp等人，2018年；Ozturk等人，2009年；Roman & Martinez，2019年）。用40%的HAMS（55.9%的直链淀粉）替代蛋糕中的小麦粉，可以使RS含量从对照组的0.6%增加到2.9%（Zhong等人，2018年）。在另一项研究中，使用了Ingredion公司的商业HAMS产品Hi-maize 260来替代面包制作中的小麦粉（Arp等人，2018年）。30%的替代使面包的估计血糖指数（eGI）降至76.5，这主要归因于Hi-maize 260在烘焙过程中的高热稳定性。类似地，Giuberti等人（2016年）将饼干中的RS含量从对照组的1.6%增加到10.7%，并将eGI从89降低到60，同时保持了可接受的总体感官属性。这些研究表明，HAMS由于其直链淀粉分子形成的长链双螺旋晶体结构而具有热稳定性，从而导致烘焙产品中的淀粉消化率较低（Jiang等人，2010a年；Mahmood等人，2026年）。尽管HAMS在面包、蛋糕和饼干中的益处已被证实，但其用于苏打饼干配方的应用仍大多未得到探索。

苏打饼干因其即食便利性、长保质期和吸引人的质地而成为最受欢迎的烘焙食品之一（Devi & Khatkar，2016年）。在烘焙过程中，温度是决定苏打饼干结构和特性的关键因素（Baldino等人，2014年）。温度引起的HAMS结构变化及其与苏打饼干中淀粉消化率和质地之间的机制关系尚未得到系统研究。此外，关于高HAMS替代比例的苏打饼干的研究仍然很少。HAMS的高替代比例和烘焙温度对苏打饼干的综合影响仍有待了解。

因此，本研究的目的是探讨高HAMS替代比例（40%、50%和60%）和不同烘焙温度（130°C、150°C和170°C）对苏打饼干质地和感官属性的影响，并从淀粉结构演变的角度阐明其背后的机制。假设在适当的烘焙温度下，苏打饼干中的HAMS颗粒膨胀有限，同时部分保留了晶体结构，并促进了直链淀粉-脂质复合物的形成。这些结构特征共同限制了酶对淀粉的可及性，从而降低了苏打饼干的淀粉消化率。本研究为HAMS在苏打饼干生产中的应用提供了见解，并有助于健康食品行业的发展。

材料与化学品

含有68.4%直链淀粉的HAMS由安徽华明太和生物工程有限公司（中国安徽巢湖）提供。小麦粉（8.8%蛋白质）、酵母和小苏打从安琪酵母有限公司（中国湖北宜昌）购买。活性小麦面筋（80.0%蛋白质）从南海绥阳食品原料有限公司（中国广东佛山）购买。植物油从安徽中粮油脂有限公司（中国安徽蚌埠）购买。碳酸氢铵从罗河购买

复合面粉的糊化特性

复合面粉的糊化特性如图1所示。不含HAMS的面粉的峰值粘度、最低点粘度、崩解粘度和回弹性粘度均高于含有40%、50%和60% HAMS的复合面粉。随着HAMS添加量的增加（从40%到60%），复合面粉的峰值粘度和最低点粘度有所下降。这归因于HAMS颗粒的低膨胀（图1），这是由于直链淀粉形成了耐热的、长链的双螺旋晶体结构

结论

将40-60%的HAMS添加到苏打饼干中降低了比体积、抗破断力、淀粉消化率和感官评分。将烘焙温度从130°C提高到170°C倾向于增加HAMS富含饼干的抗破断力、感官评分和淀粉消化率，这得益于HAMS更高的糊化程度，表现为较弱的双折射。苏打饼干中的HAMS颗粒保持了其颗粒结构和B型晶体结构，

作者贡献声明

张胜军：撰写——审阅与编辑、研究。江洪新：撰写——审阅与编辑、可视化、监督、项目管理、资金获取、概念化。周琼：方法学、研究、数据分析、数据管理。赵仁勇：撰写——审阅与编辑、研究。张飞阳：撰写——初稿、软件使用、方法学、研究、数据分析、数据管理、概念化。刘泽华：撰写——审阅与编辑，

未引用参考文献

Li, 2013.

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了河南省重大科技项目（231100110300）、河南工业大学青年骨干教师培养计划（21421289）、河南工业大学高水平人才研究启动基金项目（2022BS039）以及河南工业大学创新团队培养计划的支持。