《食品科学》：西北农林科技大学马婷婷教授等：猕猴桃淀粉部分替代小麦粉对饼干品质属性和贮藏特性的影响

饼干作为风靡全球的休闲烘焙美食之一，以水分低、质地酥脆、货架期较长和便于携带等特性而备受消费者青睐。然而，高油高糖是传统饼干的典型特征，其血糖生成指数（GI）通常大于70，属于高GI食品，这极大限制了控糖群体以及血糖代谢异常人群的消费需求。另外，随着消费升级，当前市场对饼干等烘焙制品的消费需求正呈现出多元化与个性化的发展趋势。因此，为顺应这一趋势，开发风味健康双导向的新型低GI饼干对于满足消费者健康需求、丰富饼干品种具有重要意义。

近年来，研究者们主要通过采用低GI原料替代传统配方组分、应用湿热处理等加工技术、添加功能性成分等多种方式降低饼干GI。尽管这些研究取得了一定成果，但也受到原料供应稳定性不足、生产工艺复杂及市场对新配方接受度有限等因素制约，目前低GI饼干的大规模产业化仍面临显著挑战。因此，开发兼具经济效益、工艺简易性与市场接受度的低GI饼干产品，仍需探索新的解决方案。在低GI饼干研发领域，筛选适宜的淀粉基原料以替换传统高GI原料始终是研究热点。近年来，多种新型果蔬源淀粉如青香蕉淀粉、面包果淀粉、芒果核淀粉、山药淀粉、猕猴桃淀粉（KS）等被开发利用。目前已有研究者尝试将新型果蔬源淀粉添加到饼干中以改善其质地、营养以及消化特性。李明娟等发现添加富含大量抗性淀粉（RS）的青香蕉粉能够改善饼干的感官品质及质地特性，降低了饼干的预计血糖生成指数（eGI），具有调节血糖的保健功能。

猕猴桃是一种极具发展潜力的水果资源。然而，由于自然因素及栽培管理技术不足等原因，产生了大量不符合商业标准的残次硬果，这些果实大部分无法鲜食或经后熟制成果汁、果酒等优质产品，主要处置方式包括折价销售、直接废弃或填埋处理等，因此，利用这些残次硬果提取KS是解决猕猴桃产业中固体废弃物问题的新策略。先前研究发现，KS是一种量大质优的新型果蔬来源淀粉，具有直链淀粉和RS含量高、抗氧化活性高等特点，表现出良好的低GI食品开发潜力，被视为一种极具应用前景的功能性淀粉基食品原料。目前已有研究将KS应用于焙烤食品加工中，She Zhenyun等发现使用KS部分替代小麦粉后，面包由高GI食品转变为中等GI食品，并在一定程度上延长了其保质期。然而，其在饼干加工中的实际应用潜力尚未挖掘。

因此，西北农林科技大学食品科学与工程学院的赵婧如、佘珍云、马婷婷等人采用不同比例（15%、20%、25%，m/m）的KS替代小麦粉制作饼干，探究KS替代对混合粉的持水性、持油性、糊化特性以及面团流变学特性和微观结构等影响，在此基础上进一步探究不同比例的KS替代对成品饼干品质、消化特性以及贮藏特性的影响，以期获得风味健康双导向的低GI饼干。

01

混合粉的理化特性分析

1.1 混合粉的持水性与持油性分析

饼干原料粉的良好持水能力有助于改善面团加工性能并延长产品货架期，而其持油特性则有助于形成酥松质地和良好风味。如表1所示，随着KS替代量的增大，混合粉的持水性呈剂量依赖性增加（P＜0.05），这表明KS相较于小麦粉具有更优异的持水特性。先前已有研究表明，KS中富含膳食纤维，其具有较高的持水能力。由表2可知，与小麦粉相比，KS具有较高的粗纤维含量，可以有效抑制水分的迁移与散失，因此，随着KS替代比例的上升，混合粉的整体持水性显著增强（P＜0.05）。申茹晓等将富含膳食纤维的白芸豆粉添加到饼干中也得到类似的结论。淀粉的持油性受淀粉颗粒尺寸及体系中共存组分等多种因素影响。如表1所示，当KS替代量为25%时，混合粉的持油性由0.70 g/g显著增加至0.76 g/g（P＜0.05）。这主要是由于KS为小颗粒淀粉，具有较大的比表面积，从而增加了对油脂的吸附量。

1.2 混合粉的糊化特性分析

淀粉糊化是决定饼干质地和口感的关键加工过程。由表3可知，随着KS替代量的增加，混合粉的PV、TV和FV均呈剂量依赖性显著上升（P＜0.05）。一方面可能是由于KS自身具有较高的黏度；另一方面，KS替代后混合粉中的总淀粉含量升高，更多淀粉颗粒可被糊化，这也可能会导致体系黏度增大。与对照组相比，加入KS后混合粉的BD显著升高（P＜0.05），且呈剂量依赖性，这表明随KS添加量增加，混合粉体系的热糊稳定性逐渐变差。She Zhenyun等研究发现，当KS替代比例≥15%时，KS-小麦粉混合粉的BD显著增加，其热糊稳定性降低且淀粉颗粒的损伤程度加剧。当KS替代量在15%～25%范围时，SB由775.00 cP（0%）显著增加至976.00～1 071.00 cP（P＜0.05），这主要与KS中较高的直链淀粉含量有关，贮藏过程中直链淀粉较支链淀粉更易重结晶，高直链淀粉含量促进有序刚性结构的形成，通常更易加速淀粉老化。KS替代后，混合粉的峰值时间无显著变化（P＞0.05），而PT显著降低（P＜0.05），主要是由于KS替代降低了混合粉的蛋白质含量（表2），使其对淀粉糊化的抑制作用减弱，体系的PT也随之降低。这与Zhao Qinyu等的研究结果一致。以上结果表明，KS替代后的体系更易发生糊化，该特性有利于优化饼干焙烤工艺参数，同时可降低能耗并提升生产效率。

1.3 面团的流变特性分析

面团的流变特性影响饼干的质地、口感与最终品质。如图1A所示，随着角频率的增加，面团样品的储能模量（G’）和损耗模量（G”）均呈上升趋势，且这种增长幅度随KS替代比例的增加而显著增强，表明KS的加入显著增强了面团的黏弹性。Roman等发现随着配方中小颗粒B型小麦淀粉比例的增加，面团的黏弹性模量显著提高。同样地，这一现象也可归因于KS是一种小颗粒淀粉，其能够在面筋网络中紧密堆积，从而增强了面团结构的致密性，并显著提升了面团的流变性能。另一方面，由于小颗粒KS的比表面积较大，具有更强的吸水性（表4），从而增加了面团的黏弹性模量。由图1B可知，不同替代比例KS-小麦粉复合面团的损耗角正切tan δ（G”/G’）均小于1，说明KS替代后面团的弹性特征占据主导地位，表明面团的类固体特征未改变。KS替代量在15%～25%范围内，复合面团的黏弹性增强，意味着面团的操作难度加大。

1.4 面团的混揉特性分析

图1C展示了复合面团在混合和加热过程中的Mixolab曲线。由表4可知，复合面团的WA随着KS替代比例的增加呈剂量依赖性增加（P＜0.05）。这可能归因于膳食纤维所含极性基团对水分子的强吸附作用，因此当富含膳食纤维的KS替代后，混合体系的WA显著提高，王清月也发现添加富含纤维的藜麦粉后面团的WA显著增加。此外，KS替代后，复合面团的TF、TS以及C2均显著降低（P＜0.05），表明面团的蛋白弱化程度加剧、筋力下降，从而导致面筋网络稳定性降低。这一变化使得面团的延展性和可操作性变差，其主要原因是KS替代降低了体系的蛋白质含量（表2）。然而，KS替代对表征峰值黏度的C3无显著影响（P＞0.05），这与糊化特性的测试结果存在差异，可能是由于仪器精度和测试条件不同所致。随着KS替代比例的增加，C4呈剂量依赖性显著上升（P＜0.05），表明KS替代虽然降低了体系的热糊稳定性，但提高了其抗酶解性，可能有利于延缓饼干的消化。

1.5 面团的质构特性分析

通过量化分析面团的硬度、弹性等质构参数，能够为优化饼干配方和工艺提供科学指导，从而精准调控产品质地与口感。如表5所示，随着KS替代比例的增加，面团的硬度由85.84 g（0%）显著增加至266.79 g（25%）（P＜0.05）。这可能归因于膳食纤维的刚性结构和高持水能力。此外，由2.1.2节可知，随KS替代比例增加，体系黏度增大，增强了面团抗变形的能力，从而导致其硬度上升。KS替代对面团的弹性无显著影响（P＞0.05），而面团的黏着性、内聚性和回复性均随KS替代比例的增加而逐渐降低。这主要与面筋蛋白分子间的交联和聚合受到干扰有关。随着KS的加入，面筋蛋白的聚集和交联过程可能受到阻碍，导致面筋网络结构变得不完整或疏松。同时，面筋蛋白的含量相对减少，进一步加剧了面团结构的松散性，使得面团在制作过程中难以成型。未来应重点关注通过优化配方或改良工艺改善高比例KS替代面团的成型性，以解决其结构松散带来的操作难题。

02

饼干的品质特性分析

2.1 烘焙特性分析

饼干的烘焙特性参数共同反映了饼干在烘焙过程中的物理和化学变化情况，是评估产品质量和优化工艺的重要指标。如表6所示，KS替代使饼干的烘烤损失显著增加，其质量和厚度均呈剂量依赖性显著降低（P＜0.05）。这主要归因于KS稀释了体系中的面筋蛋白，削弱了面筋网络结构的稳定性，从而抑制了饼干在焙烤过程中的膨胀，最终使饼干的质量和厚度下降。此外，KS较强的水结合能力也可能使饼干的气体保留性变差，从而导致饼干变薄。由于扁平的饼干形状便于堆叠和包装，因此厚度较小的饼干通常被认为质量更高。KS替代对饼干的SV无显著影响（P＞0.05），这可能归因于小颗粒KS在面筋网络中的填充作用。

2.2 质构特性分析

由表6可知，KS替代后饼干的硬度显著降低和脆度显著提高（P＜0.05）。这可能归因于2 个方面：一方面，15%～25%的KS替代后面筋蛋白被稀释，其含量降低，导致饼干中的面筋网络结构变得疏松，承受外力的能力也随之下降；另一方面，KS替代显著提升了混合粉的持水性和持油性（表1），使饼干内部可保留更多的水分和油脂，进一步弱化了面筋网络结构，导致硬度降低和脆度升高。在本研究中，KS替代后饼干的质地显著改善，符合优质酥性饼干的特性。

2.3 颜色分析

饼干的颜色是评价其品质的重要视觉指标。由图2A、B可知，KS替代显著影响了饼干顶部和底部的色泽。与对照组（0%）相比，随着KS替代量的增加，a*向左移动，表明饼干颜色有逐渐变绿的趋势；而b*下移，表明饼干的黄色逐渐变淡。此外，与对照组相比，随着KS替代量的增加，L*、C*、h°、BI也显著下降（P＜0.05）（图2C）。饼干色泽与烘焙过程中发生的淀粉糊精化、美拉德反应、焦糖化作用等因素有关。何泽东等发现白参菌粉的添加能够增加饼干中的蛋白质含量，促进褐色物质的生成，从而使饼干颜色加深。而本研究中KS的加入稀释了面筋蛋白的含量，减少了美拉德反应所需氨基酸的含量，进而抑制了褐变进程，最终使饼干呈现较浅的色泽。综上，KS替代后饼干的颜色变暗，整体颜色向黄绿色迁移。

03

感官评价分析

本研究通过人工感官评价实验探究了消费者对KS替代小麦粉饼干的接受度，结果如图2D所示。饼干的整体外观形态如图2E所示。KS替代对饼干的颜色、外观、质地、滋味和气味评分均有显著影响（P＜0.05）。从外观得分来看，添加25% KS的饼干得分显著低于其他替代比例（P＜0.05），表明过高的KS替代会对饼干外观产生不利影响。在质地方面，20% KS替代组得分显著高于其他组（P＜0.05），随着KS替代比例的增加，饼干的硬度显著降低，脆度显著升高，质地更疏松、易咀嚼，因此得分较高；但当KS替代比例增至25%时，出现结构松散和易碎现象，导致质地评分降低。在滋味和气味方面，评分随KS替代比例的增加呈先升后降趋势。其中，20% KS替代组得分显著高于其他组（P＜0.05），表明15%～20%的KS替代可有效提升饼干风味，但当替代比例过高时，其对风味的负面影响开始显现。从总体可接受度来看，20% KS替代的饼干得分最高（8.51），其外观诱人、质地疏松易咀嚼且风味独特，获得感官评价员的一致好评。

04

微观结构分析

为了进一步探究KS替代对面团和饼干结构的影响，通过扫描电子显微镜观察了面团和饼干中的面筋网络和KS颗粒的分布变化，以揭示其与宏观性质变化之间的内在联系。图3A比较了KS与低筋小麦粉的微观结构，低筋小麦粉由大A型小麦淀粉颗粒、小B型小麦淀粉颗粒和麸质构成。相比之下，KS颗粒尺寸较小，呈现不规则多边形。如图3B所示，未添加KS的面团中，面筋网络结构连续且完整（红色圆圈和蓝色箭头），小麦淀粉均匀分布于面筋网络和油脂中。在15% KS替代的面团中，大部分淀粉仍被面筋和油脂包裹，但少量淀粉颗粒开始裸露。此时，面筋网络虽保持相对完整，但出现了细密的小孔隙（绿色箭头），这是KS填充阻碍了面筋蛋白之间的交联所致。当KS替代量增至20%，孔隙进一步扩大（绿色箭头），面筋网络结构变得松散，更多淀粉颗粒暴露于面筋网络之外。在高比例KS替代（25%）的面团中，KS颗粒的物理填充作用使孔隙逐渐减小（绿色箭头），同时大量KS颗粒暴露于表面。曾佳的研究中也观察到类似现象，随着抗性糊精添加量的增加，面筋网络结构逐渐被破坏，淀粉颗粒暴露程度加剧。

在焙烤过程中，由于膨松剂-小苏打释放二氧化碳气体，以及水分受热蒸发形成水蒸气，这些气体在面团内部产生压力，促使面筋网络结构逐渐伸展和扩张，饼干的气孔相较面团明显扩大（图3C）。由于饼干含水量低，烘焙过程中仅有极少数淀粉颗粒发生不可逆的糊化，多数仍起填充支撑的作用。当少量KS替代（15%）时，部分淀粉颗粒暴露在表面（黄色圆圈）；同时面筋网络显著收缩（红色圆圈），且孔隙增多（蓝色箭头）。随着KS替代比例的进一步增加，孔隙数量减少、尺寸减小，此微观结构的变化可能会影响饼干的水分交换。

05

体外消化特性分析

淀粉是饼干的关键组分，其消化速率显著影响着饼干的能量释放效率，进而影响人体的血糖反应。本研究通过体外消化实验探究了KS替代对饼干消化过程的影响。如图4A所示，各组饼干的消化曲线趋势类似，在前40 min内被快速酶解，120 min后缓慢酶解，至180 min时达到最大酶解量，表明饼干中淀粉的消化遵循一级动力学。与未添加KS组相比，KS替代后饼干的淀粉消化率由67.15%显著降低至52.84%～61.43%，这表明KS替代后的饼干更不易被酶水解，可有效减缓血糖水平的上升。饼干的HI以及ρ∞随KS替代量的增加也呈现剂量依赖性降低（P＜0.05）（图4C）。这一结果主要与KS具有高直链淀粉含量（表2）相关，陆林的研究表明，直链淀粉含量与淀粉的抗消化特性呈显著正相关。饼干的淀粉组分如图4B所示，KS替代后，RDS含量从对照组的27.27%显著降低至16.55%～19.97%，而RS含量从对照组的34.25%显著提升至41.75%～50.11%（P＜0.05）。高RS含量也是饼干抗消化的原因之一。此外，饼干制作过程中水分使用极少，淀粉主要受热影响，RS不易被破坏，从而延缓了葡萄糖的释放，可达到慢消化的目的。先前已有研究表明，KS具有较高比例的长支链淀粉及较低的内源性α-淀粉酶活性，这也是提高饼干抗消化能力的原因之一。由图4C可知，对照组的eGI为79.39，属于高GI食物，而20%和25% KS替代的饼干eGI分别为68.18和64.99，属于中低GI食物。综上所述，KS替代显著降低了饼干的淀粉消化速率和eGI，增加了RS含量，从而减缓了血糖水平的上升，这为开发低GI饼干提供了理论依据。

06

贮藏特性分析

为了评估不同比例KS替代小麦粉对饼干贮藏特性的影响，将饼干在25 ℃条件下贮藏60 d，并分析了贮藏期间水分含量、POV和AV的变化。饼干在贮藏过程中普遍存在吸湿和脂肪氧化现象。如图5所示，各组的水分含量、POV和AV均随贮藏时间的延长而显著增加（P＜0.05），这符合饼干贮藏的常规变化趋势。由图5A可知，对照组（0%）的水分质量分数在50 d后超过了GB/T 20980—2021《饼干质量通则》中酥性饼干的水分质量分数限值（4%），而KS替代组的水分含量在整个贮藏期间始终低于国标要求。这主要归因于KS在面筋网络中的紧密堆积，显著减小了饼干的孔隙尺寸，抑制了空气流通和水分交换，从而限制了外界水分的进入以及内部水分的逸出；此外，KS较强的持水性（表1）有利于饼干在贮藏期间维持较低且稳定的水分含量。

AV和POV是衡量油脂及脂肪酸氧化程度的关键参数，能够有效评估饼干在贮藏过程中的脂质氧化情况。在POV方面，各组在贮藏期间均未超过GB 7100—2015《饼干》规定的0.25 g/100 g，但与对照组相比，KS替代显著降低了饼干在各个监测点的POV（P＜0.05）（图5B），一定程度上延缓了油脂的氧化，并且这种延缓作用是随着KS替代量的增加逐渐增强的。然而，KS替代对AV的影响较为复杂。与对照组相比，虽然KS抑制了AV的上升，但AV却随着KS替代比例增加而升高（图5C）。AV的增加与脂肪的水解酸败程度相关，较高的AV表明脂肪水解程度更高。综上，KS替代在改善饼干湿敏性和贮藏稳定性方面具有显著效果，但其对AV的影响需进一步优化。

07

结 论

本研究探讨了不同比例KS替代小麦粉对混合粉、面团以及成品饼干品质、消化特性及贮藏特性的影响。结果表明，15%～25%的KS替代小麦粉显著提高了混合粉的持水性和持油性，同时增强了面团黏弹性模量。然而，当KS替代比例达到25%时，面团处理难度显著增加。随着KS替代比例上升，面筋网络结构逐渐被破坏，淀粉颗粒暴露程度加剧。15%～20%的KS替代虽然显著降低了饼干的质量和厚度，但使其硬度和脆度得到优化，质地变得更为疏松易咀嚼，更符合优质酥性饼干的标准。然而，当KS替代比例为25%时，饼干变得易碎、掉渣，且风味品质有所下降。15%～25%的KS替代可显著增加饼干的RS含量，同时显著降低其淀粉消化率和eGI，有利于延缓血糖水平的上升。此外，添加KS的饼干油脂氧化和湿敏性均得到改善，贮藏稳定性显著提升。综上，20% KS替代的饼干不仅保持了良好的感官品质，同时具有调节血糖的潜在健康功效，是一款风味健康双导向的功能性饼干。本研究可为开发低GI饼干、丰富饼干品种提供可能，同时为KS在食品工业中的应用提供理论依据。未来的研究应着眼于工艺优化与配方改进，以期达到较高KS替代水平的同时，仍能确保产品兼顾良好的感官品质和血糖调控功效。

作者简介

通信作者：

马婷婷教授

西北农林科技大学食品科学与工程学院

马婷婷，博士（后），教授，博士研究生导师。主要从事果蔬食品营养健康评价与品质调控，包括果蔬营养高值化加工技术、果蔬加工过程风味形成机制、果蔬功能食品创新开发等研究。获陕西省教学成果特等奖、宁夏科技进步奖等奖项。以第一/通信作者在高水平杂志发表SCI论文50 篇，其中封面论文5 篇，ESI热点论文1 篇，ESI高被引论文4 篇。主持国家自然科学基金面上、青年基金，陕西省重点研发、企业横向等科研项目20余项。入选陕西省科协青年人才托举计划，中国果酒科创青年高层次人才，国家自然科学基金函评专家，陕西省猕猴桃体系岗位科学家，陕西省科技特派员，周至县猕猴桃深加工特聘专家。担任《食品工业科技》《Food Innovation and Advances》《Food Materials Research》青年编委，《Foods》客座编辑，《Frontiers in Horticulture》编辑，《Frontiers in Nutrition》编辑，《Molecules》客座编辑，《Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety》，《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》《The FASEB Journal》《Industrial Crops and Products》《Plant Foods for Human Nutrition》《Food Bioscience》《Molecular Biomedicine》《Horticulturae》《Food Science and Human Wellness》《中国农业科学》《食品科学》《食品工业科技》《食品与发酵工业》《现代食品科技》等41 本SCI期刊、12 本中文期刊审阅人。

第一作者：

赵婧如硕士研究生

西北农林科技大学食品科学与工程学院

赵婧如，西北农林科技大学食品科学与工程学院硕士研究生，研究方向为果蔬营养高值化加工与功能食品创新开发。

引文格式：

赵婧如, 佘珍云, 侯丹婷, 等. 猕猴桃淀粉部分替代小麦粉对饼干品质属性和贮藏特性的影响[J]. 食品科学, 2025, 46(24): 115-124. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250613-091.

ZHAO Jingru, SHE Zhenyun, HOU Danting, et al. Effect of partial substitution of wheat flour with kiwifruit starch on the quality and storage properties of biscuits[J]. Food Science, 2025, 46(24): 115-124. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250613-091.

实习编辑：梁雯菁；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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