Effects of Kudzu Starch Incorporation on the Properties of Blended Flour Dough and Quality of Shortbread Biscuits
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摘要: 采用葛根淀粉（Kudzu Starch，KS）部分替代小麦粉（Wheat Flour，WF）制备酥性饼干，用快速黏度分析仪、流变仪、色度仪、质构仪对混合粉面团特性和酥性饼干品质进行分析，选取酥性饼干的色差、硬度、酥脆性、葛根素含量以及感官评价总分共5个指标进行标准化处理后进行综合评分。结果表明，随着KS比例的增加，混合粉的葛根素含量、最终黏度和回生值显著增加（P<0.05），但面团的储能模量（Gˊ）和损耗模量（Gˊˊ）逐渐下降；KS的添加使酥性饼干颜色加深、色差变大；硬度和酥脆性均随KS比例的增加呈现先下降后上升的趋势，其中硬度在20%～30%最低，酥脆性在40%时最高；KS比例为20%时，感官评价总分最高，达到85.75。当KS比例在30%时，综合评分最高（67.08），此时酥性饼干中葛根素含量达到15.89 mg/kg。综合而言，KS部分替代WF有效的促进了酥性饼干品质的提升，最合适的替代比例为30%，实验结果为葛根食品的开发提供了依据。Abstract: Shortbread biscuits were baked using blended flour in which the wheat flour (WF) has been partially substituted with kudzu starch (KS). The properties of the blended flour dough and the quality of the resultant shortbread biscuits were analyzed using a rapid viscosity analyzer, rheometer, colorimeter, and texture analyzer. The color variation, hardness, crispness, puerarin content, and overall sensory evaluation score were selected as comprehensive scoring indexes, and the indexes were standardized to calculate comprehensive scores. The analysis revealed that with the increase in the KS proportion, the puerarin content, final viscosity, and retrogradation values of the blended flour increased significantly (P<0.05), whereas the storage modulus (Gˊ) and loss modulus (Gˊˊ) of the blended flour dough decreased progressively. KS-incorporated flour yielded shortbread biscuits with more accentuated and varied colors. The hardness and crispness of the biscuits initially diminished and then increased with rising KS proportions, with the minimum hardness achieved with 20%~30% KS and the maximum crispness attained at 40% KS. At a KS proportion of 20%, the overall sensory evaluation score peaked at an impressive 85.75 points. At a KS proportion of 30%, the overall score peaked at 67.08 points, corresponding to a puerarin content of 15.89 mg/kg in the biscuits. In summary, partially substituting WF with KS effectively improved the quality of shortbread biscuits, with the optimal substitution proportion being 30%. These experimental findings lay the groundwork for the development of KS-incorporated food products.
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Keywords:
- kudzu starch /
- pasting properties /
- dough /
- shortbread biscuit /
- textural properties
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葛根是一种多年生的半木本藤本植物，主要分布于亚洲、北美和南美，在我国广西、湖北、湖南、云南、四川等地有大规模种植，在食品和药品中有着悠久的应用历史，是我国最早列入“药食同源”目录的中药材之一[1]。现代医学研究表明，由于葛根富含多糖、葛根素等功能成分，使其具有解酒护肝、抗氧化、抗炎、防治心脑血管病和糖尿病等系列生理活性[2−4]。
淀粉是葛根最主要的成分，根据品种的不同可占葛根干重的30%～80%，由于葛根中葛根素的水溶性较低，采用沉淀法分离葛根淀粉后，淀粉中会存留大量葛根素，因此以葛根淀粉为配料制备的系列食品通常也被认为具有一定的功能活性而受到消费者的青睐[5]。现有文献中，葛根淀粉的研究主要集中在功能特性、改性等方面[6−8]，以葛根淀粉为配料的食品开发则主要集中于固体饮料（冲调型葛粉、代餐粉）和传统面食（面条、馒头等）[9−11]。
烘焙食品（面包、蛋糕、饼干等）是世界范围内消费最为广泛的食品之一。采用功能性淀粉部分替代小麦粉生产烘焙食品以改善其食用品质和消化特性的研究屡见报道。MENG等[12]采用10%～30%的马铃薯淀粉和甘薯淀粉部分替代小麦粉制备了面包，研究结果发现马铃薯淀粉和甘薯淀粉降低了面包的硬度，增加了比容和慢消化淀粉含量。MULARGIA等[13]采用蜡质玉米淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉和豌豆淀粉部分替代小麦粉制备了曲奇饼干，研究结果表明用量为45%的豌豆淀粉制备的曲奇饼干食用品质最佳，且能降低饼干的消化速率。
众多研究显示，功能性淀粉的部分替代对混合粉、面团的物理特性以及烘焙食品的食用品质均有显著的影响，因此本文拟采用葛根淀粉部分替代小麦粉制备酥性饼干，研究葛根淀粉对混合粉和面团物理特性以及饼干食用品质的影响，以期为葛根食品开发提供参考。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
葛根淀粉（Kudzu Starch，KS） 食用级，湖北葛百岁葛业有限公司；低筋小麦粉（Wheat Flour，WF） 食用级，河南雪健；绵白糖 食用级，安琪酵母；玉米油 金龙鱼；α-淀粉酶（100000 U/mL）、糖化酶（100000 U/mL） BR，阿拉丁；DNS试剂 AR，飞净试剂；芦丁标准品、葛根素标准品 ≥98%，源叶生物；直链淀粉试剂盒 南京建成；其余药品和试剂均为国产分析纯。
DHR-2流变仪 美国TA；TA. XT. Plus质构仪 英国SMS；CRTF32PD烤箱 广东伟仕达；RVA-Tec Master快速黏度分析仪 瑞典Perten；UltraScan PRO色度仪 美国Hunter Lab；PEN3电子鼻 德国Airsense公司；MS-70快速水分测定仪 日本AND；LC-15高效液相色谱仪、UV-1800紫外可见分光光度计 日本岛津。
1.2 实验方法
1.2.1 葛根淀粉酥性饼干的制备
混合粉的制备：按10%、20%、30%和40%的质量比例称取KS替代WF，制备混合粉（Kudzu starch and wheat flour blends，KW）。
酥性饼干面团的制备：原料混合→面团调制（20 min）→醒发（保鲜膜包裹静置20 min）→面片压制（厚度2 mm）。
酥性饼干的烘焙：面片→饼干胚成型（模具压制）→焙烤→冷却。
操作要点：KW混合粉过80目筛网备用；原料按KW100 g、玉米油30 g、糖粉16 g、水22 g的比例进行混合；糖粉加入水中充分搅打溶解，随后加入玉米油用搅拌器充分搅打形成乳浊液；向打发好的乳浊液中掺入过筛的混合粉进行搅拌，用堆叠法反复揉搓直至面团均匀、表面出油适中且无干粉；采用压面机（辊间距2 mm）压制面片，反复折叠换方向压制3次后成型；烤盘中均匀涂抹一层玉米油后将饼干胚置于烤盘，上下火设置为180 ℃，烘烤13 min。
1.2.2 混合粉成分与糊化特性的测定
1.2.2.1 水分含量测定
样品中水分含量测定，采用快速水分测定仪检测，测定温度105 ℃，测定终点设置为0.02 %/min。
1.2.2.2 总淀粉和直链淀粉含量测定
总淀粉含量测定时，试样的制备参照GB 5009.9-2023《食品中淀粉的测定》第一法酶水解法进行，样品完全水解后葡萄糖含量改用3,5-二硝基水杨酸法（DNS）进行测定。直链淀粉含量检测采用南京建成直链淀粉含量试剂盒进行检测。
1.2.2.3 蛋白和脂肪含量测定
蛋白含量参照GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》第一法凯氏定氮法进行测定；脂肪含量参照GB 5009.6-2016《食品中脂肪的测定》第一法索氏抽提法进行测定。
1.2.2.4 葛根素含量测定
葛根素含量测定，参照GB/T 22251-2008《保健食品中葛根素的测定》采用进行检测。用70%甲醇配制5、10L、20、30、40和50 μg/mL的系列标准溶液，进样后分别在波长247 nm下测定峰面积值，绘制葛根素标准曲线（y=114302x−310187；R2=0.9986）。称取5.0 g样品于烧瓶中，加入70%甲醇100 mL置于超声清洗仪中超声提取30 min，抽滤后滤液置于旋转蒸发仪蒸干，用少量70%甲醇润洗烧瓶，合并洗液至10 mL容量瓶定容，之后取定容液用0.45 μm微孔滤膜过滤后进样检测。液相色谱条件：色谱柱ShimNex CS C18（250 mm×4.6 mm，5 μm），流动相=甲醇:6%乙酸:水（25:3:72），流速0.6 mL/min，检测波长247 nm，柱温30 ℃，进样量10 μL。
1.2.2.5 混合粉糊化特性（RVA）测试
称取3.0 g KW混合粉（干基）和25 g水至RVA测试用铝筒，用浆叶搅拌均匀后上机测试。测试程序按照刘传菊等[14]的方法进行。
1.2.3 面团流变特性测试
取1.2.1中制备的面片（厚度2 mm）置于流变仪平台上，降下平板夹具（直径40 mm，板间距2 mm），精确刮去边角部分后迅速测试。测试温度25 ℃，应变0.1%，频率扫描范围0.1～100 Hz，采集样品储能模量（Gˊ）、损耗模量（Gˊˊ）以及损耗因子（tgδ）随频率的变化曲线。
采用幂律方程对模量-频率曲线进行非线性拟合[15]，拟合方程如下：
G′=K′×fn′ G″=K″×fn″ 式中，K′和K″为稠度系数（Pa·sn），f为频率（Hz），n′和n″为流动特征指数。
1.2.4 酥性饼干成分与食用品质测试
1.2.4.1 葛根酥性饼干色度测试
为防止饼干烘焙过程中温度不均匀造成颜色不均匀影响测试结果，取制备的酥性饼干研磨成粉末后，置于比色皿中上机测试，测量模式为全反射，测定明暗度（L*）、红绿值（a*）和黄蓝值（b*）并计算色差（ΔE）和白度值（W）[16]。
W=100−√(100−L∗)2+a∗2+b∗2 ΔE=√(ΔL∗)2+(Δa∗)2+(Δb∗)2 式中，ΔL∗、Δa∗和Δb∗分别为样品L*、a*和b*与WF酥性饼干（平均值）的差值。
1.2.4.2 葛根酥性饼干质构测试
采用穿刺实验和三点弯曲实验，获取质构数据为硬度和酥脆性。
穿刺实验：P/2探头；HDP/90带孔重载平台；力量感应元5 kg；测量模式为下压；测前速度1.00 mm/s，测中速度0.50 mm/s，测后速度10.00 mm/s；触发力5g；穿刺距离5 mm。
三点弯曲实验：HDP/3PB三点弯曲探头（支架跨度调整为20 mm）；HDP/90无孔重载平台；力量感应元5 kg；测量模式为下压；测试距离5 mm；测前速度1.00 mm/s，测中速度3.00 mm/s，测后速度10.00 mm/s；触发力5g。
1.2.4.3 葛根酥性饼干感官评价
选择10名食品科学专业学生，其中男女各5名，年龄在19～22岁，经培训后按表1评分标准进行感官评定。评分标准参考GB/T 20980-2021《饼干质量通则》中关于饼干的感官要求。
表 1 酥性饼干感官评定标准Table 1. Sensory evaluation criteria for shortbread biscuits指标 好 一般 差 形态 外形齐整，厚薄均匀，无变形，无凹底（25～30分） 有少量裂痕、变形、凹底，厚薄基本均匀
（19～24分）破碎较多，变形严重，凹底多，厚薄不均匀
（0～18分）色泽 色泽均匀、有光泽，无过焦、过白现象
（8～10分）色泽较为均匀，光泽不明显，有少量过焦、过白现象（5～7分） 色泽不均匀，表面无光泽，有大量过焦、过白现象（0～4分） 口感 酥松、松脆，不黏牙（25～30分） 较酥松、酥脆，有黏牙（19～24分） 僵硬，黏牙（0～18分） 组织 断面呈多孔状，细密、均匀（17～20分） 断面呈多孔状，粗糙、不均匀（13～16分） 断面无多孔结构，粗糙、不均匀（0～12分） 气味 香气浓郁，无异味（8～10分） 香气正常，无异味（5～7分） 香气较淡，有异味（0～4分） 1.2.4.4 酥性饼干成分测定
酥性饼干中水分、蛋白、脂肪和葛根素含量参照1.2.2中的方法进行测定。
1.2.4.5 葛根酥性饼干综合评分
参考张云亮等[17]的方法略作修改。为消除各测试指标单位差异，选取合适的葛根酥性饼干评价指标，对各指标数据进行无量纲归一化处理（归一化到区间[0,100]）。对于越大越好的指标（正向指标）测试值直接进行归一化处理，越小越好的指标（逆向指标）需在测试值之前加上负号再进行处理。综合评分为各指标归一化值的平均值，计算方式如下：
Ts=∑ni=1Zin 式中，Ts为样品综合评分；Zi为样品i指标的归一化值；i=1、2、…、n。
1.3 数据处理
质构测试两种方法所有样品均重复测试10次，色度测试各样品重复测试6次，其余各项测试均重复测定3次。采用Origin 2021作图并计算各项数据的平均值、标准差和显著性（P<0.05），其中显著性分析使用Fisher-LSD法。各测试数据的平均值、标准差及显著性，表示方式采用X±SD（平均值加减标准差）。
2. 结果与分析
2.1 葛根淀粉对混合粉化学组成的影响
表2为KS、WF和KW的化学组成。由表可见，WF的直链淀粉、蛋白和脂肪含量显著高于KS，葛根素在WF中未检出。KW混合粉中，随着KS比例的增加，总淀粉和直链淀粉略有下降，但差异不显著（P>0.05）；蛋白和脂肪含量随KS比例的增加显著下降（P<0.05），葛根素则显著上升（P<0.05）。
表 2 混合粉成分分析（干重）Table 2. Blended flour composition analysis (dry weight)KS比例（%） 总淀粉（g/100 g） 直链淀粉（g/100 g） 蛋白（g/100 g） 脂肪（g/100 g） 葛根素（mg/kg） 0（WF） 83.44±4.34a 22.58±1.82a 8.70±0.58a 1.21±0.13a / 10 83.12±4.20a 22.19±1.92ab 7.97±0.72ab 1.05±0.06ab 11.02±4.17c 20 82.73±3.72a 21.77±1.77ab 7.30±0.52bc 1.03±0.08ab 25.97±4.80bc 30 81.56±3.94a 21.34±1.72ab 6.64±0.34c 0.99±0.13ab 30.86±8.50bc 40 81.61±4.78a 20.95±1.61ab 5.74±0.44d 0.95±0.22b 44.47±9.65b 100（KS） 80.02±4.79a 19.02±1.35b 1.71±0.13e 0.54±0.07c 134.89±32.17a 注：“/”表示未检出，表8同；同列不同字母间有显著差异（P<0.05），表3~9同。 KW混合粉中蛋白、脂肪和葛根素含量的变化主要是由于KS具有较低的蛋白和脂肪含量以及较高的葛根素含量，当混合粉中KS比例增加时，稀释了混合粉中蛋白和脂肪的含量，同时KS的添加又为混合粉带入了大量的葛根素。葛根素是葛根最为重要的功能性成分，GB/T 30637-2014（食用葛根粉）中规定葛根粉中葛根素含量≥20 mg/kg即为合格品，而KW混合粉中葛根素含量在11.02～44.47 mg/kg，当KS比例≥20%时，KW混合粉中葛根素含量已超过国标食用葛根粉合格品的要求。混合粉成分分析表明适当添加KS虽然会降低蛋白、脂肪等营养素含量，但有利于提高混合粉的功能性。
2.2 葛根淀粉对混合粉糊化特性的影响
图1和表3分别是混合粉糊化曲线和糊化特征参数。KS的峰值黏度（PV）、谷值黏度（TV）、崩解值（BD）、最终黏度（FV）和回生值（SB）相较于WF分别高出101.13%、85.12%、133.71%、47.82%和5.01%；而峰值时间（PT）比WF缩短0.95 min。随着混合粉中KS比例的增加，PV、TV、BD、FV和SB均显著增加，PT显著下降，起糊温度无显著性变化。当KS比例为40%时，与WF相比，其PV、TV、BD、FV和SB分别增加了57.46%、57.33%、54.75%、37.70和15.17%，PT缩短了0.53 min。RVA测试中，黏度参数主要反映淀粉颗粒在糊化过程中吸水、膨胀、崩解及分子链纠缠而导致的颗粒、碎片或分子链相互间作用力的变化。混合粉糊化特性的变化主要由KS比例引起，虽然混合粉总淀粉含量无显著变化，但KS和WF不同的颗粒大小、结构强度、直/支链比例、结晶度以及其他非淀粉组分含量等均会影响其糊化特性，当KS比例增加时混合粉中淀粉颗粒组成随之变化从而引起糊化特性的变化。
表 3 混合粉糊化特征参数Table 3. Pasting property parameters of blended flourKS比例（%） 峰值黏度（mPa·s） 谷值黏度（mPa·s） 崩解值（mPa·s） 最终黏度（mPa·s） 回生值（mPa·s） 峰值时间（min） 起糊温度（℃） 0（WF） 1853.00±30.51f 1243.00±17.35f 610.00±36.06f 2326.33±48.42f 1083.33±58.16c 5.86±0.12a 80.33±0.03b 10 2025.67±40.50e 1370.67±32.87e 655.00±11.53e 2521.67±22.12e 1151.00±11.27b 5.76±0.10ab 80.37±0.06b 20 2278.33±23.07d 1565.33±13.05d 713.00±12.77d 2779.67±36.67d 1214.33±29.01a 5.67±0.07b 80.33±0.10b 30 2572.00±28.69c 1761.33±23.35c 810.67±8.62c 3010.33±32.72c 1249.00±12.29a 5.51±0.03c 80.37±0.06b 40 2899.67±23.50b 1955.67±13.28b 944.00±35.68b 3203.33±5.51b 1247.67±8.74a 5.33±0.07d 80.27±0.03b 100（KS） 3726.68±20.90a 2301.06±11.06a 1425.62±12.37a 3438.70±2.75a 1137.64±8.33b 4.91±0.03e 80.75±0.09a CAPPA等[18]的研究表明，RVA糊化参数与饼干的几何特性存在显著的线性相关性，其中PV、FV和SB与饼干的厚度正相关，与饼干的直径和扩散比呈负相关。LIU等[19]的研究表明，RVA糊化参数中PV、TV、BD、FV和SB均与饼干的感官评分呈显著正相关，而与饼干硬度呈负相关。上述饼干的厚度主要是指同等质量面团在烘焙过程中受热直至定型所维持的厚度，因此厚度越大表明面团烘焙时不易塌落，且成型的饼干具有较好的多孔结构，酥脆性越好。而较大的厚度、较小的扩散比以及更高的感官评分意味着饼干有着较好的食用品质。因此，从RVA特征参数来看KS的添加能有效改善酥性饼干的食用品质。
经线性拟合（图2）可发现KS比例在0%～40%时，其比例与PV、TV、BD、FV和SB呈线性正相关，与PT呈线性负相关，Pearson相关系数r在0.9472～0.9988（极强相关）。当将线性拟合范围扩大至100%（KS）时，SB与KS比例无相关性（r=0.0702），而PV、TV、BD、FV和PT与KS比例线性相关（r在0.8998～0.9962），但相关性稍弱于KS比例在0%～40%时。SUN等[20]研究了玉米粉替代部分小麦粉（Wheat Flour，WF；PV=1622.50 cp；FV=2020.50 cp）对混合粉糊化特性的影响，结果显示未经挤压处理的玉米粉（Unextruded Corn Flour，UECF；PV=1794.00 cp；FV=2895.00 cp）混合比例在0%～40%时，PV、FV和SB均线性上升，其中PV数据线性拟合r=0.9649；而经过挤压的玉米粉（Extruded Corn Flour，ECF；PV=545.00 cp；FV=308.50 cp）混合比例在0%～40%时，PV、FV和SB均线性下降，其中PV数据线性拟合r=−0.9867；该研究中混合粉的PV、FV和SB均与玉米粉的比例呈极强相关性，其中UECF混入时呈正相关，而ECF混入时则呈现负相关，主要原因在于UECF的PV、FV和SB均高于WF，这与本文测试结果一致。
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图 2 KS比例与混合粉RVA特征参数相关性分析Figure 2. Correlation analysis between KS proportions and RVA property parameters of blended flour众多研究表明采用淀粉基原料部分替代小麦粉制备混合粉，当混入物黏度高于小麦粉时，混合粉黏度上升，当混入物黏度低于小麦粉时混合粉黏度下降。至于黏度的上升或下降与混入物比例是否呈线性相关则与是否有累加效应有关[21]。当存在累加效应时，混合物体现出的糊化特性是其组分糊化特性的总和，混合物的糊化特性可以根据混合比例进行预测，而混合物如果呈现非累加效应，则组分间相互作用较强，其糊化特性无法预测[22−23]。本文中，KS比例在0%～40%时，混合比例和混合粉的糊化特性呈高度的线性相关，表明KS与WF相互作用较弱而呈累加效应，KW混合粉的糊化特性可根据KS混入比例进行预测。
2.3 葛根淀粉对面团流变特性的影响
图3为混合粉面团的流变曲线，储能模量G′和损耗模量G′′分别反映了面团的弹性和黏性；损耗因子tanδ是G′′与G′的比值，反映了面团黏弹性的比例，tanδ越大表明面团黏性越强，tanδ越小代表弹性越强。
在未添加KS时tanδ位于1附近，说明低筋小麦粉面团兼具一定的黏弹性，当KS比例增加时，混合粉面团tanδ均大于1，且随着KS比例增加而增大，表明加入KS后面团以黏性为主。幂律方程拟合结果（表3）显示，稠度系数K和流动特征指数n均随着KS比例的增加而降低，表明KS的加入使得面团流动性减弱，刚度降低[24]。随着KS比例的增加，混合粉面团的G′和G′′逐渐减小，tanδ逐渐增加，表明面团的黏弹性均被抑制。面团的流变特性取决于面筋和淀粉的含量、面筋网络的形成以及淀粉的颗粒状结构。随着KS比例的增加，混合粉中面筋的整体含量随之降低，面筋网络的形成更加困难，更多的淀粉暴露在面筋网络之外。此外，由于KS的加入，淀粉比例的升高会与蛋白竞争性吸收水分，导致面筋蛋白水合不充分，形成的面筋网络强度下降，从而导致G′和G′′下降[25]。TAO等[26]在研究马铃薯淀粉对面团流变特性的影响时亦发现马铃薯淀粉的增加降低了面团的G′和G′′；KAUR等[27]的报道显示，G′和G′′与饼干的硬度呈显著正相关。本文中KS的添加降低了面团的黏弹性，使得面团可塑性较强，烘焙后饼干硬度降低，对于酥性饼干酥脆的口感具有积极作用。
表 4 流变曲线拟合数据Table 4. Rheological curve fitting dataKS比例（%） G′ G′′ K′（Pa·sn） n′ R2 K′′（Pa·sn） n′′ R2 0（WF） 11129.18±1440.91a 0.23±0.03a 0.9608～0.9902 8564.08±750.63a 0.27±0.02a 0.9452～0.9898 10 10762.74±1920.06a 0.18±0.02b 0.9388～0.9596 8335.72±580.64a 0.23±0.01b 0.9729～0.9872 20 6001.67±2429.05b 0.14±0.02bc 0.9029～0.9300 6893.51±1035.37ab 0.21±0.01b 0.9579～0.9871 30 5590.85±947.91b 0.13±0.01c 0.9062～0.9954 6506.46±1201.25b 0.15±0.02c 0.9554～0.9701 40 5353.24±832.79b 0.12±0.02c 0.9315～0.9798 6077.84±754.99b 0.17±0.01c 0.9280～0.9823 2.4 葛根淀粉对酥性饼干食用品质的影响
2.4.1 葛根淀粉对酥性饼干色度的影响
WF原粉L*与KS无显著差异（P>0.05），但a*和b*显著高于KS（P<0.05），W显著低于KS（P<0.05），这可能跟WF中含有的粗纤维等非淀粉组分有关。混合粉经调制制备成酥性饼干后，整体颜色呈焦黄色，其L*和W远低于原粉，且添加KS后的饼干（10%～40%）L*和W显著降低（P<0.05），表明加入KS后饼干颜色加深。饼干烘焙过程中的颜色变化与淀粉糊化、焦糖化反应和美拉德反应有关，KS的加入可能带入了部分游离还原糖，促进了焦糖化和美拉德反应的发生，从而使饼干颜色加深[28]。以0%样品组为对照，取其L*、a*和b*的平均值计算各组样品的△E，△E越大表明样品与对照样品差距越大。结果显示，当KS比例在10%～40%时，△E在2.69～3.22（△E在2.00～4.00时表明样品间有中等以上差距，仅在特定应用中可接受），说明KS的添加对酥性饼干颜色有较大影响，且影响程度随其添加比例的增加而增大。
表 5 酥性饼干的色度Table 5. Color of shortbread biscuits样品 KS比例（%） L* a* b* W △E 原粉 KS 94.01±0.21a 0.16±0.01b 2.37±0.05b 93.56±0.17a / WF 93.52±0.60a 1.49±0.25a 8.35±0.20a 89.31±0.19b / 酥性饼干 0（WF） 79.28±1.35a 1.61±0.35c 17.84±0.46c 72.59±1.08a 1.29±0.57b 10 77.72±0.81b 2.67±0.46b 19.60±0.34a 70.20±0.61b 2.69±0.55a 20 77.55±0.48b 3.06±0.25ab 19.48±0.23a 70.12±0.29b 2.84±0.25a 30 77.30±0.50b 3.27±0.29a 19.43±0.34a 69.94±0.42b 3.08±0.38a 40 76.82±1.51b 3.48±0.34a 18.43±0.27b 70.17±1.24b 3.22±1.40a 2.4.2 葛根淀粉对饼干质构的影响
穿刺实验可模拟牙齿咀嚼饼干时的质感，其中硬度（H1）定义为测试曲线正峰面积（g·s）；酥脆性（F1）定义为穿刺曲线的线性距离（无量纲），线性距离越大表明样品酥脆性越好。三点弯曲实验可模拟饼干掰断时的质感，其中硬度（H2）定义为测试曲线中第一个最大峰对应的力（g）；酥脆性（F2）定义为第一个最大峰对应的距离（mm），距离越小表明酥脆性越好。
在穿刺实验中，随着KS比例的增加，H1和F1均呈现先降低后升高的趋势，KS比例为30%时H1最低（1570.52 g·s），KS比例为10%时F1最低（3008.17）。在三点弯曲实验中，随着KS比例的增加，硬度（H2）同样呈现先降低后升高的趋势，在KS比例为20%时H2最低（1107.66 g），而F2虽略有增加，但差异不显著。
硬度（H1和H2）和酥脆性（F1）均表现出先下降后上升的趋势。少量KS的添加稀释了面筋蛋白的含量，使得饼干中面筋蛋白网络结构疏松，可承受的外力下降，从而造成硬度和酥脆性下降[29]；当KS比例较高时，面团中淀粉占主导结构，大量的淀粉竞争性吸收水分造成面筋蛋白网络无法形成，此时烘焙后饼干主体结构为淀粉凝胶网络，其结构相对致密细腻，从而造成硬度和酥脆性上升[30]。酥性饼干应具有较低的硬度和较高的酥脆性[28]，综合考虑KS比例在20%～40%较为适宜。
表 6 酥性饼干的质构Table 6. Texture of shortbread biscuitsKS比例（%） 穿刺 三点弯曲 硬度（H1） 酥脆性（F1） 硬度（H2） 酥脆性（F2） 0（WF） 1811.81±61.83ab 4965.34±555.27ab 1427.36±130.03b 3.76±0.34a 10 1792.20±330.64ab 3008.17±134.78d 1279.47±214.09bc 4.00±0.09a 20 1723.27±239.99ab 3807.53±165.43c 1107.66±99.94c 3.98±0.20a 30 1570.52±91.63b 4474.34±214.49bc 1384.19±48.17b 3.84±0.39a 40 2049.98±252.88a 5183.05±546.93a 2136.95±130.92a 3.73±0.29a 2.4.3 葛根酥性饼干感官评价
由表7可知随着KS比例的增加，酥性饼干的形态、色泽、组织、气味和总分均在20%～30%时达到最大值，而口感在40%时达到最大值；其中KS比例为20%时，感官总分最高，为85.75，此时酥性饼干外形完整，色泽均匀，断面呈多孔状且细腻均匀，香气较为浓郁。当KS比例为10%时，虽然总分略有提升，但口感和组织评分与0%相比没有显著改善，气味评分则有所下降；当KS比例为40%，饼干口感评分较高，且趋势与质构测试相符，但面筋蛋白含量过低造成饼干表面出现裂纹，其总分反而下降。
表 7 酥性饼干的感官评分Table 7. Sensory evaluation scores of shortbread biscuitsKS比例（%） 形态 色泽 口感 组织 气味 总分 0（WF） 23.00±1.07c 7.75±0.46c 24.13±0.99ab 17.00±0.76b 8.38±0.52cd 80.25±2.25d 10 24.88±0.35ab 8.00±0.53bc 24.50±0.93ab 16.75±0.71b 8.13±0.35d 82.25±1.16c 20 25.63±0.74a 8.88±0.35a 23.75±1.04b 18.25±0.46a 9.25±0.46a 85.75±1.58a 30 24.88±0.99ab 8.75±0.46a 24.13±1.55ab 18.63±0.52a 8.88±0.35ab 85.25±2.66ab 40 24.50±0.53b 8.25±0.46b 25.38±1.85a 16.88±0.64b 8.75±0.46bc 83.75±1.83bc 2.4.4 葛根酥性饼干营养和功能成分
所有样品水分含量在3.40%～3.80%，符合GB/T 20980-2021《饼干质量通则》中对酥性饼干水分含量的要求（≤4%）。蛋白含量在3.16%～5.51%，随着KS比例的增加，蛋白含量显著下降；脂肪含量在21.57%～23.07%，各样品间无显著差异。水分、蛋白、脂肪含量均与常见酥性饼干相当，此外由于加入了葛根淀粉，在酥性饼干中葛根素含量在4.98 mg/kg～22.19 mg/kg，其含量略低于表2中KW混合粉按配方比例经计算后饼干中的葛根素含量（6.13～24.66 mg/kg），主要是葛根素在烘焙过程中有部分分解。
表 8 酥性饼干营养成分Table 8. Nutritional composition of shortbread biscuitsKS比例（%） 水分（%） 蛋白（%） 脂肪（%） 葛根素（mg/kg） 0（WF） 3.72±0.15a 5.51±0.41a 22.36±1.34a / 10 3.68±0.32a 5.41±0.30a 23.07±0.45a 4.98±2.00c 20 3.59±0.15a 4.52±0.45b 22.61±0.90a 13.96±2.79b 30 3.80±0.30a 3.75±0.44c 22.57±1.87a 15.89±2.63b 40 3.40±0.31a 3.16±0.17c 21.57±1.63a 22.19±4.44a 2.4.5 葛根酥性饼干的综合评分
根据前述测试结果，选用饼干色差（△E）、硬度（H1）、酥脆性（F1）、感官评价总分和葛根素含量共5个指标进行葛根酥性饼干的综合评分。其中酥脆性（F1）、感官评价总分和葛根素含量为正向指标，色差（△E）和硬度（H1）为逆向指标。因各指标重复测试次数不一致，在对各指标进行标准化处理后，计算综合评分时直接采用标准化值的平均值进行计算，结果见表9。计算结果显示，当KS比例为30%时，综合评分最高，达到67.08。
表 9 酥性饼干综合评分Table 9. Overall score of shortbread biscuitsKS比例（%） 标准化值[0,100] 综合评分（Ts） 色差（△E） 硬度（H1） 酥脆性（F1） 感官评价总分 葛根素含量 0（WF） 87.32±9.44a 61.35±7.21ab 74.51±19.61ab 32.69±17.32d 0.00±0.00c 51.17 10 64.22±9.11b 63.64±38.57ab 5.40±4.76d 48.08±8.96c 18.72±7.50c 40.01 20 61.86±4.10b 71.68±28.00ab 33.63±5.84c 75.00±12.16a 52.43±10.49b 58.92 30 57.86±6.33b 89.50±10.69a 57.17±7.57bc 71.15±20.46ab 59.70±9.87b 67.08 40 55.60±23.00b 33.57±29.50b 82.20±19.31a 59.62±14.09bc 83.33±16.67a 62.86 3. 结论
采用KS部分替代WF制备酥性饼干，对混合粉、面团以及酥性饼干的化学组成、糊化特性、流变特性、色度、质构和感官进行了测定。化学组成检测结果显示，KS的添加有利于提高混合粉中葛根素的含量；RVA结果显示，随着KS比例的增加，混合粉的黏度和回生值显著上升（P<0.05），且混合比例和混合粉的糊化特性呈高度的线性相关，混合物的糊化特性可以根据混合比例进行预测；面团流变学显示，G′和G′′均随KS比例的增加而下降，说明KS的添加降低了面团的黏弹性。选取了酥性饼干的色差、硬度、酥脆性、葛根素含量以及感官评价总分共5个指标，对指标值进行了标准化处理后进行综合评分，结果显示当KS比例在30%时，综合评分最高，达到67.08。综合而言，KS部分替代WF有效的促进了酥性饼干食用品质的提升，最合适的替代比例为30%，此时，酥性饼干中葛根素含量为15.89 mg/kg。实验结果为葛根食品的开发提供了依据。
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图 2 KS比例与混合粉RVA特征参数相关性分析
Figure 2. Correlation analysis between KS proportions and RVA property parameters of blended flour
表 1 酥性饼干感官评定标准
Table 1 Sensory evaluation criteria for shortbread biscuits
指标 好 一般 差 形态 外形齐整，厚薄均匀，无变形，无凹底（25～30分） 有少量裂痕、变形、凹底，厚薄基本均匀
（19～24分）破碎较多，变形严重，凹底多，厚薄不均匀
（0～18分）色泽 色泽均匀、有光泽，无过焦、过白现象
（8～10分）色泽较为均匀，光泽不明显，有少量过焦、过白现象（5～7分） 色泽不均匀，表面无光泽，有大量过焦、过白现象（0～4分） 口感 酥松、松脆，不黏牙（25～30分） 较酥松、酥脆，有黏牙（19～24分） 僵硬，黏牙（0～18分） 组织 断面呈多孔状，细密、均匀（17～20分） 断面呈多孔状，粗糙、不均匀（13～16分） 断面无多孔结构，粗糙、不均匀（0～12分） 气味 香气浓郁，无异味（8～10分） 香气正常，无异味（5～7分） 香气较淡，有异味（0～4分） 
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表 2 混合粉成分分析（干重）
Table 2 Blended flour composition analysis (dry weight)
KS比例（%） 总淀粉（g/100 g） 直链淀粉（g/100 g） 蛋白（g/100 g） 脂肪（g/100 g） 葛根素（mg/kg） 0（WF） 83.44±4.34a 22.58±1.82a 8.70±0.58a 1.21±0.13a / 10 83.12±4.20a 22.19±1.92ab 7.97±0.72ab 1.05±0.06ab 11.02±4.17c 20 82.73±3.72a 21.77±1.77ab 7.30±0.52bc 1.03±0.08ab 25.97±4.80bc 30 81.56±3.94a 21.34±1.72ab 6.64±0.34c 0.99±0.13ab 30.86±8.50bc 40 81.61±4.78a 20.95±1.61ab 5.74±0.44d 0.95±0.22b 44.47±9.65b 100（KS） 80.02±4.79a 19.02±1.35b 1.71±0.13e 0.54±0.07c 134.89±32.17a 注：“/”表示未检出，表8同；同列不同字母间有显著差异（P<0.05），表3~9同。
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表 3 混合粉糊化特征参数
Table 3 Pasting property parameters of blended flour
KS比例（%） 峰值黏度（mPa·s） 谷值黏度（mPa·s） 崩解值（mPa·s） 最终黏度（mPa·s） 回生值（mPa·s） 峰值时间（min） 起糊温度（℃） 0（WF） 1853.00±30.51f 1243.00±17.35f 610.00±36.06f 2326.33±48.42f 1083.33±58.16c 5.86±0.12a 80.33±0.03b 10 2025.67±40.50e 1370.67±32.87e 655.00±11.53e 2521.67±22.12e 1151.00±11.27b 5.76±0.10ab 80.37±0.06b 20 2278.33±23.07d 1565.33±13.05d 713.00±12.77d 2779.67±36.67d 1214.33±29.01a 5.67±0.07b 80.33±0.10b 30 2572.00±28.69c 1761.33±23.35c 810.67±8.62c 3010.33±32.72c 1249.00±12.29a 5.51±0.03c 80.37±0.06b 40 2899.67±23.50b 1955.67±13.28b 944.00±35.68b 3203.33±5.51b 1247.67±8.74a 5.33±0.07d 80.27±0.03b 100（KS） 3726.68±20.90a 2301.06±11.06a 1425.62±12.37a 3438.70±2.75a 1137.64±8.33b 4.91±0.03e 80.75±0.09a
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表 4 流变曲线拟合数据
Table 4 Rheological curve fitting data
KS比例（%） G′ G′′ K′（Pa·sn） n′ R2 K′′（Pa·sn） n′′ R2 0（WF） 11129.18±1440.91a 0.23±0.03a 0.9608～0.9902 8564.08±750.63a 0.27±0.02a 0.9452～0.9898 10 10762.74±1920.06a 0.18±0.02b 0.9388～0.9596 8335.72±580.64a 0.23±0.01b 0.9729～0.9872 20 6001.67±2429.05b 0.14±0.02bc 0.9029～0.9300 6893.51±1035.37ab 0.21±0.01b 0.9579～0.9871 30 5590.85±947.91b 0.13±0.01c 0.9062～0.9954 6506.46±1201.25b 0.15±0.02c 0.9554～0.9701 40 5353.24±832.79b 0.12±0.02c 0.9315～0.9798 6077.84±754.99b 0.17±0.01c 0.9280～0.9823
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表 5 酥性饼干的色度
Table 5 Color of shortbread biscuits
样品 KS比例（%） L* a* b* W △E 原粉 KS 94.01±0.21a 0.16±0.01b 2.37±0.05b 93.56±0.17a / WF 93.52±0.60a 1.49±0.25a 8.35±0.20a 89.31±0.19b / 酥性饼干 0（WF） 79.28±1.35a 1.61±0.35c 17.84±0.46c 72.59±1.08a 1.29±0.57b 10 77.72±0.81b 2.67±0.46b 19.60±0.34a 70.20±0.61b 2.69±0.55a 20 77.55±0.48b 3.06±0.25ab 19.48±0.23a 70.12±0.29b 2.84±0.25a 30 77.30±0.50b 3.27±0.29a 19.43±0.34a 69.94±0.42b 3.08±0.38a 40 76.82±1.51b 3.48±0.34a 18.43±0.27b 70.17±1.24b 3.22±1.40a
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表 6 酥性饼干的质构
Table 6 Texture of shortbread biscuits
KS比例（%） 穿刺 三点弯曲 硬度（H1） 酥脆性（F1） 硬度（H2） 酥脆性（F2） 0（WF） 1811.81±61.83ab 4965.34±555.27ab 1427.36±130.03b 3.76±0.34a 10 1792.20±330.64ab 3008.17±134.78d 1279.47±214.09bc 4.00±0.09a 20 1723.27±239.99ab 3807.53±165.43c 1107.66±99.94c 3.98±0.20a 30 1570.52±91.63b 4474.34±214.49bc 1384.19±48.17b 3.84±0.39a 40 2049.98±252.88a 5183.05±546.93a 2136.95±130.92a 3.73±0.29a
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表 7 酥性饼干的感官评分
Table 7 Sensory evaluation scores of shortbread biscuits
KS比例（%） 形态 色泽 口感 组织 气味 总分 0（WF） 23.00±1.07c 7.75±0.46c 24.13±0.99ab 17.00±0.76b 8.38±0.52cd 80.25±2.25d 10 24.88±0.35ab 8.00±0.53bc 24.50±0.93ab 16.75±0.71b 8.13±0.35d 82.25±1.16c 20 25.63±0.74a 8.88±0.35a 23.75±1.04b 18.25±0.46a 9.25±0.46a 85.75±1.58a 30 24.88±0.99ab 8.75±0.46a 24.13±1.55ab 18.63±0.52a 8.88±0.35ab 85.25±2.66ab 40 24.50±0.53b 8.25±0.46b 25.38±1.85a 16.88±0.64b 8.75±0.46bc 83.75±1.83bc
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表 8 酥性饼干营养成分
Table 8 Nutritional composition of shortbread biscuits
KS比例（%） 水分（%） 蛋白（%） 脂肪（%） 葛根素（mg/kg） 0（WF） 3.72±0.15a 5.51±0.41a 22.36±1.34a / 10 3.68±0.32a 5.41±0.30a 23.07±0.45a 4.98±2.00c 20 3.59±0.15a 4.52±0.45b 22.61±0.90a 13.96±2.79b 30 3.80±0.30a 3.75±0.44c 22.57±1.87a 15.89±2.63b 40 3.40±0.31a 3.16±0.17c 21.57±1.63a 22.19±4.44a
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表 9 酥性饼干综合评分
Table 9 Overall score of shortbread biscuits
KS比例（%） 标准化值[0,100] 综合评分（Ts） 色差（△E） 硬度（H1） 酥脆性（F1） 感官评价总分 葛根素含量 0（WF） 87.32±9.44a 61.35±7.21ab 74.51±19.61ab 32.69±17.32d 0.00±0.00c 51.17 10 64.22±9.11b 63.64±38.57ab 5.40±4.76d 48.08±8.96c 18.72±7.50c 40.01 20 61.86±4.10b 71.68±28.00ab 33.63±5.84c 75.00±12.16a 52.43±10.49b 58.92 30 57.86±6.33b 89.50±10.69a 57.17±7.57bc 71.15±20.46ab 59.70±9.87b 67.08 40 55.60±23.00b 33.57±29.50b 82.20±19.31a 59.62±14.09bc 83.33±16.67a 62.86
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期刊类型引用(1)
1. 周晓倩，李晓贝，张艳梅，周昌艳，任佳丽，赵晓燕. 基于GC-IMS和GC×GC-To F-MS技术分析产地对羊肚菌挥发性风味成分的影响. 中国农业科学. 2024(22): 4553-4567 . 
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