《Food Science & Nutrition》：Development of Gluten-Free Biscuits From Rice Flour-Pineapple Stem Starch Blends: Physicochemical Properties, In Vitro Starch Digestibility, Estimated Glycemic Index, Sensory Evaluation, and Storage Stability
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菠萝茎淀粉（pineapple stem starch, PSS）是营养性抗性淀粉（resistant starch, RS）的重要来源，作为生产功能性无麸质饼干的替代配料具有巨大潜力。本研究旨在利用通用型米粉（all-purpose rice flour,
菠萝茎淀粉（pineapple stem starch, PSS）是营养性抗性淀粉（resistant starch, RS）的重要来源，作为生产功能性无麸质饼干的替代配料具有巨大潜力。本研究旨在利用通用型米粉（all-purpose rice flour, RF）与PSS的复配物开发健康无麸质饼干，并评价其理化特性、体外（in vitro）淀粉消化性、估计血糖指数（estimated glycemic index, eGI）、感官属性和贮藏稳定性。饼干通过将RF与PSS按25:75、50:50、75:25和0:100等不同比例复配制备，并与由100% RF制成的无麸质对照饼干进行比较。随着PSS含量增加，饼干厚度增加，而硬度降低。在淀粉消化性方面，随着PSS掺入量增加，饼干的RS含量增加，但eGI降低。感官评价显示，含75% PSS的饼干在所有评价参数上获得最高喜好评分。该最优配方（RF与PSS之比为25:75）的eGI为60.04，属于中等GI类别。此外，对照饼干和75% PSS饼干在整个贮藏期间均将过氧化值（peroxide value, PV）和硫代巴比妥酸反应物（thiobarbituric acid reactive substances, TBARS）维持在可接受限度内。研究结果表明，PSS是用于无麸质饼干的有前景的功能性配料。将75% PSS和25% RF加入饼干配方可有效生产降低GI的无麸质饼干，证明其作为功能性食品的潜力。
研究背景与问题：近年来，消费者对健康食品兴趣上升，食品科学与营养领域广泛开展替代配料和强化策略研究，以提升传统食品营养价值。将抗性淀粉（resistant starch, RS）作为膳食纤维替代来源加入饼干、曲奇和蛋糕等烘焙食品，是生产更健康功能食品的重要途径。饼干因方便、风味多样和货架期长而受欢迎，但小麦粉饼干不适合麸质不耐受和乳糜泻人群。因此，研究人员关注使用米粉、玉米、鹰嘴豆、高粱、小米、木薯和马铃薯等替代面粉或淀粉制备无麸质饼干，并改善其营养、物理和感官特性。既往研究表明，未成熟香蕉粉、荞麦/小米/高粱/豆类粉、退火高粱淀粉和改性糯稻淀粉等RS来源可提高无麸质饼干或曲奇RS含量并降低血糖指数（glycemic index, GI）。菠萝茎常被视为菠萝收获后的农业废弃物，但具有作为淀粉来源的潜力。研究人员前期发现菠萝茎淀粉（pineapple stem starch, PSS）具有最高水平的慢速消化淀粉（slowly digestible starch, SDS）和RS，与其高直链淀粉含量（30.82%）有关，高于商业米粉、玉米和木薯淀粉。SDS和RS有益于调节血糖稳态和降低血糖反应，可能预防糖尿病和肥胖等慢性病。前期研究人员用PSS制备米粉-PSS面条和挤压产品，但尚未探索PSS作为RS来源生产降低估计血糖指数（estimated glycemic index, eGI）的无麸质饼干。由于RF和PSS均缺乏面筋蛋白，会负面影响无麸质饼干质构和结构，因此可添加大豆分离蛋白（soy protein isolate, SPI）和羧甲基纤维素（carboxymethyl cellulose, CMC）增强功能与物理特性；并用米糠油起酥油（shortening rice bran oil, SRBO）替代黄油/人造黄油、罗汉果甜味剂（monk fruit sweetener, MFS）替代糖。因此，本研究旨在开发不同RF/PSS比例的健康无麸质饼干，评价其理化特性、营养组成、感官属性和贮藏稳定性，并通过体外淀粉消化评估强化潜在健康益处。
研究人员制备RF:PSS为100:0、75:25、50:50、25:75和0:100的饼干，比较100% RF对照与不同PSS替代水平。结果表明PSS安全，符合重金属和微生物标准；随PSS增加，饼干厚度增加、硬度降低；RS增加、eGI降低；75% PSS饼干感官喜好最高，eGI=60.04，属中等GI；该最优饼干膳食纤维高于对照，贮藏稳定性良好。研究证明PSS是生产降低GI、高质量无麸质饼干的有前景功能性配料，并可减少农业废弃物；但需动物和人体研究确认安全与健康益处。
关键技术方法：研究人员采用湿法提取PSS，并进行重金属（Pb、Cd）和微生物安全评估；以RF和PSS按不同比例复配，加入SRBO、MFS、SPI、CMC等制备无麸质饼干。评价面团和饼干质构、几何尺寸和颜色；采用Englyst法进行体外淀粉消化并计算快速消化淀粉（rapidly digestible starch, RDS）、SDS、RS、动力学常数（kinetic constant, k）、水解指数（hydrolysis index, HI）和eGI；以30名Mahidol University学生和员工进行9点喜好感官评价；按AOAC方法测定近似成分；在45°C加速贮藏2个月（据Arrhenius方程和Q
10=2等效25°C约8个月）测定PV和TBARS；用方差分析（analysis of variance, ANOVA）、Tukey检验和独立样本t检验分析。PSS来源于泰国Kanchanaburi菠萝农场2024年8月采后菠萝茎；RF来自Cho Heng Rice Vermicelli Factory Co. Ltd.。
研究结果：
3.1 菠萝茎淀粉安全性评估：通过重金属和微生物及水分/水活度测定，铅（Pb）和镉（Cd）未检出，Escherichia coli低于3 MPN/g，Salmonella spp.和Staphylococcus aureus未检出，水分9.96%，水活度0.27；符合泰国公共卫生部相关微生物标准；抗营养因子未量化是局限。
3.2 饼干几何特性：通过尺寸测量，PSS增加使宽度、长度和厚度增加，厚度0.55–0.77 cm；RF蛋白可能稳定面团，PSS替代降低蛋白增加淀粉，导致面团硬度降低、黏性增加，烘烤膨胀增强。
3.3 面团和饼干质构：质构仪显示，PSS增加使面团硬度降低、黏性增加，饼干硬度降低；RS增加纤维和水结合能力，有助于降低硬度。
3.4 饼干颜色特性：色差仪显示L* 60.80–61.24、a* 12.56–12.92、b* 33.21–33.77，红色略降，L*和b*无显著差异，PSS对表面颜色影响小。
3.5 饼干体外淀粉消化性：Englyst法2 h水解，100% PSS饼干水解率最低36.62%，100% RF对照最高88.30%；PSS增加使RDS降低、RS增加，100% PSS RDS 6.25%、RS 63.38%，总淀粉（total starch, TS）增加。
3.6 饼干估计血糖指数：以白面包为参考，PSS增加使k降低，HI和eGI降低；对照HI 82.74%、eGI 85.13%；PSS饼干HI 64.84–22.97%、eGI 75.30–52.32%；100% PSS低GI 52.32，50%–75% PSS中等GI 60.04–66.40。
3.7 饼干感官评价：30名未培训评价员9点喜好评估，颜色无显著差异，对照在外观、风味、质构和总体可接受性最低；75% PSS最高，总体可接受性6.83；100% PSS因软易碎降低；所有配方总体可接受性高于5，最佳为25:75 RF:PSS。
3.8 饼干近似组成：对照与75% PSS比较，水分1.05% vs 2.75%，蛋白8.34% vs 10.93%，膳食纤维1.65% vs 0.83%，总碳水60.99% vs 56.45%，能量526.20 vs 520.60 kcal/100 g；脂肪和灰分无显著差异；微量营养素未分析为局限。
3.9 饼干贮藏稳定性（PV和TBARS）：45°C加速贮藏60天，前20天PV和TBARS变化小，之后增加，75% PSS高于对照；但PV均低于10–20 meq peroxide/kg脂肪的可接受限（对照7.17，75% PSS 10.50），TBARS低于3 mg MDA/kg（对照2.03，75% PSS 2.73）；SRBO含天然抗氧化剂。
讨论总结：讨论围绕PSS安全性、质构与几何、颜色、淀粉消化、eGI、感官、近似成分和贮藏稳定性。PSS高直链淀粉和RS特征使饼干RDS降低、RS和膳食纤维增加、eGI降低；PSS替代RF削弱面团结构，使饼干厚度增加和硬度降低，并影响感官，其中75% PSS达到感官与功能平衡。颜色基本不受影响。贮藏中两种饼干PV和TBARS均在可接受范围，但PSS饼干略高，可能与PSS中生物活性抗氧化化合物较少而RF含酚类抗氧化物质有关；SRBO的天然抗氧化成分有助于延缓氧化。局限包括未量化抗营养因子、未分析微量营养素，需动物和人体研究确认安全与健康益处，贮藏稳定性需加入微生物分析。
研究结论翻译：本研究证明PSS对功能性食品应用安全，符合相关重金属和微生物安全标准供人食用。用PSS替代RF显著影响无麸质饼干性质。含PSS饼干厚度高于100% RF无麸质对照饼干，提示质地更软。较高PSS水平与抗性淀粉含量增加和估计血糖指数（eGI）降低相关。RF与PSS之比为25:75的饼干在所有评价感官属性上获得最高喜好评分，并显示中等血糖指数（eGI=60.04）。这些最优饼干（75% PSS）膳食纤维含量高于对照，并表现出良好贮藏稳定性。研究结果突显利用RF-PSS复配物商业化开发降低GI、高质量无麸质饼干的潜力。然而，需要进一步动物和人体研究确认含PSS饼干的安全性和健康益处。此外，贮藏稳定性研究还应包括微生物分析，以全面评估贮藏期间产品安全性。将PSS纳入食品不仅可能改善健康结果，也有助于减少农业废弃物。
