《Grain & Oil Science and Technology》：Effect of substitution of potato whole flour for low-gluten wheat flour at different levels on dough properties, biscuit quality and digestive characteristics
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本研究调查了以不同水平（0–50%）的马铃薯全粉（potato whole flour， PWF）替代低筋小麦粉对面团特性和饼干品质的影响。粉质仪分析表明，增加PWF替代量提高了吸水率并延长了面团形成时间。所有面团配方均表现出以类固体行为为主的特性（tan δ
本研究调查了以不同水平（0–50%）的马铃薯全粉（potato whole flour， PWF）替代低筋小麦粉对面团特性和饼干品质的影响。粉质仪分析表明，增加PWF替代量提高了吸水率并延长了面团形成时间。所有面团配方均表现出以类固体行为为主的特性（tan δ < 1），而含有20%–30% PWF的饼干在烘烤30分钟后显示出相对较高的硬度，分别达到8765.40 g和9243.99 g。增加PWF替代量逐步改变了体外淀粉消化特性：快速消化淀粉（rapidly digestible starch， RDS）从72.42%降至54.31%，而慢速消化淀粉（slowly digestible starch， SDS）从18.30%增至25.64%，抗性淀粉（resistant starch， RS）从9.28%增至20.05%。感官评价表明，20% PWF饼干具有最高的总体可接受性。总体而言，以20% PWF替代低筋小麦粉在面团特性、饼干质构、色泽、感官可接受性和体外淀粉消化特性之间提供了最有利的平衡。
马铃薯是全球广泛消费的非谷类主粮，2023年中国种植面积约469万公顷，但加工率仅5%，远低于发达国家50%的水平，鲜薯在15–25 °C长期贮藏易发芽变质。将鲜薯制成马铃薯全粉（PWF）是提高利用率的可行途径。PWF由马铃薯切片热风干燥、粉碎过筛制得，保留了膳食纤维、矿物质和生物活性物质，具有降低慢性病风险的潜力。然而，PWF在饼干等焙烤产品中的应用研究不足，高替代量易导致质构劣变。本研究旨在系统考察0–50% PWF替代水平对面团特性、饼干品质和消化特性的影响，为PWF在主食产品中的应用提供依据。
研究人员以0%–50% PWF替代低筋小麦粉制备面团和饼干，综合运用粉质仪、流变仪、TPA、FTIR、XRD、SEM、感官评价和体外消化实验等手段，系统评价了面团特性、饼干质构、结构变化、消化性和感官属性。结果表明，20% PWF替代实现了最优平衡，具有最佳感官接受度（6.14），显著改善淀粉消化特性，为PWF的应用提供了科学依据。
主要技术方法包括：粉质仪测定吸水率、形成时间、稳定时间和弱化度；旋转流变仪（Anton Paar MCR302）进行频率扫描（0.1–20 Hz，应变0.05%，25 °C），测定储能模量G′、损耗模量G″和tan δ；TPA测试测定硬度、弹性、咀嚼性和回复性；紫外可见分光光度计（420 nm）和色差计评价褐变程度与CIELAB色值；FTIR（400–4000 cm
?1）分析淀粉短程有序度（A1047/A1022）和蛋白质二级结构；XRD分析晶体结构；SEM观察内部形态；10名青岛农业大学培训人员（5男5女，19–30岁，非吸烟者）进行7点喜恶量表感官评价；Englyst法测定RDS、SDS、RS含量。PWF由河北军盛公司提供（Atlantic品种，2022年9月收获）。统计分析采用ANOVA、Tukey、Friedman和Pearson相关分析（SPSS 27.0）。
3.1 不同PWF水平的面团特性
3.1.1 粉质特性：随PWF从0%增至50%，吸水率由51.56%升至67.80%，形成时间从1.86分钟延长至7.33分钟（P<0.05）；超过20%后稳定时间下降、弱化度增大，表明面筋网络被过量PWF稀释和破坏。
3.1.2 动态流变学特性：频率扫描显示所有面团tan δ<1，呈典型类固体行为；20% PWF的G′和G″最高，超过20%后明显下降，说明20%替代有利于形成理想的面筋-淀粉复合体。
3.2 饼干的特性
3.2.1 TPA特性：20%和30% PWF饼干硬度最高（8765.40 g和9243.99 g），显著高于对照（5210.2 g）；40%时硬度骤降至3109.71 g且弹性下降。20% PWF结合30分钟烘烤是获得优良质构的关键。
3.2.2 褐变程度评价：20% PWF在烘烤10–30分钟E值最高，呈现理想金黄色；烘烤时间过长则褐变加重变棕。20% PWF和30分钟烘烤组合可产生最佳金棕色外观。
3.2.3 傅里叶变换红外光谱分析：FTIR显示无新吸收峰；A1047/A1022比值在10% PWF时为0.829，50%时降至0.683，但差异不显著（P=0.158）。蛋白质二级结构表现为无规卷曲、β-转角和β-折叠；中等替代量（10%–30%）增加β-转角并减少无规卷曲，50%时趋势相反，提示PWF对蛋白构象呈非线性影响。
3.2.4 X射线衍射分析：XRD显示所有饼干主要为非晶态（15–25°宽弥散峰）；PWF样品在17–20°和22–23°出现更明显肩峰，但未观察到5.6°B型峰，也未明确V型结构，故无法将特定晶体结构与抗性淀粉直接关联。
3.2.5 扫描电镜分析：10%–20% PWF时淀粉颗粒较均匀分布；高替代量下基质异质性增加、出现不连续区域，定性表明过量PWF会破坏基质连续性。
3.2.6 感官评价：20% PWF的颜色得分（6.23）和总体接受度（6.14）最高，显著高于对照组（4.93、4.35）和50%替代组（4.06、4.24）（P<0.05）；高替代量（>30%）导致感官品质下降且产生苦味。
3.2.7 体外淀粉消化性：从0%到50%，RDS由72.42%降至54.31%，SDS从18.30%升至25.64%，RS从9.28%升至20.05%（P<0.05），表明PWF改善了淀粉消化特性。20%配方在消化率和可接受品质间达到最佳平衡。
3.2.8 相关性分析：Pearson分析显示，PWF添加与RDS显著负相关，与SDS和RS显著正相关（P<0.01）；硬度与咀嚼性显著正相关，β-折叠含量与硬度、咀嚼性显著负相关（P<0.05）。总体接受度与硬度、咀嚼性及β-转角呈正趋势，但均未达显著水平，属探索性配方层面关联。
讨论指出，PWF替代效应是浓度依赖和非线性的，20%替代在质构、色泽、消化性和感官接受度间达到最佳平衡；过量PWF（>30%）因面筋稀释和结构紊乱导致品质下降。研究人员强调，FTIR和XRD所显示的局部结构变化不能直接解释质构差异；相关性分析仅为探索性结果，不构成因果证据，且RDS、SDS、RS属成分变量，其相关性应谨慎解读；体外消化不能完全模拟人体条件，需体内试验验证。
结论：PWF替代对饼干结构、理化、消化、质构和感官特性具有浓度依赖的非线性效应；20% PWF提供了最有利的整体平衡，保持了理想质构和最高感官接受度。PWF替代降低了RDS、提高了SDS和RS，表明淀粉消化特性改善，但体外结果需体内研究确认。贮藏稳定性未评估，未来需研究。总体而言，20% PWF替代是平衡营养改善与产品品质的有前景方案，支持PWF作为营养密集型原料在价值增强型饼干中的应用。
