紫薯粉对蛋糕质构及抗氧化性的影响

黄丽行，黄建蓉，宋丰林，徐金瑞，王志江，侯方丽

（广东药科大学食品科学学院，广东 中山 528453）

紫薯粉保留了鲜紫薯的色泽、风味及营养物质。紫薯粉用于生产紫薯食品，可以不受紫薯产季的限制，大幅延长紫薯食品生产企业的生产周期，容易实现质量稳定。紫薯粉广泛用于烘焙食品、冷冻食品、饮料等食品生产[1]。蛋糕、面包等烘焙食品以小麦粉作为传统原料中，由于紫薯粉与小麦粉在食物组分和加工操作性能上的差异，因而成品品质也会不同。通过质构分析和抗氧化活性测定，探讨紫薯粉的添加对蛋糕品质的影响，可为新产品开发和生产过程中质量评价方法和质量控制体系的建立提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

紫薯粉，上海今良食品技术有限公司提供；蛋糕油，广州市宝桃食品有限公司提供；低筋面粉，益海嘉里食品营销有限公司提供；白砂糖、新鲜鸡蛋、植物油、牛奶、柠檬酸（食品级），均为市售。

二苯基苦味酰基自由基（DPPH·），TCI公司提供；无水乙醇，国产分析纯。

DDQ-B01A1型打蛋器，小熊电器股份有限公司产品；G80F23CN3L-Q6型(P0)烤箱，广东格兰仕微波生活电器制造有限公司产品；TA.XT Plus型质构仪，英国Stable Micro Systems公司产品；AE124C型电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司产品；721N型可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1蛋糕制作工艺

（1）配方。普通蛋糕基础配方：低筋面粉70 g，鸡蛋150 g，白砂糖80 g，蛋糕油2.1 g，植物油18 g，牛奶25 g，柠檬酸0.3 g；紫薯蛋糕配方：按紫薯粉替代低筋面粉的比例分别为15%，20%，25%，30%，35%进行添加，其余配料相同。

（2）工艺流程。原料准备→面糊调制→装模→烘烤→冷却脱模→成品。

（3）操作要点。①面糊调制。将鸡蛋和白砂糖2种原料放入一个隔着温水的容器里中速打发，打发至蛋液的体积膨胀为原来的2～3倍大，表面基本上没有气泡。当蛋液质地变得浓稠且细腻光滑时，加入蛋糕油拌匀，然后高速打发至蛋液的体积膨发呈公鸡尾状，组织细密均匀呈浮松的浆状。将蛋糊中加入已过筛的混合均匀的紫薯粉和低筋面粉，然后加入柠檬酸，再搅拌均匀至没有干粉，最后加入植物油拌匀即可。②装模。将蛋糕面糊倒入已经刷好油的模具中，防止脱膜时蛋糕底部有裂痕，然后轻轻振动模具消泡。装入量不能过满，为模具的七八成为宜。③烘烤。上火温度为140℃，下火温度为135℃，烘烤时间为45 min。④冷却脱模。烤好的蛋糕出炉后冷却至室温，脱模。

1.2.2 蛋糕质构的测定

取蛋糕中心部分切成均匀大小的方块，用TA.XT PLUS质构仪P36R探头，采用TPA测试模式[2]，通过质构仪探头对样品进行2次压缩模拟人口腔的咀嚼运动。重复测定3次，对蛋糕的内聚性、硬度、弹性、咀嚼性、回复性指标进行分析，结果取平均值，并计算变异系数。

（1）质构测试条件的优化。以3次重复试验结果的变异系数为评价指标，分别探究不同的样品尺寸、测试速度、压缩程度和2次压缩间隔时间对蛋糕质构特性测定结果稳定性的影响。初始测定条件为样品尺寸1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm，测试前速度、测试速度和测试后速度相同，均为1.00 mm/s，压缩程度65%，2次压缩间隔时间5 s，触发力5 g。在其他初始测定条件不变的前提下，样品尺寸分别为1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm，1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm，2.0 cm×2.0 cm×2.0 cm；测试速度分别为1.00，1.25，1.50，1.75，2.00 mm/s；压 缩 程 度 分 别 为55%，60%，65%，70%，75%；2次压缩间隔时间分别为1，3，5，7，9 s。

（2）蛋糕贮存过程硬度变化。对比紫薯粉添加量为30%的紫薯蛋糕与普通蛋糕在室温贮存2 d的硬度变化情况。

1.2.3 蛋糕抗氧化活性测定

用DPPH·清除率对紫薯蛋糕表层和内里及普通蛋糕表层和内里进行抗氧化活性评价。

准确称取0.2 g干燥至恒质量的样品，置于100 mL的锥形瓶中，加入10 mL溶剂超声浸提30 min，提取2次，合并提取液，并用相应提取溶剂定容至25 mL，密闭冷藏保存，备用。所用溶剂有水、50%乙醇和无水乙醇3种。

配制0.2 mmoL/L DPPH·无水乙醇溶液，参考张佳佳等人[3]的方法，按表1加入反应液，摇匀，在室温下静置30 min后，测定波长517 nm处吸光度。

DPPH·清除率试验加样表见表1。

表1 DPPH·清除率试验加样表

用SA表示DPPH·清除率，按照以下公式计算得到。

2 结果与分析

2.1 蛋糕质构测试条件优化

2.1.1 蛋糕样品尺寸的确定

试样边长过小时取样难度大，蛋糕试样的均一性程度有所下降，不利于检测，试验最小取样尺寸为1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm。

样品边长对质构指标测定结果重现性的影响见图1。

图1 样品边长对质构指标测定结果重现性的影响

由图1可知，试样边长对蛋糕质构特性各项指标测定结果的稳定性会产生影响。试样边长过大，试验的测量误差亦会较大，原因是压缩时，接触蛋糕试样的面积较大，会使蛋糕对探头的黏着力增强。样品边长在1.5 cm时，蛋糕的弹性、内聚性、回复性指标测定的稳定性较好，但硬度和咀嚼性指标的稳定性较差。试样边长为1.0 cm时，各项质构指标的变异系数总体上均较小，测定结果较为稳定。

2.1.2 样品压缩程度的确定

压缩程度对质构指标测定结果重现性的影响见图2。

图2 压缩程度对质构指标测定结果重现性的影响

由图2可知，测试时样品压缩程度对各质构指标测定结果的稳定性有一定影响。压缩程度过小时，会导致试验的测定误差较大，测定的精确性有所下降，原因是减少了探头在样品上的停留时间，此时探头仅仅是轻微压缩了蛋糕样品的上表面；压缩程度过大时，样品所受到的作用力偏大，有可能导致蛋糕的破损程度变大，并且探头向上移动时样品对探头的黏着力越大。在压缩程度为65%时，蛋糕的弹性、回复性指标的稳定性明显优于其他压缩程度。

2.1.3 测试速度的确定

测试速度对质构指标测定结果重现性的影响见图3。

由图3可知，测试速度对硬度、弹性、咀嚼性测定结果重现性影响较大，测试速度小时，会使探头向上移动的过程中，样品对探头的附着作用时间变长，所以会对一些指标测定结果的稳定性造成较大影响。在测试速度为2.00 mm/s时，各项指标重现性较好。

图3 测试速度对质构指标测定结果重现性的影响

2.1.4 2次压缩间隔时间的确定

压缩间隔时间对质构指标测定结果重现性的影响见图4。

图4 压缩间隔时间对质构指标测定结果重现性的影响

由图4可知，TPA测试2次压缩间隔时间过长（达到9 s时）会导致硬度和咀嚼性的重现性明显变差。间隔时间7 s以下，各项指标重现性比较接近，其中2次压缩间隔5 s，各项指标重现性均达到较好的水平，选择5 s为蛋糕质构测试的2次压缩间隔时间的最优值。

2.2 紫薯粉对蛋糕质构的影响

2.2.1 紫薯粉添加量对蛋糕质构的影响

紫薯粉添加量对蛋糕质构的影响见表2。

由表2可知，紫薯粉的添加明显提高了蛋糕的硬度，而且随着紫薯粉添加量增加，蛋糕的硬度总体呈上升趋向。蛋糕的硬度跟其密度呈现正相关，紫薯粉的添加降低了蛋糕的比容，增大了蛋糕的密度。蛋糕的内聚性、弹性和回复性随紫薯粉的添加量增加呈下降趋向。咀嚼性反映了样品对咀嚼的持续抵抗能力，咀嚼性值越大，样品对咀嚼的持续抵抗能力越弱。添加了紫薯粉的蛋糕，咀嚼性增大。总体上看，随着紫薯粉添加量的增加，硬度与咀嚼性2个指标变化趋势一致，内聚性、弹性和回复性3个指标变化趋势一致，与硬度变化趋势相反[3]。

表2 紫薯粉添加量对蛋糕质构的影响

2.2.2 蛋糕贮藏期间硬度变化

在室温放置2 d，基础配方蛋糕和紫薯蛋糕的硬度均增加，主要是淀粉老化造成的。普通蛋糕硬度从184.015 g增加到351.14 g，增幅90.8%；紫薯蛋糕的硬度从540.942 g增加到648.403 g，增幅19.9%，低于普通蛋糕，品质变化相对缓慢。贮存期内蛋糕感官品质变化不大，紫薯蛋糕表面呈金黄色略带紫色，内部呈悦目的紫色，质地松软有弹性，组织状态均匀，口感绵软细腻，具有紫薯特有的香味。

紫薯蛋糕与普通蛋糕贮藏期间硬度变化见图5。

图5 紫薯蛋糕与普通蛋糕贮藏期间硬度变化

2.3 紫薯粉对蛋糕抗氧化能力影响

蛋糕抗氧化能力见表3。

表3 蛋糕抗氧化能力

由表3可知，用不同溶剂分别提取蛋糕表面和内部的可溶性组分，测定结果表明，不同部位不同溶剂的提取物对DPPH·清除率有差异。总的来说，紫薯粉的添加提高了蛋糕的抗氧化活性，原因在于紫薯富含花青素等抗氧化活性组分[4-5]。对于蛋糕的同一部位，以无水乙醇为提取溶剂得到的组分抗氧化活性比50%乙醇和蒸馏水提取到的组分抗氧化活性要高，说明抗氧化活性的有效成分中醇溶性的组分较多。蛋糕表面的抗氧化活性比内部要高，原因在于焙烤过程中蛋糕表面比内部发生了更为剧烈的美拉德反应[6]，而焙烤过程中的美拉德反应产物具有良好的抗氧化活性[7]。紫薯蛋糕表面无水乙醇提取物的DPPH·清除率达到45.45%，抗氧化活性明显高于其他部位的提取物。在配料中添加紫薯粉并结合焙烤工艺，明显提高了抗氧化活性。

3 结论

食品的质构指标反映了食品的组织、质地等感官特性，质构测试条件对蛋糕质构指标测定结果的重现性有影响，蛋糕的样品尺寸1.0 cm×1.0 cm×1.0 cm，压缩程度65%，测试速度2.00 mm/s，2次压缩间隔时间5 s的参数条件较为适宜。在此条件下检测结果表明，随着紫薯粉添加量的增加，硬度与咀嚼性2个指标变化呈增大趋势，内聚性、弹性和回复性3个指标呈减小趋势。贮存过程中，与普通蛋糕比，紫薯蛋糕的硬度变化相对较慢。在配料中添加紫薯粉并结合焙烤工艺，可明显提高食品抗氧化活性。