植物提取物與親水性膠體復(fù)配改良劑在蛋糕中的應(yīng)用

賈小麗，陳加展，許文莉，李婷婷，王曉東，鄂爽，徐瑞波

（1.滁州學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，安徽 滁州 239000；2.雅客食品（滁州）有限公司，安徽 滁州 239000）

0 引言

新鮮的蛋糕制品松軟可口，深受廣大人民喜愛，但隨著存放時(shí)間延長，蛋糕品質(zhì)會(huì)因?yàn)榈矸劾匣尸F(xiàn)出形態(tài)和口感上的下降［1-2］.耐老性強(qiáng)是高質(zhì)量烘焙蛋糕食品的重要特征之一.目前焙烤食品抗老化劑大多選用一些常規(guī)食品添加劑，如生物酶制劑（α-淀粉酶、脂肪酶等）、乳化劑（蔗糖脂肪酸酯、大豆卵磷脂等）和親水性膠體（瓜爾豆膠、黃原膠等）［3-5］.

由于具有成膜性、高持水能力，以及膠體的羥基結(jié)構(gòu)，因而親水性膠體抗淀粉老化性能優(yōu)良，且具有較好的保鮮作用［6-8］.常用的親水性膠體有瓜爾豆膠、黃原膠、CMC等，在戚風(fēng)蛋糕制作過程中可選用常見親水性膠體——卡拉膠和海藻酸鈉，卡拉膠是一種從藻類中提取出來的天然含硫多糖，具有良好的成膜性和穩(wěn)定性，海藻酸鈉是從藻類中提取碘和甘露醇之后的副產(chǎn)物多糖，其水溶液具有較高的黏度［9-11］.親水性膠體在蛋糕制品生產(chǎn)中單獨(dú)或經(jīng)復(fù)配后使用，由于缺乏種類創(chuàng)新，亟需開發(fā)新的高性能抗老化劑配方.

山藥中含有獨(dú)特的粘液質(zhì)成分，可用作增稠劑、穩(wěn)定劑等功能性食品添加劑.山藥粘液是透明粘稠狀液體，主要成分為水、蛋白質(zhì)和多糖，還有微量游離氨基酸和脂類.莼菜是一種多年生水生草本，其表面被透明膠質(zhì)粘液包裹，莼菜粘液的主要成分是蛋白質(zhì)，其次是酸性多糖（在水中能膨大而不溶于水）和鈣、鐵和磷等礦質(zhì)元素和氨基酸.莼菜粘液具有增稠和持水性，可用作粘結(jié)劑、增稠劑等.

本研究考察蛋糕制作過程中，親水膠體（卡拉膠和海藻酸鈉）與植物提取物（山藥粘液和莼菜粘液）復(fù)配，對蛋糕品質(zhì)指標(biāo)的影響，通過單因素分析以及響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，獲得最佳親水性膠體和植物粘液復(fù)配改良劑的配比，以期彌補(bǔ)添加單一膠體時(shí)在感官體驗(yàn)以及質(zhì)構(gòu)特性等方面的不足，增強(qiáng)戚風(fēng)蛋糕抗老化作用，提高蛋糕的烘焙品質(zhì)，延長產(chǎn)品貨架期，同時(shí)賦予蛋糕不同的風(fēng)味以及營養(yǎng)價(jià)值，提高經(jīng)濟(jì)效益，滿足市場需求與消費(fèi)者期待.

1 材料與方法

1.1 原料與設(shè)備

供試原料為低筋粉、白砂糖、純牛奶、葵花籽油、卡拉膠、海藻酸鈉、莼菜和山藥；供試儀器為質(zhì)構(gòu)儀、DSC差示掃描量熱儀、鹵素水分測定儀、烤箱等.

山藥粘液制備方法為：將新鮮的山藥削皮后用鹽水清洗，清洗干凈后切成1 cm3的方塊，用榨汁機(jī)榨至流動(dòng)粘稠狀后倒出，用四層紗布過濾擠出粘液，備用.

莼菜粘液制備方法為：取適量莼菜清水沖洗2~3次，瀝水后倒入榨汁機(jī)，榨至莼菜葉片完全粉碎時(shí)倒出，先用兩層紗布初步過濾掉葉渣，再用四層紗布過濾得莼菜粘液，備用.

1.2 工藝流程

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 單因素實(shí)驗(yàn)

為了考察卡拉膠、海藻酸鈉、山藥粘液和莼菜粘液不同的添加量對戚風(fēng)蛋糕抗老化的影響，設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)（表1）在蛋糕做好后當(dāng)天（第1天）、密封儲(chǔ)存第5天及空氣條件下儲(chǔ)存第5天測定每組樣品的質(zhì)構(gòu)、老化焓變、水分含量等指標(biāo).試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)結(jié)果采用Excel軟件進(jìn)行處理，分析出每種親水性膠體的較優(yōu)添加量.

表1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表

1.3.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)BoxBehnken原理，以卡拉膠添加量（A）、海藻酸鈉添加量（B）、山藥粘液添加量（C）、莼菜粘液添加量（D）為因素［12-15］，以第5天密封儲(chǔ)存條件下的硬度以及老化焓變作為響應(yīng)值，進(jìn)行四因素三水平的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)（表2）.利用Design-Expert 8.0.6 Trial軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定4種親水性膠體發(fā)揮抗老化作用的較優(yōu)復(fù)配比例.

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表

2 結(jié)果與分析

2.1 卡拉膠對戚風(fēng)蛋糕品質(zhì)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明（表3），隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加，蛋糕含水量逐漸降低，老化焓值增加，硬度增加，咀嚼性增加，彈性下降.隨著卡拉膠添加量的增加，戚風(fēng)蛋糕水分含量先增加，后降低，其中以卡拉膠添加量為0.20%的處理含水量最高；蛋糕老化焓值先降后升，其中以卡拉膠添加量為0.20%的處理老化焓值最低；蛋糕的硬度和咀嚼性變化沒有明顯規(guī)律，總體表現(xiàn)為卡拉膠添加量為0.20%的處理硬度和咀嚼性最低；蛋糕的彈性以卡拉膠添加量為0.20%的處理為最高.綜上可知，卡拉膠較優(yōu)添加量為0.20%，此添加量下戚風(fēng)蛋糕品質(zhì)更佳，且在密封條件下儲(chǔ)存更有利于延長產(chǎn)品貨架期，抗老化作用更明顯.

表3 不同添加量的卡拉膠對戚風(fēng)蛋糕品質(zhì)的影響

2.2 海藻酸鈉對戚風(fēng)蛋糕品質(zhì)的影響

由表4可知，隨著海藻酸鈉添加量的增加，蛋糕品質(zhì)指標(biāo)呈現(xiàn)波動(dòng)變化趨勢.總體來看，海藻酸鈉的添加量為0.25%時(shí)，蛋糕含水量較高，老化焓值較低，彈性較高.蛋糕咀嚼性和硬度隨著海藻酸鈉添加量的增加有減小的趨勢.綜上可知，海藻酸鈉的較優(yōu)添加量為0.25%，此添加量下戚風(fēng)蛋糕品質(zhì)較優(yōu)，抗老化作用更明顯.

表4 不同添加量的海藻酸鈉對戚風(fēng)蛋糕品質(zhì)的影響

2.3 山藥粘液對戚風(fēng)蛋糕品質(zhì)的影響

由表5可知，當(dāng)山藥粘液添加量為12%時(shí)第1天和第5天的蛋糕水分含量均較高；老化焓變變化不穩(wěn)定但相對于對照組有抗老化的作用；質(zhì)構(gòu)指標(biāo)區(qū)別較明顯，尤其是彈性.綜上可知，山藥粘液的較優(yōu)添加量為12%，與不添加對照相比，蛋糕品質(zhì)指標(biāo)均有明顯提升.

表5 不同添加量的山藥粘液對戚風(fēng)蛋糕品質(zhì)的影響

2.4 莼菜粘液對戚風(fēng)蛋糕品質(zhì)的影響

由表6可知，隨著莼菜粘液添加量的增加，戚風(fēng)蛋糕水分含量流失明顯減緩，質(zhì)地更加柔彈；老化焓值隨添加量增加呈先下降后上升的趨勢，硬度、咀嚼性都有較明顯的變化.綜合來看，莼菜粘液的較優(yōu)添加量為16%，此添加量是提高產(chǎn)品品質(zhì)、節(jié)省原料成本的最佳選擇.

單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，卡拉膠的較優(yōu)添加量為0.2%，海藻酸鈉的較優(yōu)添加量為0.25%，山藥粘液的較優(yōu)添加量為12%，莼菜粘液的較優(yōu)添加量為16%.密封儲(chǔ)存更有利于戚風(fēng)蛋糕抗老化，延長產(chǎn)品貨架期，提高產(chǎn)品品質(zhì).

2.5 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

29組戚風(fēng)蛋糕第5天密封儲(chǔ)存狀態(tài)下的硬度以及老化焓變結(jié)果如表7所示.

表7 復(fù)配親水性膠體對戚風(fēng)蛋糕硬度和老化焓變的影響

以硬度為響應(yīng)值，通過軟件分析四種物質(zhì)對戚風(fēng)蛋糕硬度的回歸模型為：

對回歸模型進(jìn)行方差分析，經(jīng)F檢驗(yàn)，模型極顯著，決定系數(shù)R2=0.976 1，表明該模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合度好，可信度高［16］.

以老化焓變?yōu)轫憫?yīng)值，通過軟件分析四種物質(zhì)對戚風(fēng)蛋糕硬度的回歸模型為：

對回歸模型進(jìn)行方差分析，經(jīng)F檢驗(yàn)，模型極顯著，決定系數(shù)R2=0.926 1，表明該模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合度好，可信度高.

綜上以硬度為響應(yīng)值相關(guān)系數(shù)大于以老化焓變?yōu)轫憫?yīng)值的相關(guān)系數(shù)，因此選擇硬度作為響應(yīng)值擬合度更好、可信度更高.4種物質(zhì)對戚風(fēng)蛋糕品質(zhì)的影響大小為山藥粘液=莼菜粘液>卡拉膠>海藻酸鈉，并且山藥粘液以及莼菜粘液的影響都為極顯著（P<0.01）.

根據(jù)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)軟件分析結(jié)果，可得4種物質(zhì)的復(fù)配最佳比例為：卡拉膠添加量0.2%，海藻酸鈉添加量0.25%，山藥粘液添加量12.27%，莼菜粘液添加量16.23%，此時(shí)戚風(fēng)蛋糕的硬度為1 515.15 g.按照此配方進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果測定硬度為1 549.23 g，通過響應(yīng)面軟件取最優(yōu)值及其下方兩個(gè)值與驗(yàn)證試驗(yàn)3組平行樣的第5天硬度進(jìn)行差異性分析，得到F > Fcrit0.05，所以兩組數(shù)據(jù)在α = 0.05的水平上表現(xiàn)差異顯著，表明響應(yīng)面優(yōu)化的復(fù)配親水性膠體的最佳組合的結(jié)果是可靠的.

2.6 復(fù)配改良劑與單組分對戚風(fēng)蛋糕硬度的影響

如圖1所示，配方選用復(fù)配改良劑的戚風(fēng)蛋糕在密封儲(chǔ)存5天后的硬度相較于添加單一組分的戚風(fēng)蛋糕硬度顯著降低，說明復(fù)配改良劑是具有提高戚風(fēng)蛋糕品質(zhì)的作用，并且具有實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用意義.

圖1 復(fù)配改良劑與各單組分對戚風(fēng)蛋糕硬度的影響

3 結(jié)論

卡拉膠作為親水性膠體具有良好的吸水特性，結(jié)合大量水分使得比容下降，戚風(fēng)蛋糕在烘烤時(shí)水分流失減少；卡拉膠與面粉中蛋白質(zhì)以及淀粉發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)使面糊保水性增強(qiáng)，從而使得戚風(fēng)蛋糕質(zhì)構(gòu)得以改善.海藻酸鈉有利于蛋漿的乳化，打發(fā)時(shí)具有很好的起泡性，減小面糊的相對密度［17］，使得戚風(fēng)蛋糕質(zhì)地更加松軟，品質(zhì)提高.山藥粘液作為一種天然膠體物質(zhì)，其膠黏性使得蛋黃糊相對密度降低；山藥粘液中的甘露聚糖成分作為一種溶解于水的半纖維素，可吸水膨脹，增強(qiáng)飽腹感；其黏蛋白成分含有果膠、植物膠及黏膠等有利于防止動(dòng)脈粥樣硬化.莼菜粘液中富含膠體，使得戚風(fēng)蛋糕質(zhì)地更加松軟；另外其所含多聚戊糖有較好清熱解毒作用［18］；酸性雜多糖可以增強(qiáng)免疫；多糖具有一定的養(yǎng)血和抗癌作用.

通過單因素實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在蛋糕糊中添加卡拉膠、海藻酸鈉、山藥粘液、莼菜粘液與不添加膠體添加物制作的戚風(fēng)蛋糕相比，戚風(fēng)蛋糕的水分流失減緩，質(zhì)地更加軟彈，老化速率減慢.綜合蛋糕品質(zhì)的提高以及生產(chǎn)成本的考慮，4種添加物的較優(yōu)添加量為卡拉膠0.2%，海藻酸鈉0.25%，山藥粘液12%，莼菜粘液16%.如果添加量繼續(xù)增加，品質(zhì)將會(huì)降低亦或是成本會(huì)提高，但相較于對照組，各個(gè)指標(biāo)都有一定程度改善，說明這4種物質(zhì)對戚風(fēng)蛋糕抗老化及貨架期的延長都是有作用的.

通過響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硬度更適合作為響應(yīng)值來確定最佳復(fù)配比例，以硬度作為響應(yīng)值相關(guān)系數(shù)可信度更高.最終確定復(fù)配較優(yōu)比例為：卡拉膠添加量0.2%，海藻酸鈉0.25%，山藥粘液12.27%，莼菜粘液16.23%，對應(yīng)硬度指標(biāo)為1 515.15 g，通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，該配方下的硬度為1 549.23 g，老化焓變?yōu)?80.72 J/g，接近實(shí)驗(yàn)結(jié)果.將添加單一組分的戚風(fēng)蛋糕與添加復(fù)配改良劑質(zhì)的戚風(fēng)蛋糕第1天以及第5天的硬度值進(jìn)行比較，結(jié)果表明復(fù)配改良劑處理的硬度值更小，說明復(fù)配改良劑在抗老化方面作用更明顯.