高功率脈沖微波協(xié)同花色苷對大豆分離蛋白理化特性的影響及其在蛋糕中的應(yīng)用

吳 寒，劉浩男,2，邸清茹,3，夏依旦·買買提，劉小莉,2,3,*，周劍忠,2,*

（1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇 南京 210014；2.江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；3.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 沈陽 110866）

大豆分離蛋白（soybean protein isolates，SPI）是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的主要來源，成本低廉，具有很高的營養(yǎng)價(jià)值，利于消化，且不含膽固醇，常作為食品配料廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)[1]。SPI按離心沉降速率可分為2S（20%）、7S（40%）、11S（30%）、15S（10%），其中7S和11S是主要成分。隨著人們對多功能活性蛋白質(zhì)需求的增長，越來越多的研究開始關(guān)注如何賦予SPI更高的生理活性。通過化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾從而使SPI的理化特性改變是目前常用的研究手段，主要包括物理場改性、非共價(jià)互作改性、糖基化改性和多種方式結(jié)合的改性[2]。

近年來，利用多酚與蛋白相互作用改善蛋白質(zhì)的功能特性已成為研究熱點(diǎn)。藍(lán)莓花色苷（blackberry anthocyanins，BANs）是一種多酚類物質(zhì)，具有豐富的生物學(xué)活性，例如抗氧化、提高免疫系統(tǒng)、抑菌活性等[3]。BANs與SPI相互作用能夠增強(qiáng)SPI的功能活性，具有廣闊的應(yīng)用前景。研究表明，除了溫度、pH值、離子濃度等外部因素會(huì)影響花色苷與蛋白相互作用，一些物理加工技術(shù)，如超聲、高壓、脈沖電場等，也可以通過改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能影響花色苷與蛋白的相互結(jié)合。Wang Yilun等[4]利用超聲處理SPI-山楂黃酮復(fù)合物，結(jié)果表明超聲可以有效減少復(fù)合物的α-螺旋和無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)含量，增加β-轉(zhuǎn)角和β-折疊結(jié)構(gòu)含量，使蛋白質(zhì)熒光猝滅增強(qiáng)。張鐵華[5]研究發(fā)現(xiàn)，高壓脈沖電場處理時(shí)，合適的脈沖強(qiáng)度能夠有效改善蛋白質(zhì)的起泡性和乳化性，但是隨著脈沖強(qiáng)度的升高，蛋白逐漸發(fā)生聚集，導(dǎo)致其溶解性降低。

高功率脈沖微波（high power pulse microwave，HPPM）作為一種新型的食品加工技術(shù)，可通過將高壓脈沖加在磁控管上產(chǎn)生周期性高頻脈沖微波從而作用于樣品[6]，具有平均功率低、耗能小、效率高、瞬時(shí)高能和間歇作用的特點(diǎn)[7]。由于HPPM兼具電磁脈沖和微波的相關(guān)特點(diǎn)，并且瞬時(shí)功率較高，還可對生物系統(tǒng)產(chǎn)生一定效應(yīng)[8]。呂士杰等[9]的研究表明，HPPM輻射可造成動(dòng)物體海馬組織結(jié)構(gòu)改變。Patel等[10]采用新型脈沖微波-真空組合技術(shù)開發(fā)了一種山藥加速滲透脫水的工藝。張亞新等[6]利用氣調(diào)包裝協(xié)同HPPM處理蟹肉，可以有效延長蟹肉貯藏期。然而，HPPM協(xié)同花色苷對蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾從而影響大豆蛋白功能特性的研究尚鮮見報(bào)道。

本研究主要利用HPPM物理場作為強(qiáng)化傳質(zhì)的手段，研究其對BANs改性SPI方面所發(fā)揮的作用，一方面探究HPPM對SPI-BANs復(fù)合物加工特性和功能活性的影響；另一方面，進(jìn)一步明確新型大豆蛋白配料——高功率脈沖微波-大豆分離蛋白-花色苷（HPPM-SPI-BANs）復(fù)合物在戚風(fēng)蛋糕中的應(yīng)用效果，為深入探討物理場協(xié)同改性大分子蛋白的作用機(jī)制提供一定的理論參考，同時(shí)為擴(kuò)大HPPM在食品領(lǐng)域的應(yīng)用范圍提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

SPI（食品級，純度90.56%） 河南林邦生物科技公司；花色苷（純度54%）由實(shí)驗(yàn)室從黑莓果實(shí)中提取純化所得；雞蛋、低筋面粉、白砂糖、玉米油、純牛奶南京蘇果社區(qū)超市；6-羥基-2,5,7,8-四甲基色烷-2-羧酸、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，D P P H）、三吡啶基三嗪 美國S i g m a 公司；檸檬酸、檸檬酸鈉、硫酸亞鐵、氯化鐵 國藥控股化學(xué)試劑有限公司；所有有機(jī)溶劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HPPM殺菌機(jī)由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所食品生物工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與南京翀電科技有限公司聯(lián)合研制；Epoch 2酶標(biāo)儀 美國Bio-Tek公司；PB-10酸度計(jì)德國Sartorius科學(xué)儀器有限公司；K35FK602烤箱 浙江蘇泊爾有限公司；TMS-Touch質(zhì)構(gòu)儀 美國FTC公司。

1.3 方法

1.3.1 SPI-BANs和HPPM-SPI-BANs復(fù)合物制備

根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化結(jié)果，將SPI溶于0.1 mol/L pH 6.0檸檬酸緩沖液中，終質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL，將BANs溶于0.1 mol/L pH 3.0檸檬酸緩沖液中，以質(zhì)量比1∶1混合SPI與BANs，室溫下避光攪拌12 h，得到SPIBANs復(fù)合物。之后在脈沖功率750 kW、脈沖寬度1.5 μs條件下，選擇脈沖頻率60 Hz處理15 min，得到HPPMSPI-BANs復(fù)合物。

1.3.2 溶解性測定

依據(jù)江連洲[11]和Meng Yueyue[12]等的方法修改后進(jìn)行溶解性的測定，將SPI、SPI-BANs和HPPM-SPI-BANs溶液在10 000×g條件下離心20 min，適當(dāng)稀釋離心前SPIBANs溶液和稀釋后收集的上清液，采用考馬斯亮藍(lán)法[13]測定蛋白質(zhì)量濃度。按公式（1）計(jì)算溶解性。

式中：ρsp為離心后上清液蛋白質(zhì)量濃度/（mg/mL）；ρtp為離心前樣液總蛋白質(zhì)量濃度/（mg/mL）。

1.3.3 起泡性和泡沫穩(wěn)定性測定

起泡性和泡沫穩(wěn)定性參照Sui Xiaonan等[14]的方法進(jìn)行測定。將凍干后的SPI、SPI-BANs和HPPM-SPI-BANs分別配成10 mg/mL溶液，依次記錄體積。之后，將SPI、SPI-BANs和HPPM-SPI-BANs溶液均質(zhì)1 min，記錄樣品泡沫的最初體積，靜置15 min后，再次記錄泡沫體積。按公式（2）、（3）分別計(jì)算起泡性和泡沫穩(wěn)定性。

式中：V0為樣品體積/mL；V0為最初泡沫體積/mL；V15為靜置15 min后泡沫體積/mL。

1.3.4 乳化性和乳化穩(wěn)定性測定

乳化性和乳化穩(wěn)定性依據(jù)Malik等[15]的方法進(jìn)行測定。分別將凍干的SPI、SPI-BANs和HPPM-SPI-BANs配成10 mg/mL溶液，與菜籽油以3∶1（V/V）比例混合，各均質(zhì)1 min，吸取其底部乳液50 μL，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%十二烷基硫酸鈉溶液稀釋250 倍，混合均勻，測定500 nm波長處吸光度，靜置30 min后再次測定吸光度，空白對照為十二烷基硫酸鈉溶液。按公式（4）和公式（5）分別計(jì)算乳化性指數(shù)（emulsifying activity index，EAI）和乳化穩(wěn)定性指數(shù)（emulsifying stability index，ESI）。

式中：N為稀釋倍數(shù)；ρ為樣液蛋白質(zhì)量濃度/（g/mL）；V為乳化液中油相體積分?jǐn)?shù)/%；A0為最初乳液吸光度；A30為靜置30 min后乳液吸光度。

1.3.5 戚風(fēng)蛋糕制作工藝

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)，以綜合感官評分為指標(biāo)，優(yōu)化得到制作工藝?；旌系包S60 g、牛奶30 g、玉米油40 g和白砂糖10 g，加入低筋面粉65 g和泡打粉5 g，攪拌制成蛋糊。在蛋清液中替換10%（以蛋清液體系體積計(jì)）HPPM-SPIBANs溶液，將獲得的蛋清蛋白溶液225 g與白砂糖50 g混勻，快速打發(fā)蛋白膏使其呈峰狀。將蛋白膏倒入蛋糊，攪拌成蛋糕糊?？鞠錅囟认日{(diào)至130 ℃，烘烤80 min，再調(diào)至150 ℃，烘烤20 min，蛋糕倒扣冷卻，脫模。添加HPPM-SPI-BANs的蛋糕標(biāo)記為C-HSB，僅添加蛋清和SPI的蛋糕分別標(biāo)記為C-E和C-S。

1.3.6 焙烤損失率和含水率測定

通過測定蛋糕糊的質(zhì)量和焙烤后蛋糕的質(zhì)量，按公式（6）計(jì)算蛋糕的焙烤損失率。

式中：ms為蛋糕糊質(zhì)量/g；mc為焙烤后蛋糕質(zhì)量/g。

待蛋糕出爐，冷卻至室溫。參照GB/T 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》[16]的方法測定含水率。

1.3.7 質(zhì)構(gòu)特性分析

新鮮蛋糕切成2 cm×4 cm×4 cm均勻方塊，確保表面和底面平整，使用配備P/36R探頭的質(zhì)構(gòu)分析儀進(jìn)行測試。測試速率120 mm/min、形變量50%，保持時(shí)間3s。

1.3.8 抗氧化能力測定

1.3.8.1 DPPH自由基清除活性測定

DPPH自由基清除率根據(jù)Dai Yiqiang等[17]的方法測定，并稍作修改。將凍干后的SPI、SPI-BANs和HPPMSPI-BANs分別配成10 mg/mL溶液，作為樣液待用；C-HSB、C-S和C-E經(jīng)過干燥粉碎，以體積比1∶10加入體積分?jǐn)?shù)75%醇溶液提取2 h，8 000 r/min離心10 min，收集上清液待用。吸取100 μL樣液，與100 μL 0.4 mmol/L DPPH溶液混勻，室溫下暗反應(yīng)30 min，測定517 nm波長處吸光度，空白對照用pH 6.0的檸檬酸緩沖液替代樣液。按公式（7）計(jì)算DPPH自由基清除率。

式中：As為樣液反應(yīng)后吸光度；A0為空白組吸光度。

1.3.8.2 鐵離子還原力測定

鐵離子還原力（ferric reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）根據(jù)Chen Gang等[18]報(bào)道的方法進(jìn)行測定?；旌?00 mL 0.3 mol/L pH 3.6醋酸緩沖液、10 mL 10 mmol/L TPTZ溶液和10 mL 20 mmol/L氯化鐵溶液，制備FRAP試劑。取1.3.8.1節(jié)100 μL樣液與500 μL FRAP試劑混合均勻，37 ℃水浴反應(yīng)10 min，測定593 nm波長處吸光度，用pH 6.0檸檬酸緩沖液代替樣品作空白對照，以不同濃度FeSO4溶液代替樣品繪制得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。FRAP用FeSO4當(dāng)量表示。

1.3.9 老化速率測定

根據(jù)唐夢琪[19]報(bào)道的方法稍作修改，測定老化速率。將制備得到的蛋糕放于室溫，貯藏第0、1、2、3天時(shí)分別測定硬度，采用Avrami方程（公式（8））對老化速率進(jìn)行計(jì)算與分析。

式中：指數(shù)n代表有關(guān)晶核特性及晶體生長過程的信息；k表示成核與晶體成長速度的復(fù)合作用；R表示淀粉的老化度，其可用硬度F代替。改寫后的Avrami方程如公式（9）所示，等式兩邊取對數(shù)可得公式（10）。

式中：F0為烘烤后蛋糕硬度；Ft為儲(chǔ)藏t天時(shí)蛋糕硬度；F∞為蛋糕的極限老化硬度；n為Avrami指數(shù)；k為蛋糕老化速率。

將在室溫條件分別儲(chǔ)藏0、1、2、3 d的蛋糕硬度分別代入Avrami方程，根據(jù)公式（9）計(jì)算得到第t天的老化度，對lnt進(jìn)行線性回歸分析，得到老化速率k和Avrami指數(shù)n。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所有數(shù)據(jù)均為3 次重復(fù)實(shí)驗(yàn)所得，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，應(yīng)用SPSS Statistics 26軟件對結(jié)果進(jìn)行顯著性分析（單因素方差分析法和Duncan法）和相關(guān)性分析（Pearson法），以P＜0.05表示差異顯著，采用Origin 9.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 HPPM協(xié)同花色苷對SPI溶解性的影響

溶解性是蛋白質(zhì)在食品體系中發(fā)揮功能的先決條件，通常受到氨基酸組成和序列、pH值及多糖和其他化合物（如多酚）的影響。如圖1所示，SPI溶解性為42.44%，這與Deak等[20]所報(bào)道的SPI溶解性為42.62%的結(jié)果接近。與對照SPI相比，添加花色苷后，SPI-BANs復(fù)合物的溶解性顯著增加了0.39 倍（P＜0.05），這可能是花色苷與大豆蛋白相互作用，使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，多肽鏈展開，疏水基團(tuán)暴露所造成的。Ozdal[21]和Cao Yanyun[22]等也發(fā)現(xiàn)，隨著蛋白質(zhì)與酚類化合物的結(jié)合，蛋白質(zhì)疏水基團(tuán)雖有所暴露，但隨著多酚濃度增加，表面疏水性降低，蛋白電荷發(fā)生改變，從而影響了蛋白質(zhì)的溶解性。此外，在HPPM處理?xiàng)l件下，HPPM-SPI-BANs復(fù)合物的溶解性提高了1.11 倍，這與Chen Gang等[18]的研究結(jié)果相一致，超高壓等非熱加工技術(shù)也可以提高蛋白質(zhì)-多酚復(fù)合物的溶解性，表明物理場處理可能破壞蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，使β-折疊和α-螺旋發(fā)生改變，此時(shí)水分子更易進(jìn)入蛋白質(zhì)內(nèi)部與其分子發(fā)生水和作用，提高了蛋白質(zhì)的溶解性。

圖1 不同處理方式下SPI的溶解性Fig.1 Effects of different treatments on solubility of SPI

2.2 HPPM波協(xié)同花色苷對SPI功能特性的影響

2.2.1 HPPM波協(xié)同花色苷對SPI起泡性及泡沫穩(wěn)定性的影響

基于在空氣-水界面的快速擴(kuò)散和結(jié)構(gòu)展開，蛋白質(zhì)表面張力下降，產(chǎn)生發(fā)泡行為[22]，然而，空間構(gòu)象和表面電荷密度能夠改變SPI的二級和三級結(jié)構(gòu)，影響蛋白質(zhì)的起泡功能[23]。如圖2所示，SPI-BANs復(fù)合物的泡沫穩(wěn)定性顯著高于SPI（P＜0.05），這可能與蛋白質(zhì)和花色苷互作后蛋白結(jié)構(gòu)改變有關(guān)。Ye Jiangping等[24]的研究也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象，蘆丁-SPI復(fù)合物比單獨(dú)SPI具有更高的發(fā)泡能力和泡沫穩(wěn)定性。此外，HPPM-SPIBANs的起泡性和泡沫穩(wěn)定性均顯著高于SPI和SPI-BANs（P＜0.05），高功率脈沖微波處理可能使得蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)柔韌性增強(qiáng)，具有更低的表面張力，復(fù)合物可在空氣-液體界面形成更多彈性氣泡，吸附在氣-水界面上，說明HPPM處理協(xié)同花色苷能夠更有效地改善SPI的起泡功能。

圖2 不同處理方式下SPI的起泡能力Fig.2 Effects of different treatments on foaming capacity of SPI

2.2.2 HPPM波協(xié)同花色苷對SPI乳化性及乳化穩(wěn)定性的影響

通常，蛋白質(zhì)的乳化能力可以歸因于以下兩個(gè)方面：一是蛋白在油滴周圍迅速擴(kuò)散到油-水界面形成界面膜的能力；二是蛋白通過部分展開和重新排列界面，使界面張力降低、乳液穩(wěn)定和防止絮凝或聚結(jié)的能力[25]。圖3所示為SPI、SPI-BANs和HPPM-SPI-BANs的乳化性和乳化穩(wěn)定性分析結(jié)果。相同質(zhì)量濃度下，SPI-BANs的EAI和ESI均顯著高于SPI（P＜0.05），這可能是蛋白質(zhì)與花色苷結(jié)合使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，液滴間空間斥力增加和表面電荷變化所致。類似地，Zhang Shu等[26]通過熒光光譜學(xué)分析明確了添加適當(dāng)多酚可以使綠豆球蛋白α-螺旋、β-折疊和β-轉(zhuǎn)角比例增加，無規(guī)卷曲比例減少，提高蛋白質(zhì)的EAI。對于HPPM-SPI-BANs，其EAI和ESI則顯著高于SPI-BANs，表明HPPM處理能使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)舒展，鏈節(jié)變得更為柔順，有利于在界面上進(jìn)行分子有序重排，同時(shí)增強(qiáng)蛋白質(zhì)與花色苷的分子間作用力，提高蛋白質(zhì)的親水親油性和乳化能力。

圖3 不同處理方式下SPI的乳化能力Fig.3 Effects of different treatments on emulsifying capacity of SPI

2.3 HPPM波協(xié)同花色苷對SPI抗氧化活性的影響

對SPI、SPI-BANs和HPPM-SPI-BANs三者的抗氧化能力進(jìn)行熱圖分析，結(jié)果如圖4所示。熱圖中顏色的深淺表示樣品抗氧化能力的強(qiáng)弱，其中，SPI幾乎不具備抗氧化能力，在DPPH清除自由基能力方面，HPPM-SPIBANs的清除能力明顯高于SPI和SPI-BANs，且SPI-BANs也明顯高于SPI（P＜0.05）。鐵離子還原能力在3 種樣品中的變化趨勢與DPPH自由基清除能力基本一致。由此可見，復(fù)合物抗氧化能力的增強(qiáng)主要來源于花色苷的作用，其抗氧化活性較強(qiáng)，通過與蛋白質(zhì)相互結(jié)合可以賦予SPI更高的功能活性[3]。此外，HPPM-SPI-BANs的抗氧化活性均明顯高于SPI-BANs，這是因?yàn)镠PPM等物理場可有效促進(jìn)SPI與BANs結(jié)合，提高復(fù)合物中花色苷結(jié)合率，同時(shí)使蛋白質(zhì)中掩埋的還原性基團(tuán)更多地暴露，從而更大程度上增強(qiáng)復(fù)合物的抗氧化活性[4]。綜上，通過HPPM協(xié)同BANs處理SPI，能夠更有效地賦予SPI生理活性方面的功能，制備得到的復(fù)合物HPPM-SPI-BANs也可作為新型蛋白配料應(yīng)用于食品工業(yè)中，以強(qiáng)化產(chǎn)品的抗氧化活性。

圖4 不同處理方式下SPI的體外抗氧化能力Fig.4 Effects of different treatments on antioxidant capacities of SPI

2.4 HPPM-SPI-BANs對蛋糕烘焙特性的影響

由于烘烤后蛋糕的大部分損失來源于水分，常用烘焙損失率評判蛋糕烘烤前后的質(zhì)量變化，直觀地反映蛋糕制備過程中水分的散發(fā)情況，并且焙烤損失率直接影響著產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益[19]。由表1可知，添加HPPM-SPIBANs對蛋糕的水分散失有顯著抑制作用（P＜0.05）。與此同時(shí)，戚風(fēng)蛋糕的正常含水率應(yīng)在35%～44%之間，最佳含水率應(yīng)在39%～40%之間[27]，利用具有更高起泡和乳化能力的HPPM-SPI-BANs替代部分蛋清蛋白加入蛋糕中，可使蛋糕的含水率增加至39.25%，處于含水率最佳范圍，蛋糕的口感和風(fēng)味更佳，焙烤損失率由30.14%顯著降至26.88%（P＜0.05）。

表1 不同蛋糕的焙烤損失率、含水率和質(zhì)構(gòu)特性Table 1 Baking loss rate, moisture content and textural properties of different cakes

質(zhì)構(gòu)特性也是衡量蛋糕品質(zhì)的重要指標(biāo)，HPPMSPI-BANs對蛋糕質(zhì)構(gòu)特性的影響情況如表1所示，包括硬度、內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性。通常，硬度是指使食品發(fā)生形變所需要的力，與蛋糕品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)性，蛋糕越硬口感越差。HPPM-SPI-BANs的添加可使蛋糕內(nèi)部網(wǎng)孔變大，對力的支撐變?nèi)?，顯著降低蛋糕硬度（由4.28 N減小至4.12 N（P＜0.05））。對于咀嚼性而言，其也與蛋糕品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)性，當(dāng)添加HPPM-SPI-BANs時(shí)，蛋糕的咀嚼性顯著下降（P＜0.05），口感更加綿軟。相比于SPI，HPPM-SPI-BANs的添加還可以顯著提高蛋糕的內(nèi)聚性和彈性，分別由0.56和8.69提高至0.62和10.47（P＜0.05），說明蛋糕內(nèi)在結(jié)合力有所提升，內(nèi)部質(zhì)地更加豐富和具有彈性。研究表明，蛋糕的硬度變化與淀粉分子的老化有直接關(guān)系[28]；戚風(fēng)蛋糕的感官品質(zhì)在一定程度上取決于其硬度與咀嚼性，芯部組織的松軟程度與硬度和咀嚼性成反比，與彈性成正比[29]。以上結(jié)果表明，添加HPPM-SPI-BANs可以使戚風(fēng)蛋糕的焙烤損失率、含水率及硬度相比于蛋糕C-E和C-S得到明顯改善，且內(nèi)聚性、彈性和咀嚼性明顯優(yōu)于蛋糕C-S，蛋糕品質(zhì)得到提升。

2.5 HPPM-SPI-BANs對蛋糕抗氧化活性的影響

由圖5可見，添加HPPM-SPI-BANs替代部分蛋清后，蛋糕提取物的抗氧化能力明顯高于未添加HPPMSPI-BANs的蛋糕C-E和C-S，其中DPPH自由基清除率分別升高了3.56 倍和1.29 倍。在鐵離子還原能力方面，添加HPPM-SPI-BANs的蛋糕分別是蛋糕C-E和C-S的3.79 倍和4.36 倍。新型蛋白配料HPPM-SPI-BANs中因含有活性成分花色苷而具有良好的抗氧化能力，除了能夠改善上述對蛋糕烘焙品質(zhì)外，還賦予了蛋糕較強(qiáng)的功能活性。此前的研究表明，SPI替代部分蛋清加入蛋糕，可以平衡產(chǎn)品的氨基酸水平，提高蛋糕的營養(yǎng)價(jià)值[30]，HPPM-SPI-BANs的添加不僅改善了蛋糕口感，還能提升蛋糕附加值，使產(chǎn)品能夠滿足當(dāng)下消費(fèi)市場提出的更高要求。

圖5 不同蛋糕體外抗氧化能力Fig.5 Antioxidant capacities of different cakes

2.6 HPPM-SPI-BANs對蛋糕貯藏期品質(zhì)的影響

2.6.1 HPPM-SPI-BANs對蛋糕水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和硬度的影響

在貯藏期間，蛋糕水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和硬度是影響蛋糕品質(zhì)最直接的指標(biāo)，也是間接反映蛋糕老化情況的重要指標(biāo)，隨著時(shí)間延長，老化后的蛋糕可能口感變差、硬度增加。由于戚風(fēng)蛋糕屬于短保質(zhì)期烘焙食品，伴隨時(shí)間的加倍延長會(huì)出現(xiàn)菌落生長等對保藏進(jìn)程不利的影響，因此本實(shí)驗(yàn)中設(shè)定短時(shí)間儲(chǔ)藏期，并對不同蛋糕品質(zhì)進(jìn)行比較。通過測定蛋糕存放不同時(shí)間的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和硬度，可以確定HPPM-SPI-BANs對蛋糕貯藏品質(zhì)的基本影響。從圖6A可以看出，添加HPPM-SPI-BANs可以提高蛋糕的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，使蛋糕的含水量保持較高的狀態(tài)，在1～3 d內(nèi)均高于蛋糕C-E和C-S，這對于防止蛋糕硬度增加有積極作用。如圖6B所示，不同蛋糕的硬度在貯藏期內(nèi)均明顯增加，最終達(dá)到4.75～5.25 N，并且添加HPPM-SPI-BANs后，蛋糕的硬度變化趨勢比蛋糕C-E和C-S有所減緩，始終維持在最低水平，這說明HPPMSPI-BANs可以有效抵抗蛋糕在貯藏過程中存在的淀粉回生等問題，從而改善戚風(fēng)蛋糕的貯藏品質(zhì)。夏爽[1]利用超聲和糖基化改性大豆蛋白，并將其應(yīng)用于重油蛋糕中，也改善了蛋糕的貨架期品質(zhì)。計(jì)曉曼[27]在蛋清蛋糕中加入酶改性的大豆蛋白，也使產(chǎn)品在儲(chǔ)藏期間的質(zhì)構(gòu)特性和感官評分均得到提升。

圖6 不同蛋糕的貯藏期水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和硬度變化Fig.6 Changes in water content and hardness of different cakes during storage

2.6.2 HPPM-SPI-BANs對蛋糕老化速率的影響

蛋糕的淀粉老化又稱淀粉重結(jié)晶，可分為晶體的生成、生長與穩(wěn)定3 個(gè)不同階段，多用Avrami方程研究淀粉老化的動(dòng)力學(xué)模型[31-32]，明確食物在儲(chǔ)藏期淀粉老化規(guī)律。由于淀粉老化過程中的結(jié)晶具有高分子聚合物結(jié)晶的特點(diǎn)，可對蛋糕芯部在儲(chǔ)藏期的老化晶核生長模式進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示。在一定溫度范圍內(nèi)（-4～35 ℃），Avrami指數(shù)n可被分為2 個(gè)區(qū)間段，晶體生長時(shí)的維數(shù)和其成核時(shí)間決定了該值的大小[33]。當(dāng)n＜1時(shí)，結(jié)晶以瞬間成核為主；當(dāng)1＜n≤2時(shí)，結(jié)晶以自發(fā)成核方式為主[34]。表2中不同蛋糕的n均處于（1,2）區(qū)間，說明儲(chǔ)藏期蛋糕芯內(nèi)部發(fā)生的支鏈淀粉重結(jié)晶現(xiàn)象主要是自發(fā)成核形成的。另外，老化速率常數(shù)k則與晶體生長的快慢及晶核密度密切相關(guān)，能夠提供一系列晶核形成和生長進(jìn)程的相關(guān)信息[33]。添加HPPMSPI-BANs使蛋糕的k值明顯減小，僅為0.12，分別小于蛋糕C-E和C-S，表明HPPM-SPI-BANs可以有效減緩蛋糕芯部的老化速度，使其相對不易發(fā)生老化。

表2 不同蛋糕儲(chǔ)藏期的芯部老化晶核生長模式Table 2 Growth pattern of aging crystal nuclei in core of different cakes during storage

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)基于SPI與花色苷相互作用，結(jié)合了HPPM物理場進(jìn)行處理，明確了HPPM協(xié)同花色苷能夠更有效地提高SPI的物理特性（如溶解性、起泡性、泡沫穩(wěn)定性、乳化性和乳化穩(wěn)定性），得到的HPPM-SPI-BANs復(fù)合物具有更高的抗氧化能力，賦予了SPI可被開發(fā)成為新型功能性食品配料的潛力。通過將HPPM-SPI-BANs應(yīng)用于蛋糕的制作過程，證實(shí)了上述復(fù)合物能夠明顯改善戚風(fēng)蛋糕的質(zhì)構(gòu)特性等烘焙特性，提高其功能活性，以及抑制貯藏期內(nèi)水分散失，延緩蛋糕的老化速率。本研究有利于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)植物蛋白質(zhì)資源的綜合利用，并為后續(xù)逐步擴(kuò)大HPPM等新型非熱加工技術(shù)的應(yīng)用范圍提供理論和科學(xué)依據(jù)。