張 偉,張煥新,武云龍

(江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學院食品科技學院,江蘇泰州 225300)

淀粉是人類重要的膳食成分之一,淀粉的消化特性與人的許多疾病密切相關(guān)?？剐缘矸塾直环Q為難消化淀粉或抗酶解淀粉,是指不能在健康人體小腸中消化吸收的淀粉及其降解物[1-2]?？剐缘矸郾徽J為是膳食纖維的一種,但比傳統(tǒng)的膳食纖維有更優(yōu)越的生理功能[3-4]。研究表明,抗性淀粉能顯著降低人體飯后血糖值,有效控制糖尿病;能降低血清膽固醇,預(yù)防心腦血管疾病;能改善微生物菌群,降低盲腸癌的發(fā)生率[5-6]。抗性淀粉還具有低持水性、不溶于水、粒徑小,賦形性能強、口感舒適和顏色淺等特性,具有增加食品的脆度、膨脹性、提高產(chǎn)品質(zhì)地等加工性能[7-8]。

蛋糕是主要的焙烤制品之一,具有營養(yǎng)豐富、質(zhì)軟、蓬松、風味佳、藝術(shù)性高、食用方便等優(yōu)點,備受人們的青睞。蛋糕制品對面筋筋力要求較低,可以添加較大比例的抗性淀粉,提高產(chǎn)品穩(wěn)定性,增加其功能性[9]。但抗性淀粉作為一種功能性成分,添加到食品中常常會引起感官品質(zhì)下降,降低產(chǎn)品的可接受性[10]。

泰州作為中國四大銀杏產(chǎn)區(qū)之一,擁有豐富的銀杏資源[11],但銀杏果加工程度較低,主要產(chǎn)品包括脫殼保鮮白果、銀杏開心果、銀杏飲品、銀杏酒等[12]。本文擬用泰州產(chǎn)大佛指銀杏果制備得到的銀杏抗性淀粉取代部分面粉,研制一款具備良好感官特性的功能性蛋糕,并通過體外抗消化性能評價其功能性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

銀杏抗性淀粉 江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學院實驗室制備;糕點專用粉 新鄉(xiāng)市新良糧油加工有限責任公司;SP蛋糕油 廣州市寶桃食品有限公司;雞蛋、白砂糖、色拉油、食鹽等 市售;胃蛋白酶(15000 U/g) 美國Sigma公司;α-淀粉酶(500000 U/g)、葡萄糖淀粉酶(100000 U/g) 無錫賽德生物有限公司;其他試劑(化學純) 國藥集團化學試劑有限公司。

ACS-30電子秤 上海乾峰電子儀器有限公司;HY44烤箱 新麥機械(無錫)有限公司;SM-25攪拌機 新麥機械(無錫)有限公司;HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;TG16-WS高速臺式離心機 長沙湘儀離心機儀器有限公司;LYTJ-1面包饅頭體積測定儀 鄭州良源分析儀器有限公司;T-6紫外分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;PHS-3C數(shù)字PH計 青島揚中儀器有限公司

1.2 實驗方法

1.2.1 銀杏抗性淀粉蛋糕制作工藝流程

1.2.1.1 蛋糕混合粉的制備 蛋糕專用粉和銀杏抗性淀粉分別過60目篩,按照試驗設(shè)計的比例,稱取蛋糕混合粉100 g,混勻。

1.2.1.2 配料及攪拌 室溫(25 ℃左右)條件下,將稱量好的雞蛋和綿白糖放入攪拌缸內(nèi),慢速攪拌2 min,待糖蛋混合均勻,改用中速攪拌至蛋糖呈乳白色,用手指勾起,蛋糊不往下流時,再改用快速攪打至蛋糊能豎起,體積達到原來蛋糖混合體積的3倍左右[13]。

1.2.1.3 面糊的制作 將稱量好的蛋糕混合粉均勻倒入攪拌缸內(nèi),慢速攪拌均勻,依次緩慢加入稱量好的色拉油、食鹽和水,慢速攪拌均勻。

1.2.1.4 入模 蛋糕模具先刷一層色拉油,然后將混合均勻的面糊以自流淌出方式,倒入蛋糕模具中,入模量約70%,用力振一下,使面糊表面平整,防止產(chǎn)生氣泡[14],使蛋糕內(nèi)部結(jié)構(gòu)變粗糙。

1.2.1.5 烘烤 將裝入面糊的模具立即放入烤爐,設(shè)定烤爐上火溫度180 ℃,下火溫度160 ℃,烘烤至手觸摸蛋糕頂部有沙沙聲及硬挺感[13]。

1.2.1.6 冷卻 采用自然冷卻法,把烤熟的蛋糕冷卻至室溫即得成品。

1.2.2 單因素實驗 色拉油對蛋糕的柔軟性和口感的細膩性起著重要作用[15],雞蛋在攪打過程中與空氣和面粉中的面筋作用,構(gòu)成蛋糕的基本組織結(jié)構(gòu)[16],白砂糖可以改進蛋糕的組織狀態(tài),調(diào)整蛋糕的口感[13]。本試驗用銀杏抗性淀粉含量大約為40%,而食品中抗性淀粉含量低于2%時,該食品就不具備抗性淀粉的生理功效[17]。因此,在預(yù)試驗的基礎(chǔ)上,本試驗以100 g混合粉為基準,固定食鹽5 g、泡打粉1 g、蛋糕油5 g、水30 g等輔料的添加量不變,分別探究全蛋液添加量180 g、色拉油添加量20 g、白砂糖添加量80 g的條件下,銀杏抗性淀粉和蛋糕專用粉的比例(0∶100、5∶95、10∶90、15∶85、20∶80、25∶75)對蛋糕品質(zhì)的影響;銀杏抗性淀粉和蛋糕專用粉的比例15∶85、色拉油添加量20 g、白砂糖添加量80 g的條件下,全蛋液添加量(120、150、180、210、240、270 g)對蛋糕品質(zhì)的影響;銀杏抗性淀粉和蛋糕專用粉的比例15∶85、全蛋液添加量180 g、白砂糖添加量80 g的條件下,色拉油添加量(10、15、20、25、30、35 g)對蛋糕品質(zhì)的影響;銀杏抗性淀粉和蛋糕專用粉的比例15∶85、全蛋液添加量180 g、色拉油添加量20 g的條件下,白砂糖添加量(50、60、70、80、90、100 g)對蛋糕品質(zhì)的影響。

1.2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗 在單因素試驗的基礎(chǔ)上,確定銀杏抗性淀粉蛋糕配方各因素響應(yīng)面優(yōu)化水平,見表1。以蛋糕品質(zhì)評分(Y)作為考核指標,選用Design-Expert 8.0統(tǒng)計軟件中的Box-Behnken模型優(yōu)化銀杏抗性淀粉蛋糕的配方。

表1 響應(yīng)面試驗因素水平設(shè)計Table 1 Design for response surface test factor level

1.2.4 蛋糕烘焙品質(zhì)分析 蛋糕烘焙品質(zhì)評價采用百分制,遴選20名有經(jīng)驗的品評人員,根據(jù)GB/T 1020-2012《感官分析 方法學 總論》進行評定。評分由蛋糕比容評分(30分)和蛋糕內(nèi)外部特征評分(70分)兩部分組成。蛋糕比容評價測定方法和評價依據(jù)參照GB/T 24303-2009《糧油檢驗 小麥粉蛋糕烘焙品質(zhì)試驗 海綿蛋糕法》附錄A。蛋糕內(nèi)外部特征評分標準見表2。

表2 蛋糕內(nèi)外部特征評分標準Table 2 Grading criteria for internal and external characteristics of cake

HR(水解率,%)=(取樣時間點測定的葡萄糖量×0.9)/測定樣品質(zhì)量×100

式(1)

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS Statistics 24統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行處理分析,組間數(shù)據(jù)采用Duncan法進行多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗結(jié)果

2.1.1 銀杏抗性淀粉和蛋糕專用粉的添加比例對蛋糕品質(zhì)的影響 由圖1可知,銀杏抗性淀粉和蛋糕專用粉的添加比例在一定范圍內(nèi)(<15∶85),銀杏抗性淀粉添加量對蛋糕品質(zhì)的影響無顯著性差異(p>0.05),當銀杏抗性淀粉:蛋糕專用粉的添加比高于15∶85時,蛋糕品質(zhì)評分顯著下降(p<0.05),主要表現(xiàn)為蛋糕體積變小,硬度變硬,彈性下降,內(nèi)部開始出現(xiàn)不均勻蜂窩,蛋糕外表出現(xiàn)裂紋,咀嚼有粗糙感、軟綿性減弱。這是因為,抗性淀粉持水性差,且能降低面糊粘度和雞蛋的起泡性,進而出現(xiàn)面糊充氣量減少、比容和彈性下降等影響品質(zhì)評分的現(xiàn)象[19-20]。綜合考慮品質(zhì)評分和蛋糕的功能性,選定15∶85～20∶80為銀杏抗性淀粉和蛋糕專用粉的添加比例范圍,進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖1 銀杏抗性淀粉和蛋糕專用粉的 添加比例對蛋糕品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of the proportion of Ginkgo biloba resistant starch and cake special powder on cake quality注:不同小寫字母者表示組間 差異顯著(p<0.05);圖2～圖4，圖6同。

2.1.2 全蛋液添加量對蛋糕品質(zhì)的影響 由圖2可知,蛋糕品質(zhì)評分隨著全蛋液添加量的增加先增大后降低,當全蛋液添加量在180 g時，蛋糕的體積最大,質(zhì)構(gòu)最松軟,顏色最誘人,品質(zhì)評分最高。這是由于,蛋液在攪打過程中充入大量的空氣,進而使烘烤后蛋糕體積膨大,形成松軟的質(zhì)構(gòu)和誘人的色澤。但蛋液添加量過多會產(chǎn)生蛋腥味,使蛋糕粘膩、塌陷,蛋糕表皮色澤過深,影響蛋糕品質(zhì)評分[21]。因此,選定150～210 g為全蛋液添加范圍,進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖2 全蛋液添加量對蛋糕品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of total egg mixture on cake quality

2.1.3 色拉油添加量對蛋糕品質(zhì)的影響 由圖3可知,在色拉油的添加量范圍內(nèi),蛋糕的品質(zhì)評分先增加后降低,當油脂添加量在20～25 g之間,蛋糕品質(zhì)評分無顯著性差異(p>0.05),均處于高水平。這是由于,油脂可以與雞蛋白相互作用構(gòu)成氣泡膜,提高蛋白質(zhì)的發(fā)泡性,使蛋糕體積松軟,富有彈性[22],油脂還可以結(jié)合一定的水分子并使面筋蛋白和淀粉顆粒潤滑柔軟,增強口感,改善蛋糕風味[23]。但油脂具有消泡性,過多油脂不但使蛋糕口感油膩,還會導(dǎo)致蛋糊氣泡消失,蛋糕蓬松度和比容下降,口感粗糙[24]。所以,選定15～25 g為色拉油的添加范圍,進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖3 色拉油添加量對蛋糕品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of salad oil addition on cake quality

2.1.4 白砂糖添加量對蛋糕品質(zhì)的影響 由圖4可知,蛋糕的品質(zhì)評分隨著白砂糖添加量的增加先增大后下降。當添加量為80 g時,蛋糕甜度適宜,質(zhì)構(gòu)細膩,比容最大,品質(zhì)評分最高。這是由于,白砂糖在蛋液打發(fā)過程中能夠使蛋液發(fā)松、膨大,在烘烤過程中參與發(fā)生焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng),使蛋糕具有誘人的香味和金黃色色澤[25],白砂糖還具有吸濕性,可以增加蛋糕的柔軟性。適當添加白砂糖可以改善蛋糕口感、組織狀態(tài)和色澤,但過量添加時,會使蛋糕粘膩、甜味過重、易塌陷。所以,選定70～90 g為白砂糖的添加范圍,進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗。

圖4 白砂糖添加量對蛋糕品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of white sugar addition on cake quality

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果及回歸模型的建立 根據(jù)試驗方案,選用Design-Expert 8.0統(tǒng)計軟件中的Box-Behnken模型共設(shè)計出29組試驗,其中24組試驗為析因點,余下的5組是中心點試驗,用于估計試驗誤差。響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。

表3 Box-Behnken試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Box-Behnken test design and results

運用Design-Expert 8.0統(tǒng)計軟件對29組實驗的響應(yīng)值進行回歸分析,得到該模型的二次多項回歸方程為Y=83.62-4.18A+0.58B+0.37C-0.31D-0.73AB-0.025AD-0.28BC-0.025BD-0.075 CD-0.39A2-2.93B2-0.79C2-1.48D2,模型方差分析結(jié)果見表4。

表4 回歸模型方差分析表Table 4 Regression model variance analysisTable

影響銀杏抗性淀粉蛋糕品質(zhì)的因素主次為:A>B>C>D,即銀杏抗性淀粉:蛋糕專用粉>全蛋液添加量>色拉油添加量>白砂糖添加量。其中銀杏抗性淀粉:蛋糕專用粉(A)和全蛋液添加量(B)在試驗范圍內(nèi)對銀杏抗性淀粉蛋糕品質(zhì)影響極顯著(p<0.01),且銀杏抗性淀粉:蛋糕專用粉和全蛋液添加量(AB)交互作用顯著(p<0.05)。全蛋液添加量、色拉油添加量和白砂糖添加量三個因素的二次項(B2、C2、D2)在試驗范圍內(nèi)對銀杏抗性淀粉蛋糕品質(zhì)的影響也極顯著(p<0.01)。

2.2.2 3D響應(yīng)曲面和等高線分析 將影響銀杏抗性淀粉蛋糕品質(zhì)的4個因素中的任意2個因素固定在零水平,得到另外2個因素之間的交互作用對蛋糕品質(zhì)的影響,因素之間兩兩交互的3D響應(yīng)曲面及其等高線結(jié)果見圖5。

圖5 各因素兩兩交互作用對銀杏抗性淀粉蛋糕品質(zhì)影響的3D響應(yīng)曲面圖Fig.5 3D response surface map of the effect of the interaction of two factors on the quality of ginkgo resistant starch cake

3D響應(yīng)曲面中,影響的顯著性可以通過3D響應(yīng)曲面的陡峭程度來反應(yīng),曲面越陡峭,表示該因素對結(jié)果影響越顯著[26]。等高線圖是3D響應(yīng)曲面在底面上的投影,可以直觀地反映各自變量之間交互效應(yīng)的強弱,橢圓形和馬鞍形表示交互作用顯著,圓形表示交互作用不顯著[27-28]。圖5a中銀杏抗性淀粉:蛋糕專用粉(A)與全蛋液添加量(B)兩因素的等高線呈較為突出的馬鞍形,兩者交互作用顯著(p<0.05),其他因素之間的交互作用均不顯著。

2.2.3 最佳配方的預(yù)測及驗證 為確定銀杏抗性淀粉蛋糕的最佳配方,利用Design-Expert 8.0統(tǒng)計軟件對回歸方程進行求解,得到優(yōu)化后的最佳配方為:銀杏抗性淀粉:蛋糕專用粉為15∶85,全蛋液添加量184.2 g,色拉油添加量16 g,白砂糖添加量79.5 g,此條件下銀杏抗性淀粉蛋糕的品質(zhì)評分預(yù)測為87.6分。為了方便配料,調(diào)整最佳配方為:銀杏抗性淀粉:蛋糕專用粉為15∶85,全蛋液添加量185 g,色拉油添加量16 g,白砂糖添加量80 g,在此配方下進行3次平行試驗,得到的銀杏抗性淀粉蛋糕表皮呈金黃色,外表稍有裂紋;內(nèi)部組織細膩,氣泡均勻,無空洞硬塊,口感柔軟,香味純正,無顆粒感,品質(zhì)評分為87.4±0.2,與預(yù)測值的相對誤差<1%,說明模型擬合能力強,優(yōu)化得到的最佳配方準確可靠。

2.3 體外消化性能評價

食物消化過程中淀粉被體外酶水解率能準確體現(xiàn)其消化性能[29],根據(jù)1.2.5,普通蛋糕和銀杏抗性淀粉蛋糕體外水解率結(jié)果見圖6。

圖6 淀粉水解率曲線Fig.6 Starch hydrolysis rate curve

由圖6可知,水解初始階段(0～30 min),試驗組和對照組的淀粉水解速率均快速上升,隨著水解時間的增加,試驗組在60 min時水解率趨于平穩(wěn),為62.87%±0.95%,顯著低于對照組的80.15%±1.16%(p<0.05),隨后,水解率增幅不顯著(p>0.05),對照組的水解率繼續(xù)顯著增加(p<0.05),在120 min時趨于平穩(wěn),達到87.29%±1.13%。水解最后(>120 min),兩組的水解率均略有下降,下降幅度均不顯著(p>0.05),這是由于淀粉分子發(fā)生凝沉,分子排列從無序變?yōu)橛行?性質(zhì)趨于穩(wěn)定所致[29]。銀杏抗性淀粉是雙螺旋結(jié)晶體,具有更強的穩(wěn)定性和抗酶解性[30],從而使水解率增幅變緩。淀粉在體外被酶水解率越低,抗消化能力越強,越能持續(xù)在體內(nèi)釋放能量,延長飽腹感,可作為肥胖、糖尿病人的理想食物來源。

3 結(jié)論

響應(yīng)面試驗優(yōu)化得到的銀杏抗性淀粉蛋糕的最佳配方為:銀杏抗性淀粉:蛋糕專用粉配比為15∶85,全蛋液185 g,色拉油16 g,白砂糖80 g。在此條件下制得的蛋糕表皮呈金黃色,外表稍有裂紋;內(nèi)部組織細膩,氣泡均勻,無空洞硬塊,口感柔軟,香味純正,無顆粒感,品質(zhì)評分為87.4±0.2。制得的銀杏抗性淀粉蛋糕體外水解率在60 min趨于穩(wěn)定,為62.87%±0.95%,顯著低于對照組的80.15%±1.16%(p<0.05)。銀杏抗性淀粉是一種新型的食品原料,作為食品配料制作的銀杏抗性淀粉蛋糕具有良好的適口性,顯著提升了蛋糕產(chǎn)品的抗消化能力,是一種集營養(yǎng)與保健功能的新型休閑食品,具有廣闊的市場前景和應(yīng)用價值。