王申宛,鄭曉燕,艾斌凌,鄭麗麗,楊 旸,校 導,張海德,盛占武,
(1.海南大學食品科學與工程學院,海南 ???570228;2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院海口實驗站,海南 海口 570102)
海綿蛋糕因其口感、風味而備受消費者喜愛,但高溫烘焙的加工方式以及烘焙過程中發(fā)生的美拉德反應使其產(chǎn)生一系列具有潛在健康危害的化合物,如晚期糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products,AGEs)、二羰基化合物、蛋白質(zhì)氧化產(chǎn)物等。AGEs是由還原糖中的羰基與蛋白質(zhì)、脂類和核酸中的游離氨基反應形成的一類糖基化產(chǎn)物。AGEs包括具有熒光的交聯(lián)AGEs(如戊糖素),沒有熒光的交聯(lián)AGEs(如精氨酸-賴氨酸咪唑復合物)及沒有交聯(lián)的AGEs(如N-羧甲基賴氨酸(N-carboxymethyllysine,CML)和N-羧乙基賴氨酸(N-carboxyethyllysine,CEL))。其中,CML和CEL是AGEs最主要的單體之一。目前已經(jīng)有研究表明,食源性AGEs的攝入會增加人體血清中AGEs的水平,進而引發(fā)或加速許多慢性疾病,如癌癥、炎癥、糖尿病、動脈粥樣硬化和腎小球硬化。根據(jù)是否與蛋白質(zhì)或多肽結(jié)合,AGEs可分為結(jié)合態(tài)和游離態(tài)。與結(jié)合態(tài)AGEs相比,游離態(tài)AGEs更容易被人體吸收進入血清中。由于烘焙食品大都具有高糖、高脂特點,且經(jīng)高溫烘焙制得,制備過程中更容易因美拉德反應生成AGEs。因此,如何抑制烘焙過程中AGEs的生成是食品工業(yè)迫切需要面對的問題。
目前研究較多的是在食品中添加植物多酚作為AGEs抑制劑,如白藜蘆醇能夠顯著降低中等水分食物中AGEs和不溶性蛋白水平,在曲奇中添加迷迭香酸、白藜蘆醇和表兒茶素對AGEs抑制率可達28.60%~62.05%。但多酚易降解,同時也會極大地抑制風味物質(zhì)的形成,這都會影響食品品質(zhì)和AGEs抑制效果。Mildner-Szkudlarz等在面團中分別加入咖啡酸、沒食子酸、阿魏酸、兒茶素和槲皮素各2%,經(jīng)過210 ℃烘焙20 min,面包屑中的阿魏酸、咖啡酸和兒茶素含量分別減少75%、47%和51%,同時美拉德反應產(chǎn)生的揮發(fā)性風味化合物分別降低了75.9%、74.3%、65.6%、62.4%和59.3%。
親水膠體大多數(shù)是多糖大分子及其衍生物,分子結(jié)構(gòu)中含有大量的親水基團,例如羧基、羥基、氨基等。在食品工業(yè)中,親水膠體常被用于增稠、保水、凝膠、乳化、穩(wěn)定等作用,不僅能夠改善食品品質(zhì),還具有營養(yǎng)價值。在面團烘焙前,加入適量的親水膠體,如黃原膠(xanthan gum,XG)、羥丙基纖維素、海藻酸鈉、結(jié)冷膠等,蛋糕的品質(zhì)可以被改善,水分含量提高,貯藏時間延長。近年來,多種親水膠體被報道能夠抑制有害美拉德反應產(chǎn)物的生成,如丙烯酰胺(acrylamide,AA)、雜環(huán)胺(heterocyclic amine,HAs)和AGEs。殼聚糖、柑橘果膠(orange pectin,OP)、瓜爾膠、羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose,CMC)、海藻酸(alginic acid,ALA)和XG均被報道具有顯著抑制食品加工過程中AA生成的能力。羧甲基纖維素鈉、殼聚糖和-卡拉膠在抑制HAs上也表現(xiàn)出了良好的效果,在牛肉餅模型中,它們對主要HAs的抑制率分別可達78.8%、61.1%和90%。
本研究評價9 種親水膠體,包括植物膠(角豆膠(carob gum,CG)、柑橘果膠(orange pectin,OP))、動物膠(明膠(gelatin,GEL))、微生物膠(XG)、海藻膠(瓊脂(agar,AG)、ALA、卡拉膠(carrageenan,CAR))和化學改性膠(CMC、羥丙基磷酸雙淀粉(hydrogen phosphate,HDP))。在糖基化化學模型中對AGEs形成的抑制作用。選出抑制效果最佳的兩種親水膠體,分別加入海綿蛋糕,評價兩者對其品質(zhì)及AGEs形成的影響,旨在為海綿蛋糕以及烘焙類休閑食品的安全生產(chǎn)提供理論基礎。
牛血清白蛋白(bovine albumin,BSA)、AG(150~250 mPa·s)、CAR(≥0.005 Pa·s)、丙酮醛(methylglyoxal,MGO)(質(zhì)量分數(shù)40%溶液)、乙二醛(glyoxal,GO)(質(zhì)量分數(shù)40%溶液)上海阿拉丁生化科技股份有限公司;ALA(300~500 mPa·s)、XG(2 500~3 000 mPa·s)、正己烷(色譜純),甲醇、甲酸(均為質(zhì)譜純) 美國Sigma-Aldrich公司;果糖(fructose,F(xiàn)ru)、葡萄糖(glucose,Glu)、CMC(2 500~4 500 mPa·s)、GEL(5~20 mPa·s)、磷酸鹽緩沖液(phosphate buffer saline,PBS)、鄰苯二胺 上海麥克林生化科技有限公司;CG(300~600 mPa·s)、HDP(900~1 100 mPa·s)、OP(100~200 mPa·s) 上海源葉生物科技有限公司。
F-7000型熒光分光光度計 日本日立公司;SPX-250B-2型恒溫生化培養(yǎng)箱 上海博迅實業(yè)有限公司;Triple Quad 6500+超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(ultrahigh performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)儀 美國AB SCIEX公司;SHA-CA型數(shù)顯恒溫水浴振蕩器 常州普天儀器制造有限公司;DK-320S數(shù)顯恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司;DK-TO02電烤箱 廣東新寶電器股份有限公司;CR-400便攜式色差儀 日本美能達公司;Ez-Test-500N質(zhì)構(gòu)儀 日本島津公司。
1.3.1 糖基化化學模型中9 種親水膠體對AGEs抑制效果的評價
1.3.1.1 BSA-Fru/Glu模型的建立
BSA-Fru和BSA-Glu模型的建立參考Wang Shihao等和Peng Xiaofang等的方法,稍加修改。用50 mmol/L PBS(含0.02% NaN,pH 7.4)分別配制60 mg/mL BSA溶液、1.5 mol/L Fru溶液和0.8 mol/L Glu溶液。取1 mL Fru或Glu溶液與1 mL BSA溶液在有螺帽的10 mL試管中,加入1.0%的親水膠體混勻作為實驗組,空白組不加親水膠體,作為對照。在恒溫培養(yǎng)箱中37 ℃孵育7 d后,測定反應體系中熒光AGEs含量。每個樣品做3 組平行。
1.3.1.2 BSA-MGO/GO模型的建立
BSA-MGO 和BSA-GO 模型的建立參考按照Wang Wei等的方法,并稍加修改。用50 mmol/L PBS(含0.02% NaN,pH 7.4)分別配制30 mg/mL BSA、60 mmol/L的MGO和GO溶液。取1 mL MGO或GO溶液和1.0%的親水膠體在有螺帽的10 mL試管中混勻作為實驗組,空白組不加親水膠體,作為對照。在37 ℃孵育2 h后,分別在試管中加入1 mL 30 mg/mL BSA繼續(xù)孵育7 d后測定熒光AGEs含量。每個樣品做3 組平行。
1.3.2 化學模型中熒光AGEs測定
參考Huang Junqing等的方法,取1.3.1.1、1.3.1.2節(jié)模型反應體系中的液體樣品通過F-7000型熒光分光光度計測定激發(fā)/發(fā)射波長325/440 nm處的熒光強度確定溶液中熒光AGEs的含量。
1.3.3 化學模型中ALA和XG添加量對AGEs形成的影響
選用1.3.2節(jié)中篩選出的對熒光AGEs抑制效果最佳的ALA和XG作為研究對象。分別將1.3.1.1、1.3.1.2節(jié)實驗組中1.0%的親水膠體分別替換為0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的ALA和XG,其他步驟不改變。孵育后測定各個模型體系中熒光AGEs,蛋白氧化產(chǎn)物,游離態(tài)和結(jié)合態(tài)CML和CEL的含量,進一步探究在BSA-Fru/Glu和BSA-GO/MGO模型中,ALA和XG添加量對AGEs形成的影響。每個樣品做3 組平行。
1.3.4 化學模型中非熒光性AGEs含量測定
CML和CEL檢測樣品的前處理參考Assar和Chen Yuanyuan等的方法。向前處理完成后的樣品中加入Milli-Q水定容至50 mL,使用0.22 μm的有機濾頭過濾。取1 mL濾液,通過預先平衡好的固相萃取柱(Cleanert PCX,150 mg/6 mL),收集液體待測。
采用Triple Quad 6500+UPLC-MS/MS儀對CML和CEL進行定量分析,測定方法參考Chen Yuanyuan等。利用X-Bridege C柱(4.6 mm×150 mm,5 μm)對CML和CEL進行色譜分離,線性范圍為3~300 ng/mL。
UPLC 條件:X-Bridege C色譜柱(4.6 mm×150 mm,5 μm);流動相為A相(0.3%甲酸溶液)和B相(甲醇);流動相流速0.3 mL/min;柱溫30 ℃;進樣量2 μL。采用以下梯度洗脫:0~0.4 min,90% A、10% B;0.4~3.5 min,90%~40% A、10%~60% B;3.5~4.0 min,40%~90% A、60%~10% B;4.0~6.0 min,90% A、10% B。
MS/MS條件:電噴霧離子源(electron spray ionization,ESI)正模式。監(jiān)測方式:多反應監(jiān)測(multiple reaction monitoring,MRM)模式;離子源溫度300 ℃;錐孔電壓20 eV;毛細管電壓4 kV。CML:/205/84;CEL:/219/84。
1.3.5 ALA和XG添加量對MGO和GO清除率的影響
參考王佳琦等建立的方法。向10 mL試管中分別加入2 mL 60 mmol/L MGO或60 mmol/L GO溶液,然后分別加入0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的ALA或XG,混勻。在90 ℃油浴鍋中避光反應30 min后迅速取出試管,冰浴冷卻終止反應。空白組則不添加ALA和XG,作為對照。測定樣品中MGO或GO殘留量。由于二羰基化合物無法直接測定,將MGO和GO衍生成甲基喹諾啉和喹諾啉,然后用Triple Quad 6500+UPLC-MS/MS進行定量。標準品和樣品按照趙瓊暉等建立的方法衍生化處理后過0.22 μm膜后注入Triple Quad 6500+UPLC-MS/MS儀進行定量。
UPLC 條件:X-Bridege C色譜柱(4.6 mm×150 mm,5 μm);流動相:A為0.1%甲酸溶液,B 為0.1%甲酸-甲醇溶液;流動相流速0.5 mL/min;柱溫30 ℃;進樣量2 μL。采用以下梯度洗脫:0~1.0 min,60% A、40% B;1.0~3.0 min,60%~30% A、40%~70% B;3.0~4.0 min,30%~60% A、70%~40% B;4.0~6.0 min,60% A、40% B。
MS/MS條件:ESI正模式。監(jiān)測方式:MRM模式;離子源溫度300 ℃;錐孔電壓20 eV;毛細管電壓4 kV。MGO衍生物:/145/77;GO衍生物:/131/104。
按式(1)計算ALA和XG對MGO或GO的清除率,每個樣品做3 組平行。
式中:和為空白組和實驗組中MGO或GO的濃度。
1.3.6 烘焙溫度和烘焙時間對海綿蛋糕中AGEs含量和品質(zhì)的影響
1.3.6.1 海綿蛋糕樣品的制備
蛋糕的基本配方為低筋面粉100 g、鮮雞蛋100 g、白糖100 g、含鹽黃油10 g。蛋糕的制備方法參照Wang Jiaqi等,每個面糊的質(zhì)量為100 g,面糊分別在不同溫度、時間條件下進行烘焙(155 ℃分別烘焙30、35、40、35、50 min;180 ℃分別烘焙25、30、35、40、45 min;205 ℃分別烘焙15、20、25、30、35 min;230 ℃分別烘焙15、17、19、21、23 min)。冷卻后,蛋糕被細磨并儲存在-20 ℃以進一步分析。每組處理的蛋糕做3 個平行。
1.3.6.2 海綿蛋糕品質(zhì)屬性的分析
用色度計測定蛋糕的表面顏色,并按照式(2)計算顏色的變化:
式中:為明度指數(shù)(0=黑色,100=白色);(正值表示紅度,負值表示綠度)和(正值表示黃度,負值表示藍度)為彩色特性。
用硬度評價蛋糕的質(zhì)構(gòu)特性,由質(zhì)構(gòu)儀測定。利用直徑2 mm的圓柱形探針采用三點彎曲實驗測定。測試距離為10 mm。測試速率為1.0 mm/s,返回速率為10.00 mm/s。
水分含量采用AACC 44-15A的烘箱干燥法。將空培養(yǎng)皿置于130 ℃烘箱干燥1 h,冷卻45 min。稱空培養(yǎng)皿質(zhì)量,記為。稱約3 g蛋糕,記為,放在玻璃培養(yǎng)皿中。在130 ℃的烘箱中干燥12 h直到質(zhì)量不變。在再次稱質(zhì)量之前,盛有蛋糕的盤子被移到干燥器中直到冷卻。稱空皿和被烘干的蛋糕的總質(zhì)量,記為。水分含量按式(3)計算:
1.3.6.3 海綿蛋糕中AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量的測定
海綿蛋糕中熒光AGEs及蛋白質(zhì)氧化物的提取參考Ou Juanying等的方法。將提取液10 000×離心20 min,收集上清液,按照1.3.2節(jié)方法測定不同烘焙溫度和時間下生產(chǎn)的蛋糕中熒光AGEs含量。參考Huang Junqing等的方法,取上清液通過F-7000型熒光分光光度計分別在激發(fā)/發(fā)射波長330/415,365/480和325/434處測定二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸的熒光強度。
蛋糕中游離態(tài)CML和CEL提取方法參照Urbiarri等的方法。稱取4 g蛋糕粉與50 mL PBS(0.2 mol/L,pH 7.0)混合,5 000×離心20 min后收集上清液。取1 mL上清液,過固相萃取柱(Cleanert PCX,150 mg/6 mL)去除雜質(zhì)。然后加3 mL Milli-Q水洗脫,收集洗脫液,過0.22 μm尼龍膜后按1.3.4節(jié)方法測定游離態(tài)CML和CEL。
蛋糕中結(jié)合態(tài)CML和CEL提取方法參考Assar等的方法。取蛋糕粉末1 g于50 mL離心管中,加入5 mL正己烷,劇烈振蕩3 min。13 000 r/min離心5 min,棄溶劑。上述操作重復2 遍。氮氣吹干樣品使其恢復成粉末狀,置于50 mL離心管中按1.3.4節(jié)方法測定結(jié)合態(tài)CML和CEL。
1.3.7 ALA和XG添加量對海綿蛋糕中AGEs含量和品質(zhì)的影響
分別將0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0% ALA或XG與100 g低筋面粉混合,親水膠體的百分比是以面粉的質(zhì)量為基礎。按1.3.6.1節(jié)的方法制備蛋糕,每個面糊在180 ℃的烤箱中烘焙40 min。不添加ALA和XG的海綿蛋糕作為空白對照組。按1.3.6.2節(jié)和1.3.6.3節(jié)中的方法測定不同ALA和XG添加量對海綿蛋糕色度、水分含量以及熒光AGEs、蛋白氧化產(chǎn)物、結(jié)合態(tài)和游離態(tài)CML和CEL含量的影響。蛋糕的老化程度由硬度變化率表示,用質(zhì)構(gòu)儀測定室溫放置0 d和4 d的海綿蛋糕硬度,分別記為和,硬度變化率按式(4)計算:
所有實驗處理均做3 組平行,采用Origin 2021軟件作圖,SPSS 23.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析,采用Duncan檢驗,<0.05,差異顯著。
以熒光強度為指標,考察9 種親水膠體對4 個不同階段糖基化反應化學模型(BSA-Fru、BSA-Glu、BSAMGO和BSA-GO模型)中熒光AGEs生成量的影響。選用BSA-Fru/Glu模型評估整個糖基化反應的過程,其中Fru的羰基結(jié)構(gòu)與氨基殘基反應的程度高于Glu,反應比Glu更活躍。二羰基化合物(如GO和MGO)與蛋白質(zhì)的氨基酸殘基發(fā)生不可逆的反應,最終導致AGEs的形成。因此BSA-GO/MGO模型通常用于評估蛋白質(zhì)糖基化的中間階段。如圖1A所示,BSA-Fru中,在1%添加量下,除了CG與空白組對比不顯著外,其他不同親水膠體都能在一定程度上降低熒光性AGEs的形成。其中,XG和ALA顯著降低了熒光AGEs的熒光強度(<0.05),抑制率可達34.55%和25.20%。在BSA-Glu模型中,9 種親水膠體抑制熒光AGEs生成的順序與BSA-Fru模型相似。在BSAMGO/GO模型中,XG和ALA均顯著降低熒光AGEs的形成,推測兩種膠體可能是通過阻止二羰基化合物與蛋白質(zhì)結(jié)合抑制AGEs的生成。對比BSA-GO和BSA-MGO反應模型,后者中所有親水膠體的熒光AGEs的抑制率明顯高于前者,且與空白相比抑制效果更顯著。這說明親水膠體可能對BSA與MGO的結(jié)合具有更強的抑制作用。研究發(fā)現(xiàn),多酚的羥基和羧基可以與MGO和GO發(fā)生親電取代反應,而氨基酸主要是通過氨基對二羰基化合物的加合作用阻斷AGEs的形成。因此,含有羥基、氨基和羧基的親水膠體可能具有與多酚和氨基酸類似的AGEs抑制機制。在上述4 個化學模型中,不同親水膠體對AGEs形成的抑制效果不同,這可能是由于膠體中不同官能團的親核性不同。綜上,選用AGEs抑制效果最佳的ALA和XG進行后續(xù)研究。
圖1 9 種親水膠體對BSA-Fru(A)、BSA-Glu(B)、BSA-MGO(C)和BSA-GO(D)模型中熒光AGE生成量的影響Fig.1 Effects of nine hydrocolloids on the formation of fluorescent AGEs in BSA-Fru (A),BSA-Glu (B),BSA-MGO (C) and BSA-GO (D) models
2.2.1 添加量對熒光AGEs生成量的影響
由圖2A可知,ALA對化學模型中熒光性AGEs的抑制作用隨著添加量的升高而增強。當添加量達到2.0%時,ALA對BSA-Fru、BSA-Glu、BSA-MGO和BSA-GO模型的熒光AGEs抑制率分別達到33.26%、21.25%、45.65%和21.07%,這說明ALA對熒光AGEs有良好的抑制效果,且抑制率與ALA的添加量呈正相關(guān)。而如圖2B所示,在BSA-Fru和BSA-Glu模型中,當XG增加至0.5%時,熒光AGEs含量顯著降低(<0.05),當其添加量從0.5%增加至2.0%時,熒光AGEs含量逐漸升高。這可能是由于XG在高添加量下黏度增加,阻礙了體系內(nèi)反應的進行。在BSA-MGO模型中,ALA和XG的抑制效果均隨著添加量的增加而升高,推測是ALA和XG與MGO之間發(fā)生了反應從而抑制了AGEs的生成,這表示更多的二羰基化合物變成了其他產(chǎn)物。
圖2 ALA(A)和XG(B)添加量對化學模型中熒光AGEs生成量的影響Fig.2 Effects of the levels of ALA (A) and XG (B) on the formation of fluorescent AGEs in chemical models
2.2.2 添加量對非熒光性AGEs生成量的影響
CML和CEL分別由GO和MGO形成,常被作為非熒光AGEs的典型代表。由圖3可見,BSA-Fru模型中,ALA和XG添加量對非熒光AGEs的抑制效果與熒光AGEs基本一致。不添加ALA和XG的空白對照組中CML和CEL質(zhì)量濃度分別為45.91 ng/mL和11.74 ng/mL。添加2.0% ALA反應后模型中的CML和CEL生成量分別為32.32 ng/mL和7.62 ng/mL,分別降低了29.61%和35.12%。低添加量的XG表現(xiàn)出良好的AGEs抑制效果,當添加0.5% XG時,反應后模型中的游離態(tài)和結(jié)合態(tài)CML、CEL生成量分別為30.64 ng/mL和6.38 ng/mL,分別降低了33.27%和45.62%。BSA-MGO模型中的CEL和BSA-GO模型中的CML均被抑制,這可能是ALA和XG清除了模型中的MGO和GO,從而阻斷了二羰基化合物與氨基酸殘基結(jié)合生成AGEs。
圖3 ALA和XG添加量對模型中CML和CEL生成量的影響Fig.3 Effects of the levels of ALA and XG on the formation of CML and CEL in chemical models
2.2.3 添加量對MGO和GO清除率的影響
為進一步驗證ALA和XG清除化學模型體系中的二羰基化合物情況,將不同添加量的兩種膠體與MGO和GO進行反應。如圖4所示,ALA或XG對MGO和GO均有良好的清除作用。隨著添加量的增大,膠體對MGO和GO的清除率逐漸升高。當ALA添加量為2.0%時,MGO和GO清除率分別達到34.92%和14.45%。當XG添加量為2.0%時,MGO和GO清除率分別達到42.08%和21.48%。結(jié)合2.2.2節(jié)的結(jié)論可以推測XG在低添加量下與模型反應體系中的MGO和GO發(fā)生加合反應,而在高添加量下形成的黏稠狀膠體可能對MGO和GO存在吸附作用。
圖4 ALA(A)和XG(B)添加量對GO和MGO的清除效果Fig.4 Scavenging effects of ALA (A) and XG (B) on GO and MGO
2.3.1 烘焙條件對海綿蛋糕中AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量的影響
蛋白質(zhì)的氧化通常伴隨著AGEs的形成,蛋白氧化產(chǎn)物的含量是測定AGEs生成的一個重要標志。在AGEs形成的過程中蛋白質(zhì)被氧化成二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸。其中,犬尿氨酸在人體內(nèi)的產(chǎn)生與神經(jīng)退行性疾?。ㄈ绨柶澓DY、帕金森癥等)、炎癥和抑郁癥等病癥有關(guān)。在未烘焙之前,面糊中熒光AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物的熒光強度為0,非熒光AGEs含量低于3 ng/mL,可忽略不計。烘焙后,如表1所示,熒光性AGEs傾向于在低溫烘焙條件下積累。在烘焙初期,熒光性AGEs快速累積達到峰值后開始出現(xiàn)下降趨勢,溫度越高達到峰值所需的時間越短。當烘焙溫度為155 ℃時,熒光AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量直到50 min也未達到峰值。而在180 ℃條件下,35 min時出現(xiàn)熒光AGEs的峰值,隨后40 min和45 min峰值分別下降15.23%和24.55%。當焙烤溫度為230 ℃時,熒光AGEs含量在17 min時即達到峰值,隨后大幅度下降,同時二酪氨酸含量也發(fā)生了下降,較15 min時下降了12.61%,在19 min時又出現(xiàn)上升趨勢。
表1 不同焙烤條件對海綿蛋糕的AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量的影響Table 1 Effect of different baking conditions on the contents of AGEs and protein oxidation products in sponge cakes
游離態(tài)和結(jié)合態(tài)CML含量隨著烘焙溫度升高的變化趨勢與熒光性AGEs相同,在初期快速積累,達到峰值后出現(xiàn)下降,而CEL受烘焙溫度的影響不明顯,這可能是由于烘焙強度的增大使CML發(fā)生分解或參與其他反應,如形成類黑精等。高溫的烘焙方式會減少AGEs在蛋糕中的累積,如205 ℃烘焙21 min和23 min的蛋糕中熒光AGEs、非熒光AGEs及蛋白氧化產(chǎn)物含量均顯著低于其他烘焙條件下的蛋糕。
2.3.2 烘焙條件對海綿蛋糕品質(zhì)的影響
如圖5所示,溫度升高和烘焙時間延長均會使海綿蛋糕的顏色加深,從而影響到消費者的可接受度。本實驗通過色度儀測量蛋糕的、和值,計算出對應的值顯示蛋糕的顏色變化。硬度作為評價海綿蛋糕質(zhì)構(gòu)特性的一個重要指標,是蛋糕達到一定形變所需要的力。對于蛋糕的口感而言,水分含量越高,口感會更加濕潤。不同烘焙條件下制備的海綿蛋糕的品質(zhì)屬性結(jié)果如表2所示,同一溫度下,隨著烘焙時間的延長,蛋糕的亮度降低,硬度升高,含水量降低。高溫下過度烘焙的蛋糕雖然具有較低的AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量,但其亮度過于低甚至趨近黑色,硬度過高且水分含量低,無法滿足消費者的食用要求。155 ℃烘焙30~40 min的蛋糕烘焙程度不夠,180 ℃烘焙40 min和45 min的蛋糕外觀最佳,且蛋糕中熒光AGEs、非熒光AGEs及蛋白氧化產(chǎn)物含量均處于較低水平,但是烘焙45 min的蛋糕水分含量僅為15.18%,會使口感過于干燥。綜合分析,選用180 ℃烘焙40 min作為海綿蛋糕制備的最佳烘焙條件。
圖5 不同烘焙溫度和時間下制備的海綿蛋糕的照片F(xiàn)ig.5 Photographs of sponge cakes prepared under different baking conditions
表2 不同焙烤條件海綿蛋糕的顏色、硬度及水分含量Table 2 Color parameters,hardness and moisture contents of sponge cakes prepared under different baking conditions
2.4.1 添加量對海綿蛋糕品質(zhì)的影響
海綿蛋糕中加入適量親水膠體能夠改善結(jié)構(gòu),提高水分含量,延長貯藏時間和延緩淀粉的老化作用。添加ALA和XG的海綿蛋糕品質(zhì)屬性分析如表3所示。與空白對照組相比,除ALA添加量0.5%和1.5%以及XG添加量1.5%,其他添加量的ALA和XG對海綿蛋糕的顏色(值)均不產(chǎn)生顯著影響(>0.05)。貯藏期蛋糕的硬度變化率與蛋糕的老化程度呈正相關(guān),由表3可以看出,ALA和XG的加入明顯降低了放置4 d的蛋糕硬度變化率,提高了海綿蛋糕的水分含量,說明親水膠體的加入可以延緩蛋糕中淀粉的老化,這可能是因為海藻酸在蛋糕組織中形成保水性較好的凝膠結(jié)構(gòu),ALA添加量的增大使得分子間相互作用增強,凝膠性能也更好,持水能力得到增強。而XG作為一種天然多糖大分子,能夠填充到蛋糕膨脹的淀粉三維網(wǎng)狀組織中,形成膜壁,從而阻礙淀粉羥基之間的締結(jié),進而增大海綿蛋糕的水分含量和持水能力。
表3 不同ALA和XG添加量海綿蛋糕的顏色、硬度及水分含量Table 3 Color parameters,hardness and moisture contents of sponge cakes with different levels of ALA and XG
2.4.2 添加量對海綿蛋糕中AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量的影響
熒光AGEs的熒光強度隨著ALA添加量的增大不斷下降,當ALA添加量達到2%時,熒光AGEs抑制率達到最高(38.00%)。而XG對蛋糕中熒光AGEs的抑制效果與在BSA-Fru、BSA-Glu模型中的趨勢相同,隨著XG添加量的增加先降低后升高,在0.25%添加量下XG對蛋糕中熒光AGEs抑制率最高,達到43.15%。由圖6A可以看出,除了添加0.25% ALA實驗組中′-甲酰犬尿氨酸和2.0% XG實驗組中二酪氨酸的含量與對照組相比差異不顯著,其他添加量的實驗組中二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸含量均顯著降低,這說明ALA和XG能夠顯著降低蛋白質(zhì)氧化的程度。其中添加在2% ALA或0.25% XG實驗組中,二酪氨酸、犬尿氨酸和′-甲酰犬尿氨酸含量最低,分別較空白組下降了21.83%、22.48%、32.65%和34.57%、17.42%、29.07%。如圖6B所示,2.0% ALA或0.25% XG添加量下,蛋糕中CML、CEL含量也最低,游離態(tài)和結(jié)合態(tài)的CML較空白組分別下降了47.46%、49.29%和51.51%、41.61%,游離態(tài)和結(jié)合態(tài)的CEL較空白組分別下降了46.15%、36.29%和40.99%、50.29%。綜上,當添加2.0% ALA或0.25% XG時,蛋糕中的AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物含量處于最低水平,這與化學模型中0.5% XG抑制率最高不一致,這可能是由于食品模型中分子間的運動和相互作用受到限制,XG的增稠作用也有可能抑制其與糖基化反應的中間產(chǎn)物相互作用。
圖6 ALA 和XG添加量對海綿蛋糕中AGEs和蛋白氧化產(chǎn)物生成量的影響Fig.6 Effects of the levels of ALA and XG on the formation of AGEs and protein oxidation products in sponge cakes
在糖基化化學模型中證明了ALA和XG具有良好的熒光AGEs抑制能力,且AGEs抑制率隨著ALA添加量的增加而提高,XG在低添加量的抑制率高于高添加量,二者對蛋白氧化產(chǎn)物也有良好的抑制作用。此外,實驗還證明了ALA或XG能夠顯著降低二羰基化合物MGO和GO含量,當二者添加量為2.0%時,MGO清除率分別為34.92%和42.08%,GO清除率分別為14.45%和21.48%,推測原因可能是ALA和XG能夠捕獲MGO和GO形成加合產(chǎn)物。烘焙條件對蛋糕的品質(zhì)屬性和AGEs生成量均有顯著影響,隨著溫度的上升和時間的延長,蛋糕的顏色加深、硬度增加、水分含量降低。蛋糕中游離態(tài)和結(jié)合態(tài)的CML、CEL含量均隨著烘焙時間的延長呈先上升后下降的趨勢,焙烤溫度升高會使CML積累量的峰值提早達到,CEL則受溫度影響較小。結(jié)合品質(zhì)屬性和AGEs含量,確定了最佳烘焙條件為180 ℃烘焙40 min。蛋糕中親水膠體最佳添加量為2.0% ALA或0.25% XG,在此濃度下,蛋糕的品質(zhì)屬性良好且AGEs含量較低。