裸藻對戚風蛋糕品質及抗氧化能力的影響

楊檳煌 黃玉蘭 戴聰杰,3,4 王寶貝,3,4

(1. 福建省海洋藻類活性物質制備與功能開發重點實驗室,福建 泉州 362000;2. 泉州師范學院海洋與食品學院,福建 泉州 362000;3. 近海資源生物技術福建省高校重點實驗室,福建 泉州 362000;4. 閩南特色傳統食品工程研究中心,福建 泉州 362000)

近年來,微藻因富含多不飽和脂肪酸、類胡蘿卜素、植物蛋白等功能性成分而被廣泛關注。裸藻(Euglenagracilis)又稱眼蟲,因其富含植物蛋白、必需脂肪酸、β-葡聚糖和多種維生素等營養成分而備受青睞[1]。裸藻中的蛋白質含量可達干重的50%,包含豐富的必需氨基酸,其氨基酸評分高于小球藻和螺旋藻的[1-2]。裸藻中的β-葡聚糖結構多為獨特的直鏈β-1,3-葡聚糖(又稱為裸藻多糖或者副淀粉)[3]。研究[4]表明,副淀粉具有多種生物活性,包括預防糖尿病、抗病毒、抗腫瘤、緩解炎癥等功效。異養培養的裸藻不僅副淀粉含量高(可達干重的67%)[5-6],還具有良好的口感和氣味,其藻粉為淡黃色或金黃色,添加到食品中不僅可以提高營養價值還能賦予食品獨特的風味[7]。

隨著生活水平的提高,未來烘焙市場正向著健康、綠色、安全的方向發展[8-9]。微藻因其富含植物蛋白、必需脂肪酸和多種維生素等營養成分,被廣泛應用于健康食品中。小球藻、雨生紅球藻、萊茵衣藻等獲批新資源食品的微藻已被應用于烘焙食品中[10-13]。Khemiri等[13]在無麩質面包中分別加入微擬球藻和萊茵衣藻,兩種微藻的添加對面團的混合性能無明顯影響,但可以改變面包的色彩,賦予其淡淡的抹茶綠,并顯著提高其蛋白質和不飽和脂肪酸含量。在面包或蛋糕中添加適量雨生紅球藻粉能夠使面包呈淡粉色,并提高其營養價值[14]。鑒于裸藻的健康功效、營養價值和易吸收性,其在功能性食品和化妝品行業中有著廣泛的應用[7]。裸藻早在2013年就被批準為新資源食品[15],但有關其在烘焙食品中的應用尚未見報道。研究擬將異養培養的裸藻粉添加到戚風蛋糕中,研究裸藻粉添加量對蛋糕質構、色澤和抗氧化能力的影響,以期為營養強化烘焙食品的開發提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

裸藻粉:上海光語生物科技有限公司;

蛋糕粉:新良市良潤麥業科技實業有限公司;

純牛奶(伊利)、細砂糖(舒可曼)、玉米油(金龍魚)和粗糧雞蛋(仁達):市售;

H2O2:30%,廣東西隴科學股份有限公司;

FeSO4·7H2O、水楊酸、無水乙醇等:分析純,上海國藥集團股份有限公司;

總抗氧化能力(T-AOC)檢測試劑盒:北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設備

烤箱:Hauswirt型,寧波宜德電器有限公司;

全自動色差計:ADICI-60-C型,北京辰泰克儀器技術有限公司;

質構分析儀:TA.XT Plus型,英國Stable Micro Systems公司;

電熱恒溫鼓風干燥箱:DGG-9123AD型,上海森信試驗儀器有限公司;

電子天平:SQP型,賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;

旋轉黏度計:NDJ-8S型,上海昌吉地質儀器有限公司;

酶標儀:Infinite M200 Pro型,瑞士帝肯公司;

凍干機:Alpha 1-4 LSC basic型,德國格瑪公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 蛋糕配方及制作工藝 采用裸藻粉替代部分蛋糕粉添加到戚風蛋糕中,分別考察裸藻粉添加量為0.0%,2.0%,4.0%,6.0%,8.0%(以蛋糕粉的質量百分含量計算)對蛋糕品質的影響。戚風蛋糕的基礎配方見表1,制作工藝流程參照劉璐璐等[11]的方法并修改(圖1)。其中,蛋糕烘烤時上火140 ℃,下火130 ℃,中層烘烤60 min。

圖1 戚風蛋糕制作工藝

表1 蛋糕配方

1.3.2 蛋糕面糊品質測定

(1) 面糊容重:參照孫玉清等[16]的方法。

(2) 面糊黏度:取100 g制作好的面糊裝入燒杯中,使用旋轉黏度計4號轉子,設置速度6 r/min,記錄1 min時的黏度值。

1.3.3 蛋糕基本指標測定

(1) 比容:參照GB/T 24303—2009。

(2) 含水量:參照GB 5009.3—2016。

(3) 質構參數:P/36R探頭,觸發力0.049 N,初始壓縮高度50%,壓縮間隔時間5 s,測前、測中、測后速度分別為1,3,3 mm/s[11]。取室溫下冷卻0.5 h后的蛋糕制品,切成4 cm×4 cm×1 cm作為檢測樣品。

(4) 蛋糕芯色澤:采用ADCI-60-C全自動測色差儀進行測定,平行5次取平均值。

1.3.4 蛋糕感官評價 參照GB/T 31059—2014制定感官評價標準,隨機選取食品專業20名學生作為參評人員,按表2進行感官評定。

表2 感官評分標準

1.3.5 抗氧化活性測定

(1) 羥自由基清除率:取凍干蛋糕粉200 mg,DI水定容,水浴超聲30 min,并于25 ℃搖床上150 r/min震蕩提取2 h,12 000 r/min離心20 min,所得上清即為待測樣品。參照Fenton反應方法[11]進行試驗,按式(1)計算羥自由基清除率。

(1)

式中:

Y——羥自由基清除率,%;

A0——對照組吸光值;

Ai——試驗組吸光值;

Ax——空白組(不加H2O2)吸光值。

(2) 總抗氧化能力(T-AOC):參照試劑盒說明書。

1.4 數據分析

采用SPSS Statistics 24.0軟件進行數據分析,其中組間差異采用鄧肯分析法,相關性分析采用皮爾遜法。采用Origin 2018軟件繪圖。各試驗重復3次并用平均值±標準誤差表示,字母不同表示差異顯著(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 對戚風蛋糕面糊容重、黏度的影響

由圖2可知,未添加裸藻粉的蛋糕面糊容重為(0.450±0.038) g/mL,當裸藻粉添加量<4.0%時,面糊容重變化不明顯,但繼續添加裸藻粉,面糊容重明顯增加。當裸藻粉添加量為8.0%時,面糊容重為(0.528±0.016) g/mL,比對照組提高了17.6%(P<0.05),說明添加裸藻粉可降低面糊中空氣的保持能力,即混入面糊中氣泡的保存率下降。這可能是由于裸藻粉的添加弱化了面筋網絡的形成,影響了蛋糕面糊的持氣性,使蛋糕面糊容重增大。相比之下,裸藻粉的添加對面糊黏度的影響更小,當裸藻粉添加量為8.0%時,黏度才略有升高,僅比對照組提高了3.29%(P<0.05)。裸藻粉中的β-葡聚糖結合水后會產生較大的黏性,使面糊黏度增大,但由于蛋糕中裸藻粉添加量較低,因此添加量較低時未表現出對黏度的影響,與Khemiri等[13]的結果一致。因此,當裸藻粉添加量較低時,其對面糊黏性的影響可以忽略。

2.2 對戚風蛋糕比容和含水量的影響

由圖3可知,添加裸藻粉后,蛋糕比容顯著下降(P<0.05)。當裸藻粉添加量為6.0%時,蛋糕比容為(2.49±0.00) mL/g,比對照組降低了18.30%,與劉璐璐等[11,17]的研究結論一致。這可能是由于裸藻粉的加入減少了麥谷蛋白和麥醇溶蛋白的含量,阻礙了面筋網絡的形成,面糊的氣體保持能力下降,比容降低。由圖4可知,添加裸藻粉后,戚風蛋糕的含水量穩定在45.45%～46.39%,與對照組相當,說明裸藻粉對戚風蛋糕含水量的影響較小,與小球藻、雨生紅球藻等對蛋糕、面包的影響不一致[10-11]。這主要是由于與前兩種微藻相比,裸藻中油脂等疏水性物質含量較少,因此其含量的增加對蛋糕原料與水結合能力的影響不大[18]。

圖4 裸藻粉添加量對戚風蛋糕含水量的影響

2.3 對戚風蛋糕質構的影響

由表3可知,隨著裸藻粉添加量的增加,戚風蛋糕的硬度、膠著性和咀嚼性均明顯增加(P<0.05)。當裸藻粉添加量為8.0%時,蛋糕的硬度、膠著性、咀嚼性分別比對照組提高了54.01%,61.13%,51.59%。蛋糕硬度的增加一般伴隨著比容的降低。添加裸藻粉后,蛋糕的彈性、內聚性和回復性雖然略有降低但影響不大。在蛋糕、面包等烘焙食品中添加小球藻、擬微球藻等也發現類似的現象[11, 13],說明微藻在烘焙食品中的添加量要選擇合適的范圍,才能在提高營養價值的同時保證產品的質構特性和感官評價。

表3 裸藻粉對戚風蛋糕質構的影響

2.4 對戚風蛋糕色澤的影響

由圖5可知,添加裸藻粉后,蛋糕表面的色澤由淺黃色逐漸變為黃褐色,且其褐色程度隨裸藻粉添加量的增加而加深。由表5可知,當裸藻粉添加量從0%增加至8.0%時,蛋糕芯的L值從(83.604±0.781)降至(64.933±0.325),說明裸藻粉的添加降低了蛋糕芯的亮度。這可能是由于裸藻粉富含碳水化合物,烘烤過程中碳水化合物發生焦糖化反應和美拉德反應,導致亮度降低。隨著裸藻粉添加量的增加,蛋糕芯的a值和b值分別從(1.323±0.199)升至(3.701±0.070),(25.766±1.516)升至(35.048±0.060),表明隨著裸藻粉的添加,蛋糕芯的紅色度和黃色度均有所增加,其中黃色度增加更為顯著。這主要是由于裸藻粉本身為黃色,添加量越多則烘焙出的蛋糕制品顏色越黃。

表4 裸藻粉添加量對戚風蛋糕芯色澤的影響

圖5 裸藻粉添加量對戚風蛋糕成品色澤的影響

2.5 對戚風蛋糕感官評價的影響

由圖6可知,當裸藻粉添加量<4.0%時,戚風蛋糕外觀形態、組織結構、表面色澤和彈性方面的評分均隨添加量的增加而提高,氣味滋味方面評分的差異不大。繼續添加裸藻粉,蛋糕的外觀形態、組織結構和彈性方面的評分急劇下降。從綜合評分可知,添加少量裸藻粉可提高蛋糕的歡迎程度(綜合感官品質)。當用4.0%的裸藻粉代替蛋糕粉時,感官評分最高,此時蛋糕最受歡迎。這可能是由于異養培養的裸藻粉本身為淡黃色,適量添加可以使蛋糕表面顏色更為金黃,同時還能對蛋糕的組織結構和口感進行一定的改善。綜合質構以及感官評分,裸藻粉的最適替代添加量為4.0%。

圖6 裸藻戚風蛋糕受喜愛程度雷達圖

2.6 對戚風蛋糕抗氧化活性的影響

由圖7可知,當裸藻粉添加量為2.0%,4.0%,6.0%,8.0%時,其對羥自由基的清除率分別為(57.66±0.60)%,(61.52±0.31)%,(66.13±0.82)%,(70.96±0.24)%,分別比對照組提高了8.08%,15.31%,23.96%,33.01%。對照組戚風蛋糕的總抗氧化能力為(3.68±0.13) μmol/g,添加裸藻粉后其總抗氧化能力明顯提高,當裸藻粉添加量為4.0%,8.0%時,其總抗氧化能力分別達到(4.30±0.23),(4.96±0.06) μmol/g,比對照組提高了17.0%,34.8%。說明戚風蛋糕中添加適量的裸藻粉,可以有效提高蛋糕的抗氧化能力。戚風蛋糕中抗氧化活性的提高,可能是由于裸藻粉中含有β-葡聚糖和維生素等活性成分。有研究[19-20]表明,裸藻粉中的β-葡聚糖顯示出優秀的抗氧化能力和免疫作用,此外裸藻中還含有維生素A、維生素C和維生素E等少量抗氧化物質。

圖7 裸藻添加量對戚風蛋糕抗氧化能力的影響

為進一步驗證裸藻粉對抗氧化活性提高的功效,采用皮爾遜相關性對兩種抗氧化能力進行分析。結果表明,羥自由基清除能力與裸藻粉添加量的相關性系數為0.962 (P<0.01),總抗氧化能力與裸藻粉添加量的相關性系數為0.996(P<0.01),表明裸藻粉添加量與兩種抗氧化能力之間均存在極顯著的強正相關關系。

3 結論

試驗表明,添加適量的裸藻粉不僅可以改善戚風蛋糕的色澤,使其形成更加宜人的金黃色,還能提高蛋糕的膠著性和咀嚼性。添加裸藻粉會使戚風蛋糕的比容略有下降,但其對蛋糕的彈性、回復力、內聚性和含水量的影響較小。綜合蛋糕的質構及感官評價,添加4.0%裸藻粉的蛋糕受喜愛程度最高,其在外觀形態、組織結構、彈性、表面色澤、氣味與滋味等方面的得分最優。此外,添加裸藻粉還能顯著提高蛋糕的抗氧化能力。當裸藻粉添加量為8.0%時,蛋糕水提物對羥自由基清除能力和總抗氧化能力分別比對照組提高了33.0%,34.8%。說明將適量的裸藻粉應用于烘焙產品中,不僅能提高產品的營養價值和功能性,還能改善其風味。后續可通過營養成分分析結合體外模擬胃腸消化,分析烘焙過程對裸藻營養成分的影響和裸藻對戚風蛋糕消化特性的影響。