燕麦淀粉为基质的脂肪替代品在重油蛋糕中的应用

邢 明，王 展，舒腾飞，胡中泽，刘 英*

(武汉工业学院食品科学与工程学院，湖北 武汉 430023)

燕麦淀粉为基质的脂肪替代品在重油蛋糕中的应用

邢 明，王 展，舒腾飞，胡中泽，刘 英*

(武汉工业学院食品科学与工程学院，湖北 武汉 430023)

以燕麦淀粉为基质的脂肪替代品(oat starch-based fat substitutes，OSFS)添加于传统高脂重油蛋糕中，替代重油蛋糕中的部分脂肪，研究OSFS对重油蛋糕品质的影响。结果表明：OSFS在重油蛋糕体系内具备良好的模拟脂肪的功能，水解度(DE值)为2.39、2.93、3.73的质量分数为25%的OSFS都能够很好的替代蛋糕中脂肪，其中2.39为最佳脂肪替代品。DE值为2.39、质量分数为25%的OSFS能够成功替代重油蛋糕中40%以内的脂肪，其中20%脂肪替代量与传统高脂重油蛋糕的各指标最接近，为最佳脂肪替代量。

脂肪替代品；DE值；重油蛋糕；理化性质；质构

重油蛋糕是一种高能量的食品，含有较多的固体油脂，组织较紧密，口感细腻，油润感和饱腹感强[1-2]。过量的摄入脂肪不仅导致肥胖，还会增加高血脂、高血压、糖尿病等的发病率。鉴于西方发达国家的“富贵病”的频繁发生，瑞典于1966年，挪威于1975年，美国于1977年，英国于1983年相继建议消费者食品中由脂肪提供的能量占总能量的比例应降低至30%以下[3]。如何在兼顾营养与感官性状的前提下，降低快餐食品中脂肪含量，引起了食品科研人员的关注，于是各种类型的脂肪替代品应运而生。

脂肪替代品是一类加入到低脂或无脂食品中，具有与同类全脂食品相同或相近的感官效果，而使得食品提供的总能量降低的物质[4]。以淀粉为基质的脂肪替代品能替代脂肪的原理是其溶于水后形成具有三维网状结构的凝胶，凝胶网可以截留大量水，被截留的水具有一定的流动性，感觉起来好似脂肪，并具有涂抹性，呈现出脂肪的假塑性，象脂肪一样黏口，其味道在口腔中停留的时间也与脂肪停留的时间相同[5-7]。

目前，美国农业部应用研究国际中心生产的Oatrim是一种将燕麦淀粉用酶部分水解后，含5%β-葡聚糖的产品。它能够产生类似于油脂的外观和滋味，并可提高食品的黏度，主要用于奶制品糖果、冰冻甜点、焙烤制品和肉制品中，不适宜用于油炸[8]。国内关于燕麦淀粉为基质的脂肪替代品的研究报道目前较为少见。

本研究以燕麦淀粉为原料，制备所得不同水解度(DE值)的脂肪替代品，将其添加于传统高脂重油蛋糕中，替代重油蛋糕中的部分脂肪，降低蛋糕的脂肪含量，为燕麦淀粉为基质的脂肪替代品的在食品中应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

燕麦淀粉为基质的脂肪替代品(OSFS)，水分含量(5.68± 1.90)%、酸度(2.16±0.74)°、灰分(3.54±0.06)%、蛋白质(0.41±2.83)%、脂肪(0.07±0.001)%，由实验室自制。

蛋糕专用粉、鲜鸡蛋、白砂糖 市售；黄油 益海粮油工业有限公司；泡打粉 安琪酵母股份有限公司。

TA-XT 2i质构仪 英国SMS公司；YXY-F60型烤炉 上海一喜食品机械有限公司；B30型打蛋机 广州番禺力丰食品机械厂。

1.2 方法

1.2.1 燕麦淀粉为基质的脂肪替代品(OSFS)的制备流程

燕麦淀粉→调浆→调节温度→糊化→酶解至所需DE值→灭酶→中和→过滤→干燥→粉碎→OSFS

1.2.2 DE值的测定[9]

还原糖含量以直接滴定法测定(GB/T5009.7—2008《食品中还原糖的测定》)，干物质含量以折光率法测定(ISO1743《葡萄糖浆固体物质的含量测定折光率法》)。

1.2.3 重油蛋糕的配方与制作工艺流程

1.2.3.1 重油蛋糕的配方

表1 重油蛋糕的配方Table 1 Recipe for high-ratio cake

1.2.3.2 重油蛋糕的制作工艺流程[10]

1.2.4 蛋糕的理化参数分析

1.2.4.1 质量损失的测定[11]

蛋糕的质量损失按式(2)计算。

式中：m1为烘烤前面团质量/g；m2为成品质量/g。

1.2.4.2 比容的测定[12]

蛋糕出炉45min后测定体积(排菜籽法)和质量，计算蛋糕的比容。蛋糕比容按式(3)计算。

1.2.4.3 水分含量的测定。

采用105℃烘箱干燥法[13]。

1.2.5 蛋糕的质构分析[14-15]

蛋糕切成20mm厚的薄片，采用TA-XT2i 质构仪P/0.5探头，TPA测定模式，压缩率设定为50%，测前速率为1.0mm/s，测试速率为1.0mm/s，测后速率为10.0mm/s，间隔为30s，记录数据200pps。测定参数包括硬度、黏附性、弹性、黏聚性、咀嚼性和回复性。

2 结果与分析

2.1 不同DE值的25% OSFS替代重油蛋糕中20%的脂肪对蛋糕品质的影响

2.1.1 理化参数测定结果

表2 不同DE值的25% OSFS替代重油蛋糕中20%的脂肪对蛋糕理化参数的影响Table 2 Effects of 25% OSFS with different DE values on texture parameters of high-ratio cake

由表2可知，添加OSFS的低脂蛋糕与传统高脂重油蛋糕的相比，烘烤前后质量损失略大，比容略小，随着DE值的增大，质量损失和比容相差不大，无明显区别，这可能是因为传统高脂重油蛋糕中含有较多的油脂，而油脂具有一定的起泡性，有助蛋糕体积的增大。

2.1.2 蛋糕在储存期间水分含量的变化

图1 蛋糕在储存期间水分含量的变化Fig.1 Moisture changes of high-ratio cake with the addition of OSFS with different DE values during storage

由图1可知，在温度25℃、相对湿度50%的条件下，随着储存时间的延长，传统高脂重油蛋糕和添加OSFS低脂蛋糕的水分含量呈下降趋势，其中0～1d内水分含量下降较快，1d以后降低较慢。添加OSFS的低脂蛋糕的水分含量为25%左右，比传统高脂蛋糕的(21.95%)略高，在储存期间水分降低较少，且DE值越小，水分含量降低的也越少。这可能是因为OSFS具有较高的持水性，减缓了蛋糕中水分含量的降低速率，DE值越小，持水能力越大，水分降低的越慢。

2.1.3 蛋糕在储存期间的质构特性的变化

图2 蛋糕在储存期间硬度的变化Fig.2 Firmness changes of high-ratio cake with the addition of OSFS with different DE values during storage

硬度是第一次压缩时的最大峰值，多数样品的硬度值出现在最大变形处。由图2可知，在温度25℃、相对湿度50%的条件下，蛋糕的硬度随储藏时间延长呈上升趋势，其中0～1d增加较少，2～3d显著增加。传统高脂重油蛋糕具有最低的硬度值为163.587g左右，储藏3d后，其硬度为2095.793g，变化幅度较大。添加OSFS的低脂蛋糕的硬度低于传统高脂重油蛋糕，且DE值越小，产品的硬度越大，越接近传统高脂重油蛋糕。

图3 蛋糕在储存期间黏附性的变化Fig.3 Adhesiveness changes of high-ratio cake with the addition of OSFS with different DE values during storage

黏附性是指第一次压缩曲线达到零点到第二次压缩曲线开始之间的曲线的负面积。黏附性测定的是探头由于测试样品的黏附作用所消耗的功，反映了咀嚼时蛋糕对上腭、牙齿、舌头等接触面黏着的性质。黏附性越小说明蛋糕越爽口。由图3可知，在温度25℃、相对湿度50%的条件下，随着储藏时间的延长，黏附性的绝对值呈下降趋势，说明产品的黏性随储存时间的延长呈下降趋势，添加OSFS的低脂蛋糕的黏附性高于传统高脂重油蛋糕。

图4 蛋糕在储存期间弹性的变化Fig.4 Springiness changes of high-ratio cake with the addition of OSFS with different DE values during storage

弹性是指变形样品在去除压力后恢复到变形前的高度比率，即样品经过第一次压缩以后能够再恢复的程度，用第二次压缩与第一次压缩的高度比值表示。由图4可知，在温度25℃、相对湿度50%的条件下，蛋糕的弹性随储存时间的延长呈下降趋势，其中传统高脂重油蛋糕的弹性下降较为明显，添加OSFS的低脂蛋糕的弹性下降较小。DE值越小，蛋糕的弹性越大，在储存期间下降的越小。

图5 蛋糕在储存期间黏聚性的变化Fig.5 Cohesiveness changes of high-ratio cake with the addition of OSFS with different DE values during storage

黏聚性是指表示测试样品经过第一次压缩变形后所表现出的对第二次压缩的相对抵抗能力，在曲线上表现为两次压缩所做正功之比，它反映了蛋糕内部结合力的大小。黏聚性大说明蛋糕不易形成碎渣。由图5可知，在温度25℃、相对湿度50%的条件下，蛋糕的黏聚性随储存时间的延长呈下降趋势，添加了OSFS的蛋糕黏聚性下降相对较缓慢，且DE值越小，蛋糕的黏聚性越大。这说明添加了OSFS的蛋糕不易形成碎渣，咀嚼时能够较好的保持完整的状态。

咀嚼性是指用于描述将固体食品咀嚼到可以吞咽时所需做的功，它综合反映了蛋糕对咀嚼的持续的抗性。数值上用硬度、黏聚性和弹性的乘积表示。由图6可知，在温度25℃、相对湿度50%的条件下，咀嚼性的变化比较复杂，有些样品的值增加，有些则下降，但从总体趋势来看，添加了OSFS的蛋糕咀嚼性明显高于传统重油蛋糕。

图6 蛋糕在储存期间咀嚼性的变化Fig.6 Chewiness changes of high-ratio cake with the addition of OSFS with different DE values during storage

回复性是指表示样品在第一次压缩过程中回弹的能力，是第一次压缩循环过程中返回样品所释放的弹性能与压缩时探头的耗能之比。由图7可知，在温度25℃、相对湿度50%的条件下，在储存期间，蛋糕的回复性呈下降趋势，添加了OSFS的蛋糕回复性高于传统重油蛋糕，DE值越小，蛋糕的回复性越大，在储存期间下降的越小。

图7 蛋糕在储存期间回复性的变化Fig.7 Resilience changes of high-ratio cake with the addition of OSFS with different DE values during storage

总之，质构分析表明，添加OSFS的低脂蛋糕与传统高脂重油蛋糕相比，在硬度、弹性、回复性、黏聚性等方面有所改善，且在储存期间其值变化较小，DE值为2.39、2.93、3.73的OSFS替代重油蛋糕中的20%的脂肪时各指标较好，说明在重油蛋糕体系内具备良好的模拟脂肪的功能，其中DE值为2.39的OSFS在替代重油蛋糕时各项指标比较好，为最佳的OSFS。 DE值为4.11的OSFS替代重油蛋糕时各项指标稍差，较不适合做脂肪替代品。

2.2 不同质量分数的OSFS对蛋糕品质的影响

2.2.1 不同质量分数的OSFS对蛋糕的理化参数影响

表4 不同质量分数的OSFS替代20%脂肪对蛋糕质构的影响Table 4 Effects of different concentrations of OSFS on texture parameters of high-ratio cake

DE值为2.39，质量分数为25%、30%的OSFS替代重油蛋糕中的20%脂肪对蛋糕理化参数的影响，结果见表3。

表3 不同质量分数的OSFS替代20%脂肪对蛋糕理化参数的影响Table 3 Effects of different concentrations of OSFS on physicochemical parameters of high-ratio cake

由表3可知，质量分数为25%和质量分数为30%的OSFS替代20%的脂肪时，前者的质量损失略小、比容略大、水分含量略高。

2.2.2 不同质量分数的OSFS对蛋糕的质构影响

DE值为2.39，质量分数为25%、30%的OSFS替代重油蛋糕中的20%脂肪对蛋糕质构的影响，结果见表4。

由表4可知，质量分数为25%和30%的OSFS替代20%的脂肪时，虽然后者的硬度、弹性、黏聚性、咀嚼性、回复性等指标较前者高，后者的黏附性的绝对值也较高，这意味着可能吃起来会黏牙，而且考虑到蛋糕的理化参数，以及成本(质量分数高意味着添加量大，成本高)，本实验选择25%的OSFS质量分数。2.3 OSFS对不同脂肪替代量的蛋糕品质的影响

2.3.1 OSFS对不同脂肪替代量的蛋糕的理化参数影响

质量分数为25%的OSFS(DE值为2.39)替代重油蛋糕中的0%、20%、40%、60%、80%脂肪对蛋糕理化参数的影响，结果见表5。

表5 不同脂肪替代量的OSFS对蛋糕物理参数的影响Table 5 Effects of different levels of fat substitution by OSFS on physic-chemical parameters of high-ratio cake

由表5可知，随着脂肪替代量的增加，蛋糕质量损失和水分含量增加，比容逐渐降低，当替代量为20%时，低脂蛋糕的质量损失最小为12.02%，水分含量也最小为25.55%，比容最大为2.46mL/g，当脂肪替代量为80%时，产品的质量损失达到了14.36%，水分含量增加到了35.3%，比容降低到了1.97mL/g。蛋糕的水分含量一般在15%～30%，如果水分含量过高，蛋糕在相对湿度较高的环境中，容易发生霉变，因此脂肪替代量为60%和80%的低脂蛋糕不可取。

表6 不同脂肪替代量的25%OSFS对蛋糕质构的影响Table 6 Effects of different levels of fat substitution by OSFS on texture parameters of high-ratio cake

2.3.2 OSFS对不同脂肪替代量蛋糕的质构影响

质量分数为25%的OSFS(DE值为2.39)替代重油蛋糕中的0%、20%、40%、60%、80%脂肪对蛋糕质构的影响，结果见表6。

由表6可知，随着脂肪替代量的增加，黏附性呈明显上升趋势，替代量为60%和80%的样品黏附性较大，已经失去蛋糕的风味。40%以内的替代量从外观、质构和理化参数考虑可以被接受，其中20%替代量与传统高脂重油蛋糕的各指标最接近，为最佳替代量。

2.3.3 不同脂肪替代量蛋糕样品的表观及切面图片

图8 蛋糕样品的表观及切面图片Fig.8 Surface and cross-section of high-ratio cakes with different levels of fat substitution by OSFS

由图8可知，蛋糕表皮和芯部的颜色随着脂肪替代量的增加逐渐变浅。其中，传统高脂重油蛋糕表面略鼓，底面平整；表面金黄、剖面淡黄，色泽均匀；松软有弹性，剖面蜂窝状，小气孔分布较均匀。脂肪替代量为20%和40%的低脂蛋糕还具有蛋糕的正常颜色，外观可以被接受。脂肪替代量为60%和80%的低脂蛋糕表面和芯部颜色较浅，失去蛋糕的正常颜色，且芯部黏连较为严重，不可以被接受。

3 结 论

以燕麦淀粉为基质的脂肪替代品(OSFS)在重油蛋糕体系内具有良好的模拟脂肪的功能，DE值为2.39、2.93、3.73的25% OSFS能够很好的替代蛋糕中脂肪，其中2.39为最佳DE值。从外观、理化参数和质构等方面考虑，DE值为2.39、质量分数为25%的OSFS能够较好的替代蛋糕中的油脂，40%以内的脂肪替代量可以被接受，其中20%脂肪替代量与传统高脂重油蛋糕的各指标最接近，为最佳脂肪替代量。

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Application of Oat Starch-based Fat Substitutes in High-Ratio Cake

XING Ming，WANG Zhan，SHU Teng-fei，HU Zhong-ze，LIU Ying*
(College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

In this study, the effects of oat starch-based fat substitutes (OSFS) as a partial substitute for fat on texture and the physico-chemical characteristics of high-ratio cake were investigated. OSFS could well simulate the role of fat in high-ratio cake. The additions of 25% OSFS with a DE value of 2.39, 2.93 and 3.73, respectively were all good substitutes for fat and OSFS with a DE value of 2.39 was the best among them. A fat content below 40% in high-ratio cake was successfully replaced by adding the best fat substitute at a concentration of 25%. When 20% of fat was substituted by OSFS, OSFS brought no detectable changes in texture and physico-chemical properties of high-ratio cake, suggesting that the optimum level of fat substitution in high-ratio cake was 20%. Key words：fat substitutes；DE value；high-ratio cake；physico-chemical properties；texture

TS201.1

A

1002-6630(2012)01-0049-05

2011-01-18

“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAD02B05)

邢明(1984—)，女，硕士研究生，研究方向为谷物科学与工程。E-mail：xingming2004@163.com

*通信作者：刘英(1956—)，女，教授，硕士，研究方向为谷物加工及粮油食品开发。E-mail：liuying@whpu.edu.cn