发芽红高粱营养成分分析及其在蛋糕中的应用

易翠平，李 艳，姚 辰，汪霞丽，盛灿梅，吴木英，袁丽柳

发芽红高粱营养成分分析及其在蛋糕中的应用

易翠平1，李 艳1，姚 辰1，汪霞丽2，盛灿梅1，吴木英1，袁丽柳1

（1.长沙理工大学化学与生物工程学院，湖南 长沙 410114；2.湖南省食品质量监督检验研究院，湖南 长沙 410111）

为扩大红高粱作为食品配料的应用范围，对比分析红高粱和发芽14 h红高粱的营养成分，并将其应用于蛋糕中。结果表明：发芽前后红高粱的灰分、脂肪、蛋白质、碳水化合物、膳食纤维含量没有显著变化，氨基酸总含量由（7.18±0.01） g/100 g增加到（8.18±0.01） g/100 g，单宁含量由0.64%降低到0.52%，VB1含量由0.076 7 mg/100 g增加到0.078 5 mg/100 g。将2 种高粱粉分别按照质量分数0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%的添加量替换面粉用于蛋糕的制作，结果表明，5.0%红高粱、10.0%发芽红高粱的替代量对蛋糕的感官、比容和硬度不会造成不良影响。

发芽；红高粱；品质；蛋糕；应用

红高粱，味甘性温，可以用于脾胃虚弱、消化不良、便溏腹泻的食疗食品[1]。除作为酿酒制糖的主要原料及食品配料外，还是非洲、亚洲等国家和地区的主食。但红高粱单宁含量较高、涩味较重，蛋白质品质不佳、缺乏赖氨酸和色氨酸、消化率低，因此常常需要改善其品质，其中发芽是一种改善高粱品质较为理想的方法之一[2-3]。

前期研究表明，发芽可以改善高粱的营养品质。不管是低单宁含量（0.32%）还是高单宁含量（1.44%）的高粱品种，发芽后的粗蛋白、纤维、脂肪和灰分含量都会略微降低、淀粉降解，且在发芽72 h后，单宁含量分别降低约56%～66%和98%～99%、使蛋白质的消化率和淀粉的降解升高[4]；微量元素含量升高[5]，植酸酶含量升高、植酸含量降低[6]。发芽还可以改变高粱粉的功能性质：比如使蛋白质溶解指数升高，凝胶形成的高粱粉由18%降低到8%，高粱粉的密度降低，但发芽3 d后吸水性和吸油性从131.34%、90.56%升高到141.64%和108%，乳化性、稳定性和起泡性显著增高[7]。这些功能性质的改变往往导致相应加工食品品质的改变，具体如何变化尚未见报道。

因此，本实验拟分析发芽14 h左右红高粱的品质变化及其在蛋糕中的应用效果，来拓展芽长为0.5～1.0 mm红高粱的应用范围，为扩大发芽高粱在食品中的应用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

红高粱、鸡蛋、面粉、牛奶 市售；α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖苷酶 丹麦诺维信公司；单宁酸标准品、柠檬酸铁铵均为分析纯。

CP114型电子天平 奥豪斯仪器（上海）有限公司；78-1型电热恒温培养箱 上海百典仪器设备有限公司；835-50型氨基酸自动分析仪 日本日立公司；B20-BS搅拌机 江苏环宇食品机械有限公司；XYF-3HG红外线焙烤箱 广州红菱电热设备有限公司；BCD 201 L冰箱 合肥美菱股份有限公司；FD-1型真空冷冻干燥机北京博医康实验仪器有限公司；UV-2600紫外-可见分光光度计 日本岛津公司；TA-XT Plus物性测试仪 英国Stable Micro Systems公司。

1.2 方法

1.2.1 红高粱的发芽及其成分测定

1.2.1.1 发芽红高粱的制备

参考白高粱的发芽实验[8]：将红高粱清理除杂、清洗、浸种、消毒后，放入恒温培养箱内在80%湿度条件下、30 ℃静置培养14 h左右、至芽长到0.5～1.0 mm取出，60～70 ℃干燥至水分含量约为13%，粉碎，放入4 ℃冰箱冷藏保存、备用。

1.2.1.2 红高粱发芽前后基本成分的测定

灰分含量测定：参考GB 5009.4—2010《食品中灰分的测定》[9]；粗脂肪含量测定：采用索氏抽提法[10]；粗蛋白质含量测定：采用微量凯氏定氮法[11]；总碳水化合物含量测定：采用差减法。以上成分均以干基质量分数计。

1.2.1.3 样品氨基酸含量的测定

用6 mol/L盐酸溶液，110 ℃水解24 h；水解液用氨基酸自动分析仪分析。其中，柱流速0.225 mL/min，操作压力8～13 MPa，柱温53 ℃，茚三酮显色，检测波长570 nm和440 nm（检测脯氨酸和羟脯氨酸）。

1.2.1.4 样品单宁含量的测定

采用GB/T 15686—2008《高粱：单宁含量的测定》[12]进行测定：用二甲基甲酰胺溶液提取红高粱单宁，离心，取上清液加柠檬酸铁铵溶液和氨溶液显色，以水为空白、单宁酸作标准曲线，分光光度计波长525 nm处测定吸光度，测定红高粱单宁含量。

1.2.1.5 膳食纤维含量的测定

根据GB/T 5009.88—2008《食品中膳食纤维的测定》[13]测定膳食纤维含量：取干燥试样，经α-淀粉酶、蛋白酶和葡萄糖苷酶酶解消化，去除蛋白质和淀粉，酶解后样液用乙醇沉淀、过滤，残渣用乙醇和丙酮洗涤。

1.2.1.6 VB1含量的测定

根据GB 5413.11—2010《婴幼儿食品和乳品中维生素B1的测定》[14]：样品在稀盐酸环境中恒温水解，酶解，样液用碱性铁氰化钾衍生，正丁醇（或异丁醇）萃取后，经C18反相色谱柱分离，用荧光检测器（激发波长375 nm，发射波长435 nm）检测，外标法定量。1.2.2 发芽红高粱在蛋糕中的应用[15]

1.2.2.1 蛋糕的制作工艺流程

称质量（鸡蛋、白砂糖）→高速搅打15 min，加入食用油、牛奶→低速搅拌1 min→拌粉→注模→烘烤30 min（上火180 ℃，下火190 ℃）→脱模→冷却→分析

其中，蛋糕原料的基础配方为：鸡蛋100 g、白砂糖50 g、食用油8 g、牛奶6 g、面粉＋红高粱粉/发芽红高粱粉100 g。

1.2.2.2 感官评定

由5 位有经验的感官检验员对添加不同红高粱粉的蛋糕按表1进行感官评定。

表 1 红高粱蛋糕感官评价表Table 1 Criteria for sensory evaluation of sorghum cake

1.2.2.3 蛋糕比容的测定

采用菜籽置换法对蛋糕体积进行测定，按下式计算蛋糕比容。

1.2.2.4 质构分析

烘焙好的蛋糕放置1 h，在其中心处切成2.5 mm× 2.5 mm×2.5 mm的形状，放在质构仪圆柱探头下方进行测定：压前速率2.0 mm/s，下压及下压后速率1.0 mm/s，距离10.0 mm，出发点负载5.0 g。重复3 次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 红高粱的发芽及其成分含量

表 2 发芽前后红高粱基本营养成分表（以干基计）Table 2 Nutritional composition of germinated and ungerminated red sorghum um %

谷物在发芽过程中因为生理活动的变化会引起营养成分的改变，由表2可知，灰分和蛋白质分别由1.17%、8.00%上升到1.48%、8.53%，脂肪和总碳水化合物分别由3.93%、88.04%降低到3.40%、86.59%。这与Elmaki等[4]认为高粱发芽后的粗蛋白、淀粉、脂肪和灰分含量都会略微降低的结果不同，但与El-Beltagi等[5]发现发芽高粱的微量元素的含量升高的结果一致。可能是因为发芽是一个动态的生理变化过程，消毒的方法、浸种和发芽的温度、时间等发芽参数的不同均会导致其营养成分的变化[16-17]。

表 3 发芽前后红高粱的氨基酸组成对比Table 3 Amino acid composition of germinated and ungerminatedTable 3 Amino acid composition of germinated and ungerminated red sorghum ghum g/100 g

由表3可知，发芽14 h红高粱的各种氨基酸含量均有上升，这与Wu等[18]报道发芽过程中仅有赖氨酸含量增加的结果有差别。此外，发芽后红高粱氨基酸的总量由7.18 g/100g上升到8.18 g/100g，增长率达到13.88%，略高于前期报道白高粱发芽12 h氨基酸总量的增幅9.40%[8]，这可能是品种差别和发芽时间略有不同引起的；也同样是发芽红高粱更容易被酵母利用而较多的用于发酵食品比如酿酒原料的原因之一[16]。

图 1 发芽前后红高粱中单宁和膳食纤维组成图Fig.1 The contents of tannin and dietary fiber in germinated and ungerminated red sorghum

由图1可知，发芽14 h红高粱的单宁含量由0.64%降低到0.52%，降幅为23.08%；因为是未脱壳的全红高粱，膳食纤维含量变化没有显著差异（P＞0.05）。这与前期研究[8,19]报道白高粱发芽后单宁的变化趋势基本一致，这将使发芽后的红高粱因涩味降低而增加其可接受性[20]、消化吸收率也相应增强[21]。但膳食纤维含量与Elmaki等[4]报道高粱发芽72 h后纤维含量降低的结果不同，这同样可能是因为发芽时间长短不同。

2.2 发芽红高粱在蛋糕中的应用

图 2 红高粱蛋糕外观图Fig.2 Germinated and ungerminated red sorghum cakes

将发芽前后的红高粱分别按质量分数0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%的比例添加，制作蛋糕外观见图2。结果表明，红高粱的添加量达到5.0%时，蛋糕已经出现黏度较大的“腰”；随着添加量逐渐增加到10.0%，“腰”越来越明显，蛋糕体积也越来越小。但是添加发芽红高粱时，添加量达到10.0%，外观的变化也不是特别明显。

表 4 添加不同质量分数红高粱粉蛋糕的比容Table 4 Specific volumes of germinated and ungerminatedg red sorghum cakes kes mL/g

表 5 添加不同质量分数红高粱粉蛋糕的硬度Table 5 Hardness of germinated and ungerminated red sorghum cakes g

随着红高粱添加量逐渐由0%到10.0%，比容值极显著地由（4.95±0.04） mL/g降低到（3.77±0.04）mL/g（P＜0.01）；但添加发芽红高粱的比容值降低幅度不显著，仅从（5.00±0.01） mL/g降低到（4.67±0.03） mL/g（P＞0.05）（表4）。由表5可知，随着添加量逐渐增加到10.0%，红高粱蛋糕的硬度逐渐增大，由（1 060.8±3.2） g增加到（1 378.7±5.1） g，且添加量7.5%与10.0%的蛋糕硬度比较接近；发芽红高粱蛋糕的硬度也有一定增加，但幅度不大，由（1 012.7±9.1） g增加到（1 105.6±4.6） g（P＞0.05），且仅添加量为10.0%的处理组略高。研究认为，高粱在发芽过程中，高分子质量聚集，β、γ、α单体增加，脂类、蛋白质与淀粉结构变化[22-23]，引起高粱粉功能性质的变化，因而添加到蛋糕中后对产品的影响程度不同[7]。

图 3 红高粱蛋糕感官评定图Fig.3 Sensory evaluation of germinated and ungerminated red sorghum cakes

对不同添加量发芽前后的红高粱蛋糕按照表1的要求进行综合评分（图3），结果表明发芽红高粱蛋糕的得分普遍比红高粱蛋糕的得分高，其中红高粱添加量为5%是一个分界点，比7.5%、10.0%添加组的得分高，差异极显著（P＜0.01）；发芽红高粱蛋糕的感官评定得分则较为接近，10.0%的添加组略低、为93 分，但仍在可接受范围内。这比马涛[24]报道在面包中膨化高粱粉的取代率达到20%低，可能跟高粱的品种、加工精度及替代产品的形式有很大关系。

图 4 添加发芽前后红高粱蛋糕的VB1含量变化Fig.4 Vitamin B1 contents of germinated and ungerminated red sorghum, and germinated and ungerminated red sorghum cakes

3 结 论

红高粱发芽14 h的主要宏观营养成分如灰分、脂肪、蛋白质、碳水化合物、膳食纤维含量没有明显变化；但微观营养成分如氨基酸含量显著地由（7.18±0.01） g/100 g增加到（8.18±0.01） g/100 g，VB1的含量由0.076 7 mg/100 g增加到0.078 5 mg/100 g，单宁含量由0.64%降低到0.52%；这意味着发芽使红高粱的营养品质得到了一定程度的提升。将发芽前后的红高粱粉按照质量分数0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%的添加量替换面粉用于蛋糕的制作，结果表明，红高粱发芽后做蛋糕，面粉的替代量可以从5.0%增加到10.0%，这样的替代量对蛋糕的感官、比容和硬度不会造成不良影响，还可以增加氨基酸和VB1等微观营养元素的含量。

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Quality Changes of Germinated Red Sorghum and Its Application in Cake

YI Cuiping1, LI Yan1, YAO Chen1, WANG Xiali2, SHENG Canmei1, WU Muying1, YUAN Liliu1
(1. School of Chemistry and Biological Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China；2. Hunan Institute of Food Quality Supervision Inspection and Research, Changsha 410111, China)

In order to broaden the utilization of red sorghum as food ingredients, we compared the nutritional composition of 14 h germinated red sorghum with that of ungerminated red sorghum and investigated the application of germinated red sorghum in cakes. The results showed that the contents of ash, fat, protein, carbohydrate and dietary fiber in ungerminated red sorghum were not significantly different from those of germinated red sorghum, while total amino acids increased from (7.18 ± 0.01) g/100 g to (8.18 ± 0.01) g/100 g, tannin decreased from 0.64% to 0.52%, and vitamin B1increased from 0.076 7 mg/100 g to 0.078 5 mg/100 g. Additionally, germinated and ungerminated red sorghum were applied in cakes to replace 0%, 2.5%, 5.0%, 7.5% and 10.0% wheat flour. It was found that the maximum amounts of ungerminated and germinated red sorghum added to cakes were 5.0% and 10.0%, respectively. These quantities can be acceptable as judged by the sensory evaluation, specific volume and hardness of cakes.

germination； red sorghum； quality； cake； application

TS254.2

A

1002-6630（2015）08-0145-05

10.7506/spkx1002-6630-201508026

2014-07-02

“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAD34B08）

易翠平（1973—），女，教授，博士，研究方向为粮食、油脂与植物蛋白。E-mail：yicp963@163.com