不同乳化剂在中日两国面粉重油蛋糕面糊体系中的比较研究

王 凤 陈 诚 杨紫璇 郝月慧

金卫泽2 陈军民2 黄卫宁1 小川晃弘3

(1. 江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122；2. 无锡麦吉贝可生物食品有限公司，江苏 无锡 214131；3. 三菱化学食品株式会社，日本 東京 100-8251)

不同乳化剂在中日两国面粉重油蛋糕面糊体系中的比较研究

王 凤1,2陈 诚1杨紫璇1郝月慧2

金卫泽2陈军民2黄卫宁1小川晃弘3

(1. 江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122；2. 无锡麦吉贝可生物食品有限公司，江苏 无锡 214131；3. 三菱化学食品株式会社，日本 東京 100-8251)

探究使用MFC和SP两种乳化剂对中国和日本两国面粉的面糊流变学特性、面糊气泡分布、烘焙学特性以及热力学特性的影响，并对蛋糕进行感官评定测试。结果表明：添加10% MFC的蛋糕面糊比重变化最大，随着MFC的添加量的增加，蛋糕的比容出现了明显的上升。MFC面糊的气泡分布更加均匀，乳化体系有很好的稳定性。当MFC产品的添加量达到了7.5%时，其产品的硬度与添加了5% SP的蛋糕产品的硬度相似。含有10% MFC的重油蛋糕的感官品质以及抗老化效果最佳。相比于日本面粉，使用中国面粉作为面糊基质的蛋糕老化速率更低。

乳化剂；MFC；面糊流变学特性；蛋糕

烘焙食品是全世界的主流食品，其中蛋糕类产品在烘焙食品行业具有举足轻重的地位[1]。传统的重油蛋糕产品因为口感风味俱佳，色泽诱人，从而深受消费者喜爱[2]。

从胶体化学的角度，蛋糕面糊是一种典型的水油气三相乳化体系[3]。乳化剂在蛋糕起泡过程中起着至关重要的作用，可以为蛋糕面糊提供必须的通气性和气泡的稳定性，直到蛋糕烘烤定型阶段[4]。工业上SP作为常用的复配乳化剂，主要成分是单甘油酯等[5]。乳化剂通过改善乳化体系的三相界面特性从而增加面糊起泡性和稳定性，这样不仅可以缩短起泡时间，也能减少鸡蛋用量[6-7]。近年来开始广受企业欢迎的以蔗糖酯作为主要组分的MFC，是一种新型的高效复配乳化剂，但迄今未见关于其在蛋糕体系中系统的应用研究报道。

使用不同类型的面粉会影响蛋糕面糊体系的特性[8]，但是关于中日两国的面粉在不同蛋糕体系中的系统研究也未见报道。因此，本试验拟通过系统比较研究不同乳化剂和中日两国面粉对重油蛋糕体系的烘焙和流变学特性等性质的影响，探讨包括蛋糕的质构、流变、气泡分布、损失率和风味以及蛋糕的老化参数等，为现代烘焙食品工业应用提供理论参考依据。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

新鲜鸡蛋、白砂糖、盐、奶粉、麦芽糖浆：均购自无锡本地市场；

面粉J：三菱食品化学株式会社；

面粉II：美玫牌，粗蛋白含量8.2%，香港面粉有限公司；

好运黄油：东海粮油公司；

泡打粉：天富(中国)食品添加剂有限公司；

试验用试剂：均为分析纯；

蛋糕起泡乳化剂：RTOYO菱友MFC，三菱化学食品株式会社；

早苗SP：早苗有限公司。

1.2 主要仪器和设备

旋转流变仪：AR-G2型，美国TA仪器公司；

烤箱：SM-503+1S型，新麦机械(无锡)有限公司；

切片：SM-302N型，新麦机械(无锡)有限公司；

质构分析仪：Brookfield CT3型，Brookfileld工程实验室(斯托顿，马萨诸塞州，美国)；

电子天平：JY2000型，上海良平仪器有限公司；

差示扫描量热仪(DSC)：Pyrisl型，美国PerkinElmer公司；

显微镜照相仪：Motic型，麦克奥迪实业集团有限公司。

1.3 方法

1.3.1 重油蛋糕配方 重油蛋糕的配方见表1。

表1 重油蛋糕配方†Table 1 Pound cake formulation

1.3.2 重油蛋糕制备工艺 首先，新鲜鸡蛋倒入搅拌缸中，采用搅拌设备和打蛋器将鸡蛋打匀(采用的速度为4档，时间为30 s)。将蔗糖，SP/MFC，麦芽糖浆，水混合添加到搅拌缸中，采用2档的速度，混匀3 min。然后将人造黄油融化之后，加入到搅拌缸中，其速度为4档，时间为2 min。加入过筛之后的小麦粉，奶粉以及泡打粉，搅拌均匀之后，采用快速打发，添加SP的产品打发时间为5 min，添加MFC的蛋糕面糊则需要4 min。将蛋糕面糊(150 g)倒入到预先准备好的烤盘中，将蛋糕面糊铺平，放入已经预热的烤箱。烘焙条件为180℃，40 min。经过烘焙后，立即从烤箱中取出，室温放凉，放凉时间为2 h。最后将产品放在聚丙烯袋子进行保鲜试验。保鲜试验为25℃下贮藏7 d。以上试验均重复3次。

1.3.3 重油蛋糕面糊比重 取一个比重杯，称重，质量记为W0；在比重杯中装满蒸馏水质量记为W1；在比重杯中装满面糊质量记为W2，蒸馏水比重为1 g/cm3，按式(1)计算面糊比重[9]。

SG=(W2-W0)/(W1-W0)，

(1)

式中：

SG——面糊比重，g/mL；

W0——比重杯质量，g；

W1——比重杯中装满蒸馏水质量，g；

W2——比重杯中装满面糊质量，g。

1.3.4 蛋糕流变特性 取适量新鲜制备的面糊在25℃条件下用流变仪测定面糊流变特性。平板直径选用40 mm，夹缝距离为1 mm。样品的剪切速率在5 min内从0.01 s-1线性增加到100 s-1[2]。

1.3.5 面糊气泡分布 将搅拌好的面糊分别于60℃水浴静置 0，10，30 min，采用带有拍摄功能的光学显微镜观察面糊气泡分布。将面糊置于载玻片上，在×4放大倍数下，观察气泡分布。调节焦距视野亮度及位置，对面糊的微观结构进行观测并拍摄。

近年来，随着我国环保要求的提高，在前端干式电除尘器和湿法脱硫组合无法满足排放要求的情况下，湿式电除尘器被大量地应用到锅炉尾气的治理工艺中，出现了“脱硝+干式除尘器+湿法脱硫+湿式电除尘器”的烟气治理工艺。工艺路线图如图1所示。

1.3.6 重油蛋糕的物理特性

(1) 蛋糕的水分含量：通过AACC方法44-40(2010)[10]进行测量。

(2) 蛋糕的比容：蛋糕的体积和质量分别采用菜籽替代法以及电子天平进行测量。蛋糕的比容按式(2)进行计算[11]。

SV=V/m，

(2)

式中：

SV——蛋糕比容，mL/g；

V——蛋糕体积，mL；

m——蛋糕质量，g。

(3) 蛋糕损失率：根据式(3)进行计算[11]。

L=(m1-m2)/m1×100%，

(3)

L——烘焙损失率，%；

m1——烘焙前加入模具的面糊质量，g；

m2——烘焙后蛋糕的质量，g。

(4) 蛋糕芯结构和截面高度：将蛋糕切片，用量尺测量每组蛋糕截面的最大高度。

试验均重复3次。

1.3.7 蛋糕质构分析 采用Brookfield CT3质构分析仪。其中试验使用探头为25 mm的圆柱形探头进行全质构分析，采用双重压缩测试过程，测试速度为3 mm/s，下压程度为8 mm。两次压缩之间时间间隔为10 s。蛋糕硬度通过全质构图像进行计算。为了精确测定蛋糕质构，将两片蛋糕进行重叠形成蛋糕组合，蛋糕组合厚度为2.2 cm。试验均重复3次[11]。

1.3.8 蛋糕老化分析 采用DSC研究不同乳化剂对蛋糕老化性质的影响。将蛋糕置于4℃恒温冷藏冰箱中进行储藏，7 d以后，取蛋糕芯约16.0 mg 左右，用坩埚密封后进行测定。以空坩埚作为空白进行测试。测试条件为：扫描温度范围20～120℃，扫描速率10℃/min，试验记录老化焓值ΔH[12]。

1.3.9 蛋糕感官评价 由江南大学食品科学与工程专业10位经验丰富的感官评定人员(之前经过训练的用于感官评定的人员)对蛋糕品质进行产品感官评定。感官评定评分标准，湿润程度：1为干燥，5为湿润；柔软度：1为十分坚硬，5为十分柔软；口感：1为十分粗糙，5为十分滑腻，可以融化在嘴中；体积：1为很小，5为很大。蛋糕在经过了室温(25℃±1℃)的储存之后，将蛋糕分成多块，每个人一片，每个蛋糕片都被标有随机的3位数字代码。

1.3.10 数据统计分析 采用Microsoft Office Excel 2007。

2 结果与讨论

2.1 乳化剂对蛋糕面糊比重的影响

面糊比重是蛋糕的重要物理特性之一。面糊比重大小受到鸡蛋液黏度和鸡蛋液表面张力的影响，它代表了搅拌过程中混入面糊中气泡的保存率。从图1可以看出添加SP/MFC会降低蛋糕面糊比重。随着MFC含量增加，蛋糕面糊比重减小，添加10%的MFC蛋糕面糊有最小的产品比重，其中使用面粉J的面糊比重为0.82，面粉Ⅱ制作的蛋糕面糊比重为0.81。用面粉J和面粉Ⅱ打发的面糊之间的比重差异并不明显。同等添加量(5%)的条件下，用MFC乳化剂打发的面糊比重要高于用SP乳化剂打发的。在其他的研究[13]中，也发现随着乳化剂含量的增加，面糊比重会出现下降的趋势。

图1 乳化剂(SP和MFC)对重油蛋糕比重的影响Figure 1 Effect of emulsifiers content on pound cake batter density

2.2 面糊流变学测定

面糊黏度会影响面糊搅打过程中气体的融入量和搅打完成后气泡的移动和融合，所以对最终蛋糕品质起到了关键性作用。在蛋糕制作中，较高的面糊黏度十分重要，因为当面糊黏度较大时，气泡扩散和迁移较慢。其他研究人员[14-15]也发现，乳化剂的加入会显著地影响面糊黏度。较低的剪切速率时，面糊剪切变稀，这与其他研究[16-17]的结果类似。

在面粉Ⅱ体系中MFC添加量为10%时，面糊黏度是最大的；MFC添加量为5%时黏度是最小的。SP添加量为5%时面糊黏度要大于MFC添加量为5%的面糊黏度。SP添加量为5%时的面糊黏度和MFC添加量为7.5%时的面糊黏度类似。在面粉J体系中MFC添加量为10%时，面糊黏度最大，而且随着MFC添加量增加显著性增加，MFC添加量为5%时黏度最小。SP添加量为5%时的黏度要大于MFC添加量为5%时的。总体趋势和面粉Ⅱ一致。但MFC在面粉J中的效果优于面粉Ⅱ。乳化剂(SP和MFC)及面粉对面糊黏度的影响见图2。

图2 乳化剂(SP和MFC)及面粉对面糊黏度的影响Figure 2 Effect of emulsifiers content on cake batter viscosity

2.3 面糊气泡分布

面糊微观结构主要是指面糊中气泡的数量和大小分布的均匀性。气泡是蛋糕面糊的重要组成部分，通过对面糊中气泡的分布、平均大小以及其大小的一致性可以对面糊的品质特性进行判定[18]。面糊微观结构的变化则可以反映面糊中气泡的稳定性。

2.3.1 乳化剂对面粉蛋糕面糊气泡分布的影响 在含有面粉的面糊中，随着MFC添加量增加，气泡更加致密，气泡数量也不断增加。图3结果表明：随着MFC添加量增加，面糊体系的稳定性越强。而且随着加热时间延长，添加较多MFC的面糊气泡减少得较少。添加5% SP乳化剂的面糊中大气泡比5% MFC更明显一些，而且在经过水浴处理后，蛋糕面糊气泡数量急剧下降，在水浴60 min后气泡已经基本消失。而MFC添加的3组在水浴30 min和水浴60 min两组中面糊气泡数量没有很大差别，说明MFC乳化剂在中国面粉中形成的面糊具有较好的稳定性。

2.3.2 乳化剂对面粉J蛋糕面糊气泡分布的影响 图4结果表明：在面粉J的试验中，试验结果类似。但是添加5%SP乳化剂的含有面粉Ⅱ面糊稳定性较好。在面粉J的面糊中，经过加热之后，大气泡非常明显，说明SP并不适合面粉J体系。在加热过程中，采用10% MFC的面糊气泡减少，气泡的大小变化不明显。MFC在面粉J中的效果非常好，气泡较小，而且30 min到60 min气泡数量基本保持不变。关于随着乳化剂添加量的增加，会使得产品的稳定性和起泡性提高，与之前的研究人员得到的结果相类似[13]。

图3 乳化剂对中国面粉蛋糕面糊气泡分布的影响Figure 3 Effect of emulsifiers content on cake batter with Chinese flour bubble size distribution

图4 乳化剂对面粉J蛋糕面糊气泡分布的影响Figure 4 Effect of emulsifiers content on cake batter with Japan flour bubble size distribution

2.4 蛋糕面糊的物理特性

2.4.1 乳化剂对蛋糕水分含量影响 蛋糕在储藏期间的老化速率与蛋糕内水分含量的变化密切相关。在图5中，添加了MFC或者SP的产品，不管是添加了面粉J还是面粉Ⅱ的产品均没有表现出明显的差异。在经过了7 d的保存之后，所有样品的水分含量均发生了下降，但个体间的差异并不大。

图5 乳化剂对蛋糕的水分含量的影响Figure 5 Effect of emulsifiers content on cake moisture content

2.4.2 乳化剂对蛋糕比容影响 乳化剂的引入会增加重油蛋糕产品的比容。乳化剂有助于面糊搅拌过程中产生的气泡稳定性增加，因此对蛋糕比容有正面影响。乳化剂对重油蛋糕比容的影响见图6。对于两种不同的面粉来说，当MFC添加量达到7.5%时，蛋糕比容已经和添加SP组的蛋糕比容类似。随着MFC添加量增加，蛋糕比容明显增加，添加10% MFC的蛋糕比容最大。面粉J组的蛋糕比容达到了2.94 mL/g，面粉Ⅱ组的蛋糕比容则为3.06 mL/g。

图6 乳化剂对重油蛋糕比容的影响Figure 6 Effect of emulsifiers content on cake specific volume

2.5 乳化剂对蛋糕损失率的影响

蛋糕在烘焙过程中损失的重量主要集中在水分部分，当烘烤条件相同时，蛋糕的烘焙损失率主要受到面糊持水性、面糊体系中的气—水界面面积的影响。由表2可知，使用面粉Ⅱ的蛋糕损失率随着MFC的加入而减少，添加量为10% MFC为最佳效果。5% SP组的损失率介于5% MFC和7.5% MFC 的损失率之间。使用面粉J的蛋糕损失率随着MFC的加入反而增加了，但总体差异不大。除10% MFC组外，同样的乳化剂添加量在面粉J中的损失率比在面粉Ⅱ中的损失率更小。

表2 乳化剂对重油蛋糕烘焙损失率的影响Table 2 Effect of emulsifiers content on cake baking loss ratio %

2.6 蛋糕芯结构和截面高度分析

2.6.1 乳化剂对蛋糕芯结构的影响 图7展示了含有乳化剂和空白组的蛋糕截面图。添加较高含量MFC的蛋糕结构更加精细，同时蛋糕体积更大。从蛋糕芯结构来看，MFC在面粉Ⅱ中形成的孔洞结构更加细密均匀，出现大气泡的情况很少。这说明MFC在面粉Ⅱ中面糊的乳化更加完全稳定。

图7 重油蛋糕图Figure 7 Image of pound cake

2.6.2 乳化剂对蛋糕截面高度的影响 采用面粉Ⅱ的蛋糕高度随着MFC的增加而增加，5% SP和5% MFC的截面高度几乎一样。在面粉J组中，蛋糕的高度也随着MFC添加量增加而增加，含有5% SP的蛋糕截面高度比含有5% MFC的高。同样的乳化剂及添加量的情况下，使用面粉J的蛋糕截面高度比使用面粉Ⅱ的蛋糕截面高度高1 cm。

表3 乳化剂对重油蛋糕截面高度的影响Table 3 Effect of emulsifiers content on pound cake height cm

2.7 蛋糕质构分析

图8展示了在0 d和7 d时的蛋糕产品的硬度。对于这两种不同产地的面粉来看，添加7.5% MFC的蛋糕硬度和添加5% SP的蛋糕硬度类似。添加10% MFC的产品硬度最小。随着贮藏时间的增加，蛋糕发生老化，导致蛋糕硬度大幅增加[12]。添加乳化剂可以减缓蛋糕老化。当乳化剂添加量相同时，不同面粉产品的老化程度没有明显差异。图9展示了贮藏7 d之后的产品硬度增加量，MFC添加量在较高水平的情况下，蛋糕变硬的速率有一定程度的减小。

2.8 蛋糕的老化分析

乳化剂对重油蛋糕老化焓值的影响见图10。添加5% SP的蛋糕比空白组的抗老化效果好，添加5% SP的蛋糕在贮藏7 d时老化焓值是添加5% MFC的2倍。说明MFC的抗老化效果比SP的更加显著。随着MFC添加量增加，老化焓显著减小，说明抗老化效果与添加量呈正相关，添加10% MFC的试验组有最好的抗老化效果。储藏期从1～3周，老化焓显著增加。随着储藏时间延长，在面粉Ⅱ中添加5% SP的蛋糕老化焓增量最大。采用面粉J的蛋糕老化焓值明显高于使用面粉Ⅱ的蛋糕。

图8 乳化剂对蛋糕的硬度的影响Figure 8 Effect of emulsifiers content on cake hardness

图9 贮藏7 d后蛋糕硬度的增加量Figure 9 Effect of emulsifiers content on cake hardness change

图10 乳化剂对重油蛋糕老化焓值的影响Figure 10 Effect of emulsifiers content on cake retrogradation enthalpy

2.9 感官评价

感官评定结果见图11。相比于添加5%SP的蛋糕，添加5% MFC的多方面得分更低(其中包括水分含量，柔软程度，口感，体积)。添加7.5% MFC的产品具有可比性，甚至部分得分更高。添加10% MFC的产品品质最佳。

3 结论

以蔗糖酯为主要成分的新型起泡乳化剂——MFC在蛋糕面糊体系中具有较好的乳化作用，在10%的添加量下，其起泡和保持气泡的能力均与SP相当。相比于SP，MFC的热稳定性更强，面糊体系的乳化稳定性会很大程度地影响蛋糕产品质量。MFC通过增加面糊稳定性和延缓蛋糕老化速率，来改善以日本面粉为原料的蛋糕品质。本试验仅探究了MFC在重油蛋糕体系中的特性，以MFC为代表的蔗糖酯在其他蛋糕体系中的特性还需要进一步验证。

图11 感官评定结果Figure 11 Sensory evaluation results of pound cake

致谢：感谢日本三菱化学食品有限公司的国际合作项目，感谢小川晃弘博士及其团队的积极参与学术交流和指导。

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Comparative research on different emulsifiers in Chinese and Japanese flour based pound cake batter systems

WANG Feng1,2CHENCheng1YANGZi-xuan1HAOYue-hui2

JINWei-ze2CHENJun-min2HUANGWei-ning1AKIHIROOgawa3

(1.StateKeyofFoodScienceandTechnology,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China; 2.MagiBakeInternationalCo.,Ltd.,Wuxi,Jiangsu214131,China; 3.Mitsubishi-KagakuFoodsCorporation,Tokyo100-8251,Japan)

The effect of the different emulsifiers on rheological and thermodynamical properties of the Chinese and Japanese flour based pound cake batter systems was investigated. Results showed that the specific gravity of cake batter containing 10%MFC changed the most. The specific volume of cake increased significantly as the addition of MFC increased. The bubble distribution of cake batter containing MFC was more uniform, and the emulsion system had greater stability. The hardness of the cake containing 7.5% was equivalent to that of the cake containing 5% SP. The cake product with 10% MFC addition had best sensory scores and best anti-retrogradation effect. In addition, retrogradation rate of Chinese flour was lower than that of Japan flour. Compared to the Japan flour, retrogradation rate of cake with Chinese flour as batter matrix was lower.

emulsifier; MFC; batter rheological properties; cake baking.

国家自然科学基金面上项目(编号：31071595，31571877)；国家高技术研究发展计划(863计划)项目(编号：2012AA022207C)；江苏省产学研联合创新基金——前瞻性联合研究项目(编号：BY2014023-16)；苏州市科技支撑计划项目(编号：SNG201401)

王凤，女，无锡麦吉贝可生物食品有限公司工程师，硕士。

黄卫宁(1963-)，男，江南大学教授，博士。 E-mail: wnhuang@ jiangnan.edu.cn

2016-12-11

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.01.001