马铃薯全粉对海绵蛋糕品质的影响

孙玉清 田文静 杨新建

摘 要：目的：开发马铃薯全粉的下游产品。方法：采用单因素随机区组试验研究了马铃薯全粉对海绵蛋糕的面糊容重、显微结构，以及蛋糕的比容、质构、色差、营养物质、感官等品质的影响。结果：当马铃薯全粉添加量小于35%时，面糊容重低于对照，面糊显微结构均匀，脂肪颗粒小;添加量增加到45%以上时，面糊的容重显著增大（F>F0.01），面糊显微结构不均匀，脂肪颗粒明显增大。海绵蛋糕的质构研究表明，随着马铃薯全粉添加量的增加其断裂度、弹性、硬度都有所增加，添加量大于55%时断裂度、弹性、硬度均显著增加，而且咀嚼性变差，添加量在25%～45%时断裂度、弹性、硬度增加不显著，咀嚼性表现良好。色差研究显示，添加马铃薯全粉后，海绵蛋糕的红度显著增大（P<0.05），海绵蛋糕的亮度和黄度都有所降低，但降低程度不显著。结论：马铃薯海绵蛋糕具有高膳食纤维、低脂肪、富含钾元素的营养特点，感官品质表现为色泽焦黄、有淡淡的薯香气、质地松软、风味独特。最佳添加量为35%，适宜添加量在25%～45%之间。

关键词：马铃薯全粉;海绵蛋糕;面糊品质;蛋糕品质

随着马铃薯主食化工程的推进，目前已经在甘肃、内蒙古、陕西等马铃薯主产区建成多条规模以上马铃薯全粉生产线[1-4] 。马铃薯全粉产量大，品质好，但下游产品研发不足，有很大一部分马铃薯全粉用于宠物饲粮的加工。目前马铃薯主食产品的加工主要是马铃薯面条、马铃薯馒头等，是在小麦面粉等主食品原料中添加20%左右的马铃薯全粉加工而成，已进入市场，但价格偏高，消费者接受程度较低，而且由于马铃薯中不含面筋蛋白，用其制作馒头、面条等主食品时存在成型难、硬度大、不耐煮等问题，很难利用传统工艺将其加工成主食[5]。蛋糕原料中的低筋小麦粉必须用软质小麦加工[6]。马铃薯全粉不含有面粉起筋的麦角蛋白和麦谷蛋白，具有弱化面粉面筋的特点，使得加工蛋糕的小麦粉可以选择高筋粉或营养更丰富的全麦粉，而且马铃薯全粉富含小麦面粉所没有的胡萝卜素和维生素C，作为蛋糕原料是对传统蛋糕产品有益的营养补充。本文以马铃薯全粉为原料，采用海绵蛋糕的加工工艺，研究马铃薯全粉对海绵蛋糕品质的影响，为开发马铃薯全粉下游产品、加工马铃薯蛋糕提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 蛋糕原辅料 马铃薯全粉（蓝威斯顿薯业内蒙古有限公司提供）、鲜鸡蛋（北京农业职业学院鸡场购买）、植物油（超市购买）、无铝双效泡打粉（超市购买）、白砂糖（超市购买）。

1.1.2 试剂 95%乙醇、丙酮、石油醚（沸程30～60℃）、硫酸钾、氢氧化钠、重铬酸钾、三羟甲基氨基甲烷、2-（N-吗啉代）乙烷磺酸、冰乙酸、盐酸、硫酸、热稳定α-淀粉酶液、蛋白酶液、淀粉葡萄糖苷酶液、硅藻土等。

1.1.3 仪器设备 烤箱（SEC-3Y-B）、打蛋机（SERIAL 1410076728型）、蛋糕模具（三能牌）、CT3质构仪，美国Brookfleld公司;BA410 MOTICAM2506显微成像仪，麦克奥迪实业集团有限公司;CR-400/410色差计，柯尼卡美能达公司。

1.2 方法

1.2.1 马铃薯海绵蛋糕的制作 海绵蛋糕加工基础配方为面粉100g、鸡蛋180g、泡打粉1.5g、白砂糖50g、植物油脂5.5g。采用单因素随机区组试验，重复3次（表1）。马铃薯蛋糕的制作方法为：①鸡蛋全蛋+白砂糖打发蛋糊至发泡;②加入泡打粉打发至体积增大到原来的3倍;③加入马铃薯全粉打发均匀;④拌入低筋粉，搅拌均匀;⑤加植物油搅拌均匀;⑥浇模;⑦焙烤;⑧冷却。

1.2.2 马铃薯海绵蛋糕面糊品质的测定 （1）面糊容重的测定：按照马铃薯蛋糕的制作方法①～⑤步骤，对M1～M7七个处理及对照完成面糊的制作，用5mL量筒分别量取各处理的面糊，并称重，然后计算面糊的容重，公式为：面糊容重（g/mL）=面糊重量/面糊的体积[7] 。（2）面糊微观结构：将各处理的新鲜制备的蛋糕面糊均匀的涂抹在载玻片上，盖上盖玻片置显微成像仪下进行观察。显微成像仪选择“10×”，调节焦距光亮及位置，对面糊的微观结构进行观测并显微成像[7] 。

1.2.3 马铃薯海绵蛋糕质构测定 以基础配方（不添加马铃薯全粉）加工的普通海绵蛋糕为对照，采用CT3质构仪测定不同处理马铃薯蛋糕的断裂度、硬度、弹性、咀嚼性。具体方法为：蛋糕出炉后在室温下冷却1h，采用TA4探头测定质构特性。测定条件为：Normal模式，4.5g Trigger，测试速率0.5 mm/s，测试距离3mm，数据采集率300 pps。每个样品在相同条件下测量10组数据，选取3 组相近数据求平均值[8] 。

1.2.4 感官评价 请食品与生物工程系有感官检验经验的12名教师和8名学生组成评价团队，依据海绵蛋糕的感官评价要求[9]，参考王谦等[10]马铃薯蛋糕的感官评价标准对各个处理进行感官评价。

1.2.5 马铃薯蛋糕比容的测定 按照“粮油检验-小麦粉蛋糕烘焙品质试验-海绵蛋糕法国家标准（GB/T 24303—2009）”，参考AY Guadarrama-Lezama等方法测量马铃薯蛋糕的比容[11] 。具体方法是取一圆柱形容器（直径大于蛋糕），在容器底部放入一层小米，将待测蛋糕放入容器中，从四周缓缓加入小米直至小米与蛋糕的上表面齐平，再加入少量小米，摇晃均匀，量取总高度，计算小米与蛋糕的混合体积V1，将蛋糕取出，量取小米的高度，计算小米的体积V2，蛋糕的体积V= V1-V2。蛋糕比容的计算公式为式（1）：

1.2.6 马铃薯蛋糕色差测定 用CR-400色差仪测定马铃薯海绵蛋糕的色差。首先分别用黑板和白板对色差仪进行校正，然后取同等厚度的蛋糕样品放置在色差仪上进行测定。记录绝对测量值，每组样品重复测定3次，取平均值。

1.2.7 營养物质测定[12] 采用GB 5009.268—2016第二法测定马铃薯海绵蛋糕的脂肪、钾的含量，采用GB 5009.88—2014测定膳食纤维、可溶性膳食纤维的含量。全部测试由北京谱尼测试公司完成。

2 结果与分析

2.1 马铃薯全粉对面糊容重的影响

面糊容重是蛋糕的一个重要物理特性，它代表了搅拌过程中混入面糊中气泡的保存率。蛋糕面糊在搅拌过程中不断地拌入空气，拌入的空气越多，面糊的比重就越轻，等质量面糊烤出的蛋糕体积就越大，组织也较松软[13] 。如图1所示，马铃薯全粉含量在35%、25%时，面糊的容重均低于对照，说明马铃薯全粉添加量低于35%时，有利于面糊内气体的保留，原因可能是马铃薯全粉的膳食纤维降低了油脂对面糊的消泡作用，提高了面糊发泡性。当添加量大于35%时，随着添加量的增加面糊比重显著增加（F>F0.01），原因可能是添加较多的马铃薯全粉，大分子物质显著增加，膳食纤维对油脂消泡作用的抑制远远低于大分子淀粉颗粒对面糊空隙的破坏，而且淀粉开始沉淀，严重破环面糊的充气性[14] 。

2.2 马铃薯全粉对面糊显微结构的影响

将各处理的新鲜制备的蛋糕面糊直接做涂片，盖上盖玻片置显微成像仪下进行观察。显微成像仪选择“10×”，调节焦距光亮及位置，对面糊的微观结构进行观测并显微成像。图2显示，M1、M2、M3三个处理面糊的质地更均一，脂肪颗粒较小，且小于对照;随着马铃薯全粉添加量的增加M4、M5、M6、M7四个处理面糊质地均一性逐渐变差，脂肪颗粒大。可见，适量的添加马铃薯全粉有利于面糊的发泡，质地更加均匀，但添加量大于45%时，面糊的脂肪颗粒溶解性变差。显微结构图像显示与面糊容重的测定结果一致。

2.3 马铃薯全粉对海绵蛋糕质构的影响

采用CT3质构仪，测定不同处理及CK8个配方加工的海绵蛋糕的断裂度、硬度、弹性、咀嚼性。

2.3.1 马铃薯全粉对海绵蛋糕断裂度的影响 断裂度是指探头破碎蛋糕样品所需要的力，由图3a可见，添加少量的马铃薯全粉（25%）蛋糕的断裂度与对照的相近，当添加量大于25%时，随着添加量的增加断裂度增大，添加量在65%时断裂度达到最大值14.5g，继续增加马铃薯全粉，断裂度减小，但较对照显著增加。可见，添加马铃薯全粉对蛋糕的断裂度有增大作用，当添加量大于65%时，蛋糕质地粗糙，结构不均匀，破碎样品的力减小。

2.3.2 马铃薯全粉对海绵蛋糕硬度的影响 硬度是指压缩样品达到最大变型时所必须的力，用第一次穿冲样品时的压力峰值来表示硬度值。由图3b可见，添加适量的马铃薯全粉可以降低海绵蛋糕的硬度，添加量小于45%时，硬度值均小于对照，添加量为55%时硬度值明显高于对照，且随着马铃薯全粉含量的增加，硬度呈线性增大。可见马铃薯全粉添加量在45%左右时海绵蛋糕硬度适宜。

2.3.3 马铃薯全粉对海绵蛋糕弹性的影响 弹性是指变性样品在去除变性力后恢复到变性前的条件下的高度或体积比率。本试验测定的是海绵蛋糕的样品被压缩变形后撤掉压力，蛋糕恢复的高度。由图3c可见，添加适量的马铃薯全粉有利于海绵蛋糕弹性的增加，且呈线性增加。

2.3.4 马铃薯全粉对海绵蛋糕咀嚼性的影响 咀嚼性是指咀嚼吞咽蛋糕时所需的能量，为硬度*粘聚性*弹性所得的数值。由图3d可见，添加25%、35%、45%、55%的马铃薯全粉，咀嚼性均小于对照，大于55%时，咀嚼性数值显著增大。

2.4 马铃薯全粉对海绵蛋糕比容的影响

比容值大表明蛋糕的膨胀度好，体积大。图4结果显示，马铃薯全粉对海绵蛋糕的比容影响显著;添加25%、35%、45%、55%的马铃薯全粉，蛋糕的比容均高于对照，添加35%、45%的马铃薯全粉，比容增加值达到显著水平（F<f0.05），可见适当添加马铃薯全粉，可以提高蛋糕的膨发性，其机理还需进一步研究。当马铃薯全粉含量增加65%以上时，比容低于对照，且随着添加量的增加，比容显著减小（f<f0.05），原因可能是由于加入较多的马铃薯全粉，体系中的面筋含量降低，支撑蛋糕面糊在受热过程中因蛋白质变性和淀粉糊化相互交错形成面筋网络膨胀所需要的力减弱，使面糊比重增加，持气能力降低，造成蛋糕比容变小[12] 。

可见适当添加马铃薯全粉，可以提高蛋糕的膨发性，其机理还需进一步研究。当马铃薯全粉含量增加65%以上时，比容低于对照，且随着添加量的增加，比容显著减小（f<f0.05），原因可能是由于加入较多的马铃薯全粉，体系中的面筋含量降低，支撑蛋糕面糊在受热过程中因蛋白质变性和淀粉糊化相互交错形成面筋网络膨胀所需要的力减弱，使面糊比重增加，持气能力降低，造成蛋糕比容变小[12] 。

2.5 马铃薯全粉对海绵蛋糕色差的影响

L*代表样品颜色亮度，0～100表示亮度从暗到亮，a*、b*代表颜色方向（+a*为红色方向、+b*为黄色方向）[12] 。表3结果显示，马铃薯全粉会降低海绵蛋糕的亮度，但影响不显著;马铃薯全粉可以增强海绵蛋糕的红度，且达到显著水平（P<0.05），降低海绵蛋糕的黄度，但降低程度不显著。

2.6 马铃薯全粉海绵蛋糕营养物质的比较

以小麦粉海绵蛋糕為对照，由检测机构（谱尼测试）测定马铃薯海绵蛋糕的脂肪、钾、膳食纤维、可溶性膳食纤维的含量。图5显示，在海绵蛋糕中添加马铃薯全粉可以显著提高蛋糕的总膳食纤维、可溶性膳食纤维、钾元素的含量，可以改善传统海绵蛋糕高脂肪、高糖、低膳食纤维、低矿质元素的营养特点，同时丰富了马铃薯全粉的下游产品。

2.7 马铃薯全粉对蛋糕感官品质的影响

按照1.2.1加工不同处理的海绵蛋糕，冷却后用锯齿刀切分观察其剖面结构，如图5所示，不同添加量的海绵蛋糕剖面质地差异明显，马铃薯全粉添加量在25%～45%时，蛋糕的剖面结构均匀、细腻，当添加量大于55%时，剖面气孔不均匀，质地粗糙，当添加量达到75%、85%时，质地粗硬，顶部塌陷。按照表1海绵蛋糕的感官评价标准，由经过感官评价培训的食品专业的20位师生对马铃薯蛋糕的不同处理进行感官评价。结果分析如表4，马铃薯全粉对海绵蛋糕的感官品质影响显著（P<0.05），添加适量的马铃薯全粉，海绵蛋糕质地松软，色泽焦黄，最佳添加量在35%，适宜添加量在25%～45%之间。添加25%、35%、45%、55%的马铃薯全粉的海绵蛋糕感官得分均高于对照，当添加量大于55%时，随着添加量的增加，蛋糕的感官评价分值显著下降，表现为色泽灰暗，质地粗硬、黏重，口感变差，马铃薯气味太重，抑制了蛋糕的焙烤香气。

3 結论

马铃薯具有很好的烘焙特性，表现为烘焙后膨化性好、薯香气浓郁等特点，将马铃薯全粉作为焙烤食品加工的主要原料研究开发马铃薯蛋糕，是对马铃薯全粉下游产品的有益尝试。本研究显示，马铃薯全粉适宜加工海绵蛋糕，添加量为面粉的25%～45%为宜。马铃薯蛋糕色泽焦黄，烘烤后薯香气浓郁、质地松软、口感好、风味独特，值得进一步研究推广。◇

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Abstract：Objective   To develop the downstream products of potato powder.Method   The single factor randomized block test was used to study the effect of potato powder on the paste bulk density，microstructure，specific volume，texture，color difference，nutrients and sensory quality of sponge cake.Result   When the potato powder content was less than 35%，the paste bulk density was lower than that of the control，the paste microstructure was uniform，and the fat particles were small.When the adding amount was more than 45%，the paste bulk density increased significantly（F>F0.01），the paste microstructure was uneven，and the fat particles increased significantly The study on texture of potato sponge cake showed that the fracture，elasticity and hardness of sponge cake increased with the increase of the amount of potato powder.When the amount of potato powder was more than 55%，it increased significantly，and the mastication became poor.When the amount of potato powder was 25%～45%，the mastication performance was good.The color difference study showed that after adding potato powder，the redness of sponge cake increased significantly（P<0.05），the brightness and yellowness of sponge cake decreased，but the degree of reduction was not significant.Potato sponge cake has the nutritional characteristics of high dietary fiber，low fat and rich in potassium.Its sensory quality is characterized by burnt yellow color，light sweet potato aroma，soft texture and unique flavor.The optimum dosage is 35%，and the suitable dosage is between 25% and 45%.

Keywords：potato powder;sponge cake;batter quality;cake quality