沙棘粉对蛋糕品质及防腐抗氧化能力的影响

张瑞刚*，高恒芳，田若彤，张桃，申亭

吕梁学院生命科学系（吕梁 033000）

沙棘（Hippophae rhamnoidesLinn.）是一种胡颓子科沙棘属植物，又叫作沙枣、黄酸刺等，沙棘气味较淡，味道酸、涩[1]。沙棘属于“药食同源”植物[2]。内部有着丰富的营养物质和功效成分，可以止咳化痰、保护心脏，还有防腐、抗氧化的功效[3-5]。

沙棘被广泛应用于食品、饮料、保健品、治疗药物、化妆品等[6]。沙棘全果粉在营养成分的保留上较为全面，是制作食品的好原料。市面上蛋糕制品较多，但蛋糕成品中含有较多水分与油脂，还有残留的耐高温细菌生殖繁衍，较易发生变质现象，研究天然防腐剂对蛋糕的防腐作用很有必要。试验以吕梁产的沙棘粉为主要原料，研究沙棘粉对蛋糕品质的影响，并测定其防腐抗氧化活性，为后续用沙棘粉作为蛋糕的天然防腐剂提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

低筋面粉（山东吉白面粉股份有限公司）；白砂糖（宁夏天海食品有限公司）；玉米油（长春市辽都粮油有限公司）；白醋（辽东市赐膳食品有限公司）；食盐（铁岭市盐业专营有限责任公司）；沙棘粉（山西省文水县绿康种植专业合作社）；纯牛奶（山西古城乳业有限公司）；鸡蛋（吕梁市星玛客超市）；1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼DPPH、无水乙醇、马铃薯葡萄糖琼脂、石油醚[生工生物工程（上海）股份有限公司]。

1.2 仪器与设备

电子分析天平（河北慧采科技有限公司）；质构仪（北京盈盛恒泰科技有限责任公司）；电烤箱（世杰西厨设备电子厂）；紫外可见分光光度计（北京睿诚永创科技有限公司）；高压蒸汽灭菌锅（苏州奥普实验设备有限公司）。

1.3 工艺流程与操作要点

1.3.1 工艺流程

1.3.2 原材料配比

分别按照低筋面粉质量的0，1%，2%、3%和4%称取沙棘粉，其余各原材料加入到蛋糕中的质量保持不变，统一按照表1进行称取，加入到面糊中[7-8]。

表1 原材料配比

1.3.3 操作要点

1) 将烤箱提前预热，预热时间5 min，面火、底火均为170 ℃。

2) 蛋清、蛋黄要分离开，蛋清中不可混入蛋黄，放入不同的容器中，备用。

蛋黄糊部分：先在盆里倒入纯牛奶和玉米油，搅拌混合均匀，直到充分乳化，变成略带黏稠的乳白色时，将低筋面粉、沙棘粉过筛倒入其中，按Z字形搅打至没有干粉状态，倒入前面分离出来的蛋黄，继续按Z字形搅打，之后加入白砂糖、食盐一起搅匀，直至面糊细腻无颗粒状，且润滑有流动性，放于一旁备用。

3) 蛋白糊部分：蛋清要装在无水无油的干净盆中，加入少许白醋去腥，用打蛋器打发蛋白至大泡泡状，倒入1/3白糖，继续打发，变成细密的小泡，加1/3白糖，打发至有纹路，将剩余白糖倒入，搅打直至蛋白干性起泡，也就是拎起打蛋器，蛋白是一个不回弯的小尖角。蛋清中不可混入蛋黄，否则影响打发状态。

4) 取1/3的蛋白糊倒入蛋黄糊中翻拌均匀，至颜色一致，把面糊全部倒回剩余的蛋白糊中，继续翻拌均匀至颜色一致。

5) 将混合后的面糊装入蛋糕模具中，装七八分满，轻振出大气泡即可。

6) 模具放入烤箱中烘烤25 min，蛋糕表面金黄，轻轻按压有弹性就代表蛋糕成熟。将烤好的蛋糕取出，迅速倒扣在上下通风的台面上，形成空气对流，待冷却后，脱模[9-10]。

1.4 感官评价

将制作出来的不同比例的沙棘粉蛋糕进行感官评级，找10名感官分析评价人员，按照表2的评分详情进行评分，记录[11-12]。

表2 感官评价表

1.5 指标测定

1.5.1 蛋糕质构分析

制作好的蛋糕按其沙棘粉浓度梯度进行测定，将在室温下冷却后的蛋糕切成均匀块状，长、宽、高均约2 cm，用质构仪测定。测定条件：选用TPA模式，用圆柱形平底探头，测定前探头速率1 mm/s，测定时探头速度2 mm/s，形变量50%，测后探头返回速度2 mm/s，触发力5 g，2次压缩时间30 s。每组测3次，取平均值，测定蛋糕的硬度、弹性、胶黏性和咀嚼性。

1.5.2 蛋糕比容测定

测定蛋糕品质的主要指标有比容，因为它可以有效反映蛋糕体积大小与膨胀保持能力，还对蛋糕口感、外形、内部结构有直接影响。所以，要确定蛋糕品质，就要测定蛋糕比容。

将制作好的蛋糕在室温条件下冷却1 h，测量待测蛋糕的质量，记为M（g）[13]。

取容量50 mL量筒，把小米放入量筒，填满后记下体积V1。把小米全部倒出，将要测定的蛋糕放入量筒中，倒入小米将量筒填满，所达刻度与第1次相同，若还有空隙，摇晃量筒使小米渗入。拿出蛋糕，记下剩余体积V2。由此可得蛋糕的实际体积，按式（1）计算，蛋糕比容P（cm3/g）按式（2）计算。

1.5.3 蛋糕水分测定

取干净的扁形称量瓶，放在103 ℃的烘箱中，盖子打开，倾斜放在瓶边，干燥直至恒重为止（不超过2 mg），记下质量m3。取2 g蛋糕样品放入已知质量的称量瓶中，蛋糕碎屑要尽可能小，记下质量m1。放入103 ℃烘箱中，干燥4 h，盖上盖子，将其置于干燥器中冷却0.5 h后称量，达到恒重停止操作，此时记下质量m2。蛋糕水分按式（3）计算。

式中：X为蛋糕水分，%；m1为称量瓶加蛋糕的质量，g；m2为称量瓶加干燥后蛋糕的质量，g；m3为称量瓶的质量，g。

1.5.4 沙棘粉对蛋糕老化程度的影响

硬度是评判蛋糕老化情况的标准。冷却好的蛋糕放入自封袋中，室温下保藏5 d，每隔1 d测1次蛋糕中心部位的硬度。

1.5.5 DPPH自由基清除能力试验

将蛋糕进行脱脂处理，以石油醚为溶剂，用索式抽提器在65 ℃下抽提6 h，称取4 g脱脂后的蛋糕。以60%乙醇-水溶液为溶剂，料液比1︰5（g/mL），在45 ℃温度条件下超声提取1 h，上清液离心处理，残渣提取3次，将所有上清液中的溶剂蒸干，剩余固体配成5 mg/mL的样液[14]。

在烧杯中加DPPH乙醇溶液（0.2 mmol/L）和样液各2 mL，充分混合后在25 ℃下暗反应30 min，以无水乙醇作参比溶液，在波长517 nm处测定吸光度，记为A1。空白组是加入DPPH乙醇溶液和无水乙醇各2 mL，吸光度记为A0。对照组是加入无水乙醇与样液各2 mL，所测吸光度为A2[15]。DPPH自由基清除能力按式（4）计算。

式中：A0为空白、DPPH自由基溶液与无水乙醇的混合液的吸光度；A1为样品、DPPH自由基溶液与样品提取液的混合液的吸光度；A2为对照、无水乙醇与样品提取液的混合液的吸光度。

1.5.6 微生物检验指标

1.5.6.1 直接观察法

试验蛋糕放在自封袋中，避光保存，温度30 ℃，湿度40%。贮藏期间观察蛋糕的霉变情况，标准是蛋糕表面看不到菌丝，无异味和霉变。

1.5.6.2 培养皿观察法

霉菌菌落数：以霉菌菌落总数作为检测指标，按GB 4789.15—2016《食品安全国家标准食品微生学检验霉菌和酵母计数》规定的方法检测。

2 结果与分析

2.1 感官评价结果

将几名感官评价者对蛋糕进行口感、形态等综合评价后得出的分数进行整理之后，得到结果，感官评价分数见图1。

由图1可知，沙棘粉并不是加入量越多，感官结果越好，沙棘粉2%时，蛋糕的组织形态、口感等相关状态达到顶端，在2%基础上继续加入沙棘粉，会使形态变得不佳，出现塌陷现象，空洞增多，气孔大小明显不均。在所有试验组中，沙棘粉加入量增多之后，蛋糕颜色变得越来越黄，在视觉上色泽有较大改观，但弹性变得较差，形变恢复较慢，口感上也会有很大的变化，变得有点黏腻，不爽口。综上所述，沙棘粉2%时，形态、表面色泽、弹性、口感达到最佳状态。

图1 沙棘粉对蛋糕感官评价的影响

2.2 测定指标结果

2.2.1 质构测定结果

通过使用质构仪测定不同沙棘粉添加量下制作的蛋糕的各项指标，从而对质构评分进行结果分析。沙棘粉蛋糕质构测定结果见表3。

表3 沙棘粉蛋糕物性指标

质构仪测定的各项指标可以定量反映不同沙棘粉添加量对蛋糕物理性质的影响[16]。蛋糕品质主要受到硬度、胶黏性、咀嚼性和弹性的影响。前3个考察值越大，蛋糕越硬，口感越差，因此这3个值与蛋糕品质呈负相关关系，最后1个考察值越大，蛋糕越柔软，口感越好，则是与蛋糕品质呈正相关关系。从测定结果表4来看，硬度从7.48 N增加到14.80 N，胶黏性从4.89 N·mm增加到9.89 N·mm，咀嚼性从42.40 mJ增加到110.04 mJ，这3个指标测定值都呈现出上升趋势，弹性从11.20 mm降低到8.66 mm，指标测定值呈现出下降趋势，满足上述关系。测定结果与感官评价的结果相符，即沙棘粉添加量越多，蛋糕越硬，口感越差。

2.2.2 比容测定结果

由图2可以看出，沙棘粉蛋糕的比容一直随着沙棘粉添加量增大而变小。在蛋糕烤制的过程中，其他原材料加入量保持不变，沙棘粉添加量在不断增加情况下，所制作的沙棘粉蛋糕体积在不断变小，蓬松度开始变低，蛋糕开始变得软榻，口感随之粗糙。出现这种结果的原因主要是沙棘粉内没有面筋蛋白，加入到蛋糕之中，会稀释原来低筋面粉的面筋，降低面糊的筋力，以至于在高沙棘粉添加量时没有足够的筋力支撑烘烤时的膨胀力，最终导致面糊在烘烤过程中膨胀性差[17-18]。

图2 沙棘粉对蛋糕比容的影响

2.2.3 水分测定结果

由图3可知，加入沙棘粉的蛋糕都比空白对照组的水分低，且沙棘粉加入量越多，水分越少。其原因是加入沙棘粉之后，面糊持水性与原先的面糊持水性相比，持水性能会降低。烘焙过程中含沙棘粉的蛋糕面糊都比未加沙棘粉的蛋糕面糊更容易损失水分。蛋糕中的水分会影响到蛋糕的口感，使蛋糕粗糙、干燥并且变得较硬，会影响到蛋糕的品质。但是加入沙棘粉量最多的蛋糕含水量30.97%与空白对照含水量33.02%相比，水分差距较小，也就是水分降低不明显。

图3 沙棘粉对蛋糕水分的影响

2.2.4 沙棘粉对蛋糕老化性程度的影响

由图4可知，贮藏时间越长，不同沙棘粉含量蛋糕的硬度都越大。加入沙棘粉的蛋糕与空白对照组相比，5 d后硬度的变化趋势都较空白组小，并且随着沙棘粉添加量增多，蛋糕硬度变化直线的斜率变小。添加量2%时，贮藏3 d后硬度直线的斜率比前2个沙棘粉含量梯度的小，添加量3%时较明显，而添加量4%时，直线斜率较3%更明显减小，接近平缓状态。说明沙棘粉有减缓硬度增加的作用，所以沙棘粉的添加使蛋糕具备一定抗老化性。

图4 沙棘粉对蛋糕蛋糕硬度的影响

2.2.5 DPPH自由基清除率

由图5可以看出，未添加沙棘粉的蛋糕也具有清除自由基的能力，自由基清除率达到17.11%，对照组之所以有清除自由基的能力，是因为烘烤过程中产生具有抗氧化性的美拉德反应产物，而且面粉中本身含有植酸、VE等物质，这些物质有一定抗氧化能力。与未加沙棘粉的对照组相比，加入沙棘粉之后蛋糕的DPPH自由基清除率由17.11%增加到62%以上，沙棘粉蛋糕的抗氧化活性明显比空白对照组的大，伴随沙棘粉加入量增大，自由基清除率随之增大，即沙棘粉加入量越多，蛋糕的抗氧化性越大。但是沙棘粉添加量4%时，抗氧化性变化不明显，即从原料的环保性出发，为使蛋糕获得较高抗氧化性，沙棘粉添加量3%即可。由试验结果可知，经过高温烘烤加工之后，沙棘粉依旧含有一定抗氧化性。2.2.6 微生物测定结果

图5 蛋糕DPPH自由基清除率

2.2.6.1 直接观察法

将制作好的沙棘蛋糕切成小块，放入自带封条的密封袋内，放在30 ℃温度环境中，观察蛋糕的状态，包括是否有异味，是否长霉，记录于表4。

表4 蛋糕防腐效果

2.2.6.2 培养皿观察法

将放置在室温下半个月的蛋糕制成稀释液倒入对应平板中，每隔几天进行观察，霉菌生长状态结果见图6。

由图6可知，添加沙棘粉之后，蛋糕无论是30 ℃密封保藏还是在放置一段时间后进行计数，蛋糕都较空白组防腐性能增加，霉变天数都有所延长，且霉菌数降低。所以，沙棘粉具有一定防腐性，可作为天然防腐剂加入蛋糕中。

图6 不同贮藏天数蛋糕霉菌数

3 结论

通过制作沙棘粉蛋糕，测定相应指标，以感官评价、质构仪测定主要参数、比容、水分及老化程度评定蛋糕的品质。结果表明，蛋糕中最佳沙棘粉添加量为2%，在此条件下生产的沙棘粉蛋糕，色泽形态较好，口感细腻、爽口，无异味，甜度适中，还具有一定特殊功效。经DPPH自由基清除试验得出沙棘粉加入到蛋糕中，有一定的抗氧化性能，且沙棘粉含量越大，抗氧化性越强。通过微生物指标的观察，得出沙棘粉蛋糕有一定防腐性能，防腐性与沙棘粉加入量亦呈正相关关系。