肉苁蓉粉对蛋糕品质及抗老化能力的影响

张雅茗,张珍*,赵圆圆,金丽娜,宋乐,杨浩浩,权佳纹

(甘肃农业大学 食品科学与工程学院,甘肃 兰州, 730070)

摘要 通过测定蛋糕比容比重、营养成分、质构特性、DPPH自由基清除能力、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR)、差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry, DSC)记录曲线和X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)图谱等指标,研究添加肉苁蓉粉对蛋糕品质以及延缓贮藏期蛋糕的老化能力的影响。结果表明,肉苁蓉蛋糕对比普通蛋糕硬度接近为(66.13±1.8) g,咀嚼性升高约7.75%,内聚性升高约0.58%。面糊比重略高于普通蛋糕为0.472 g/cm3,同时肉苁蓉蛋糕的DPPH自由基清除率高达43.52%,是普通蛋糕的2.69倍,在4 ℃条件下贮藏7 d后,2种蛋糕的硬度和咀嚼性均显著增加(P<0.05),且肉苁蓉蛋糕的硬度和咀嚼性更高,同时肉苁蓉蛋糕的焓值与结晶度较普通蛋糕分别降低约3.41%和7.95%,表明肉苁蓉粉的添加能有效提升蛋糕的品质并且延缓蛋糕的老化。

关键词 肉苁蓉;老化;蛋糕;品质特性;X-射线衍射

肉苁蓉(Cistanche deserticola)为草本植物,生于沙地、戈壁滩一带,其主要分布于内蒙古、甘肃、宁夏等地[1]。有研究表明,肉苁蓉具有多种药理活性,如缓解疲劳、增强体力和免疫力、提高记忆能力、抗氧化等功效[2]。在临床中,肉苁蓉用于治疗肾精亏虚、腰膝酸软、疲倦乏力、脾胃虚弱等的治疗[3]

蛋糕作为一种备受瞩目的烘焙食品,凭借其细腻柔软的口感、诱人的色泽以及多样的造型,深受广大消费者的喜爱[4-5]。随着人们对健康食品的关注度不断提高,将具有独特保健功效的食材融入传统食品中成为了一种创新趋势。在传统蛋糕的制作过程中加入功能性原料,能够为蛋糕增添健康元素,同时改善其口感和结构。严康玲等[6]研制出的猴头菇戚风蛋糕采用食药同源的特点,制作出一款风味独特且营养价值较高的蛋糕,肉苁蓉作为一种珍贵的药食两用植物,含有丰富的营养成分和生物活性物质,具有补肾益精、润燥通便等多种功效,一直以来,肉苁蓉在医药领域被广泛加工和利用,主要用于药物材料,而很少被用作食品材料。因此将肉苁蓉粉添加到蛋糕中,不仅可以为蛋糕带来独特的风味和口感,还能显著提升其营养保健价值,同时也为肉苁蓉的深加工与应用开辟了新的途径,进一步提高了其经济附加值。

本研究以保留肉苁蓉的营养和风味为目的,开发具有健康属性的新型蛋糕。对添加肉苁蓉粉的蛋糕与未添加肉苁蓉粉的普通蛋糕进行了对比分析。通过对比两者的品质特性,包括色泽、风味、口感等方面,深入探讨肉苁蓉粉对蛋糕整体品质的提升效果。同时利用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR)、差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry, DSC)针对蛋糕在贮藏过程中的抗老化能力进行了研究,通过测定蛋糕在不同贮藏时间内的质地变化以及DPPH自由基清除率等指标,评估肉苁蓉粉的添加是否能够延缓蛋糕的老化过程,从而延长其保质期。本文期望能够开发出一款既具有独特风味和优良品质,又能满足消费者健康需求的新型蛋糕产品,推动传统烘焙食品向营养化、功能化方向发展,以期为新型蛋糕的开发和标准化生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

荒漠肉苁蓉,甘肃天盛生物科技有限公司;鲜鸡蛋(市售);低筋面粉,济宁品凡商贸有限公司;泡打粉,安琪酵母股份有限公司;塔塔粉,安琪酵母股份有限公司;食盐,中盐新干盐化有限公司;植物油,益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司;白砂糖,兰州得远商贸有限公司。

1.2 仪器与设备

JM-B5002型电子天平,诸暨市超泽衡器设备有限公司;CS101-A电热恒温鼓风干燥箱,广州试验设备厂;D50杜马斯定氮仪,海能未来技术集团股份有限公司;MS TA.XT Express49质构仪,美国BECKMAN COULTER公司;SK2-622 烤箱,新麦机械有限公司;UV-2600 紫外可见分光光度计,岛津仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

工艺流程如图1所示。

图1 肉苁蓉蛋糕工艺流程图

Fig.1 Process flowchart of C.deserticola cake

1.3.2 操作要点

a)肉苁蓉粉的制备:首先,选用优质干制肉苁蓉作为原料。将其放入多功能粉碎机中进行粉碎处理,确保粉碎均匀细腻。随后,将粉碎后的肉苁蓉粉通过60目筛进行筛选,去除其中的粗颗粒,得到细腻的肉苁蓉粉,备用。这一步骤能够确保肉苁蓉粉在后续制作过程中更好地与其他原料融合,同时也有助于保留其营养成分和独特风味。

b)预处理:通过单因素和响应面试验,以感官评分为响应值,确定肉苁蓉蛋糕最佳工艺配方为:肉苁蓉粉添加量10%、低筋面粉20.00 g、白砂糖24.00 g、鸡蛋3个、水4 g、泡打粉1.67 g、色拉油6.67 g、盐0.83 g、塔塔粉2.5 g,在此条件下制得肉苁蓉蛋糕的感官评分为(88.16±1.05)分,在此配方下生产的肉苁蓉蛋糕色泽较好、口感细腻、无异味、甜度适中,其结果与响应面的预测值接近。

c)蛋黄糊的制备:使用分蛋器将鸡蛋的蛋清和蛋黄分离,确保分离彻底,避免蛋清混入蛋黄中影响后续打发效果。将分离好的蛋黄放入搅拌容器中,分两次加入预先准备好的肉苁蓉粉。每次加入后,使用电动搅拌器以低速搅拌,直至肉苁蓉粉完全溶解,蛋黄糊中无明显颗粒且质地均匀,备用。这一步骤不仅能让肉苁蓉粉充分融入蛋黄糊中,还能避免一次性加入过多导致搅拌不均匀,影响蛋糕的口感和质地。

d)蛋清打发:将分离好的蛋清倒入干净无油无水的搅拌容器中,使用电动打蛋器进行快速搅拌。当蛋清中开始出现明显的大气泡时,加入1/3的白砂糖,继续搅打。随着搅拌的进行,蛋清逐渐变得细腻,气泡变小且更加均匀。当蛋清内的气泡即将消失时,加入剩余白砂糖的1/2,继续打发。最后,加入剩余的白砂糖,持续搅打直至蛋清达到干性发泡程度。此时,提起打蛋头,蛋清会呈现出短小直立的尖峰状态,质地坚挺且富有光泽,这表明蛋清已经打发到位备用。

e)调糊:将打发好的蛋清分3次加入到蛋黄糊中。每次加入后,使用硅胶铲从底部向上轻轻翻拌,切忌过度搅拌或划圈搅拌,以免消泡。待第一次加入的蛋清与蛋黄糊混合均匀后,再加入下一次的蛋清,继续翻拌。当蛋清全部加入并混合均匀后,蛋糕糊的质地应轻盈、细腻且均匀,无明显颗粒和气泡,备用。这一步骤需要格外小心,确保蛋清和蛋黄糊充分融合的同时,最大限度地保留蛋清中的空气,为蛋糕的松软口感奠定基础。

f)注模与焙烤:将调制好的蛋糕糊均匀地倒入预先准备好的烘焙模具中,装填量控制在模具的七分满,避免蛋糕在烘焙过程中膨胀溢出。轻轻振荡模具,使蛋糕糊中的大气泡排出,同时让表面更加平整均匀。在烘烤前,将烤箱预热至145 ℃,预热时间为20 min,确保烤箱内部温度均匀。预热完成后,将模具放入烤箱中层,上下火均设置为145 ℃,烤制30 min。烤制过程中,蛋糕逐渐膨胀,表面呈现金黄色。烤制完成后,取出蛋糕,放置在烤架上静置倒扣至自然冷却。

1.3.3 蛋糕感官评定

为了全面了解肉苁蓉蛋糕的感官品质,邀请10名均已完成系统的感官评价培训课程,具备敏锐的感官分辨能力,能够从多个维度对食品进行科学的评价的食品专业学生进行感官评价。其评分标准如表1所示。

表1 感官评定标准

Table 1 Sensory evaluation criteria

1.3.4 蛋糕质构特性测定

蛋糕质构特性测定参考王兆燃[7]方法并修改。测定选用TPA模式,配备圆柱形平底探头,设定测定前速率为1 mm/s,测定后速度为1 mm/s,形变量为50%,返回速度为2 mm/s,触发力为5 g,两次压缩时间间隔为30 s。

1.3.5 面糊比重的测定

参考牛立沙[8]的研究方法,并根据实验需求进行了适当修改。称量50 mL量筒空重,记录为W0。将蒸馏水缓缓注入量筒称量此时量筒和蒸馏水的总质量,记录为W1。将搅拌均匀的蛋糕面糊倒入量筒中,再次称量量筒和面糊的总质量,记录为W2。面糊的比重(ρ)计算如公式(1)所示:

面糊比重

(1)

1.3.6 蛋糕比容的测定

参考国家标准GB/T 14611—2008《粮油检验 小麦粉面包烘焙品质试验 直接发酵法》的方法,并严格按照规范进行操作。

将蛋糕切成边长为2 cm的立方块,称量其质量,记录为m。采用小米置换法测量蛋糕立方块的体积[9]。蛋糕的体积V计算如公式(2)所示:

(2)

式中:ρ小米,小米的密度,通常为0.7~0.8 g/cm3;W1,称量容器和小米的总质量,g;W2,称量容器、小米和蛋糕的总质量,g。

根据质量m和体积V,计算蛋糕的比容v,计算如公式(3)所示:

(3)

式中:v,比容,mL/g;V,体积,mL;m,质量,g。

1.3.7 蛋糕干燥失重测定

参考张敏[10]的研究方法,并根据实验条件进行适当调整,蛋糕干燥失重计算如公式(4)所示:

(4)

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

1.3.8 蛋糕蛋白质含量测定

根据GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[11]进行测定。

1.3.9 蛋糕脂肪含量测定

脂肪含量的测定参考GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》的索氏抽提法[12]进行测定。

1.3.10 蛋糕色差测定

参考杨槟煌等[13]方法并修改。使用色差仪对蛋糕表皮和芯部的色差(CM-700 d型)进行分析,L*代表蛋糕亮度;a*表示蛋糕的红绿程度;b*表示蛋糕的黄蓝程度。

1.3.11 蛋糕烘焙损失率测定

参考OZKAHRAMAN等[14]的研究方法,并根据实验需求进行了适当调整,蛋糕烘焙损失率计算如公式(5)所示:

(5)

式中:WL,蛋糕烘焙损失率,%;Wi,蛋糕糊的初始重量,g;Wf,烘焙后的蛋糕放置在室温下自然冷却至室温,称量蛋糕的最终重量,g。

1.3.12 蛋糕DPPH自由基清除率的测定

参考汤焘[15]的研究方法,并根据实验条件进行了适当调整。取离心管3支,分别标记为A0AiAj。向A0管加入1 mL DPPH溶液和1 mL无水乙醇,向Ai管中加入1 mL DPPH溶液和1 mL肉苁蓉蛋糕提取液,向Aj中加入1 mL肉苁蓉蛋糕提取液和1 mL无水乙醇。重复3次,利用紫外分光光度计测量OD517值,计算如公式(6)所示:

DPPH自由基清除率

(6)

式中:DPPH自由基清除率,%;A0,1 mL DPPH溶液和1 mL无水乙醇混合溶液的OD517值;Ai,1 mL DPPH溶液和1 mL肉苁蓉蛋糕提取液混合溶液的OD517值;Aj,1 mL肉苁蓉蛋糕提取液和1 mL无水乙醇混合溶液的OD517值。

1.3.13 蛋糕微生物指标测定

a)菌落总数测定:依据GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行检测。该方法通过对样品进行稀释、接种、培养后,统计菌落数量,以评估样品中微生物的总体污染水平。

b)大肠杆菌测定:依据GB 4789.3—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 大肠菌群计数》进行检测。该方法通过选择性培养基筛选和鉴定大肠杆菌,判断样品是否受到粪便污染。

c)金黄色葡萄球菌测定:依据GB 4789.10—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 金黄色葡萄球菌检验》进行检测。该方法通过增菌、分离和鉴定,检测样品中是否存在金黄色葡萄球菌,以预防因食用受污染食品而导致的食物中毒事件。

1.3.14 蛋糕扫描电镜分析

将蛋糕切成边长为2 cm×2 cm×2 cm的正方体。将样品进行干燥处理并粉碎,用离子溅射仪喷金处理以增强导电性,通过高分辨率的微观图像观察蛋糕内部的微观结构特征。

1.3.15 蛋糕热力学特性的测定

参考文献[16]的方法,并根据实验进行适当调整。利用DSC对样品进行测定。DSC的升温程序设置为从20 ℃扫描至170 ℃,升温速率为10 ℃/min。以空坩埚作为参比,载气选用氮气,流速控制在50 mL/min。每组样品进行2次平行测定,最终结果取平均值。测定样品的起始温度(T0)、顶点温度(T)、终止温度(Ta)以及老化焓(ΔH)关键热特性参数。

1.3.16 XRD测定

将烘烤后的蛋糕冷却至室温后进行干燥和粉碎处理[17],采用XRD分析仪进行分析。衍射条件设置为:使用铜靶,电压40 kV,电流40 mA,采用CuKα辐射(波长λ=1.540 56)。衍射角扫描区域为2θ=10°~40°,扫描速度为4 °/min。

1.3.17 FT-IR测定

蛋糕样品在贮藏7 d后,将经过冷冻干燥处理后的样品研磨成细粉,与KBr混合。扫描波数范围设定为4 000~400 cm-1,分辨率设置为4 cm-1,并进行32次光谱收集。

1.4 数据处理

每组实验均为3次平行,数据以“平均值±标准差”表示。通过 Microsoft Office Excel 2016 软件进行数据统计,SPSS 27.0软件进行差异显著性分析,采用Origin 2022软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 质构特性测定结果

质构测试结果见表2。由表2可知,肉苁蓉蛋糕硬度为(66.13±1.8) g,与普通蛋糕硬度相接近。咀嚼性为(211.02±1.94) mJ,比普通蛋糕的升高约7.75%。内聚性为(0.92±0.05) mm,比普通蛋糕升高约0.58%。通过相关数据分析,肉苁蓉蛋糕整体表现出松软可口、富有弹性的特点,其在质地和口感上具有较高的品质。图2和表2的数据显示,肉苁蓉蛋糕在其口感方面相较于普通蛋糕略显不足,这可能与肉苁蓉粉本身含有较多纤维且其中酚类物质在烘烤过程中容易发生氧化反应,导致蛋糕硬度较高,颜色加深[18]。然而这些差异均在消费者可接受的范围内。综合感官评分来看,肉苁蓉蛋糕的整体评分略高于普通蛋糕,基本能够满足消费者的口味需求,具有较好的市场潜力和开发价值。

表2 添加肉苁蓉粉对蛋糕质构的影响

Table 2 Effect of adding Cistanche deserticola powder on texture of cake

注:小写字母表示同一列之间的差异(P<0.05)(下同)。

测试品种硬度/g弹性/mm咀嚼性/mJ内聚性/mm肉苁蓉蛋糕66.13±1.8a3.06±0.22ab211.02±1.94a0.92±0.05a普通蛋糕 64.38±1.7a3.32±0.17a196.77±1.86b0.81±0.03a

图2 添加肉苁蓉粉对蛋糕感官评分的影响

Fig.2 Effect of adding C.deserticola powder on sensory score of cake

2.2 面糊比重和蛋糕比容测定结果

通常情况下,面糊的比重越低,说明体系中混入了更多的空气,这有助于形成更加松软、多孔的蛋糕结构,从而提升蛋糕的整体品质。然而,肉苁蓉粉的加入对这一情况产生了影响。肉苁蓉粉的分子结构中含有大量亲水性基团,能够吸收并结合更多的水分,从而导致面糊的比重增加。这种特性在一定程度上影响了面糊的膨胀性。比容是衡量蛋糕品质的另一个重要指标,它能够反映出蛋糕的松软程度。较高的比容通常意味着蛋糕内部的孔隙结构更加丰富[19]

根据表3的数据,肉苁蓉蛋糕的面糊比重为0.472 g/cm3,这一数值略高于普通蛋糕,而比容略低于普通蛋糕,这可能与肉苁蓉粉中较高的纤维含量有关。纤维通常具有较强的吸水能力,使面糊流动性和膨胀率降低,影响面糊的延展性和弹性,同时阻碍蛋糕烘焙过程中气泡的产生,进而影响了蛋糕的比容。

表3 添加肉苁蓉粉对蛋糕比重和比容的影响

Table 3 Effect of adding C.deserticola powder on specific gravity and volume of cake

测试品种比重/(g/cm3)比容/(cm3/g)肉苁蓉蛋糕0.472±0.012.98±0.01普通蛋糕 0.465±0.013.25±0.01

2.3 基本营养成分及烘焙损失率测定结果

肉苁蓉蛋糕与普通蛋糕的基本营养成分含量如表4所示。由结果可知,肉苁蓉蛋糕的干燥失重低于普通蛋糕,可能原因是随着肉苁蓉粉的吸水性较强,随着肉苁蓉粉的添加,蛋糕的保水性增强。其中总糖、蛋白质和脂肪含量略高于普通蛋糕,可能是由于肉苁蓉中多糖及多酚物质含量较高[20]

表4 添加肉苁蓉粉对蛋糕营养成分的影响 单位:%

Table 4 Effect of adding C.deserticola powder on nutritional components of cake

注:—代表无数据。

检测项目检测标准肉苁蓉蛋糕普通蛋糕干燥失重≤42.032.735.5蛋白质≥4.09.588.97脂肪—12.4212.13总糖≤42.024.317.3烘焙损失率—22.1323.54

在烘焙过程中,蛋糕的烘焙损失率是衡量其品质的重要指标之一。结果表明,肉苁蓉粉的添加能够显著改善蛋糕的持水性,能够通过物理吸附和化学结合的方式与水分子相互作用,增强蛋糕的持水能力。对比普通蛋糕样品,烘焙损失率降低,可能的原因是肉苁蓉粉添加后,面粉及蛋白质与水分子结合较强[21]。说明肉苁蓉粉的添加,减少了蛋糕烘烤过程中的水分散失,与上述蛋糕咀嚼性及蛋糕比容升高的结果一致。

2.4 蛋糕抗氧化能力测试结果

DPPH法是一种广泛用于食品的体外抗氧化特性评价的方法[22]。根据表5的数据,肉苁蓉蛋糕的DPPH自由基清除率高达43.52 %,显著高于普通蛋糕(P<0.05),是普通蛋糕的2.69倍。这表明肉苁蓉蛋糕具有较高的抗氧化能力,可能是因为肉苁蓉本身含有较多的黄酮及多酚类化合物。这些天然化合物具有较强的抗氧化性,能够有效清除自由基,从而提升蛋糕的抗氧化能力。除此之外,烘焙过程中发生的美拉德反应也可能对蛋糕的抗氧化能力产生影响。在蛋糕烘焙过程中,美拉德反应生成的这些化合物可能进一步增强了蛋糕的抗氧化特性[23]

表5 添加肉苁蓉粉对蛋糕DPPH自由基清除能力的影响

Table 5 Effect of adding C.deserticola powder on DPPH free radical scavenging capacity of cake

项目肉苁蓉蛋糕普通蛋糕DPPH自由基清除率/%43.5216.13

2.5 蛋糕扫描电镜分析测试结果

图3展示了2种蛋糕冻干粉在放大500倍和10 000 倍后的扫描电镜结果。从放大500倍的结果来看,肉苁蓉蛋糕和普通蛋糕均存在明显的孔洞结构,但肉苁蓉蛋糕的孔洞明显小于普通蛋糕,且肉苁蓉蛋糕中存在较多裸露在网状结构外的淀粉颗粒。放大10 000倍的扫描电镜图中可以看出,普通蛋糕的内部结构较为松散,而肉苁蓉蛋糕的内部结构则更加连续且紧密。这种紧密的蛋糕内部网络结构可能是导致肉苁蓉蛋糕硬度增加的原因,这也与蛋糕质构特性的研究结果相符合[24]

a-肉苁蓉蛋糕500×;b-普通蛋糕500×;c-肉苁蓉蛋糕10 000×; d-普通蛋糕 10 000×

图3 添加肉苁蓉粉对蛋糕扫描电镜测试结果的影响

Fig.3 Effect of adding C.deserticola powder on scanning electron microscope of cake

2.6 蛋糕微生物指标测定结果

根据表6的检测结果,肉苁蓉蛋糕的微生物指标表现优异,完全符合国家食品安全质量标准的要求。具体来看,沙门氏菌在产品中未检出,这表明蛋糕在生产过程中严格控制了潜在的致病菌污染风险。同时,菌落总数低于460 CFU/g,大肠杆菌含量低于20 CFU/g,金黄色葡萄球菌含量低于460 CFU/g,这些关键微生物指标的检测结果均在国家规定的食品安全范围内。

表6 肉苁蓉蛋糕微生物指标测定结果

Table 6 Results of physical and chemical indicators andmicrobiological indicators of C.deserticola cake

检测项目标准要求检测结果菌落总数/(CFU/g)≤100 000<460大肠杆菌/(CFU/g)≤100<20沙门氏菌25 g样品中不得检出ND金黄色葡萄球菌/(CFU/g)≤1 000<460

2.7 贮藏期温度和时间对蛋糕比容的影响

图4展示了肉苁蓉蛋糕和普通蛋糕在4 ℃和25 ℃ 2种不同温度条件下贮藏7 d期间的比容变化情况。数据显示,无论是在25 ℃还是4 ℃条件下,肉苁蓉蛋糕的比容下降速率都明显低于普通蛋糕。这表明肉苁蓉蛋糕在贮藏过程中具有更好的结构稳定性,能够更有效地保持其松软度和体积。肉苁蓉蛋糕在贮藏过程中表现出更优异的保水性和结构稳定性,这可能由于肉苁蓉中的纤维成分有助于保持蛋糕内部的水分,减缓水分流失的速度,从而在一定程度上延缓了蛋糕的老化过程。这一特性使得肉苁蓉蛋糕在较长的贮藏期内仍能保持较好的口感和品质,具有一定的保鲜优势[25],而肉苁蓉蛋糕比容下降速率较慢,说明肉苁蓉粉的添加具有一定的保水性,使蛋糕内部组织结构紧密稳定,这与上述扫描电镜结果一致。

图4 不同温度下添加肉苁蓉粉对蛋糕比容随贮藏时间变化的影响

Fig.4 Effect of adding C.deserticola powder on changes of specific volume of cake at diferent temperatures

注:同组样品的不同字母代表结果有显著差异(P<0.05)(下同)。

2.8 贮藏期间蛋糕质构特性的变化

图5展示了肉苁蓉蛋糕和普通蛋糕在25 ℃和4 ℃ 2种温度条件下贮藏7 d期间的质构特性变化。随着贮藏时间的延长,2种蛋糕的硬度均呈现升高的趋势。在4 ℃条件下贮藏7 d后,肉苁蓉蛋糕的硬度从65.31 g增加到124.58 g,咀嚼性从210.73 mJ增加至301.06 mJ;普通蛋糕的硬度从64.12 g增加到94.76 g,咀嚼性从187.51 mJ增加至281.04 mJ。2种蛋糕的硬度和咀嚼性均显著增加(P<0.05),且肉苁蓉蛋糕的硬度和咀嚼性更高,并且其感官变化差异均在消费者可接受范围内,基本满足消费者对产品的需求。

a-硬度;b-咀嚼性;c-内聚性;d-弹性

图5 不同温度下添加肉苁蓉粉对贮藏期蛋糕的质构变化的影响

Fig.5 Effect of adding C.deserticola powder on texture changes of cake at the different temperature during storage

蛋糕在贮藏期间,水分逐渐流失,蛋白质网络结构稳定性变差,导致硬度升高。肉苁蓉粉的加入可能使蛋糕内部结构更加紧密,保水性增强,从而导致肉苁蓉蛋糕的硬度、咀嚼性和内聚性比普通蛋糕更高[26]

2.9 贮藏7 d后肉苁蓉蛋糕的热力学特性测定

DSC是一种常用的热分析仪器,揭示样品内部的热变温度关系。T0TTe反映了淀粉结构特性及其颗粒的结晶化程度[27]

在本研究中,肉苁蓉蛋糕和普通蛋糕在4 ℃条件下贮藏7 d后,通过DSC分析发现,肉苁蓉蛋糕的焓值较普通蛋糕更低。这表明肉苁蓉粉的添加有助于抑制蛋糕在贮藏期间的淀粉老化现象[28]。表7中肉苁蓉蛋糕和普通蛋糕的T0分别为70.39 ℃和68.69 ℃,T分别为112.2 ℃和109.79 ℃。这些数据表明,肉苁蓉蛋糕的热变温度整体高于普通蛋糕,说明其淀粉结构在贮藏过程中表现出更好的稳定性。

表7 添加肉苁蓉粉对贮藏期蛋糕的热力学特性的影响

Table 7 Effect of adding C.deserticola powder on the thermodynamic properties of cake during storage

检测项目T0/℃T/℃Ta/℃△H/(J/g)普通蛋糕 68.69109.79143.76101肉苁蓉蛋糕70.39112.20146.1297.56

热处理后,肉苁蓉中的蛋白质稳定性降低,DSC曲线中出现吸热峰,这表明淀粉发生了老化现象。吸热峰的强度与淀粉的老化程度呈正比关系[29]。如图6所示,肉苁蓉蛋糕的吸热峰较普通蛋糕更为平缓,这进一步说明肉苁蓉粉的添加具有显著的抗老化特性。这种特性可能与肉苁蓉粉中的天然成分有关,例如纤维和多糖等成分,能够增强水分保持能力,从而延缓淀粉的老化过程[30]

图6 添加肉苁蓉粉对贮藏期蛋糕的热力学特性的影响

Fig.6 Effect of adding C.deserticola powder on the thermodynamic properties of cake during storage

2.10 贮藏7 d后肉苁蓉蛋糕的XRD测定

XRD可用于对淀粉中的晶体结构的研究,从而反映蛋糕在贮藏期的稳定性[31]。肉苁蓉粉的添加能够增加面团黏度,降低淀粉结晶度。淀粉结晶度会影响蛋糕的老化速度,淀粉结晶度越高,老化速度越快[32]。由图7可知,与肉苁蓉蛋糕的X-射线图谱相比,普通蛋糕在X-射线衍射角15.62°、20.72°、25.4°出现峰衍射峰,呈现出部分结晶度。结果表明在蛋糕中添加肉苁蓉粉后显著降低了X-射线衍射峰强度。

图7 添加肉苁蓉粉对贮藏期蛋糕的X射线的影响

Fig.7 Effect of adding C.deserticola powder on the X-ray of cake during storage

2.11 贮藏7 d后肉苁蓉蛋糕的FT-IR测定

由图8可知,肉苁蓉蛋糕和普通蛋糕在贮藏7 d后进行FT-IR测定,能够反映淀粉的回生程度[33]。其中FT-IR波谱在 1 450~850 cm-1区域出现7个吸收峰,分别在935、985、1 345、1 577、1 099、1 175、1 473 cm-1附近,肉苁蓉蛋糕波谱的增加幅度小于普通蛋糕。结果表明,肉苁蓉蛋糕在贮藏7 d后的红外吸收峰强度比值均小于普通蛋糕,这与XRD测试结果一致,认为肉苁蓉的添加可以延缓蛋糕的老化。

图8 添加肉苁蓉粉对贮藏期蛋糕的红外光谱的影响

Fig.8 Effect of adding C.deserticola powder on the Fourier transform infrared spectroscopy of cake during storage

3 结论

本文探究肉苁蓉粉的添加对蛋糕品质以及延缓老化的研究,通过对蛋糕的比容比重、质构特性、营养特性和抗氧化活性等指标的分析,以及对贮藏期的蛋糕进行XRD、FT-IR和DSC测定,分析蛋糕淀粉老化、回生能力以及焓值和结晶度。结果表明,肉苁蓉蛋糕对比普通蛋糕硬度接近为(66.13±1.8) g,咀嚼性升高约7.75%,内聚性升高约0.58%。面糊比重略高于普通蛋糕为0.472 g/cm3,同时肉苁蓉蛋糕的DPPH自由基清除率高达43.52%,是普通蛋糕的2.69倍,在4 ℃条件下贮藏7 d后,2种蛋糕的硬度和咀嚼性均显著增加(P<0.05),且肉苁蓉蛋糕的硬度和咀嚼性更高。同时肉苁蓉蛋糕的焓值、红外吸收峰强度比值和X射线的结晶度均低于普通蛋糕,表明肉苁蓉粉添加使蛋糕内部结构紧密,具有一定保水性并且老化程度低于普通蛋糕。综上,本研究认为肉苁蓉粉的添加能提高蛋糕的综合品质且可以有效改善蛋糕在贮藏期的老化问题。

参考文献

[1] 陈昌懋, 尕藏扎西, 王劼, 等. 肉苁蓉活性成分及药理作用机制研究进展[J]. 中草药, 2025, 56(12):4464-4477.CHEN C M, GA Z, WANG J, et al. Research progress on active components and pharmacological mechanisms of Cistanches Herba[J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2025, 56(12):4464-4477.

[2] 黄雄梅, 黄艳, 农新维, 等. 不同基原肉苁蓉的苯乙醇苷、环烯醚萜类特征图谱研究[J]. 西北药学杂志, 2021, 36(6):881-884. HUANG X M, HUANG Y, NONG X W, et al. Study on the characteristic chromatograms of phenyle-thanoid glycosides and iridoid glycosides in Herba Cistanche of different origins[J]. Northwest Pharmaceutical Journal, 2021, 36(6):881-884.

[3] 邱意开.肉苁蓉多糖通过BMP4/Smad信号通路促进雌性生殖干细胞分化的作用及分子机制研究[D].宁夏医科大学,2023.QIU Y K. Research on the role and molecular mechanism of Cistanche polysaccharides in promoting the differentiation of female reproductive stem cells through the BMP4/Smad signaling pathway[D]. Ningxia Medical University,2023.

[4] 王敏, 乔玉双, 吴澎. 黄精食用价值及其加工利用研究进展[J]. 中国果菜, 2022, 42(2):8-13; 20; 7.WANG M, QIAO Y S, WU P. Research progress on edible value of phizoma polygonati and its processing and utilization[J]. China Fruit &Vegetable, 2022, 42(2):8-13; 20; 7.

[5] 郝慧敏. 猴头菇无蔗糖戚风蛋糕的研制[J]. 安徽农学通报, 2021, 27(9):117-119.HAO H M. Development of Hericium erinaceus sugar free chiffon cake[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2021, 27(9):117-119.

[6] 严康玲, 于立梅, 白卫东, 等. 响应面法优化猴头菇戚风蛋糕配方工艺研究[J]. 食品工业科技, 2023, 44(21):234-242.YAN K L, YU L M, BAI W D, et al. Optimization of recipe of Hericium erinaceus chiffon cake by response surface methodology[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(21):234-242.

[7] 王兆燃.高纤低糖小米蛋糕关键技术及其储藏期的研究[D].天津: 天津科技大学, 2019.WANG Z R. Research on key technologies and storage period of high fiber and low sugar millet cake[D]. Tianjin: Tianjin University of Science and Technology, 2019.

[8] 牛立沙.糖醇在海绵蛋糕中的应用[D].无锡: 江南大学, 2018.NIU L S. The application of sugar alcohols in sponge cake [D]. Wuxi: Jiangnan University, 2018.

[9] 刘依林,李冰,吴虹.复合改良剂对小麦面团特性及馒头品质的改善作用[J].现代食品科技,2022,8(12):1216.LIU Y L,LI B,WU H.The improving effects of composite modifier on the characteristics of wheat dough and the quality of bread[J]. Modern Food Science and Technology, 2022, 8(12):1216.

[10] 张敏.盐离子和糖类对蛋清蛋白起泡性能及其在蛋糕中应用的研究[D].长春: 吉林大学,2023.ZHANG M. Study on the foaming performance of egg white protein and its application in cakes by salt ions and sugars [D]. Changchun: Jilin University, 2023.

[11] 甯伟.喹哪啶红与硫磺素T对牛奶中酪蛋白的检测研究[D].长春:吉林大学,2022.Ning W. Research on the Detection of Casein in Milk by Quinazine Red and Sulfur T[D].Changchun: Jilin University,2022.

[12] 赵会芳, 张习金, 张永康, 等. 索氏抽提法测定花生脂肪含量的方法改进[J]. 江苏农业科学, 2017, 45(10):154-156; 163.ZHAO H F, ZHANG X J, ZHANG Y K, et al. Improvement of soxhlet extraction method for determination of peanut fat content[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2017, 45(10):154-156; 163.

[13] 杨槟煌, 黄玉兰, 戴聪杰, 等. 裸藻对戚风蛋糕品质及抗氧化能力的影响[J]. 食品与机械, 2024, 40(1):152-157.YANG B H, HUANG Y L, DAI C J, et al. Effects of Euglena gracilis on the quality and antioxidant activity of Chiffon cake[J]. Food and Machinery, 2024, 40(1):152-157.

[14] OZKAHRAMAN B C, SUMNU G, SAHIN S. Effect of different flours on quality of legume cakes to be baked in microwave-infrared combination oven and conventional oven[J]. Journal of Food Science and Technology, 2016, 53(3):1567-1575.

[15] 汤焘.一种苦荞复配白酒的开发研制[D].成都大学,2021.TANG T.Development and Research of a Compound Liquor Made from Buckwheat [D].Chengdu: Chengdu University,2021.

[16] OZKAHRAMAN B C, SUMNU G, SAHIN S. Effect of different flours on quality of legume cakes to be baked in microwave-infrared combination oven and conventional oven[J]. Journal of Food Science and Technology, 2016, 53(3):1567-1575.

[17] 廖世玉, 宋佳曼, 严成. 香菇饼干的研制及工艺优化[J]. 农产品加工, 2020(12):33-35; 40.LIAO S Y, SONG J M, YAN C. Development and process optimization of mushroom biscuits[J]. Farm Products Processing, 2020(12):33-35; 40.

[18] BOSMANS G M, LAGRAIN B, OOMS N, et al. Biopolymer interactions, water dynamics, and bread crumb firming[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, 61(19):4646-4654.

[19] 张嘉琪, 杨东松, 李锐. 蚝油沙茶汁配方优化研究[J]. 中国调味品, 2022, 47(7):151-156.ZHANG J Q, YANG D S, LI R. Study on formula optimization of satay sauce with oyster sauce[J]. China Condiment, 2022, 47(7):151-156.

[20] 张仲柏.马铃薯蛋糕制备及其老化特性研究[D].兰州: 甘肃农业大学,2018.ZHANG Z B. Development of potato cake and research of the staling characteristics [D]. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2018.

[21] 孙金品.基于界面特征解析糖对蛋清蛋白泡沫性能的影响规律和作用机制[D].无锡: 江南大学,2022.SUN J P. Analyzing the influence rule and mechanism of sugar on egg white foam performance based on interface characteristics [D]. Wuxi: Jiangnan University, 2022.

[22] 刘秉杰, 杨炳坤, 徐阳, 等. 酸乳海绵蛋糕的品质研究[J]. 食品科技, 2019, 44(6):150-155.LIU B J, YANG B K, XU Y, et al. Quality of yogurt sponge cake[J]. Food Science and Technology, 2019, 44(6):150-155.

[23] 唐梦琦.三种功能糖对戚风蛋糕的品质特性及抗老化机制的影响[D]. 武汉: 武汉轻工大学,2021.TANG M Q. Effects of three functional sugars on the quality characteristics and anti-aging mechanism of Qifeng cake [D]. Wuhan: Wuhan University of Light Industry, 2021.

[24] MARIOTTI M, LUCISANO M. Sugar and sweeteners [J]. Bakery Products Science and Technology, 2014:199-221.

[25] 周德君.豆渣对蛋糕品质的影响[D].武汉:华中农业大学.2014.ZHOU D J. The influence of soybean residue on cake quality [D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2014.

[26] MIRAB B, AHMADI GAVLIGHI H, AMINI SARTESHNIZI R, et al. Production of low glycemic potential sponge cake by pomegranate peel extract (PPE) as natural enriched polyphenol extract: Textural, color and consumer acceptability[J]. LWT, 2020, 134:109973.

[27] 黄海智.杨梅酚类化合物抗氧化和抗癌功能及机理研究[D].杭州:浙江大学,2015.HUANG H Z. Effects of Chinese bayberry phenolic compounds on antioxidant and anticancer[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2015.

[28] PEURANEN S, TIIHONEN K, APAJALAHTI J, et al. Combination of polydextrose and lactitol affects microbial ecosystem and immune responses in rat gastrointestinal tract[J]. The British Journal of Nutrition, 2004, 91(6):905-914.

[29] 程莹.黄精杂粮蛋糕的研制及其品质研究[D]. Chengdu: 成都大学,2023.CHENG Y. Study on the preparation and Quality of polygonatum coarse grains cake [D]. Chengdu: Chengdu University, 2023.

[30] 易小红, 邹同华. 差示扫描量热法在食品热物性测量中的应用[J]. 计量与测试技术, 2006, 33(9):22-23.YI X H, ZOU T H. The application of DSC in the measurement of foods’thermal properties[J]. Metrology &Measurement Technique, 2006, 33(9):22-23.

[31] 王婧.热处理对燕麦蛋白质理化与功能特性影响的研究[D].西安: 陕西师范大学,2019.WANG J. Study on the effects of heat treatment on the physical, chemical, and functional properties of oat protein [D]. Xian: Shaanxi Normal University, 2019.

[32] 张思怡, 王恒鹏, 吴鹏, 等. 燕麦膳食纤维对戚风蛋糕品质特性及抗老化能力的影响[J]. 食品工业科技, 2025, 46(17):134-142.ZHANG S Y, WANG H P, WU P, et al. Effects of oat dietary fiber on the quality characteristics and anti-aging ability of chiffon cake[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(17):134-142.

[33] 张馨文, 董海洲, 刘传富, 等. 马铃薯氧化淀粉对面团特性及馒头品质的影响[J]. 中国粮油学报, 2014, 29(10):6-10.ZHANG X W, DONG H Z, LIU C F, et al. Effects of potato oxidized starch on dough characteristics and quality of steamed bread[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2014, 29(10):6-10.

Effect of Cistanche deserticola powder on cake quality and delaying aging ability

ZHANG Yaming, ZHANG Zhen*, ZHAO Yuanyuan, JIN Lina, SONG Le, YANG Haohao, QUAN Jiawen

(College of Food Science and Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China)

ABSTRACT To analyze the effect of adding Cistanche deserticola powder on cake quality by measuring the specific gravity, nutritional components, texture, DPPH free radical scavenging capacity, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), and X-ray diffraction (XRD), the effect of adding C.deserticola powder on the aging ability of cakes during storage was analyzed.The effects of cistanche powder on cake quality and the aging ability of cake during the storage period were analyzed.Results showed that the hardness of C.deserticola cake was close to (66.13±1.8) g, the chewability was increased by 7.75%, and the cohesion was increased by 0.58%.The batter proportion was 0.472 g/cm3, slightly higher than that of ordinary cake.The DPPH free radical clearance rate of C.deserticola cake was 43.52%, which was 2.69 times that of ordinary cake.After being stored at 4 ℃ for 7 days, the hardness and chewiness of both cakes significantly increased (P<0.05), and the hardness and chewiness of the Cistanche deserticola cake were higher, while the enthalpy value and crystallinity of C.deserticola cake decreased by 3.41% and 7.95% compared with those of the ordinary cake.It is concluded that the addition of C.deserticola powder can effectively improve the quality of the cake and delay the aging of the cake.

Key words Cistanche deserticola; staling; cake; quality characteristics; X-ray diffraction

第一作者:硕士研究生(张珍教授为通信作者,E-mail:335202366@qq.com)

基金项目:甘肃省产业支撑项目(2023CYZC-43);甘肃省重点研发计划项目(23YFNA0026);甘肃省现代寒旱特色农业药产业技术体系(GSARS06-06);甘肃省农业农村厅 2025 年现代寒旱特色种业攻关和科技支撑项目(KJZC-2025-27);食药同源健康产品制备技术研究与应用(2024-3)

收稿日期:2025-02-17,改回日期:2025-07-11

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.042366

引用格式:张雅茗,张珍,赵圆圆,等.肉苁蓉粉对蛋糕品质及抗老化能力的影响[J].食品与发酵工业,2026,52(4):199-207.ZHANG Yaming,ZHANG Zhen,ZHAO Yuanyuan, et al.Effect of Cistanche deserticola powder on cake quality and delaying aging ability[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(4):199-207.