王耀鑫，趙仁勇，崔言開，侯 賽，岳清華

（河南工業(yè)大學 糧油食品學院，河南 鄭州 450001）

0 前言

焙烤產(chǎn)品是世界上消耗量較大的食品之一，其中蛋糕以其松軟的海綿組織和良好的感官品質(zhì)受到廣大消費者的青睞[1].蛋糕是以蛋、糖、面粉和（或）油脂為主要原料，經(jīng)過高速攪打、充氣膨脹、調(diào)和成面糊，澆入模盤，烘烤后制成的一種組織松軟的糕狀制品[2].蛋糕的松軟感是由于糕點膨脹而產(chǎn)生的.膨脹使糕點內(nèi)部組織細膩松軟，使其體積達到適度的大小，此細膩松軟的組織結(jié)構(gòu)賦予糕點良好的口感，咀嚼后，經(jīng)唾液中淀粉酶的分解，產(chǎn)生完美的風味[3].

隨著食品添加劑尤其是乳化劑的發(fā)展，蛋糕的品質(zhì)有了很大的改善[4].乳化劑能改善混合料液中各種構(gòu)成相之間的表面張力，形成均勻的乳化體系，從而穩(wěn)定食品的物理狀態(tài)，改善食品組織結(jié)構(gòu)，簡化和控制食品加工過程，改善風味、口感，提高食品質(zhì)量，延長貨架期等[5].蛋糕中常用乳化劑有單甘酯、山梨醇酐脂肪酸酯、硬脂酰乳酸鈉、丙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、聚甘油酯、磷脂等.Jyotsna 等[6]用硬脂酰乳酸鈉、分子蒸餾單硬脂酸甘油酯、單硬脂酸丙二醇酯、聚氧乙烯脫水山梨醇單硬脂酸酯和山梨醇酐單硬脂酸酯5 種乳化劑為原料，研究其對蛋糕面糊物理特性和蛋糕品質(zhì)的影響，結(jié)果表明乳化劑能降低面糊的密度，增加面糊中氣泡的數(shù)量、使氣泡分布更均勻；添加聚氧乙烯脫水山梨醇單硬脂酸酯的蛋糕比容增加最大.陳潔等[7]以分子蒸餾單甘酯、聚甘油酯、蔗糖酯、山梨糖醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、硬脂酸鈉等和甘油、丙二醇、山梨糖醇、水制成蛋糕油，評價蛋糕油對面糊攪打效果、面糊穩(wěn)定性、蛋糕品質(zhì)及體積的影響，指出蔗糖酯是最好的起α 穩(wěn)定作用的乳化劑，設(shè)計合理的蛋糕油配方能保證產(chǎn)品1 a 以上的貨架期.

探討乳化劑的性質(zhì)時通常使用親水親油平衡值（Hydrophile-lipophile balance values，HLB），乳化劑的HLB 值的大致范圍與應(yīng)用性質(zhì)的關(guān)系：HLB值為3～6 的，適合作為油包水（W/O）型乳化劑，HLB 值在8～18 的，適合作為水包油（O/W）型乳化劑[8].作者采用一步攪打法制作夾層蛋糕（Layer cake），對比分析水包油（O/W）型乳化劑如雙乙酰酒石酸單雙甘油酯（Diacetyl tartaric acid esters of mono and diglycerides，DATEM，HLB 值：8.0）、硬脂酰乳酸鈉（Sodium stearyl lactate，SSL，HLB 值：8.3）和檸檬酸單甘酯（Citric and fatty acid esters of glycerol，CITREM，HLB 值：5～7），以及油包水（W/O）型乳化劑如山梨醇酐單硬脂酸酯（Sorbitan monostearate，Span60，HLB 值：4.7）、磷脂（HLB 值：3.0）、聚甘油脂肪酸酯（Polyglycerol esters of fatty acids，PGE）和分子蒸餾單甘酯（Distilled monoglycerides，DMG，HLB 值：3.8）等對夾層蛋糕坯質(zhì)地的影響，為進一步復(fù)配夾層蛋糕專用乳化劑提供依據(jù)，進而改善夾層蛋糕坯的質(zhì)量.

1 材料和方法

1.1 材料

香雪糕點粉2350：中糧面業(yè)（漯河）有限公司；細砂糖：大韓制糖株式會社；花旗起酥油：嘉里糧油（天津）有限公司；雞蛋、鹽：市售；脫脂奶粉：新西蘭恒天然有限公司；泡打粉：穎樂福（太倉）食品添加劑制造有限公司；GRINDSTED PGE 20 VEG聚甘油脂肪酸酯（簡稱為PGE-3）、PANODAN AB100 VEG-FS 雙乙酰酒石酸單雙甘油酯（簡稱為DATEM）、CITREM N 12 VEG-K 檸檬酸單甘酯（簡稱為CITREM）、GRINDSTED SMS-M 山梨醇酐單硬脂酸酯（簡稱為Span60）、DIMODAN U/J 蒸餾單甘酯（簡稱為DMG-4）：丹尼斯克有限公司；分子蒸餾單甘酯（簡稱為DMG-1）：廣州焙樂道食品有限公司；磷脂Lecithin（NL-1）：河南新百維食品科技有限公司；硬脂酰乳酸鈉（SSL）：河南奧尼斯特食品有限公司.

1.2 儀器與設(shè)備

ARM-02 型打蛋機：加拿大THUNDERBIRD 公司；GC-1100 型烤箱：瑞士Kolb 公司；BVM-L 450 LC 型激光體積測定儀：瑞典Perten 公司；TA.XT plus 型質(zhì)構(gòu)儀：英國Stable Micro System 公司；電子天平：瑞士METTLER TOLEDO 公司；HH-2 型恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司.

1.3 方法

1.3.1 乳化劑的水合

將粉狀乳化劑與水以一定的比例放入燒杯中（SSL 與水的質(zhì)量比為1∶4，CITREM 與水的質(zhì)量比為1∶2，Span60 和水的質(zhì)量比為1∶4，DMG 和水的質(zhì)量比為1∶1），在65 ℃恒溫水浴鍋中加熱，其中SSL 在45 ℃水浴鍋中加熱，并不斷用玻璃棒攪拌，直至乳化劑變成乳白色膏狀，冷卻即得到凝膠狀乳化劑.

1.3.2 烘焙試驗

1.3.2.1 蛋糕坯的配方

以面粉的質(zhì)量為基準，面粉100%、細砂糖120%、起酥油40%、雞蛋60%、脫脂奶粉7%、鹽3%、無鋁泡打粉5.5%、水75%、乳化劑按需添加.

1.3.2.2 夾層蛋糕坯的制作

夾層蛋糕坯的制作參考AACCI 10—90.01[9]標準方法.

所有原輔料、第一部分水→慢速攪拌1 min→刮底→攪拌一定時間→加入第二部分水→慢速攪拌1 min→刮底→攪拌一定時間→測定面糊相對密度→加入第三部分水→慢速攪拌1 min →刮底→攪拌一定時間→第二次測定面糊相對密度→面糊入?！婵尽鋮s→脫?！善?

蛋糕坯制作過程中，采用分步加水的方法，第1 次加水量為5%，第2 次加水量為30%，第3 次加水量為40%（均以面粉的質(zhì)量為基準）.3 個階段的攪拌時間均為4 min.

操作要點：（1）通過調(diào)節(jié)水的溫度來控制面糊的溫度（22 ℃左右）；（2）面糊的最終相對密度應(yīng)控制在0.875～0.9 之間；（3）將攪拌好的面糊（400 g）注入鋪有焙烤用紙的8 寸模具中（模具的直徑為20.3 cm，高度為3.8 cm），焙烤一定時間（25 min 左右）至蛋糕完全熟化（烤箱的溫度為182 ℃），冷卻15～20 min 后脫模，冷卻1 h 后測定蛋糕坯的體積和質(zhì)構(gòu)特性.

1.3.3 面糊相對密度的測定

面糊相對密度定義為一定體積的面糊質(zhì)量與相同體積的水的質(zhì)量的比值.

1.3.4 蛋糕坯體積的測定

蛋糕坯體積的測定參照AACCI 10—14.01[10]標準方法：將冷卻至室溫的蛋糕其底部的焙烤用紙去掉后直接放置在體積儀的支架上（直徑為120 mm），測定體積并記錄數(shù)據(jù).

1.3.5 蛋糕瓤質(zhì)構(gòu)特性的測定

將按1.3.2 方法制成的蛋糕樣品切成40 mm×40 mm×20 mm 的方塊，采用質(zhì)構(gòu)儀分析蛋糕瓤的硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性和回復(fù)性等質(zhì)構(gòu)特性.

硬度（Hardness，H）：樣品達到一定變形時所需的力，指第1 次擠壓樣品時的壓力峰值.

彈性（Springiness，SP）：變形樣品在去除壓力后恢復(fù)到變形前的高度比率，由第2 次擠壓時的測量高度與第1 次擠壓時的測量高度的比值表示.

黏聚性（Cohesiveness，CO）：模擬表示樣品內(nèi)部的黏合力，用第2 次壓縮的做功面積與第1 次壓縮做功的面積比值表示.

咀嚼性（Chewiness，CH）：表示將固體樣品咀嚼成吞咽時的穩(wěn)定狀態(tài)所需的能量.

回復(fù)性(Resilience，RE)：度量變形樣品與導(dǎo)致同樣變形的速度、壓力條件下恢復(fù)的程度.

其中，彈性和回復(fù)性都表示樣品受壓后恢復(fù)的能力，但彈性表示兩次壓縮后恢復(fù)的能力，回復(fù)性表示第一次壓縮后，探頭上升后的恢復(fù)能力.

質(zhì)構(gòu)儀的參數(shù)為：TPA 模式；P25 鋁探頭；測試前、后以及測試時探頭的移動速度均為60 mm/min；擠壓形變量為50%；兩次擠壓之間的間隔時間為30 s；觸發(fā)應(yīng)力為5 g；數(shù)據(jù)采集速率為200 pps.

1.3.6 數(shù)據(jù)處理與分析

方差分析采用SAS 9.1 統(tǒng)計軟件進行處理，通過Origin 8.5 和Microsoft Excel 進行圖表繪制.

2 結(jié)果與分析

2.1 O/W 型乳化劑對蛋糕坯質(zhì)地的影響

2.1.1 O/W 型乳化劑對蛋糕面糊相對密度的影響

蛋糕面糊可以看做是一種復(fù)雜的O/W 型乳狀液[11-12]，主要由氣泡組成的不連續(xù)相，雞蛋-糖-水-脂肪混合物組成的連續(xù)相及分散的面粉顆粒組成[13-14].攪拌過程中，面糊體系中不斷地充入氣泡.如果面糊在焙烤過程中能保留住這些氣泡，那么這些大量的細小氣泡可增大蛋糕的體積[15].O/W 型乳化劑對蛋糕面糊相對密度的影響見表1.

表1 O/W 型乳化劑對面糊相對密度的影響Table 1 Effect of O/W emulsifiers on specific gravity of cake batter

由表1 可知，對同一種乳化劑而言，隨著使用量的增大，蛋糕面糊的相對密度逐漸減小，即乳化劑用量增大，面糊中充入的氣體越多，使相同體積下的面糊質(zhì)量減小.Sowmyad 等[16]和Rodríguez-García 等[17]報道加入乳化劑，可以顯著降低蛋糕面糊的相對密度.相同添加量時，3 種乳化劑對面糊相對密度的影響有區(qū)別，添加DATEM 和SSL 時面糊的相對密度比使用CITREM 時的小.蛋糕面糊在攪拌過程中充入的氣體越多，面糊的密度就越小，等質(zhì)量面糊烤出的蛋糕體積就越大，組織也較松軟[18].充氣作用主要與攪拌過程（攪拌速度和時間）以及蛋糕面糊的理化特性（黏度和表面張力）有關(guān)[12]，而這些都與蛋糕的配方有關(guān)[19].但是，空氣的保留率與氣泡大小和面糊的黏度是成反比的.

2.1.2 O/W 型乳化劑對蛋糕體積的影響（圖1）

蛋糕體積對最終產(chǎn)品影響較大，體積越大蛋糕質(zhì)地越松軟.由圖1 可知，對DATEM、SSL 以及CITREM 3 種乳化劑而言，蛋糕的體積均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢；添加量1.0%時體積最大.其中，SSL 的添加量為1.0%～1.5%時，蛋糕體積最大.顯然，蛋糕的體積并不隨焙烤前面糊相對密度的降低而增 加.Rodríguez-García 等[17]的研究也 發(fā)現(xiàn)隨著乳化劑添加量的增大，蛋糕體積反而減小.這表明蛋糕的最終體積不僅與面糊攪拌過程中充入的空氣量有關(guān)，還與焙烤過程中面糊的持氣量有關(guān)[14，20].而持氣作用主要取決于界面膜形成能力和氣體從蛋糕糊中逸出的速度.相同添加量時，使用DATEM 與CITREM 的蛋糕體積差別不大.DATEM 的功能特性與酒石酸的含量有關(guān)，酒石酸含量越高，體積越大[21].3 種乳化劑中添加SSL 的蛋糕體積最大.SSL 的添加量為2.0%時，蛋糕冷卻過程中收縮較嚴重，蛋糕體積下降較大，可能與焙烤過程中蛋糕膨脹太大有關(guān)，導(dǎo)致冷卻時蛋糕結(jié)構(gòu)無法支撐而塌陷.

圖1 O/W 型乳化劑對蛋糕體積的影響Fig.1 Effect of O/W emulsifiers on cake volume

2.1.3 O/W 型乳化劑對蛋糕坯質(zhì)構(gòu)特性的影響（表2）

TPA 模式（兩次咀嚼模式）是常見的評價蛋糕瓤質(zhì)構(gòu)特性的方法.一般來說，蛋糕的硬度和咀嚼性越小、彈性和回復(fù)性越大，蛋糕的質(zhì)量越好.

由表2 可知，隨著DATEM 添加量的增加，蛋糕的硬度和咀嚼性都呈極顯著性降低（P＜0.01），即添加DATEM 可以顯著降低蛋糕瓤的硬度和咀嚼性，改善蛋糕的質(zhì)構(gòu)特性；DATEM 添加量對蛋糕瓤的彈性無顯著影響（P＞0.05）；DATEM 對蛋糕瓤黏聚性和回復(fù)性的影響趨勢是先增大后減小，添加量為1.5%時達到最大.彈性是衡量蛋糕受壓縮后回復(fù)的能力，有學者指出添加乳化劑會使彈性降低[6，19].本實驗發(fā)現(xiàn)，DATEM 的用量過高（如超過2.0%），蛋糕瓤容易散、碎.

SSL 添加量為1.0%時，蛋糕瓤的硬度和咀嚼性顯著低于添加量為0.5%時的；但是SSL 的添加量為1.5%時，硬度和咀嚼性卻增大.SSL 的添加量增大，彈性、回復(fù)性和黏聚性也顯著降低.據(jù)Sowmya 等[16]的報道，單硬脂酸甘油酯或者SSL 的添加量為0.5%時，蛋糕瓤的硬度、咀嚼性顯著降低.

2.2 W/O 型乳化劑對蛋糕坯質(zhì)地的影響

2.2.1 W/O 型乳化劑對蛋糕面糊相對密度的影響（表3）

如表3 所示，對乳化劑Span60、PGE-3、DMG-1 和DMG-4 而言，隨著添加量的增大，蛋糕面糊的相對密度逐漸減小.但是，面糊的相對密度并未因磷脂NL-1 用量的增大而減小，反而增大了，說明此添加水平范圍內(nèi)，并未因添加磷脂而改善面糊的充氣性.乳化劑的種類和用量影響氣泡的結(jié)構(gòu)和分布，進而影響蛋糕的最終品質(zhì).Lauridsen[22]解釋了分子蒸餾飽和單甘酯在海綿蛋糕中的作用，蛋糕面糊及蛋糕成品的比容主要由單甘酯的晶型決定，只有層狀的α-晶型才能得到滿意的蛋糕和較大的體積.

表2 O/W 型乳化劑對蛋糕質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 2 Effect of O/W emulsifiers on cake texture

表3 W/O 型乳化劑對蛋糕面糊相對密度的影響Table 3 Effects of W/O emulsifiers on specific gravity of cake batter

2.2.2 W/O 型乳化劑對蛋糕體積的影響（圖2）

圖2 W/O 型乳化劑對蛋糕體積的影響Fig.2 Effect of W/O emulsifiers on cake volume

從圖2 可以看出，隨著Span60、磷脂NL-1 和DMG-4 添加量不斷增大，蛋糕的體積都是先增大再減小，Span60 的添加量為1.5%時蛋糕的體積最大，但磷脂NL-1 和DMG-4 的添加量為1.0%時蛋糕的體積最大.對PGE-3 和DMG-1 而言，隨著添加量的增大，蛋糕的體積并未增加，而添加PGE-3和DMG-1 后面糊的相對密度都是逐漸減小的（見表4），因此推斷添加PGE-3 和DMG-1 后的面糊在焙烤過程中的持氣性較差.DMG-4 的添加量為1.0%時，蛋糕體積最大，達到1 020 mL，遠遠高于添加DMG-1 的蛋糕體積.因此，不同的單甘酯對蛋糕體積的影響差距也較大.單/雙甘油酯可以改善蛋糕體積，隨著單/雙甘油酯比例的增大，蛋糕體積增大，但用量有一定的限制，如果用量太大會削弱蛋糕的結(jié)構(gòu)，蛋糕容易塌陷[4].添加Span60 和DMG-4 可得到較大體積的蛋糕.

2.2.3 W/O 型乳化劑對蛋糕質(zhì)構(gòu)特性的影響（表4）

由表4 可知，隨著Span60 添加量的增大，蛋糕瓤的硬度先增大后減?。≒＜0.05），Span60 添加量為0.5%時，蛋糕瓤的硬度最?。籗pan60 添加量為1.5%時，蛋糕瓤的彈性、黏聚性和回復(fù)性都顯著性減小（P＜0.05）.因此Span60 添加量為0.5%時，蛋糕的質(zhì)構(gòu)特性最好.PGE-3 對蛋糕瓤的硬度影響不顯著，但添加量為2.0%時卻又增大；彈性無顯著性差異；回復(fù)性變化不顯著，在2.0%時卻又減小.因此，PGE-3添加量增大并沒有使蛋糕瓤的質(zhì)構(gòu)特性得到顯著改善，因此，可選擇低水平的添加量.

隨著DMG-1 和DMG-4 添加量的不斷增加，蛋糕瓤的硬度都是先增大后減小，DMG-4 對蛋糕瓤咀嚼性的影響也是先增大后減小.但是，除了DMG-4 的添加量對蛋糕瓤的彈性無顯著性影響外，這兩種乳化劑對蛋糕瓤的彈性、黏聚性和回復(fù)性的影響都是隨著添加量的增大顯著減小，因此，添加這兩種單甘酯沒有改善蛋糕瓤的彈性、黏聚性和回復(fù)性.

3 結(jié)論

無論是O/W 型還是W/O 型乳化劑均可增大面糊的充氣性，減小面糊的相對密度.O/W 型乳化劑SSL 隨著添加量的增大，蛋糕的體積先增大后減小，3 種O/W 型乳化劑中，SSL 添加量為1.0%時蛋糕體積是最大的；且可改善蛋糕質(zhì)構(gòu)特性.W/O型乳化劑中，Span60 的蛋糕體積最大（添加量為1.5%），其次是DMG-4（添加量為1.0%）.

表4 W/O 型乳化劑對蛋糕質(zhì)構(gòu)的影響Table 4 Effect of W/O emulsifiers on cake texture

乳化劑在食品加工中應(yīng)用廣泛，且效果顯著，乳化劑與食品中的主要成分蛋白質(zhì)和淀粉都有相互作用，并且是一個非常復(fù)雜的過程，研究其作用機理將有助于乳化劑在食品中更好的應(yīng)用.

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