不同乳化劑在中日兩國面粉重油蛋糕面糊體系中的比較研究

王 鳳 陳 誠 楊紫璇 郝月慧

金衛澤2 陳軍民2 黃衛寧1 小川晃弘3

(1. 江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122；2. 無錫麥吉貝可生物食品有限公司，江蘇 無錫 214131；3. 三菱化學食品株式會社，日本 東京 100-8251)

不同乳化劑在中日兩國面粉重油蛋糕面糊體系中的比較研究

王 鳳1,2陳 誠1楊紫璇1郝月慧2

金衛澤2陳軍民2黃衛寧1小川晃弘3

(1. 江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122；2. 無錫麥吉貝可生物食品有限公司，江蘇 無錫 214131；3. 三菱化學食品株式會社，日本 東京 100-8251)

探究使用MFC和SP兩種乳化劑對中國和日本兩國面粉的面糊流變學特性、面糊氣泡分布、烘焙學特性以及熱力學特性的影響，并對蛋糕進行感官評定測試。結果表明：添加10% MFC的蛋糕面糊比重變化最大，隨著MFC的添加量的增加，蛋糕的比容出現了明顯的上升。MFC面糊的氣泡分布更加均勻，乳化體系有很好的穩定性。當MFC產品的添加量達到了7.5%時，其產品的硬度與添加了5% SP的蛋糕產品的硬度相似。含有10% MFC的重油蛋糕的感官品質以及抗老化效果最佳。相比于日本面粉，使用中國面粉作為面糊基質的蛋糕老化速率更低。

乳化劑；MFC；面糊流變學特性；蛋糕

烘焙食品是全世界的主流食品，其中蛋糕類產品在烘焙食品行業具有舉足輕重的地位[1]。傳統的重油蛋糕產品因為口感風味俱佳，色澤誘人，從而深受消費者喜愛[2]。

從膠體化學的角度，蛋糕面糊是一種典型的水油氣三相乳化體系[3]。乳化劑在蛋糕起泡過程中起著至關重要的作用，可以為蛋糕面糊提供必須的通氣性和氣泡的穩定性，直到蛋糕烘烤定型階段[4]。工業上SP作為常用的復配乳化劑，主要成分是單甘油酯等[5]。乳化劑通過改善乳化體系的三相界面特性從而增加面糊起泡性和穩定性，這樣不僅可以縮短起泡時間，也能減少雞蛋用量[6-7]。近年來開始廣受企業歡迎的以蔗糖酯作為主要組分的MFC，是一種新型的高效復配乳化劑，但迄今未見關于其在蛋糕體系中系統的應用研究報道。

使用不同類型的面粉會影響蛋糕面糊體系的特性[8]，但是關于中日兩國的面粉在不同蛋糕體系中的系統研究也未見報道。因此，本試驗擬通過系統比較研究不同乳化劑和中日兩國面粉對重油蛋糕體系的烘焙和流變學特性等性質的影響，探討包括蛋糕的質構、流變、氣泡分布、損失率和風味以及蛋糕的老化參數等，為現代烘焙食品工業應用提供理論參考依據。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

新鮮雞蛋、白砂糖、鹽、奶粉、麥芽糖漿：均購自無錫本地市場；

面粉J：三菱食品化學株式會社；

面粉II：美玫牌，粗蛋白含量8.2%，香港面粉有限公司；

好運黃油：東海糧油公司；

泡打粉：天富(中國)食品添加劑有限公司；

試驗用試劑：均為分析純；

蛋糕起泡乳化劑：RTOYO菱友MFC，三菱化學食品株式會社；

早苗SP：早苗有限公司。

1.2 主要儀器和設備

旋轉流變儀：AR-G2型，美國TA儀器公司；

烤箱：SM-503+1S型，新麥機械(無錫)有限公司；

切片：SM-302N型，新麥機械(無錫)有限公司；

質構分析儀：Brookfield CT3型，Brookfileld工程實驗室(斯托頓，馬薩諸塞州，美國)；

電子天平：JY2000型，上海良平儀器有限公司；

差示掃描量熱儀(DSC)：Pyrisl型，美國PerkinElmer公司；

顯微鏡照相儀：Motic型，麥克奧迪實業集團有限公司。

1.3 方法

1.3.1 重油蛋糕配方 重油蛋糕的配方見表1。

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

1.3.2 重油蛋糕制備工藝 首先，新鮮雞蛋倒入攪拌缸中，采用攪拌設備和打蛋器將雞蛋打勻(采用的速度為4檔，時間為30 s)。將蔗糖，SP/MFC，麥芽糖漿，水混合添加到攪拌缸中，采用2檔的速度，混勻3 min。然后將人造黃油融化之后，加入到攪拌缸中，其速度為4檔，時間為2 min。加入過篩之后的小麥粉，奶粉以及泡打粉，攪拌均勻之后，采用快速打發，添加SP的產品打發時間為5 min，添加MFC的蛋糕面糊則需要4 min。將蛋糕面糊(150 g)倒入到預先準備好的烤盤中，將蛋糕面糊鋪平，放入已經預熱的烤箱。烘焙條件為180℃，40 min。經過烘焙后，立即從烤箱中取出，室溫放涼，放涼時間為2 h。最后將產品放在聚丙烯袋子進行保鮮試驗。保鮮試驗為25℃下貯藏7 d。以上試驗均重復3次。

1.3.3 重油蛋糕面糊比重 取一個比重杯，稱重，質量記為W0；在比重杯中裝滿蒸餾水質量記為W1；在比重杯中裝滿面糊質量記為W2，蒸餾水比重為1 g/cm3，按式(1)計算面糊比重[9]。

SG=(W2-W0)/(W1-W0)，

(1)

式中：

SG——面糊比重，g/mL；

W0——比重杯質量，g；

W1——比重杯中裝滿蒸餾水質量，g；

W2——比重杯中裝滿面糊質量，g。

1.3.4 蛋糕流變特性 取適量新鮮制備的面糊在25℃條件下用流變儀測定面糊流變特性。平板直徑選用40 mm，夾縫距離為1 mm。樣品的剪切速率在5 min內從0.01 s-1線性增加到100 s-1[2]。

1.3.5 面糊氣泡分布 將攪拌好的面糊分別于60℃水浴靜置 0，10，30 min，采用帶有拍攝功能的光學顯微鏡觀察面糊氣泡分布。將面糊置于載玻片上，在×4放大倍數下，觀察氣泡分布。調節焦距視野亮度及位置，對面糊的微觀結構進行觀測并拍攝。

近年來，隨著我國環保要求的提高，在前端干式電除塵器和濕法脫硫組合無法滿足排放要求的情況下，濕式電除塵器被大量地應用到鍋爐尾氣的治理工藝中，出現了“脫硝+干式除塵器+濕法脫硫+濕式電除塵器”的煙氣治理工藝。工藝路線圖如圖1所示。

1.3.6 重油蛋糕的物理特性

(1) 蛋糕的水分含量：通過AACC方法44-40(2010)[10]進行測量。

(2) 蛋糕的比容：蛋糕的體積和質量分別采用菜籽替代法以及電子天平進行測量。蛋糕的比容按式(2)進行計算[11]。

SV=V/m，

(2)

式中：

SV——蛋糕比容，mL/g；

V——蛋糕體積，mL；

m——蛋糕質量，g。

(3) 蛋糕損失率：根據式(3)進行計算[11]。

L=(m1-m2)/m1×100%，

(3)

L——烘焙損失率，%；

m1——烘焙前加入模具的面糊質量，g；

m2——烘焙后蛋糕的質量，g。

(4) 蛋糕芯結構和截面高度：將蛋糕切片，用量尺測量每組蛋糕截面的最大高度。

試驗均重復3次。

1.3.7 蛋糕質構分析 采用Brookfield CT3質構分析儀。其中試驗使用探頭為25 mm的圓柱形探頭進行全質構分析，采用雙重壓縮測試過程，測試速度為3 mm/s，下壓程度為8 mm。兩次壓縮之間時間間隔為10 s。蛋糕硬度通過全質構圖像進行計算。為了精確測定蛋糕質構，將兩片蛋糕進行重疊形成蛋糕組合，蛋糕組合厚度為2.2 cm。試驗均重復3次[11]。

1.3.8 蛋糕老化分析 采用DSC研究不同乳化劑對蛋糕老化性質的影響。將蛋糕置于4℃恒溫冷藏冰箱中進行儲藏，7 d以后，取蛋糕芯約16.0 mg 左右，用坩堝密封后進行測定。以空坩堝作為空白進行測試。測試條件為：掃描溫度范圍20～120℃，掃描速率10℃/min，試驗記錄老化焓值ΔH[12]。

1.3.9 蛋糕感官評價 由江南大學食品科學與工程專業10位經驗豐富的感官評定人員(之前經過訓練的用于感官評定的人員)對蛋糕品質進行產品感官評定。感官評定評分標準，濕潤程度：1為干燥，5為濕潤；柔軟度：1為十分堅硬，5為十分柔軟；口感：1為十分粗糙，5為十分滑膩，可以融化在嘴中；體積：1為很小，5為很大。蛋糕在經過了室溫(25℃±1℃)的儲存之后，將蛋糕分成多塊，每個人一片，每個蛋糕片都被標有隨機的3位數字代碼。

1.3.10 數據統計分析 采用Microsoft Office Excel 2007。

2 結果與討論

2.1 乳化劑對蛋糕面糊比重的影響

面糊比重是蛋糕的重要物理特性之一。面糊比重大小受到雞蛋液黏度和雞蛋液表面張力的影響，它代表了攪拌過程中混入面糊中氣泡的保存率。從圖1可以看出添加SP/MFC會降低蛋糕面糊比重。隨著MFC含量增加，蛋糕面糊比重減小，添加10%的MFC蛋糕面糊有最小的產品比重，其中使用面粉J的面糊比重為0.82，面粉Ⅱ制作的蛋糕面糊比重為0.81。用面粉J和面粉Ⅱ打發的面糊之間的比重差異并不明顯。同等添加量(5%)的條件下，用MFC乳化劑打發的面糊比重要高于用SP乳化劑打發的。在其他的研究[13]中，也發現隨著乳化劑含量的增加，面糊比重會出現下降的趨勢。

圖1 乳化劑(SP和MFC)對重油蛋糕比重的影響Figure 1 Effect of emulsifiers content on pound cake batter density

2.2 面糊流變學測定

面糊黏度會影響面糊攪打過程中氣體的融入量和攪打完成后氣泡的移動和融合，所以對最終蛋糕品質起到了關鍵性作用。在蛋糕制作中，較高的面糊黏度十分重要，因為當面糊黏度較大時，氣泡擴散和遷移較慢。其他研究人員[14-15]也發現，乳化劑的加入會顯著地影響面糊黏度。較低的剪切速率時，面糊剪切變稀，這與其他研究[16-17]的結果類似。

在面粉Ⅱ體系中MFC添加量為10%時，面糊黏度是最大的；MFC添加量為5%時黏度是最小的。SP添加量為5%時面糊黏度要大于MFC添加量為5%的面糊黏度。SP添加量為5%時的面糊黏度和MFC添加量為7.5%時的面糊黏度類似。在面粉J體系中MFC添加量為10%時，面糊黏度最大，而且隨著MFC添加量增加顯著性增加，MFC添加量為5%時黏度最小。SP添加量為5%時的黏度要大于MFC添加量為5%時的。總體趨勢和面粉Ⅱ一致。但MFC在面粉J中的效果優于面粉Ⅱ。乳化劑(SP和MFC)及面粉對面糊黏度的影響見圖2。

圖2 乳化劑(SP和MFC)及面粉對面糊黏度的影響Figure 2 Effect of emulsifiers content on cake batter viscosity

2.3 面糊氣泡分布

面糊微觀結構主要是指面糊中氣泡的數量和大小分布的均勻性。氣泡是蛋糕面糊的重要組成部分，通過對面糊中氣泡的分布、平均大小以及其大小的一致性可以對面糊的品質特性進行判定[18]。面糊微觀結構的變化則可以反映面糊中氣泡的穩定性。

2.3.1 乳化劑對面粉蛋糕面糊氣泡分布的影響 在含有面粉的面糊中，隨著MFC添加量增加，氣泡更加致密，氣泡數量也不斷增加。圖3結果表明：隨著MFC添加量增加，面糊體系的穩定性越強。而且隨著加熱時間延長，添加較多MFC的面糊氣泡減少得較少。添加5% SP乳化劑的面糊中大氣泡比5% MFC更明顯一些，而且在經過水浴處理后，蛋糕面糊氣泡數量急劇下降，在水浴60 min后氣泡已經基本消失。而MFC添加的3組在水浴30 min和水浴60 min兩組中面糊氣泡數量沒有很大差別，說明MFC乳化劑在中國面粉中形成的面糊具有較好的穩定性。

2.3.2 乳化劑對面粉J蛋糕面糊氣泡分布的影響 圖4結果表明：在面粉J的試驗中，試驗結果類似。但是添加5%SP乳化劑的含有面粉Ⅱ面糊穩定性較好。在面粉J的面糊中，經過加熱之后，大氣泡非常明顯，說明SP并不適合面粉J體系。在加熱過程中，采用10% MFC的面糊氣泡減少，氣泡的大小變化不明顯。MFC在面粉J中的效果非常好，氣泡較小，而且30 min到60 min氣泡數量基本保持不變。關于隨著乳化劑添加量的增加，會使得產品的穩定性和起泡性提高，與之前的研究人員得到的結果相類似[13]。

圖3 乳化劑對中國面粉蛋糕面糊氣泡分布的影響Figure 3 Effect of emulsifiers content on cake batter with Chinese flour bubble size distribution

圖4 乳化劑對面粉J蛋糕面糊氣泡分布的影響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 乳化劑對蛋糕水分含量影響 蛋糕在儲藏期間的老化速率與蛋糕內水分含量的變化密切相關。在圖5中，添加了MFC或者SP的產品，不管是添加了面粉J還是面粉Ⅱ的產品均沒有表現出明顯的差異。在經過了7 d的保存之后，所有樣品的水分含量均發生了下降，但個體間的差異并不大。

圖5 乳化劑對蛋糕的水分含量的影響Figure 5 Effect of emulsifiers content on cake moisture content

2.4.2 乳化劑對蛋糕比容影響 乳化劑的引入會增加重油蛋糕產品的比容。乳化劑有助于面糊攪拌過程中產生的氣泡穩定性增加，因此對蛋糕比容有正面影響。乳化劑對重油蛋糕比容的影響見圖6。對于兩種不同的面粉來說，當MFC添加量達到7.5%時，蛋糕比容已經和添加SP組的蛋糕比容類似。隨著MFC添加量增加，蛋糕比容明顯增加，添加10% MFC的蛋糕比容最大。面粉J組的蛋糕比容達到了2.94 mL/g，面粉Ⅱ組的蛋糕比容則為3.06 mL/g。

圖6 乳化劑對重油蛋糕比容的影響Figure 6 Effect of emulsifiers content on cake specific volume

2.5 乳化劑對蛋糕損失率的影響

蛋糕在烘焙過程中損失的重量主要集中在水分部分，當烘烤條件相同時，蛋糕的烘焙損失率主要受到面糊持水性、面糊體系中的氣—水界面面積的影響。由表2可知，使用面粉Ⅱ的蛋糕損失率隨著MFC的加入而減少，添加量為10% MFC為最佳效果。5% SP組的損失率介于5% MFC和7.5% MFC 的損失率之間。使用面粉J的蛋糕損失率隨著MFC的加入反而增加了，但總體差異不大。除10% MFC組外，同樣的乳化劑添加量在面粉J中的損失率比在面粉Ⅱ中的損失率更小。

表2 乳化劑對重油蛋糕烘焙損失率的影響Table 2 Effect of emulsifiers content on cake baking loss ratio %

2.6 蛋糕芯結構和截面高度分析

2.6.1 乳化劑對蛋糕芯結構的影響 圖7展示了含有乳化劑和空白組的蛋糕截面圖。添加較高含量MFC的蛋糕結構更加精細，同時蛋糕體積更大。從蛋糕芯結構來看，MFC在面粉Ⅱ中形成的孔洞結構更加細密均勻，出現大氣泡的情況很少。這說明MFC在面粉Ⅱ中面糊的乳化更加完全穩定。

圖7 重油蛋糕圖Figure 7 Image of pound cake

2.6.2 乳化劑對蛋糕截面高度的影響 采用面粉Ⅱ的蛋糕高度隨著MFC的增加而增加，5% SP和5% MFC的截面高度幾乎一樣。在面粉J組中，蛋糕的高度也隨著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。同樣的乳化劑及添加量的情況下，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 乳化劑對重油蛋糕截面高度的影響Table 3 Effect of emulsifiers content on pound cake height cm

2.7 蛋糕質構分析

圖8展示了在0 d和7 d時的蛋糕產品的硬度。對于這兩種不同產地的面粉來看，添加7.5% MFC的蛋糕硬度和添加5% SP的蛋糕硬度類似。添加10% MFC的產品硬度最小。隨著貯藏時間的增加，蛋糕發生老化，導致蛋糕硬度大幅增加[12]。添加乳化劑可以減緩蛋糕老化。當乳化劑添加量相同時，不同面粉產品的老化程度沒有明顯差異。圖9展示了貯藏7 d之后的產品硬度增加量，MFC添加量在較高水平的情況下，蛋糕變硬的速率有一定程度的減小。

2.8 蛋糕的老化分析

乳化劑對重油蛋糕老化焓值的影響見圖10。添加5% SP的蛋糕比空白組的抗老化效果好，添加5% SP的蛋糕在貯藏7 d時老化焓值是添加5% MFC的2倍。說明MFC的抗老化效果比SP的更加顯著。隨著MFC添加量增加，老化焓顯著減小，說明抗老化效果與添加量呈正相關，添加10% MFC的試驗組有最好的抗老化效果。儲藏期從1～3周，老化焓顯著增加。隨著儲藏時間延長，在面粉Ⅱ中添加5% SP的蛋糕老化焓增量最大。采用面粉J的蛋糕老化焓值明顯高于使用面粉Ⅱ的蛋糕。

圖8 乳化劑對蛋糕的硬度的影響Figure 8 Effect of emulsifiers content on cake hardness

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

圖10 乳化劑對重油蛋糕老化焓值的影響Figure 10 Effect of emulsifiers content on cake retrogradation enthalpy

2.9 感官評價

感官評定結果見圖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，柔軟程度，口感，體積)。添加7.5% MFC的產品具有可比性，甚至部分得分更高。添加10% MFC的產品品質最佳。

3 結論

以蔗糖酯為主要成分的新型起泡乳化劑——MFC在蛋糕面糊體系中具有較好的乳化作用，在10%的添加量下，其起泡和保持氣泡的能力均與SP相當。相比于SP，MFC的熱穩定性更強，面糊體系的乳化穩定性會很大程度地影響蛋糕產品質量。MFC通過增加面糊穩定性和延緩蛋糕老化速率，來改善以日本面粉為原料的蛋糕品質。本試驗僅探究了MFC在重油蛋糕體系中的特性，以MFC為代表的蔗糖酯在其他蛋糕體系中的特性還需要進一步驗證。

圖11 感官評定結果Figure 11 Sensory evaluation results of pound cake

致謝：感謝日本三菱化學食品有限公司的國際合作項目，感謝小川晃弘博士及其團隊的積極參與學術交流和指導。

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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.

國家自然科學基金面上項目(編號：31071595，31571877)；國家高技術研究發展計劃(863計劃)項目(編號：2012AA022207C)；江蘇省產學研聯合創新基金——前瞻性聯合研究項目(編號：BY2014023-16)；蘇州市科技支撐計劃項目(編號：SNG201401)

王鳳，女，無錫麥吉貝可生物食品有限公司工程師，碩士。

黃衛寧(1963-)，男，江南大學教授，博士。 E-mail: wnhuang@ jiangnan.edu.cn

2016-12-11

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.01.001