甜味抑制劑對低甜度蛋糕品質和保藏性能的影響

王永俊 黃 敏 董慶亮 鄭建仙

(華南理工大學食品科學與工程學院，廣東 廣州 510640)

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甜味抑制劑對低甜度蛋糕品質和保藏性能的影響

王永俊 黃 敏 董慶亮 鄭建仙

(華南理工大學食品科學與工程學院，廣東 廣州 510640)

研究了甜味抑制劑添加量、白砂糖添加量、米糠油添加量對蛋糕質構、綜合感官的影響，并采用響應面分析法選出最優配方，即甜味抑制劑添加量0.18‰，白砂糖添加量33.15%，油添加量15.49%時，制作的蛋糕的綜合感官評分最高。

甜味抑制劑；蛋糕；質構；貯藏期

蛋糕具有軟綿的質地，香醇濃郁的口感，是一款深受大眾歡迎的休閑美食[1]。蛋糕的基本原料有低筋面粉、雞蛋、白砂糖、色拉油、泡打粉，制作時可把蛋清、蛋黃分開，加入白砂糖把雞蛋清打發成泡沫，呈柔軟膨松狀[2]，以提供足夠的空氣支撐蛋糕的形狀。

白砂糖在蛋糕的制作中，發揮著非常重要的作用。砂糖可以提供純正愉快的甜味刺激，提高蛋糕的營養價值，使蛋糕表面烤成誘人的金黃色；另一方面，砂糖有助于蛋白的打發，使成品更加松軟、口感細膩，且兼具保持水分，延緩老化的作用[3-4]。但隨著現代人們生活觀念的改變，甜度低的食品更易受到人們的青睞，傳統的蛋糕由于口感過于甜膩或將遭到摒棄。如何做出甜度低，品質好的蛋糕，已成為烘焙行業的發展趨勢。

曾有研究[5]嘗試將白砂糖的用量降低，結果發現打發蛋白的時間有所延長，泡沫的持氣能力下降，導致出爐的蛋糕組織不膨松，品質變差。若使用其他的砂糖代替品，一來無法完全取代砂糖眾多的功能特性，二來也增加了制作成本[6]。而甜味抑制劑的出現，或可使蛋糕“過甜”這一問題迎刃而解[7]。

甜味抑制劑的有效成分為2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸鈉，已被收入食品添加劑GB 2760—2014中，同時也被美國FEMA、聯合國JECFA等權威機構批準使用。其本身無味，原理是通過阻塞甜味受體，減弱受體對甜味刺激的感應程度，從而達到抑制甜味的作用[8-9]。添加此類物質，在降低甜度的同時，無需減少砂糖用量，可充分發揮砂糖的其他功能特性。目前，國內外對甜味抑制劑在烘焙產品中的應用實例尚未見報道，本研究擬以市面上最常見的蛋糕為試驗對象，采用響應面法對蛋糕中甜味抑制劑、白砂糖和米糠油的添加量進行優化，并對其貯藏效果進行相關研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甜味抑制劑：粉末香精(怡甜香精，YT-A粉)，廣州怡甜生物科技有限公司，產品符合GB 30616—2014標準(粉末香精 拌合型)要求；

烘焙用白砂糖：廣州福正東海食品有限公司；

低筋面粉：新鄉良潤全谷物有限公司；

米糠油：浙江得樂康食品股份有限公司；

牛奶、泡打粉、鮮雞蛋、食鹽均為市售優級品；

無水乙醇：分析純，天津市富宇精細化工有限公司；

乙醚、異丙醇、KOH：分析純，廣州化學試劑廠；

精密天平：JA2103N型，上海隆拓儀器設備有限公司；

電烤箱：HK-60型，廣東省中山市豪通有限公司；

電動打蛋器：DDQ-D3266型，廣東小熊電器有限公司；

無菌操作臺：SA-1800-1型，上海上凈凈化設備廠；

便攜式色差儀：CR-400型，柯尼卡美能達(中國)投資有限公司；

物性分析儀：TA-XTPlus型，英國Stable Micro System有限公司。

1.2 蛋糕制作的基本工藝

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點 蛋糕的制作分為兩部分，分別是蛋黃面糊的制作和蛋白的打發。

(1) 蛋黃面糊的制作：將蛋黃打散，依次加入油、牛奶、食鹽、白砂糖，攪拌至無顆粒均勻狀態，最后加入過篩后的低筋面粉，攪拌均勻，備用。

(2) 蛋白的打發：蛋白中加入泡打粉，并分3次加入白砂糖，打發速度由低速到高速，將蛋白打發成干性發泡。

(3) 將1/3打發好的蛋白，加入到面糊中，混合均勻；然后再將全部的面糊，倒回蛋白中混合，逐步混合有利于面糊混合均勻[10]。最后，入模烘烤。

1.3 蛋糕制作中油的選擇

油對蛋糕有著非常重要的作用。制作時，面糊在油脂作用下更易攪拌均勻，使蛋糕成品柔軟細滑，增添口感和風味[11]。顏色淺且無味的色拉油是最好的選擇，因為添加此類油脂不會影響蛋糕本身的成色和風味。

米糠油是色拉油的一種，是由稻谷加工的副產物米糠，經過壓榨或浸出法制取[12]。米糠油富含VE、谷維素、甾醇等生理活性物質，具有較高的營養價值和保健功能[13]。其中，米糠油獨有的谷維素，除了具有抗氧化、抗衰老功能外，還是一種植物神經調節劑，對周期性精神病、植物神經功能失調和血管性頭痛等有較好的防治作用[14]。本試驗選用米糠油，將其添加到蛋糕的制作中。

1.4 試驗方法

1.4.1 單因素試驗設計

(1) 白砂糖添加量對蛋糕的影響：在米糠油添加量15%、甜味抑制劑添加量0.16‰的情況下，分別往蛋白中添加20%，25%，30%，35%，40%的白砂糖，并對蛋糕成品進行質構測定和感官評分，比較白砂糖添加量對蛋糕綜合感官評價的影響。

(2) 米糠油添加量對蛋糕的影響：在白砂糖添加量30%、甜味抑制劑添加量0.16‰的情況下，分別往面糊中添加5%，10%，15%，25%，30%的米糠油，并對蛋糕成品進行質構測定和感官評分，比較米糠油添加量對蛋糕綜合感官評價的影響。

(3) 甜味抑制劑添加量對蛋糕的影響：在白砂糖添加量30%、米糠油添加量15%的情況下，分別往面糊中添加0.10‰，0.13‰，0.16‰，0.19‰，0.22‰的甜味抑制劑，并對蛋糕成品進行質構測定和感官評分，比較甜味抑制劑添加量對蛋糕綜合感官評價的影響。

1.4.2 色差測定 將蛋糕的金黃色表層除去，使用CR-400型便攜式色差儀測定其內部色差，每組樣品重復5次，L表示明亮度，a表示綠黃程度，b表示藍黃程度。去除最大值和最小值，取其余3次的平均值。

1.4.3 質構變化的測定 除去蛋糕切片周邊的蛋糕皮，將蛋糕切成2 cm×2 cm×2 cm立方測試塊，使用P/36R平底圓柱形探頭，測定參數：測試前速度5 mm/s，試驗速度1 mm/s，返回速度5 mm/s，壓縮比75%，觸發值5 g，每組樣品重復5次。得出蛋糕的質構參數(硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性)后，去除最大值和最小值，取其余3次的平均值。

1.4.4 響應面分析試驗設計 根據單因素試驗結果，選擇米糠油添加量、白砂糖添加量、甜味抑制劑添加量為試驗因素，分別選擇3個水平，以感官評價為響應值，利用Design-Expert 8.0.6進行處理。

1.5 感官評定標準

采用“雙盲法”對蛋糕進行綜合的感官評價，評分人數共20人，10男10女，評分結果去除最大值和最小值，計算其余18人評分的平均值，取整。評分標準[15]見表1。

表1 蛋糕感官評分標準

1.6 貯藏效果的評價

在蛋糕貯藏過程中，微生物會進行大量繁殖，而脂肪也因受微生物、酶的作用而發生水解。本試驗以酸價和菌落總數為指標[16]，評價蛋糕的貯藏效果。酸價的檢驗方法參照GB 5009.229—2016，微生物的檢驗方法參照GB 47892—2010。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

由表2可知，白砂糖添加量在20%～35%時，蛋糕的硬度隨著白砂糖添加量的增加而逐漸降低，說明增加糖的用量有助于蛋白打發，蛋糕容易膨脹，硬度變小，且咀嚼總功逐漸降低，彈性變好，整體呈現松軟可口的狀態。但是糖的用量增加也會造成蛋糕的黏聚性上升。色差方面，增加白砂糖的用量，對蛋糕的亮度(L值)影響不大，蛋糕的a、b值增加，說明蛋糕趨向于綠黃色。由表3可知，米糠添加量對蛋糕的質構參數影響也很大，特別是硬度方面，米糠油添加量少時(5%)，蛋糕硬度較大，添加量為20%時，蛋糕最松軟，可能是米糠油添加不足時，低筋面粉溶解不足，烘焙時不易膨脹，導致硬度大，但是油添加過多時，會導致蛋糕黏聚性增強，呈現“坍塌”的狀態。亮度(L)和綠色(a)隨著米糠油添加量的增加而增加，蛋糕成色變好。表4是甜味抑制劑添加量對蛋糕質構的影響，表中各組數據變化不大，說明不同的甜味抑制劑添加量對蛋糕的質構影響不大。綜合3個因素的試驗結果，得出白砂糖的添加量為30%～35%、米糠油添加量為15%～20%時，蛋糕質構性能最好。

表2 白砂糖添加量對蛋糕質構性能的影響

表3 米糠油添加量對蛋糕質構性能的影響

表4 甜味抑制劑添加量對蛋糕質構性能的影響

2.2 響應面法復配試驗

2.2.1 模型的構建 根據單因素試驗的結果，以蛋糕感官評分為響應值，選擇白砂糖添加量、米糠油添加量、甜味抑制劑添加量為試驗因素，按照Design-Expert 8.0.6的中心組合設計原理，設計3因素3水平試驗，其因素與水平設計見表5。

2.2.2 響應面分析方案與試驗結果 利用Design-Expert 8.0.6軟件對表6試驗數據進行多元回歸分析擬合，得到各個因素與蛋糕評分之間的二次多項回歸模型：

Y=91.2+2.63A+B+4.63C+0.5AB+5.25AC-0.5BC-4.48A2-5.22B2-6.98C2。

(1)

根據所建立的數學模型和試驗結果，進行方差分析，結果見表7。

表5 響應面設計因素水平表

表6 響應面設計與結果

表7 回歸分析結果

由表7可知，模型的P值<0.000 1，說明該回歸模型極顯著，且模型失擬項P=0.332 9>0.05，不顯著，說明該模型選擇合適。此外，回歸分析中的二次項A2、B2、C2和A、C、AC達到極顯著水平，米糠油用量B也達到顯著水平，其余項不顯著，說明各因素對響應值的影響關系是復合的。根據試驗分析的平方和可知，此模型中3個因素對試驗結果影響的主次為C>A>B，即甜味抑制劑添加量>白砂糖添加量>米糠油添加量。

2.2.3 響應面分析與優化 根據回歸模型，做出因素間的交互作用效果圖，見圖1～3。由圖1～3可知，當設定其中一個因素不變時，蛋糕的感官評分隨著另一個因素值的增加而升高，到一定程度后下降，且兩個因素之間在某一處會出現協同作用而使感官評分達到最大值，表明擬合面有真實最大值。其中，白砂糖添加量與甜味抑制劑添加量之間的交互作用最大。

圖1 米糠油用量與白砂糖用量對蛋糕感官評價交互影響的響應面圖

Figure 1 Response surface plot showing the interactive effects of rice bran oil and cater sugar on the sensory evaluation of the cake

圖2 甜味抑制劑與白砂糖用量對蛋糕感官評價交互影響的響應面圖

Figure 2 Response surface plot showing the interactive effects of sweetness inhibitor and cater sugar on the sensory evaluation of the cake

圖3 甜味抑制劑與米糠油用量對蛋糕感官評價交互影響的響應面圖

Figure 3 Response surface plot showing the interactive effects of sweetness inhibitor and rice bran oil on the sensory evaluation of the cake

使用軟件Design-Expert 8.0.6對模型的方程求一階偏導，得到：白砂糖添加量為33.15%，米糠油添加量15.49%，甜味抑制劑添加量為0.18‰時，感官評分預測的最大值為93.38。采用該試驗條件進行驗證，3次實驗的平均評分為93.33，與模型的預測值十分接近，也與單因素試驗結果相符，證實了該方程與實際情況吻合。因此，該模型下，蛋糕最優的制作配方為：甜味抑制劑添加量為0.18‰，白砂糖添加量為33.15%，米糠油添加量為15.49%。

2.3 甜味抑制劑對蛋糕貯藏效果的影響

按照優化的最佳結果制作蛋糕，且不添加任何防腐劑與脫氧劑，將蛋糕成品裝入自封袋，于常溫下貯藏，每隔12 h測量其酸價和菌落總數，并與未添加甜味抑制劑，但口感甜度相當的蛋糕做比較(白砂糖添加量20%，米糠油添加量15.49%)，測試結果見表8。

表8 添加甜味抑制劑對蛋糕貯藏效果的影響

由表8可知，無論是否在蛋糕中添加甜味抑制劑，蛋糕中的酸價和菌落總數都會隨著時間的延長而升高。未添加甜味抑制劑的菌落總數要比添加甜味抑制劑的高，兩者在24 h后有顯著性差異(P<0.05)，但在測量的60 h內，兩者均符合GB 7099—2015規定。添加甜味抑制劑的蛋糕，其酸價比未添加抑制劑的蛋糕要高，在36 h后，兩者達到了顯著性差異(P<0.05)。酸價是衡量脂肪水解程度的指標，推測未添加甜味抑制劑的蛋糕酸價較高，因為其菌落總數偏高。而未添加甜味抑制劑的蛋糕的菌落總數偏高，很可能是當要保證其口感甜度與未添加者相當時，就必須降低白砂糖用量，從而導致蛋糕組織滲透壓降低，對微生物的生長抑制作用減弱，菌落總數增加。因此，添加甜味抑制劑的蛋糕，其保質期可得以延長。

3 結論

在將甜味抑制劑添加到蛋糕制品的應用研究中，試驗影響因素的顯著性為甜味抑制劑添加量>白砂糖添加量>米糠油添加量；結合單因素試驗設計得到的質構參數與Box-Behnken響應面試驗設計得到的方案，蛋糕優化后的配比為：白砂糖添加量為33.15%，米糠油添加量為15.49%，甜味抑制劑添加量為蛋糕總重的0.18‰。添加甜味抑制劑后的蛋糕口感好，甜度低，且與甜度相當未添加甜味抑制劑的蛋糕相比，保質期延長，具有很好的應用前景。

[1] BERANBAUM R L. The cake bible[M]. [S. l.]: Houghton Mifflin Harcourt, 2016: 6-7.

[2] 盧元翠. 戚風蛋糕制作工藝及常見問題解析[J]. 現代農業科技, 2013(10): 281-282.

[3] 烘焙用糖[J]. 標準生活, 2013(1): 48.

[4] 楊菁, 魏旭暉, 熊居煌. 戚風蛋糕的主要原料選擇以及配方制定時的平衡[J]. 食品工業科技, 2004(10): 143-144.

[5] 肖崇俊, 梁愛華, 趙立勇, 等. 低糖蛋糕的研究[J]. 食品科學, 2000(8): 34-35.

[6] KIM J N, PARK S, SHIN W S. Textural and sensory characteristics of rice chiffon cake formulated with sugar alcohols instead of sucrose[J]. Journal of Food Quality, 2014, 37(4): 281-290.

[7] 鄭建仙, 王偉江. 高效甜味劑和甜味抑制劑的市場現狀與發展展望[J]. 食品與機械, 2006, 22(1): 2-3.

[8] LINDLEY M G. Method of inhibiting sweetness: US, 4567053[P]. 1986-1-28.

[9] LINDLEY M G. Phenoxyalkanoic acid sweetness inhibitors[M]. [S. l.]: American Chemical Society, 1991: 251-260.

[10] 李夏. 高品質戚風蛋糕的制作工藝[J]. 科技促進發展, 2011(S1): 292.

[11] 楊萍芳. 油脂在焙烤食品中的作用[J]. 農產品加工, 2008(8): 12.

[12] TOMITA K, MACHMUDAH S, FUKUZATO R, et al. Extraction of rice bran oil by supercritical carbon dioxide and solubility consideration[J]. Separation and Purification Techn-ology, 2014, 125: 319-325.

[13] 殷隼. 米糠油的營養保健功能及其生產工藝探討[J]. 江西食品工業, 2002(3): 17-20.

[14] YADAV N V, RAMAIYAN B, ACHARYA P, et al. Sesame Oil and Rice Bran Oil Ameliorates Adjuvant-Induced Arthritis in Rats: Distinguishing the Role of Minor Components and Fatty Acids[J]. Lipids, 2016, 51(12): 1 385-1 395.

[15] 趙延偉, 耿欣, 陳海華, 等. 面包及蛋糕的質構與感官評價的相關性研究[J]. 中國農學通報, 2012(21): 253-259.

[16] SIRISOONTARALAK P, SUTHIRAK P, PAPAKA K, et al. Development of shelf stable chiffon cake using gamma irradiation[J]. LWT-Food Science and Technology, 2017, 75: 78-84.

Effects of sweetness inhibitor on quality and preservation of low-sweet cake

WANG Yong-jun HUANG Min DONG Qing-liang ZHENG Jian-xian

(College of Food Science and Engineering, South China University of Technology,Guangzhou, Guangdong 510640, China)

The comprehensive sensory of the cake was discussed in this paper, which was affected by the amount of sweetness inhibitor, the amount of caster sugar and the amount of rice bran oil. Based on the single factor experiment, the response surface method was used to optimize the best technological formula, and it was determined as follows: the amount of sweetness inhibitor 0.18‰, the amount of caster sugar 33.15%, and the amount of ice bran oil 15.49%.

sweetness inhibitor; cake; texture; storage time

王永俊，男，華南理工大學在讀碩士研究生。

鄭建仙(1966—)，華南理工大學教授，博士。 E-mail：fejxzhen@scut.edu.cn

2017—03—08

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.06.037