紫薯曲奇餅干的質量特性及其抗氧化性

田文靜*，孫玉清

北京農業職業學院食品與生物工程系（北京 102442）

紫薯富含碳水化合物、膳食纖維、礦物質和維生素等多種營養物質，同時也是天然有益成分的良好來源，如酚酸、維生素E、β-胡蘿卜素和花青素等[1-3]。其中的花青素是一種多酚化合物，具有多種生物功能[4-5]。花青素結構中的多酚羥基可通過氧化還原作用釋放電子，對體內的自由基進行直接清除，具有顯著的抗氧化作用[6]。王杉等[7]將紫薯花青素注入小鼠體內，發現其具有明顯的抗氧化作用，可延緩動物的衰老。楚文靖等[8]也發現紫薯制備的紫薯酒具有較強的抗氧化活性。花青素在水果或蔬菜中主要呈現紅色、藍色和紫色，這也賦予它天然著色劑的功效[9-10]。Zhang等[11]表明紫薯中的花青素比草莓或紫甘藍中的花青素結構更穩定，故紫薯可以為用作天然著色劑和生物活性材料的花青素提供良好來源[12]。

鑒于紫薯不僅擁有鮮艷的色澤、良好的感官品質，而且具有一定的營養價值和保健功能，紫薯產品的開發越發受到研究者的關注。目前，越來越多的研究者致力于新型紫薯產品的開發，包括紫薯粉絲、饅頭、面條等米面制品[13]，紫薯面包、餅干、飲料、蛋卷等休閑食品[14]，紫薯泡菜、薯酒、紫薯乳酸飲料等薯類發酵制品[15-19]。

此前，許多研究用紫薯粉部分替代小麥粉來制備餅干，發現產品具有良好的物理性質和感官性狀[20]。但對其抗氧化性研究較少，且由于紫薯粉添加量較少，花青素含量相對較低，故抗氧化能力有限。試驗以紫薯粉全部代替小麥粉來制作曲奇餅干，并對其理化及感官性質進行評價，同時對最終產品的花青素含量及其抗氧化性能進行檢測，為開發具有抗氧化功能特性的新型紫薯焙烤產品提供基礎理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紫薯粉（秦皇島紫龍生物有限公司）；鮮雞蛋、植物油（金龍魚，益海嘉里投資有限公司）、糖粉（展藝，江西巧嫂食品有限公司）、黃油（安佳，新西蘭恒天然集團）。

1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、福林-酚（Folin-Ciocalteu）：美國Sigma公司，兩者均為分析純。石油醚、鹽酸、乙醇、福林酚、沒食子酸：國藥試劑公司，均為分析純。

1.2 儀器與設備

VFM-7攪拌機（奉化市福得食品機械有限公司）；FC 60 TQ對衡式回風烤箱（法國樂橋有限公司）；UV-2600紫外分光光度計（島津儀器有限公司）；CT 3質構儀（美國Brookfleld公司）；WSC-S測色色差計（上海精科儀器有限公司）；RE-2000 A旋轉蒸發器（陜西禾普儀器設備有限公司）；等。

1.3 方法

1.3.1 紫薯餅干的制備

按照孫玉清[21]的紫薯曲奇餅干的制備方法。將65 g雞蛋和70 g糖粉（過篩）加入打蛋機，低速攪拌5～7 min，再高速攪拌，將雞蛋與糖粉混合至奶油狀的蛋糊。將在60～65 ℃條件下融化為膏狀的95 g黃油加入打蛋機中，打至絮狀，然后加入100 g紫薯粉（過篩），攪拌至充分均勻。選擇模具，擠出呈中空橢圓狀的餅坯，上下火均150 ℃烘烤10 min。

同時，將100 g紫薯粉換成100 g低筋小麥粉，其他工藝條件不變，制作小麥粉曲奇餅干作為對照。具體配方見表1。

表1 兩種曲奇餅干的配方 g

1.3.2 成分分析

根據AOAC的方法，對餅干的水分、粗蛋白、粗脂肪和灰分等進行分析[22]。檢測過程委托北京市營養源研究院進行。

1.3.3 色差分析

采用色差儀對餅干樣品的色澤進行測定。首先分別用黑板和白板對色差儀進行校正，然后取同等厚度的餅干樣品放置在色差儀上進行測定。每組樣品重復測定3次，取平均值。

L*值表示明亮度；a*值為正值時表示偏紅色，為負值時表示偏綠色；b*值為正值時表示偏黃色，為負值時表示偏藍色[23]。

1.3.4 質構特性測定

取兩種餅干樣品，用CT3型質構儀進行測定，采用TA-7探頭。測定條件：Normal模式，4.5 g Trigger，測試速率0.5 mm/s，測試距離3 mm，數據采集率300 pps，每項測試重復3次，結果取平均值[24]。通過硬度、黏著性和咀嚼性對兩種餅干進行質構分析[25-27]。

1.3.5 感官評定

將餅干樣品放在一次性盤子中，分別標記數字1～9，請20位經過訓練的評價員對餅干進行感官評定。餅干的感官評定包括表面顏色、紫薯的氣味、風味、硬度和脆度等，樣品隨機排列，評價員根據外觀、喜好程度和整體可接受性進行評分。評分采用9分制，9分表示非常喜歡，5分為既不喜歡也不討厭，1分表示極度討厭。結果由評分的平均值表示。

1.3.6 紫薯餅干中花青素的提取及含量測定

參照王宏茲等[23]的方法，對紫薯餅干中的花青素進行提取及含量測定。將紫薯餅干研磨成粉，加入石油醚中，在30 ℃下脫脂8 h，然后在通風廚中除去殘余的石油醚。通過超聲-微波協同萃取法，用HCl-乙醇（5︰95，V/V）對紫薯餅干樣品中的花青素進行提取，離心后收集上清液，即為紫薯餅干的花青素提取液，置于4 ℃冰箱儲存待用。

花青素含量采用消光系數法進行測定。取花青素提取液定容，以提取劑為空白對照，在波長525 nm處測定其吸光度，并按式（1）計算花青素含量[28]。

式中：A525nm為在波長525 nm處測定的吸光度；m為樣品質量，g；V為定容體積×稀釋倍數；98.2為花青素的克分子消光系數。

1.3.7 紫薯餅干中多酚的提取及含量測定

將餅干樣品磨碎，加入10倍的乙醇溶液（80%），在37 ℃下震蕩提取2 h，將樣品溶液離心，收集上清液，重復此操作兩次。將兩次提取液合并，在40 ℃下進行旋轉蒸發直至干燥，得到多酚提取物樣品，置于干燥器中備用。

根據Lachman等[29]的方法，采用福林酚法對餅干碎屑中總酚含量進行測定，以沒食子酸為標準品，配制質量濃度為0.01，0.02，0.03，0.04和0.05 mg/mL的系列標準溶液，以沒食子酸濃度（mg/mL）為橫坐標，吸光度為縱坐標，得到標準曲線方程。取多酚提取物樣品，用30%的乙醇溶液溶解，配成1 mg/mL的樣品提取液。取5 mL樣品提取液，加入2.5 mL福林酚試劑，混合均勻后加入7.5 mL 20% Na2CO3溶液，在室溫下反應2 h，用分光光度計在765 nm波長處測定其吸光度，代入標準曲線方程，得樣品中總酚含量。每組試驗重復3次，結果取平均值。以沒食子酸為標準品，結果表示為每千克干物質中含有的沒食子酸克數。

1.3.8 清除DPPH自由基能力的測定

根據DPPH自由基的清除能力考察紫薯餅干中多酚提取物的抗氧化活性。參照Faller等[30]和王玉婷等[31]的方法。用30%的乙醇配制多酚待測液，取1 mL多酚待測液于試管中，加入2 mL DPPH乙醇溶液和2 mL 95%乙醇，充分混勻后，在黑暗處反應30 min，在波長517 nm處測定吸光度。空白組用2 mL 95%乙醇代替DPPH溶液。對照組為不加待測液，直接用2 mL DPPH溶液與3 mL 95%乙醇混合。反應體系的吸光度越低，表明其清除DPPH自由基的能力越強。DPPH自由基清除率可按式（2）計算：

式中：I為清除率，%；Ai為樣品組吸光度；Aj為空白組吸光度；Ac為對照組吸光度。

1.3.9 氧化穩定性測定[22]

將紫薯餅干裝于密封的聚乙烯袋中，在60 ℃的條件下儲存90 d。根據AOAC的方法，測定其過氧化值（POV）和酸價（AV），以探討紫薯餅干在儲存過程中的脂質氧化程度。

1.4 數據處理

所有試驗均重復3次，數據采用SAS（Statistical Analysis System，version 8.12）和SPSS進行統計分析，均以平均值±標準差顯示。

2 結果與討論

2.1 兩種餅干的成分分析

由表2中可以看出，紫薯曲奇的水分含量為4.41%，顯著低于小麥粉曲奇的水分含量（5.22%，p＜0.05），原因可能是紫薯粉的含水量低于低筋小麥粉；此外，紫薯粉蛋白含量較低，用紫薯粉替代小麥粉可以減弱面筋蛋白網絡的形成，從而降低其持水力。兩種曲奇餅干的碳水化合物和粗脂肪含量沒有明顯差異。而紫薯曲奇餅干的灰分含量卻顯著高于小麥粉曲奇，這是由于紫薯粉的灰分含量高于小麥粉。

表2 兩種餅干的成分分析 %

2.2 兩種餅干的色差分析

通過色差儀檢測兩種餅干的L*值、a*值和b*值，其結果如表3所示。L*值反映樣品的亮度，對照組餅干的亮度為82.35，而紫薯粉曲奇的亮度僅為22.07，表明紫薯粉的添加極大降低了產品的亮度（p＜0.05）。a*值反映樣品的紅綠色，b*值反映樣品的黃藍度，紫薯粉的添加可以顯著增加產品的紅度（16.47 VS 0.83，p＜0.05），降低產品黃度（7.53 VS 31.87，p＜0.05），這主要取決于紫薯粉本身的色澤。因此，隨著紫薯粉添加量的增加，產品的色澤會變得更紅、更暗。同樣，Chung[20]也獲得了類似的結論，他發現紫薯粉的添加使產品的L*和b*值顯著降低，a*值顯著增加，且隨著紫薯粉添加量的增加，差異愈加明顯。

表3 兩種餅干的色差分析

2.3 兩種餅干的硬度測定

硬度是使曲奇達到一定變形所需的力，是評價曲奇質地的一個重要指標，對曲奇面團的加工以及焙烤過程有重要影響，從而影響制得產品的感官品質[32]。從表4可以看出，小麥粉曲奇的硬度為18.12 N，而紫薯粉曲奇的硬度較小，為16.38 N，可能是紫薯粉面筋蛋白含量少，面團內部結構疏松，造成產品硬度較低。

咀嚼性是食物從固體狀態到可吞咽過程中人咀嚼所用的功。咀嚼性能反映出曲奇餅干對人咀嚼的抵抗性。咀嚼性越大則曲奇餅干越難被嚼碎，曲奇餅干特有的酥松口感也會降低[33]。由表4可知，紫薯粉餅干的咀嚼性（7.60 mJ）與小麥粉餅干（6.58 mJ）相比也有所下降，這與硬度的變化一致。

膠黏性是用于描述測試樣品的黏性特征，和咀嚼性一樣，都與曲奇的品質呈負相關性[34]。由表4可知，與小麥粉曲奇餅干相比，紫薯粉餅干的膠黏性明顯降低，原因可能是以紫薯粉為原料的曲奇餅干內部結構較為疏松，黏著性也隨之下降。

表4 兩種餅干的質構特性

2.4 兩種餅干的感官評定

表5為兩種餅干的感官評定結果，通過對餅干的表觀狀態、色澤、風味、口感和整體可接受性進行評分，發現紫薯粉曲奇的表觀狀態和色澤的評分比小麥粉曲奇要低，其主要原因是紫薯粉的添加使產品的亮度降低、色澤變暗，呈現出紫薯的顏色，這與常見的曲奇餅干差異較大。而從風味、口感和整體可接受性來看，紫薯粉曲奇的評分比小麥粉曲奇更高，原因可能是紫薯粉為餅干提供了獨特的紫薯風味，使評價員更喜歡、更容易接受。總體來說，紫薯粉的添加對曲奇餅干的整體感官性狀有積極影響。

表5 兩種餅干的感官評定

2.5 兩種餅干中的花青素、多酚含量及其對DPPH自由基的清除

花青素不僅使植物呈現繽紛的顏色，同時也具有抗氧化、抗菌、抗炎甚至抗癌等保健功效[35-36]。由表6可知，小麥粉曲奇中幾乎不含花青素，而紫薯粉曲奇中花青素含量高達74.46 mg/100 g產品，證明紫薯粉的添加大大增加了曲奇餅干的功能特性。

此外，紫薯粉曲奇餅干中的多酚含量為143.35 mg沒食子酸/g產品，約為小麥粉曲奇中多酚的4倍（36.78 mg沒食子酸/g產品）。同時，紫薯粉曲奇的DPPH自由基清除率高達83%，約為小麥粉曲奇的16倍。原因可能是紫薯粉曲奇中所含的花青素有較強的抗氧化性和自由基清除作用，這與Furuta等[37]、Saigusa等[38]的研究結果一致。

表6 兩種餅干的花青素、多酚含量及DPPH自由基清除率

2.6 兩種餅干的氧化穩定性

圖1為兩種餅干在60 ℃下貯藏90 d的過程中的POV和AV值的變化情況。在貯藏過程中，兩種餅干的POV和AV值均有所增加，但與小麥粉曲奇相比，紫薯粉曲奇的增幅顯著減小（p＜0.05），這可能是紫薯粉曲奇中含有較高的多酚和花青素，它們作為天然抗氧化劑，增加了對過氧化氫的抑制程度，進而可以改善餅干的保質期。同樣，Chung[20]研究表明，與普通曲奇餅干相比，添加紫薯粉的曲奇餅干在貯藏過程中擁有更低的酸價和過氧化值。

圖1 兩種餅干在貯藏過程中POV和AV的變化

3 結論

紫薯粉的添加使產品的L*和b*值顯著降低，a*值顯著增加，餅干呈現較暗的紫紅色。此外，由于紫薯曲奇中面筋蛋白含量較低，結構較為酥松，造成紫薯曲奇的硬度、咀嚼性和膠黏性相比小麥粉曲奇有所下降。感官評定結果顯示，紫薯粉的添加對曲奇的整體感官性狀有積極影響，其為餅干提供獨特的紫薯風味和良好的口感，使評價員更喜歡、更容易接受。

與傳統的小麥粉曲奇餅干相比，紫薯粉餅干含有更多的花青素、多酚，具有更好的DPPH自由基清除效果，在貯藏過程中也有更好的氧化穩定性。

綜上所述，以紫薯粉全部代替小麥粉制作的曲奇餅干不僅具有良好的感官性狀，而且含有較高的花青素，具有很好的抗氧化性和貯藏穩定性，可以顯著提高曲奇餅干的功能特性，具有十分良好的市場開發前景。