發芽紅高粱營養成分分析及其在蛋糕中的應用

易翠平，李 艷，姚 辰，汪霞麗，盛燦梅，吳木英，袁麗柳

發芽紅高粱營養成分分析及其在蛋糕中的應用

易翠平1，李 艷1，姚 辰1，汪霞麗2，盛燦梅1，吳木英1，袁麗柳1

（1.長沙理工大學化學與生物工程學院，湖南 長沙 410114；2.湖南省食品質量監督檢驗研究院，湖南 長沙 410111）

為擴大紅高粱作為食品配料的應用范圍，對比分析紅高粱和發芽14 h紅高粱的營養成分，并將其應用于蛋糕中。結果表明：發芽前后紅高粱的灰分、脂肪、蛋白質、碳水化合物、膳食纖維含量沒有顯著變化，氨基酸總含量由（7.18±0.01） g/100 g增加到（8.18±0.01） g/100 g，單寧含量由0.64%降低到0.52%，VB1含量由0.076 7 mg/100 g增加到0.078 5 mg/100 g。將2 種高粱粉分別按照質量分數0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%的添加量替換面粉用于蛋糕的制作，結果表明，5.0%紅高粱、10.0%發芽紅高粱的替代量對蛋糕的感官、比容和硬度不會造成不良影響。

發芽；紅高粱；品質；蛋糕；應用

紅高粱，味甘性溫，可以用于脾胃虛弱、消化不良、便溏腹瀉的食療食品[1]。除作為釀酒制糖的主要原料及食品配料外，還是非洲、亞洲等國家和地區的主食。但紅高粱單寧含量較高、澀味較重，蛋白質品質不佳、缺乏賴氨酸和色氨酸、消化率低，因此常常需要改善其品質，其中發芽是一種改善高粱品質較為理想的方法之一[2-3]。

前期研究表明，發芽可以改善高粱的營養品質。不管是低單寧含量（0.32%）還是高單寧含量（1.44%）的高粱品種，發芽后的粗蛋白、纖維、脂肪和灰分含量都會略微降低、淀粉降解，且在發芽72 h后，單寧含量分別降低約56%～66%和98%～99%、使蛋白質的消化率和淀粉的降解升高[4]；微量元素含量升高[5]，植酸酶含量升高、植酸含量降低[6]。發芽還可以改變高粱粉的功能性質：比如使蛋白質溶解指數升高，凝膠形成的高粱粉由18%降低到8%，高粱粉的密度降低，但發芽3 d后吸水性和吸油性從131.34%、90.56%升高到141.64%和108%，乳化性、穩定性和起泡性顯著增高[7]。這些功能性質的改變往往導致相應加工食品品質的改變，具體如何變化尚未見報道。

因此，本實驗擬分析發芽14 h左右紅高粱的品質變化及其在蛋糕中的應用效果，來拓展芽長為0.5～1.0 mm紅高粱的應用范圍，為擴大發芽高粱在食品中的應用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅高粱、雞蛋、面粉、牛奶 市售；α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖苷酶 丹麥諾維信公司；單寧酸標準品、檸檬酸鐵銨均為分析純。

CP114型電子天平 奧豪斯儀器（上海）有限公司；78-1型電熱恒溫培養箱 上海百典儀器設備有限公司；835-50型氨基酸自動分析儀 日本日立公司；B20-BS攪拌機 江蘇環宇食品機械有限公司；XYF-3HG紅外線焙烤箱 廣州紅菱電熱設備有限公司；BCD 201 L冰箱 合肥美菱股份有限公司；FD-1型真空冷凍干燥機北京博醫康實驗儀器有限公司；UV-2600紫外-可見分光光度計 日本島津公司；TA-XT Plus物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司。

1.2 方法

1.2.1 紅高粱的發芽及其成分測定

1.2.1.1 發芽紅高粱的制備

參考白高粱的發芽實驗[8]：將紅高粱清理除雜、清洗、浸種、消毒后，放入恒溫培養箱內在80%濕度條件下、30 ℃靜置培養14 h左右、至芽長到0.5～1.0 mm取出，60～70 ℃干燥至水分含量約為13%，粉碎，放入4 ℃冰箱冷藏保存、備用。

1.2.1.2 紅高粱發芽前后基本成分的測定

灰分含量測定：參考GB 5009.4—2010《食品中灰分的測定》[9]；粗脂肪含量測定：采用索氏抽提法[10]；粗蛋白質含量測定：采用微量凱氏定氮法[11]；總碳水化合物含量測定：采用差減法。以上成分均以干基質量分數計。

1.2.1.3 樣品氨基酸含量的測定

用6 mol/L鹽酸溶液，110 ℃水解24 h；水解液用氨基酸自動分析儀分析。其中，柱流速0.225 mL/min，操作壓力8～13 MPa，柱溫53 ℃，茚三酮顯色，檢測波長570 nm和440 nm（檢測脯氨酸和羥脯氨酸）。

1.2.1.4 樣品單寧含量的測定

采用GB/T 15686—2008《高粱：單寧含量的測定》[12]進行測定：用二甲基甲酰胺溶液提取紅高粱單寧，離心，取上清液加檸檬酸鐵銨溶液和氨溶液顯色，以水為空白、單寧酸作標準曲線，分光光度計波長525 nm處測定吸光度，測定紅高粱單寧含量。

1.2.1.5 膳食纖維含量的測定

根據GB/T 5009.88—2008《食品中膳食纖維的測定》[13]測定膳食纖維含量：取干燥試樣，經α-淀粉酶、蛋白酶和葡萄糖苷酶酶解消化，去除蛋白質和淀粉，酶解后樣液用乙醇沉淀、過濾，殘渣用乙醇和丙酮洗滌。

1.2.1.6 VB1含量的測定

根據GB 5413.11—2010《嬰幼兒食品和乳品中維生素B1的測定》[14]：樣品在稀鹽酸環境中恒溫水解，酶解，樣液用堿性鐵氰化鉀衍生，正丁醇（或異丁醇）萃取后，經C18反相色譜柱分離，用熒光檢測器（激發波長375 nm，發射波長435 nm）檢測，外標法定量。1.2.2 發芽紅高粱在蛋糕中的應用[15]

1.2.2.1 蛋糕的制作工藝流程

稱質量（雞蛋、白砂糖）→高速攪打15 min，加入食用油、牛奶→低速攪拌1 min→拌粉→注?！婵?0 min（上火180 ℃，下火190 ℃）→脫?！鋮s→分析

其中，蛋糕原料的基礎配方為：雞蛋100 g、白砂糖50 g、食用油8 g、牛奶6 g、面粉＋紅高粱粉/發芽紅高粱粉100 g。

1.2.2.2 感官評定

由5 位有經驗的感官檢驗員對添加不同紅高粱粉的蛋糕按表1進行感官評定。

表 1 紅高粱蛋糕感官評價表Table 1 Criteria for sensory evaluation of sorghum cake

1.2.2.3 蛋糕比容的測定

采用菜籽置換法對蛋糕體積進行測定，按下式計算蛋糕比容。

1.2.2.4 質構分析

烘焙好的蛋糕放置1 h，在其中心處切成2.5 mm× 2.5 mm×2.5 mm的形狀，放在質構儀圓柱探頭下方進行測定：壓前速率2.0 mm/s，下壓及下壓后速率1.0 mm/s，距離10.0 mm，出發點負載5.0 g。重復3 次，取平均值。

2 結果與分析

2.1 紅高粱的發芽及其成分含量

表 2 發芽前后紅高粱基本營養成分表（以干基計）Table 2 Nutritional composition of germinated and ungerminated red sorghum um %

谷物在發芽過程中因為生理活動的變化會引起營養成分的改變，由表2可知，灰分和蛋白質分別由1.17%、8.00%上升到1.48%、8.53%，脂肪和總碳水化合物分別由3.93%、88.04%降低到3.40%、86.59%。這與Elmaki等[4]認為高粱發芽后的粗蛋白、淀粉、脂肪和灰分含量都會略微降低的結果不同，但與El-Beltagi等[5]發現發芽高粱的微量元素的含量升高的結果一致。可能是因為發芽是一個動態的生理變化過程，消毒的方法、浸種和發芽的溫度、時間等發芽參數的不同均會導致其營養成分的變化[16-17]。

表 3 發芽前后紅高粱的氨基酸組成對比Table 3 Amino acid composition of germinated and ungerminatedTable 3 Amino acid composition of germinated and ungerminated red sorghum ghum g/100 g

由表3可知，發芽14 h紅高粱的各種氨基酸含量均有上升，這與Wu等[18]報道發芽過程中僅有賴氨酸含量增加的結果有差別。此外，發芽后紅高粱氨基酸的總量由7.18 g/100g上升到8.18 g/100g，增長率達到13.88%，略高于前期報道白高粱發芽12 h氨基酸總量的增幅9.40%[8]，這可能是品種差別和發芽時間略有不同引起的；也同樣是發芽紅高粱更容易被酵母利用而較多的用于發酵食品比如釀酒原料的原因之一[16]。

圖 1 發芽前后紅高粱中單寧和膳食纖維組成圖Fig.1 The contents of tannin and dietary fiber in germinated and ungerminated red sorghum

由圖1可知，發芽14 h紅高粱的單寧含量由0.64%降低到0.52%，降幅為23.08%；因為是未脫殼的全紅高粱，膳食纖維含量變化沒有顯著差異（P＞0.05）。這與前期研究[8,19]報道白高粱發芽后單寧的變化趨勢基本一致，這將使發芽后的紅高粱因澀味降低而增加其可接受性[20]、消化吸收率也相應增強[21]。但膳食纖維含量與Elmaki等[4]報道高粱發芽72 h后纖維含量降低的結果不同，這同樣可能是因為發芽時間長短不同。

2.2 發芽紅高粱在蛋糕中的應用

圖 2 紅高粱蛋糕外觀圖Fig.2 Germinated and ungerminated red sorghum cakes

將發芽前后的紅高粱分別按質量分數0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%的比例添加，制作蛋糕外觀見圖2。結果表明，紅高粱的添加量達到5.0%時，蛋糕已經出現黏度較大的“腰”；隨著添加量逐漸增加到10.0%，“腰”越來越明顯，蛋糕體積也越來越小。但是添加發芽紅高粱時，添加量達到10.0%，外觀的變化也不是特別明顯。

表 4 添加不同質量分數紅高粱粉蛋糕的比容Table 4 Specific volumes of germinated and ungerminatedg red sorghum cakes kes mL/g

表 5 添加不同質量分數紅高粱粉蛋糕的硬度Table 5 Hardness of germinated and ungerminated red sorghum cakes g

隨著紅高粱添加量逐漸由0%到10.0%，比容值極顯著地由（4.95±0.04） mL/g降低到（3.77±0.04）mL/g（P＜0.01）；但添加發芽紅高粱的比容值降低幅度不顯著，僅從（5.00±0.01） mL/g降低到（4.67±0.03） mL/g（P＞0.05）（表4）。由表5可知，隨著添加量逐漸增加到10.0%，紅高粱蛋糕的硬度逐漸增大，由（1 060.8±3.2） g增加到（1 378.7±5.1） g，且添加量7.5%與10.0%的蛋糕硬度比較接近；發芽紅高粱蛋糕的硬度也有一定增加，但幅度不大，由（1 012.7±9.1） g增加到（1 105.6±4.6） g（P＞0.05），且僅添加量為10.0%的處理組略高。研究認為，高粱在發芽過程中，高分子質量聚集，β、γ、α單體增加，脂類、蛋白質與淀粉結構變化[22-23]，引起高粱粉功能性質的變化，因而添加到蛋糕中后對產品的影響程度不同[7]。

圖 3 紅高粱蛋糕感官評定圖Fig.3 Sensory evaluation of germinated and ungerminated red sorghum cakes

對不同添加量發芽前后的紅高粱蛋糕按照表1的要求進行綜合評分（圖3），結果表明發芽紅高粱蛋糕的得分普遍比紅高粱蛋糕的得分高，其中紅高粱添加量為5%是一個分界點，比7.5%、10.0%添加組的得分高，差異極顯著（P＜0.01）；發芽紅高粱蛋糕的感官評定得分則較為接近，10.0%的添加組略低、為93 分，但仍在可接受范圍內。這比馬濤[24]報道在面包中膨化高粱粉的取代率達到20%低，可能跟高粱的品種、加工精度及替代產品的形式有很大關系。

圖 4 添加發芽前后紅高粱蛋糕的VB1含量變化Fig.4 Vitamin B1 contents of germinated and ungerminated red sorghum, and germinated and ungerminated red sorghum cakes

3 結 論

紅高粱發芽14 h的主要宏觀營養成分如灰分、脂肪、蛋白質、碳水化合物、膳食纖維含量沒有明顯變化；但微觀營養成分如氨基酸含量顯著地由（7.18±0.01） g/100 g增加到（8.18±0.01） g/100 g，VB1的含量由0.076 7 mg/100 g增加到0.078 5 mg/100 g，單寧含量由0.64%降低到0.52%；這意味著發芽使紅高粱的營養品質得到了一定程度的提升。將發芽前后的紅高粱粉按照質量分數0%、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%的添加量替換面粉用于蛋糕的制作，結果表明，紅高粱發芽后做蛋糕，面粉的替代量可以從5.0%增加到10.0%，這樣的替代量對蛋糕的感官、比容和硬度不會造成不良影響，還可以增加氨基酸和VB1等微觀營養元素的含量。

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Quality Changes of Germinated Red Sorghum and Its Application in Cake

YI Cuiping1, LI Yan1, YAO Chen1, WANG Xiali2, SHENG Canmei1, WU Muying1, YUAN Liliu1
(1. School of Chemistry and Biological Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China；2. Hunan Institute of Food Quality Supervision Inspection and Research, Changsha 410111, China)

In order to broaden the utilization of red sorghum as food ingredients, we compared the nutritional composition of 14 h germinated red sorghum with that of ungerminated red sorghum and investigated the application of germinated red sorghum in cakes. The results showed that the contents of ash, fat, protein, carbohydrate and dietary fiber in ungerminated red sorghum were not significantly different from those of germinated red sorghum, while total amino acids increased from (7.18 ± 0.01) g/100 g to (8.18 ± 0.01) g/100 g, tannin decreased from 0.64% to 0.52%, and vitamin B1increased from 0.076 7 mg/100 g to 0.078 5 mg/100 g. Additionally, germinated and ungerminated red sorghum were applied in cakes to replace 0%, 2.5%, 5.0%, 7.5% and 10.0% wheat flour. It was found that the maximum amounts of ungerminated and germinated red sorghum added to cakes were 5.0% and 10.0%, respectively. These quantities can be acceptable as judged by the sensory evaluation, specific volume and hardness of cakes.

germination； red sorghum； quality； cake； application

TS254.2

A

1002-6630（2015）08-0145-05

10.7506/spkx1002-6630-201508026

2014-07-02

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD34B08）

易翠平（1973—），女，教授，博士，研究方向為糧食、油脂與植物蛋白。E-mail：yicp963@163.com