金 青,何永晞,張 婷,李景明
(中國農業大學食品與營養工程學院,北京 100083)
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強化葡萄籽超微粉蛋糕的感官品質及抗氧化研究
金青,何永晞,張婷,李景明*
(中國農業大學食品與營養工程學院,北京 100083)
葡萄籽含有豐富的多酚類物質,具有很強的抗氧化活性和抵抗多種疾病的能力。本研究建立了適宜的焙烤工藝,將葡萄籽超微粉以5%、10%、15%三種不同濃度添加到蛋糕中,最終通過感官品評和抗氧化活性確定了最佳的葡萄籽超微粉添加量。結果表明:霞多麗葡萄籽超微粉有一定的清除ABTS+能力和Fe3+還原能力,其值分別為12.83和10.80 mmol TE/g 脫脂干重;強化葡萄籽超微粉蛋糕也表現出較強的抗氧化能力,且隨著葡萄籽超微粉添加量的增加,強化蛋糕的ABTS+清除能力和Fe3+還原力顯著(p<0.05)增強;葡萄籽超微粉的添加對于儲藏期內蛋糕油脂的氧化酸敗同樣有較強的抑制作用。三個濃度的葡萄籽超微粉添加量對于蛋糕的感官品質和整體接受度無顯著影響,但結合抗氧化結果,以10%和15%的添加量最為適宜。
葡萄籽超微粉,蛋糕,抗氧化,感官品評
焙烤食品,尤其是高脂肪含量的蛋糕,在貯藏、運輸期間容易發生油脂的氧化酸敗,食用品質和營養價值因而被大大降低。目前市面上很多蛋糕類產品都是通過添加防腐劑的方法來抑制有害微生物的生長,但是對于蛋糕在儲存期間的氧化酸敗卻少有很好的解決辦法。由于我國國標中規定糕點中不得添加人工合成的抗氧化劑[1],因此,開發天然的抗氧化劑,將其添加到蛋糕等焙烤食品中是解決蛋糕在儲存期間氧化酸敗的有效途徑之一。
目前,國內外已有一些學者在研究添加到焙烤食品中有效的天然抗氧化劑。曹盛等[2]研究了綠茶粉對蛋糕抗氧化效應的影響,發現綠茶粉添加量為面粉質量的6%時,強化蛋糕的感官品評得分較高,并經過30 d貯藏后,6%綠茶粉添加的蛋糕的過氧化值低于未加綠茶粉蛋糕;楊曉萍等[3]對超微綠茶粉蛋糕的保質期作了研究,發現未加綠茶粉的蛋糕在室溫儲藏8 d時表面出現菌斑,而加了綠茶粉的蛋糕10 d后仍未出現菌斑,說明添加綠茶粉可以抑制蛋糕中微生物的生長,延長蛋糕保質期;Rinaldi[4]發現通過向焙烤食品中添加一定比例的板栗粉,不僅提高了產品的膳食纖維含量、改善產品感官特性,還能夠顯著增強產品的抗氧化活性。
然而不同于天然的食用原料綠茶粉或板栗粉,葡萄皮籽作為葡萄酒加工的副產物,在葡萄酒釀造過程中常被作為廢料丟棄,這樣不僅是一種資源上的浪費,更有可能造成環境的污染。實際上,葡萄籽中含有大量未溶解于葡萄酒的多酚類物質,因此若能合理使用,不僅能夠解決廢渣的處理問題,更能夠帶來一定的經濟效益。目前,國內外很多研究致力于葡萄籽中活性成分的有效利用。Peng等[5]探究了葡萄籽提取物(GSE)對面包的抗氧化性影響,發現添加GSE可以顯著提高面包的抗氧化活性,且隨著添加量的增大其抗氧化能力也有一定的增加。雖然葡萄籽提取物在食品加工中有較好的前景,但獲得的提取物仍存在溶劑殘留問題,且植物組織及功能活性成分未能得到充分的利用。因此,將葡萄籽全部應用于食品加工是最經濟有效的方法。有研究顯示粉碎后的葡萄皮渣亦能增強香腸、沙拉的儲藏穩定性,賦予食品良好的感官特性[6-7]。然而對于粉碎的葡萄籽添加于蛋糕中的抗氧化活性及感官品質的相關研究目前還未見相關報道。
因此本研究將葡萄籽超微粉添加到蛋糕配方中,建立適宜的焙烤工藝,并通過感官品評和抗氧化活性確立最佳的葡萄籽超微粉添加量,開發新型的葡萄籽超微粉強化蛋糕。
1.1材料與儀器
霞多麗(Chardonnay)品種葡萄籽于2012年采自河北懷來北京龍徽釀酒有限公司基地;低筋面粉南順香港集團;玉米油中糧食品營銷有限公司;加碘低鈉鹽中鹽北京市鹽業公司;綿白糖北京閩松經貿有限公司;新鮮雞蛋購于超市。
Trolox,ABTS,TPTZ均購于Sigma;無水乙醇,過硫酸鉀,石油醚(沸程30~60 ℃),醋酸鈉,冰醋酸,六水氯化鐵,乙醚,氫氧化鉀,酚酞,碘化鉀,三氯甲烷,硫代硫酸鈉,可溶性淀粉均為分析純購于北京化工廠。
HH-4數顯恒溫水浴鍋國華電器有限公司;索氏提取裝置天長市旭立玻璃儀器廠;HX-1050恒溫循環器北京德天佑科技發展有限公司;RE52-99旋轉蒸發儀上海亞榮生化儀器廠;SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵鄭州長城科工貿有限公司;KQ-400KDE型高功率數控超聲波清洗器昆山市超聲儀器有限公司;GL-20G-Ⅱ高速冷凍離心機上海安亭科學儀器廠;HMB-400超微粉碎機北京環亞天元機械技術有限公司;UVWIN 5型紫外可見光光度計北京普析通用儀器有限公司;LS 230全自動激光粒度分析儀美國Coulter公司;AHM-P125A 手持打蛋器北美電器有限公司;醒烤箱上海科麥食品有限公司。
1.2實驗方法
1.2.1葡萄籽超微粉的制備對葡萄籽進行初篩,去除砂礫、葡萄梗、葡萄皮。參照文獻[8],以5%的氯化鈉清洗葡萄籽,再用無菌水沖洗后,于40 ℃恒溫干燥箱內干燥至恒重。得到的葡萄籽首先粉碎至30目,再用超微粉碎機粉碎得到葡萄籽超微粉(粉碎過程避光),將葡萄籽超微粉真空貯存于-20 ℃備用。
1.2.2葡萄籽超微粉的粒度測定參照文獻[3]對超微粉粒度的測定方法,并稍作調整。取一定量的超微粉,用去離子水分散20 min以后,用全自動激光粒度分析儀進行粒度分析。
1.2.3葡萄籽超微粉強化蛋糕的制作工藝參考其他學者在功能性強化蛋糕方面的研究[9-10],配方以瑪芬蛋糕(muffin)配方為基礎作相應的修改(表1)。葡萄籽超微籽粉強化蛋糕的制作工藝如下圖所示。以取代面粉的方式分別添加5%、10%、15%(以面粉質量為100%來計算)的葡萄籽超微粉。

表1 葡萄籽超微粉蛋糕的基本配方
工藝流程:

1.2.4感官品評蛋糕出爐自然冷卻1 h 后,裝入保鮮袋,3 h 后對添加和不添加葡萄籽超微粉的成品進行感官品評鑒定。感官品評小組由10人組成,其中男生4人、女生6人,年齡在20~25歲之間,受過專業訓練。整個品評過程在專業品評室中進行。參考GB/T 20977-2007[11]糕點通則設計感官品評表,對添加和不添加葡萄籽超微粉的四組成品蛋糕進行評分。
具體的品評指標和評分細則如下:表面平整度(凹凸1~平滑5)、內部色澤(棕1~乳黃10)、香氣(有異味1~芳香5)、組織(硬1~綿軟15)、濕潤度(干澀1~潤滑15)、顆粒感(無法接受1~無顆粒感15)、滋味(苦澀1~香甜15)、整體接受度(不能接受1~非常喜歡20)。其中各組蛋糕的表面平整度、內部色澤、香氣、組織、濕潤度、顆粒感和滋味等七項感官品質計算總得分,滿分為80分,整體接受度獨立計算得分,滿分為20分。
1.2.5葡萄籽超微粉及其強化蛋糕活性物質的提取采用石油醚(30~60 ℃)進行索氏提取脫脂(65 ℃,6 h),充分揮發溶劑后,精確稱取1.0000 g脫脂后的葡萄籽超微粉(4.0000 g脫脂后的蛋糕),用60%乙醇-水溶液、1∶12的料液比、45 ℃超聲提取1 h,將上清液4200 r/min、4 ℃離心20 min;殘渣再重復三次上述提取步驟,收集四次上清液,貯存于棕色玻璃瓶中,置于4 ℃冰箱中備用,12 h內測定。每個樣品重復三次。
1.2.6葡萄籽超微粉及其強化蛋糕抗氧化活性的測定
1.2.6.1ABTS+清除能力參考文獻[12]的方法,將40 μL的待測液加入到4 mL稀釋后的ABTS+溶液中(調節其吸光值為0.7±0.02),室溫避光反應10 min,于734 nm處測定吸光值。ABTS+的百分清除率按公式計算:清除率(%)=100×(A0-A)/A0,其中:A0為未加待測樣品反應后的吸光度,A為加入待測樣品反應后測得的吸光度。標準曲線以Trolox溶液濃度及清除率來建立,Trolox標準溶液濃度范圍是0~2 mmol/L,待測樣品的ABTS+清除能力根據%清除率表示為Trolox當量,單位為mmol TE/g 脫脂干重。每個樣品重復三次。
1.2.6.2Fe3+還原能力[13]于100 μL的待測液中加入300 μL蒸餾水、3 mL的FRAP工作液,混勻,37 ℃水浴下反應10 min,在593 nm波長下測吸光度。Fe3+還原能力以ΔA=A-A0表示,其中A0為未加待測液反應后的吸光度,A為加入待測樣品反應后測得的吸光度。以Trolox溶液濃度及ΔA建立標準曲線,Trolox標準溶液濃度范圍是0~1 mmol/L,待測樣品的Fe3+還原能力根據ΔA值表示為Trolox當量,單位為mmol TE/g 脫脂干重。每個樣品重復三次。
1.2.7強化蛋糕油脂抗氧化活性的測定蛋糕制作完成后,定期對蛋糕進行取樣,檢測其酸價(AV)和過氧化值(POV)。取樣和測定方法參照GB 5009.56-2003[14]。蛋糕的貯藏溫度25 ℃,相對濕度50%;由于空白組與5%超微粉添加組蛋糕在儲藏第8 d出現表觀霉變,而10%和15%超微粉添加組蛋糕分別在儲藏第9 d和第10 d出現表觀霉變,因此酸價和過氧化值測定的取樣時間截止到第8 d,本研究選取0、4、8 d三個時間點進行測定。每個樣品重復三次。
1.2.8數據統計分析本文采用SPSS Statistics 17.0數理分析統計軟件進行顯著性水平為0.05的單因素方差分析(ANOVA)。
2.1葡萄籽超微粉的粒度
超微粉碎技術是指通過一定的工藝流程,將粒徑3 mm以上的物料粉碎至10~25 μm以下的微細顆粒的加工技術[15]。圖1展示了本研究所用葡萄籽超微粉的粒徑分布圖,如圖可知葡萄籽超微粉的平均粒徑為2.856 μm,達到超微級別,理論上具有超微粉特有的理化性質。胥佳等[16]利用激光粒度分析儀檢測發現,超微粉碎時間5 min,霞多麗葡萄籽超微粉的粒徑即達到8.57 μm。李華等[17]通過顯微鏡觀察發現,隨著破碎時間的延長,赤霞珠葡萄籽超微粉的粒徑有較大程度的減小,葡萄籽超微粉的顆粒直徑為2.5~22.5 μm,本實驗結果在此范圍內。

圖1 葡萄籽超微粉的粒徑分布Fig.1 Particle size distribution of ultrafine grape seed powder
2.2葡萄籽超微粉的抗氧化活性
本研究采取ABTS+清除能力和Fe3+還原能力兩項指標來考察葡萄籽超微粉的抗氧化活性。由表2所示,霞多麗葡萄籽超微粉表現出很強的ABTS+清除能力和Fe3+還原能力,其Trolox當量分別為12.83 mmol TE/g脫脂干重和10.80 mmol TE/g 脫脂干重。Gibis等[18]對商業葡萄籽用去離子水超聲提取10 min,然后測定其ABTS+清除能力為4.50 mmol TE/g。Selcuk等[19]研究了釀酒及葡萄糖漿加工副產物葡萄籽的70%甲醇提取物的抗氧化活性,結果顯示,釀酒后的葡萄籽與葡萄糖漿生產后的葡萄籽對ABTS+的清除能力分別為:16.45和26.76 μmol TE/g干重,Fe3+還原能力分別為:19.96和36.23 μmol TE/g干重,其結果與本研究結果有較大差異。Kennedy[20]研究了美樂、霞多麗、圓葉葡萄籽的水、甲醇、丙酮、乙醇提取物,發現其多酚含量有顯著性差異(p<0.05),所以推測由于葡萄品種或是提取條件及粉末粒度的不同,導致本實驗結果與文獻報道的差異。

表2 葡萄籽超微粉的抗氧化活性
2.3強化蛋糕成品及感官品評結果
將葡萄籽超微粉按照不同濃度進行添加,焙烤出的蛋糕如圖2所示。由圖中可知,隨著葡萄籽超微粉添加量的增加,蛋糕的體積逐漸變小,顏色逐漸加深。可能由于葡萄籽超微粉的添加會抑制酵母的活性,進而影響蛋糕的起發,且添加量越多,蛋糕的起發效果越差。而感官品評結果則更全面地揭示了未添加葡萄籽超微粉的蛋糕與強化蛋糕在感官品評質量上的差異(表3)。由表中可以看出,除了表面平整度以外,空白組幾乎在各個指標上都獲得了最高的得分,尤其是在內部色澤上的得分顯著高于5%、10%和15%實驗組,因此葡萄籽超微粉對蛋糕的感官品質有一定的影響。但是在某些品質指標如組織、濕潤度和滋味等方面的得分,空白組與添加不同濃度葡萄籽超微粉的蛋糕無顯著性差異(p<0.05),說明葡萄籽超微粉的添加對蛋糕的組織、濕潤度和滋味影響不大。而在香氣和內部色澤上,空白組與不同濃度葡萄籽超微粉添加組有顯著性差異(p<0.05),但是不同濃度葡萄籽超微粉添加組之間無顯著性差異(p<0.05)。對整體接受度的得分進行分析發現,四組在總體接受度上的得分并無顯著差異(p<0.05),說明盡管在一些單項指標上消費者認為強化蛋糕與空白組蛋糕有差異,但不影響強化蛋糕的整體接受程度。

表3 不同添加量的葡萄籽超微粉蛋糕的感官評價結果(n=10)

圖2 空白組與添加不同濃度超微籽粉蛋糕成品Fig.2 Cakes with or without UGSP addition
注:不同字母的數據之間差異顯著(p<0.05)。
因此,以面粉質量的5%、10%和15%的葡萄籽超微粉添加量都適用于開發強化蛋糕,如果將這三個葡萄籽超微粉添加量與本研究所采用的蛋糕生產工藝配合使用,可以生產出整體接受度與傳統蛋糕無顯著差異的強化型蛋糕。
2.4強化蛋糕的抗氧化活性
2.4.1強化蛋糕的自由基清除能力和還原力本研究采用ABTS+清除能力和Fe3+還原能力對空白組及添加葡萄籽超微粉的蛋糕進行抗氧化能力的考察。由圖3可知,不同添加量的葡萄籽超微粉對蛋糕的抗氧化活性有影響。總體上,添加葡萄籽超微粉蛋糕的ABTS+的清除能力和Fe3+的還原能力都要顯著(p<0.05)高于空白組,說明葡萄籽以超微粉形式添加到食品中可以表現出抗氧化性。且隨著葡萄籽超微粉添加量的增加,強化蛋糕對ABTS+的清除能力和Fe3+的還原能力顯著提高(p<0.05)。說明葡萄籽超微粉強化蛋糕的抗氧化性呈現劑量依賴關系。但由圖3可知,添加量為5%和10%的蛋糕,在清除ABTS+能力方面沒有顯著的差異(p<0.05)。Hwang等[21]研究了添加葡萄酒酒腳對冰淇淋抗氧化性的影響,發現當酒腳的添加量從0增加到150 g/kg時,冰淇淋的DPPH清除能力逐漸增強,但酒腳添加量為50、100、150 g/kg的冰淇淋之間沒有顯著性差異(p<0.05);而對于Fe3+還原能力則隨著酒腳添加濃度的增大顯著提高(p<0.05),與本研究的結果相似。

圖3 添加不同濃度葡萄籽超微粉的蛋糕及當量葡萄籽超微粉的抗氧化活性Fig.3 Antioxidant activity of UGSP-fortified cake together with equivalent UGSP注:(A)添加不同濃度葡萄籽超微粉的蛋糕及當量葡萄籽超微粉的ABTS+清除活性,(B)添加不同濃度葡萄籽超微粉的蛋糕及當量葡萄籽超微粉的Fe3+還原活性,不同字母的數據之間差異顯著(p<0.05)。
為了驗證焙烤過程對蛋糕中葡萄籽超微粉的抗氧化能力的影響,對強化蛋糕和當量葡萄籽超微粉(相當于等量強化蛋糕所含的脫脂葡萄籽超微粉的含量)進行了同樣的脫脂、提取和測定處理。結果顯示,經過焙烤后,強化蛋糕的抗氧化活性相比當量的葡萄籽超微粉的抗氧化活性有明顯的減弱。其中強化蛋糕對ABTS+的清除能力比當量葡萄籽超微粉減弱了62.5%(15%實驗組),對Fe3+還原能力則減弱了66.5%(10%實驗組)。這與Peng等[5]的研究結果相似,其發現添加不同濃度(0、300 mg/500 g、600 mg/500 g和1 g/500 g)的葡萄籽提取物(GSE)對面包的抗氧化性有顯著影響,并且焙烤以后的面包對ABTS+的清除能力比當量GSE減弱了30%~40%。推測這種抗氧化能力的降低是由于原花青素在焙烤過程中與蛋糕、面包中的其他物質進行結合、反應,或者是熱處理對原花青素有破壞作用,導致成品蛋糕或面包的抗氧化能力低于理論值。
然而,其他一些學者的研究得到了與本研究不同的結論。陳曉云[22]等人的研究表明,高溫處理(90 ℃超過12 h,50 ℃超過24 h)會顯著減少玫瑰香葡萄籽中原花青素的含量,但總酚含量和DPPH清除能力不因高溫處理而降低,推測原花青素的氧化產物對總酚及DPPH清除能力的貢獻與損失的原花青素相當。此外,Kim[23]等人研究發現,當烘烤溫度從50、100 ℃升到150 ℃時,葡萄籽粉對DPPH的清除能力和對Fe3+的還原能力顯著增強,但當溫度升到200 ℃時,這兩種抗氧化性都顯著降低。
因此,焙烤過程中的加熱溫度、加熱時間等處理條件,及葡萄品種、抗氧化成分的存在形式等對強化蛋糕的抗氧化活性有較大的影響。但可以認為,即使葡萄籽粉的這種抗氧化能力會因焙烤處理而被減弱,以粉末形式把葡萄籽添加到焙烤食品中,依然可以增強焙烤食品的抗氧化能力。
2.4.2強化蛋糕對油脂酸價、過氧化值的影響酸價和過氧化值可反映油脂的氧化酸敗程度,過氧化值反映了油脂初期的氧化情況,酸價反映了油脂整個氧化過程的情況。根據GB 7099-2003[24],糕點中油脂的酸價不得超過5 mg/g,過氧化值不得超過0.25 g/100 g。由圖4可知,隨著貯藏時間的延長,蛋糕油脂的酸價持續上升,但總體上15%實驗組的上升趨勢相對其他三組較為平緩,第8 d時,10%和15%實驗組的酸價顯著(p<0.05)低于空白組和5%葡萄籽超微粉添加組。對于過氧化值,由圖中可知,隨著貯藏時間的增加,蛋糕的過氧化值逐漸升高,但隨著葡萄籽超微粉添加量的增加,其過氧化值上升的越緩慢。

圖4 葡萄籽超微粉對蛋糕酸價的影響Fig.4 The impact of UGSP addition on peroxide value and acid value of cakes
本研究的實驗結果顯示,在8 d的貯藏期內,葡萄籽超微粉對蛋糕的酸價上升有抑制作用,但添加量要達到面粉質量的10%以上才能發揮顯著效果。Lee等[25]的研究也得到了類似的結果,隨著迷迭香提取物添加濃度的增加,紅花油的酸價在相同貯藏期內的增長速度減慢,當添加量為300 ppm時,紅花油的氧化受到最大的抑制作用。同樣,葡萄籽超微粉對過氧化值的增長也表現出了抑制作用,且以面粉質量的5%作為添加量即可產生顯著的抑制作用,同樣,曹盛等[2]發現在30 d的儲藏期中添加6%綠茶粉的蛋糕比普通蛋糕的過氧化值低。因此,葡萄籽超微粉對蛋糕的酸價和過氧化值的升高都有顯著的抑制作用,其作用效果與迷迭香提取物和綠茶粉對油脂氧化進程的抑制效果相似,但添加量需分別達到面粉質量的10%以上才能發揮顯著的抑制效果。
霞多麗葡萄籽超微粉的ABTS值和FRAP值分別為12.83、10.80 μmol TE/g 脫脂干重,表明霞多麗葡萄籽超微粉有作為天然抗氧化劑的開發潛力。將不同含量的葡萄籽超微粉添加到蛋糕中,制成成品蛋糕,感官品評結果表明,盡管添加葡萄籽超微粉和未添加葡萄籽超微粉的蛋糕在內部色澤、香氣、顆粒感三項指標上空白組蛋糕和添加葡萄籽超微粉組蛋糕有顯著性(p<0.05),但在濕潤度、組織、滋味和整體接收度上,空白組蛋糕與添加葡萄籽超微粉組蛋糕無顯著性(p<0.05)差異,表明葡萄籽超微粉強化蛋糕具有良好的感官品質。對強化蛋糕進行抗氧化性能力的測定發現,隨著超微粉添加量的增加,強化型蛋糕對ABTS+的清除能力、對Fe3+的還原能力顯著增強,且添加量大于10 g/100 g面粉時,酸價的增長速度顯著減慢,過氧化值的增長速度也顯著減慢,說明葡萄籽超微粉強化蛋糕比傳統蛋糕有更好的抗氧化功效。因此,在蛋糕制作中添加10%或15%的葡萄籽超微粉,可開發出使用品質較好,且有一定抗氧化功能的強化型蛋糕。
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The sensory quality and antioxidant activity of cake fortified with ultrafine grape seed powder
JIN Qing,HE Yong-xi,ZHANG Ting,LI Jing-ming*
(College of Food Science and Nutritional Engineering,China Agriculture University,Beijing 100083,China)
Grape seeds have abundant polyphenols,such as flavonoids,especially proanthocyanidins,which show strong antioxidant activities and resistant abilities to many diseases. In this essay,Chardonnay grape seeds were grinded to ultrafine powder,and their antioxidant activities were tested. Meanwhile,ultrafine grape seed powder(UGSP)was added to cake at different concentrations(5%,10%,and 15%),and a proper bakery process was established. At last,sensory evaluation and antioxidant effect of fortified cake were conducted to confirm the final amount of UGSP addition. The results showed that UGSP of Chardonnay had the ability to clear ABTS+and showed Fe3+reducing power(12.83 and 10.80 mmol TE/g defatted dry weight,respectively). As to the fortified cake,it also showed strong antioxidant ability. The ABTS+scavenging ability and Fe3+reducing power of UGSP-fortified cake were enhanced significantly(p<0.05)with the increasing amount of UGSP addition. What’s more,the acid value and peroxide value of cake were inhibited by the addition of certain amount of UGSP during their shelf life. As to general sensory acceptance,cakes of different UGSP concentrations did not show significant difference. Thus,combining with the result of antioxidant ability,we recommended the supplemented amount of UGSP would be 10% and 15%.
Ultrafine grape seed powder;cake;antioxidant activity;sensory evaluation
2015-04-23
金青(1990-),女,碩士研究生,研究方向:天然產物開發與綜合利用,E-mail:jinqing622@163.com。
李景明(1969-),男,博士,副教授,研究方向:天然產物開發與綜合利用,E-mail:lijingming@cau.edu.cn。
公益性行業(農業)科研專項經費項目(201303076-03);北京市教委科學研究與研究生培養共建項目。
TS
A
1002-0306(2016)01-0000-00
10.13386/j.issn1002-0306.2016.01.000