西兰花无麸质海绵蛋糕制备及其抗氧化性研究

（海宁市食品农产品检验检测中心，浙江海宁314400）

近年来由谷蛋白引起的过敏和免疫反应的发病率逐渐升高[1]，乳糜泻就是因摄入含麸质食品（主要是麦类及其制品）而诱发的自身免疫性肠病，也称之为麸质不耐症；研究报道乳糜泻主要发生在欧美国家，发病率达1%，近年来中国乳糜泻病例报道也逐渐增大。无麸质食品是治疗麸质不耐症的唯一食品，但无麸质食品存在口感差、营养价值低等缺陷；通过额外添加活性功能物质可以提高无麸质食品的营养价值[2]，而购买活性功能物质直接在生产过程使用则又大大增加了生产成本，通过加工使用果蔬副产物作为活性功能物质来源可降低生产成本。

流行病学表明，增加如西兰花等十字花科蔬菜的摄入可降低癌症和心血管治病的风险[3]，卷心菜、菜花和西兰花等芸苔属蔬菜含有芥子硫苷，这是一组具有预防功能特性的含硫葡萄糖苷；当植物组织被粉碎或咀嚼破坏时，释放内源性酶黑芥子酶将硫苷（glucosinolate，GLS）水解成异硫氰酸酯和吲哚等生物活性物质，未水解的GLS不具有生物活性。萝卜硫素是研究最广泛的一种异硫氰酸酯，许多体内和体外研究均显示异硫氰酸酯和吲哚衍生物具有抗癌功能[4]。西兰花同时还富含酚类的活性物质，具有很高的抗氧化能力[5]。而目前西兰花的消费只占其生物质的30%，西兰花的茎、叶等副产物废弃量大，造成了严重的资源浪费和及经济损失；研究表明，西兰花茎、叶等副产品也富含GLS和酚类物质，也具有抗氧化、抗癌等功效[6]。最新研究显示萝卜硫素在治疗肥胖症研究方面取得良好成果，未来西兰花及其加工制品将是天然、健康的减肥食品来源[7]。

以西兰花副产物拟制备富含异硫氰酸酯、多酚等生物活性物质的新型无麸质海绵蛋糕，以新型无麸质海绵蛋糕理化特性、GLS含量、总酚含量及其抗氧化能力为分析指标，研究添加西兰花副产物粉对无麸质海绵蛋糕品质的影响。以期开发出口感佳且富含营养的新型无麸质海绵蛋糕，为西兰花的综合加工利用以提高其经济附加值提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

西兰花：当地超市；甲醇、正己烷（国产分析纯）；羧甲基纤维素钠（carboxymethyl cellulose sodium，CMC）：武汉东康源科技有限公司；苯甲基硫代葡萄糖苷标准品与水溶性维生素 E、ABTS：Sigma-Aldrich公司；2，4，6-三（2-吡啶基）三嗪，6-Tris（2-pyridyl）-s-triazine（TPTZ）：Bio-rad 公司；Trolox 标准品：北京索莱宝科技有限公司。

HHS-11-4恒温水浴锅：浙江托普仪器公司；Alpha-1506型紫外可见分光光度计：上海谱元析有限公司；FA2004N分析天平：上海精密有限公司。

1.2 西兰花冻干粉制备

挑选没有机械损伤的成熟西兰花叶片，洗涤并在95℃水中热烫1 min，钝化西兰花叶子所含的黑芥子酶和多酚氧化酶；同时移除叶柄和主要叶脉。将西兰花叶片冷冻干燥并研磨，过60目筛得西兰花冻干粉，将BLP储存在密闭容器中保存于冰箱备用。

1.3 无麸质海绵蛋糕制备

无麸质海绵蛋糕制备参照Krupakozak等[8]方法修改如下：将鸡蛋液、白砂糖、食盐倒入打蛋缸内，先用慢速搅拌1 min至糖全部溶化，立即加入混合过筛的土豆粉、玉米粉，慢速搅拌0.5 min，再加入蛋糕油快速搅打4 min（面糊色泽由浅黄色变为乳黄色，最终为乳白色，面糊体积变为原来2.5倍），加入清水搅拌0.3 min，最后转为慢速搅拌并加入油脂搅拌0.2 min，混合均匀，整个过程搅打蛋糕面糊时间为6 min。将BLP按照0、3%、6%和9%比例代替马铃薯粉和玉米粉总量，制备西兰花-无麸质海绵迷你蛋糕。将30 g面团放入纸杯中并在180℃烘烤25 min。将烤制的西兰花-无麸质海绵蛋糕在室温下冷却2 h后；冷冻干燥、研磨成细粉过60目，并存放在密闭容器于冰箱中备用。西兰花无麸质海绵蛋糕制备 4 种工艺参数（B0、B1、B2、B3）见表1。

表1 西兰花无麸质海绵蛋糕制备工艺参数Table 1 Preparation parameters of broccoli gluten-free sponge cake

1.4 BLP基本理化指标测定

蛋白质含量测定参照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》；灰分含量测定参照GB 5009.4-2016《食品安全国家标准食品中灰分的测定》。

1.5 硫代葡萄糖苷含量的测定

1.5.1 硫代葡萄糖苷标准曲线测定

硫代葡萄糖苷含量的测定参照张涛等[9]方法测定，具体修改方法如下：称取苯甲基硫代葡萄糖苷标准品0.071 0 g用去离子水溶解后定容于50 mL容量瓶中配成 3.17 μmol/L 标准液。精密量取 2.5、5.0、7.5、10、12.5 mL标准液于25 mL容量瓶中依次加入0.1%CMC 3.0 mL、4.0 mmol/L氯化钯2 mL后加去离子水定容，在室温反应1 h后，于520 nm处测定吸光值，得到标准曲线方程为：A=0.042 36C+0.030 4（R2=0.998 7）。

1.5.2 西兰花无麸质海绵蛋糕硫代葡萄糖苷含量测定

准确称取10.00 g样品于250 mL三角瓶中加入95%乙醇100 mL于200 r/min条件下浸提1 h，在4 000 r/min条件下离心15 min，取上清液。取2.0 mL上清液于试管中加入0.1%CMC 3.0 mL、4.0 mmol/L氯化钯2 mL，在室温反应1 h，对照组以相应试剂做空白，于520 nm处测定吸光值，按1.5.1标准曲线计算GLS含量。

1.6 总酚含量测定

西兰花无麸质海绵蛋糕总酚含量采用福林酚法参照Horszald等[10]修订如下：称取样品粉末和BLP各10.00 g于250 mL三角瓶中，加入60%乙醇溶液50mL，在200 r/min条件下振荡30 min，于4 000 r/min条件下离心15 min，沉淀按上述条件再提取一次，合并两次滤液为样品液。取15 μL样品液于微孔板中并加入250 μL福林酚试剂（用水按体积比1∶15稀释），混合后在黑暗处反应10 min；然后加入25 μL 20%碳酸钠溶液，混合后反应20 min，于755 nm处用酶标仪测定吸光值。以没食子酸（0.03 mg/L～1.0 mg/L）制作标准曲线，结果表示为mg/g。

1.7 西兰花无麸质海绵蛋糕抗氧化能力测定

1.7.1 ABTS+自由基测定

ABTS+自由基清除活性测定根据Biegańskamarecik等[11]方法测定修改如下：将0.007 mol/L ABTS溶液与0.002 mol/L过硫酸钾溶液以1∶0.5的比例混合在室温下在避光放置12 h～16 h。测定前，将ABTS溶液用pH7.4的磷酸盐缓冲液（phosphate buffer solution，PBS）稀释直到 ABTS 溶液达到 0.700（±0.020）的吸光度。将1.6提取上清液（50 μL）与5 mL稀释的ABTS溶液混合，37℃下反应5 min后在734 nm测定其吸光度A734，以PBS缓冲液用作空白。平行测定3次，根据以下公式算ABTS+自由基的清除率，结果用μmol/mL Trolox相对值表示。

1.7.2 还原能力测定

现配铁还原能力（ferric reduction ability power，FRAP）溶液：0.3mol/L pH 3.6醋酸盐缓冲液、10 mmol/L溶于40 mmol/L HCl的TPTZ溶液和20 mmol/LFeCl3以10∶1∶1体积比混合。取1.6样品液5 μL中加入245 μL FRAP溶液，于室温反应10 min后，在593 nm处测定样品和标准对照Trolox还原Fe3+的能力，结果用mmol/mL Trolox相对值表示[12]。

1.7.3 超氧阴离子自由基（O2-·）清除能力测定

西兰花无麸质海绵蛋的O2-·清除能力参考姜宁等[13]采用邻苯三酚氧化法测定，以Trolox为标准品，以Trolox浓度为0.3 mmol/L～10 mmol/L制作标准曲线，测定西兰花无麸质海绵蛋的O2-·清除能力，结果用μmol/mL Trolox相对值表示。

1.8 感官评价

随机挑选10名品尝志愿者根据GB/T 14612-2008《粮油检验小麦粉面包烘焙品质试验中种发酵法》对西兰花无麸质海绵蛋糕颜色、香气、味道以及质地进行感官评价，结果表示为10名品尝志愿者分数的平均值。西兰花无麸质海绵蛋糕感官评价指标见表2。

表2 西兰花无麸质海绵蛋糕感官评价指标Table 2 Sensory evaluation index of broccoli gluten-free sponge cake

2 结果与分析

2.1 西兰花冻干粉（broccoli lyophilized powder，BLP）基本指标分析

理化分析表明西兰花蛋白含量较高为（20.87±0.50）%，灰分含量为（10.35±0.27）%；活性成分 GLS和总酚含量分别为（4.76±0.32）、9.45 mg/g。由表2可知，其具有较高的ABTS+自由基清除能力，这归结于其含有较多的总酚，西兰花的还原能力较弱。BLP基本理化指标见表3。

表3 为西兰花冻干粉基本理化指标Table 3 The basic physical and chemical indicators of broccoli lyophilized powder（BLP）

2.2 添加BLP无麸质海绵蛋糕GBL和总酚含量

BLP添加量对无麸质海绵蛋糕GBL和总酚含量的影响见图1。

由图1可知随着BLP含量的增加GLS含量成比例增加，统计分析显示GLS含量与BLP含量之间存在正相关（r=0.90），且 B1、B2、B33 组 GLS 含量增加具有统计学意义（p＜0.05）。同样，TPC含量的增加与BLP添加量成正相关（r=0.92），与对照组B0相比，添加BLP的无麸质海绵蛋糕TPC含量显著增加（p＜0.05），B1组增加了67%，在B3中TPC含量已接近1 mg/g；但随着BLP含量的增加，TPC含量没有显著增加（p＞0.05）。

图1 BLP添加量对无麸质海绵蛋糕GLS和总酚含量的影响Fig.1 Effect of BLP addition on GLS and total phenolic content of gluten-free sponge cake

2.3 添加BLP无麸质海绵蛋糕抗氧化能力

BLP添加量对无麸质海绵蛋糕抗氧化能力影响见图2。

图2 BLP添加量对无麸质海绵蛋糕抗氧化能力影响Fig.2 Effect of BLP addition on antioxidant capacity of glutenfree sponge cake

由图2可知，与对照组相比，所有添加BLP的组别 B1、B2、B3的抗氧化能力显著提高（p＜0.05），而且 B1、B2、B3的抗氧化能力与BLP添加量呈正相关（rABTS=0.98，rFRAP=0.99，=0.96），抗氧化能力随着 GLS 和总酚含量的增大显著提高（p＜0.05）；添加9%BLP后其对ABTS+自由基清除能力比对照组提升了2.4倍，对FRAP的还原能力提升了10.5倍，对O2-·清除能力提升了36倍；由此可知，添加BLP能显著的提高无麸质海绵蛋白抗氧化能力。

2.4 添加BLP无麸质海绵蛋糕的感官评价

添加BLP对无麸质海绵蛋糕的感官评价的影响见图3。

图3 添加BLP对无麸质海绵蛋糕的感官评价的影响Fig.3 Effect of adding BLP on sensory evaluation of gluten-free sponge cake

如图3所示，对照组无麸质海绵蛋糕整体感官质量显著高于试验组（p＜0.05），据10名品尝志愿者反馈信息可知，对照组无麸质海绵蛋糕具有典型的海绵蛋糕特征金黄色，试验组海绵蛋糕特征颜色为绿色，且随着BLP含量的增加色泽加深，同时伴随着GLS含量的增大，西兰花特征气息明显增大，消费者接受程度显著下降；添加6%和9%BLP的海绵蛋糕消费者接受程度为49%和45%。基于消费者偏好分布，选择BLP添加量为3%，接受程度为60%，与空白对照组差10%，二者最近接；B1试验组的西兰花无麸质海绵蛋糕色泽为抹茶绿、具有海绵蛋糕典型的风味外还有淡淡的西兰花特殊气息，口感细腻，稍有潮湿感，柔软适度、触感好且有弹性。

3 讨论

国内外对水果和蔬菜加工过程产生的副产物均进行了大量的研究以提升体附加值[14-15]，果蔬副产品是膳食纤维和天然活性功能物质的重要来源。国内对西兰花副产物功效特别是抗氧化特性进行了大量研究，研究结果显示西兰花茎和叶含有较高水平的总酚，表现出良好的抗氧化和抗癌特性[5-6，16-17]。最近有研究西兰花叶子提取物作为饮料中功能活性物质的来源，如Dziki D等[18]研发的含有西兰花浓缩物的绿茶饮料，其中硫苷含量最高能达到7.5 mg/g，其显著特征是总酚含量较高，最高达到688 mg/100 mL，对DPPH自由基的清除能力高于100 μmol/mL Trolox。而西兰花很少添加到食品中，据国内研究数据显示，西兰花作为功效成分尚未在烘焙产品中使用。

本研究中使用的BLP的显著特征是蛋白质含量较高，西兰花的营养成分一方面取决于品种和生长条件。在本试验中对BLP冷冻干燥预处理，处理方式也可能对其其营养特性产生影响。另一特点是BLP总酚含量较高，这与Reis[19]、Martinez等[20]学者鉴定花椰菜中酚类化合物含量在5.38 mg/g～13.10 mg/g结论是一致。总酚等生物活性化合物的存在有助于提高BLP的抗氧化能力。在本研究中添加BLP后的海绵蛋糕对O2-·清除能力极显著增大，提升了36倍。

烘焙加工后食品中生物活性化合物的稳定性以及作为功能成分的有效性是本试验关注的焦点，在本试验中西兰花无麸质海绵蛋糕GLS含量并不是随着西兰花添加量的增加成线性增加，如B2与B1相比GLS增加了0.44倍，而B3与B1相比则增加了0.11倍；Ciska等[21]报道了煮熟的布鲁塞尔豆芽中GLS含量降解出现类似的趋势。上述现象可归结于热处理过程中植物组织的降解、且GLS与细胞壁结合部分被释放，同时还存在食物体系生物活性化合物之间存在协同相互作用。如Xu等[22]报道了蔗糖和GLS之间的相互作用。在西兰花中添加蔗糖可抑制了GLS在储存期间的降解。Giambanelli等[23]还报道了马铃薯淀粉与玉米淀粉达到一定比例可对GLS产生保护作用，如西兰花冻干粉与玉米/马铃薯淀粉的比例为1∶9时，GLS的热降解受到抑制。在本试验中，海绵蛋糕配方中蔗糖占15%，且马铃薯淀粉/玉米粉与西兰花冻干粉比例超过1∶9，因此，蔗糖、马铃薯淀粉/玉米粉和西兰花生物活性化合物之间的存在相互作用，从而一定程度上保证了烘焙加工后食品中生物活性化合物的稳定性和有效性。

高GLS含量的食物对健康有益，GLS降解过程中产生的异硫氰酸酯，这是芸苔属蔬菜的抗癌作用关键物质[24]。即使水解GLS的黑芥子酶在烘焙期间失活，肠道菌群也能降解GLS并释放异硫氰酸酯。

4 结论

本试验结果表明，添加BLP显著提高了无麸质海绵蛋糕的抗氧化能力，经试验，本试验配方一定程度上能保证烘焙加工后海绵蛋糕GLS的稳定性，使制备的西兰花无麸质海绵蛋糕具有较高水平的GLS含量。感官评价的结果表明，添加3%的BLP的无麸质海绵蛋糕的接受程度为90%，呈抹茶色，具有海绵蛋糕典型的风味外还有淡淡的西兰花特殊气息，口感细腻，稍有潮湿感，柔软适度、触感好且有弹性。此时的GLS含量为1.34 mg/g、总酚含量为0.77 mg/g，对超氧阴离子自由基清除能力为0.79 μmol/mL Trolox、对ABTS+自由基清除能力为1.04 μmol/mL Trolox、还原能力为2.57 μmol/mL Trolox。