本科毕业设计论文

河北经贸大学硕士学位论文摘要烘焙产品是世界上最受欢迎的食品之一，海绵蛋糕作为其主要形式。传统的海绵蛋糕营养价值较低，已经不能满足人们对食品的营养要求，并且蛋糕的高脂肪和高蔗糖含量并不适合糖尿病患者食用。本文结合河北省优质杂粮资源小米、黑麦和坚果类杏仁，部分代替低筋小麦粉制作海绵蛋糕，为海绵蛋糕提供多种优质蛋白质、淀粉、膳食纤维、维生素、不饱和脂肪酸等；海绵蛋糕较高的蔗糖含量带来了较高的热量，因此选用赤藓糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、山梨糖醇完全替代蔗糖，分别研究对海绵蛋糕的影响，挑选出更合适的蔗糖代替物。并且对杂粮海绵蛋糕的血糖生成指数（GI）进行测定，以及研究杂粮海绵蛋糕对2型糖尿病人餐后血糖的影响。具体研究如下：（1）小米粉添加量对低筋小麦粉RVA特性表明，峰值粘度总体随小米粉替代量的增加而增加，当小米粉的替代量达到50%、100%时峰值粘度较0%增加了19.83%（p<0.05），37.79%（p<0.05）；低谷粘度总体趋势呈先增加后降低，替代量为50%达到最大值，较0%增加了15.1%；小米粉的添加显著提高了混粉的糊化温度，并且峰值时间随小米粉添加量的增加而减小。（2）小米粉的添加明显影响了海绵蛋糕的色度与色差，增加了蛋糕的黄色度，使海绵蛋糕整体表现为金黄的色泽，增加感官品质。综合质构特性和感官评价得出小米粉的替代量为50%时，产品品质、口感达到最优。因此将50%小米粉，50%低筋小麦粉的混合粉作为下一步杂粮海绵蛋糕配方研制的基础粉。（3）研究比较山梨糖醇、赤藓糖醇、木糖醇、麦芽糖醇与蔗糖对鸡蛋打发液比重、面糊比重、质构特性和感官评价的影响。结果显示，引入赤藓糖醇、木糖醇、麦芽糖醇和山梨糖醇的蛋液打发液比重与蔗糖对照组差异不显著；引入赤藓糖醇与麦芽糖醇的面糊比重显著高于对照组（p<0.05），分别比对照组增加了16.57、15.43%，木糖醇与山梨糖醇的面糊比重显著低于对照组（p<0.05），分别比对照组降低了4.60、5.14%。综合4种糖醇的质构特性与感官评价，对海绵蛋糕品质评分由高到低分别为木糖醇、山梨糖醇、蔗糖、麦芽糖醇、赤藓糖醇。因此选用木糖醇作为蔗糖的代替物更为合适。（4）通过鸡蛋液、杏仁粉、黑麦粉的三因素三水平正交试验确定最终配方，杏仁粉添加量为35%、鸡蛋添加量为200g、黑麦粉添加量为10%。适合杂粮海绵蛋糕的烘焙方式为中低温烘焙，最适温度为140℃。对比传统海绵蛋糕，杂粮海绵蛋糕较多的杂粮的添加，口感较传统海绵蛋糕稍差，但是在硬度、弹性、香气与颜色方面有明显改善。（5）体外消化实验测定eGI值，对照蛋糕和杂粮海绵蛋糕的eGI分别为67.7、52.7；根据国标《食物血糖生成指数测定方法》测得GI值为30.6±9.60，GI≤55为低GI食物；研究杂粮海绵蛋糕与对照蛋糕对2型糖尿病患者早餐指尖血葡萄糖的影响显示，空腹血糖（FBG）差异不显著，餐后2小时血糖（2hBG）表现出极显著差异（p<0.01），杂粮海绵蛋糕的2hBG较对照蛋糕低21.40%。表明杂粮海绵蛋糕有明显改善餐后血糖的效果。关键词：海绵蛋糕、糖醇、糊化特性、血糖生成指数（GI）、2型糖尿病、餐后血糖

AbstractBakeryproductsareoneofthemostpopularfoodsintheworld,withspongecakeastheirmainform.Traditionalspongecakeshavelownutritionalvalueandcannolongermeetpeople'snutritionalrequirementsforfood,andthehighfatandhighsucrosecontentofcakesarenotsuitablefordiabetics.ThisarticlecombinesHebeiProvincewithhigh-qualitymiscellaneouscerealresourcesmillet,rye,andnutalmondstopartiallyreplacelow-glutenwheatflourtomakespongecakes,whichprovidespongecakeswithavarietyofhigh-qualityproteins,starch,dietaryfiber,vitamins,andunsaturatedfattyacids;Thesucrosecontentbroughthighcalories,soerythritol,xylitol,maltitol,andsorbitolwereusedtocompletelyreplacesucrose,andtheeffectsonspongecakewerestudiedseparatelytoselectamoresuitablesucrosesubstitute.Theglycemicindex(GI)ofmultigrainspongecakewasmeasured,andtheeffectofmultigrainspongecakeonpostprandialbloodglucoseintype2diabeticpatientswasstudied.Thespecificresearchisasfollows:(1)RVAcharacteristicsofmilletflouradditiontolowglutenwheatflourshowedthatthepeakviscosityincreasedwiththeincreaseofthesubstitutionamountofriceflour.Whenthesubstitutionamountofriceflourreached50%and100%,thepeakviscosityincreasedby19.83%(p<0.05)and37.79%(p<0.05)comparedwith0%.Theoveralltrendofthetroughviscositywasfirsttoincreaseandthentodecrease,andreachedthemaximumvaluewhenthesubstitutionquantitywas50%,whichincreasedby15.1%comparedwith0%.Theadditionofmilletfloursignificantlyincreasedthegelatinizationtemperatureandthepeaktimedecreasedwiththeincreaseoftheamountofriceflour.(2)Theadditionofmilletfloursignificantlyaffectsthechromaandcolordifferenceofthespongecake,increasestheyellownessofthecake,makesthespongecakeappeargoldenincolor,andincreasesthesensoryquality.Basedoncomprehensivetexturecharacteristicsandsensoryevaluation,whenthereplacementamountofmilletflouris50%,theproductqualityandtasteareoptimal.Therefore,themixedflourof50%milletflourand50%low-glutenwheatflourisusedasthebasicflourforthedevelopmentofthenextmulti-grainspongecakerecipe.(3)theeffectsofsorbitol,agitlitol,xylitol,maltitolandsucroseonthespecificgravity,batterspecificgravity,texturecharacteristicsandsensoryevaluationwerecompared.Theresultsshowedthattherewasnosignificantdifferencebetweenthefoamingproportionoftheeggliquidintroducedwitherythritol,xylitol,maltitolandsorbitolandthatofthesucrosecontrolgroup.Thebatterspecificgravityofintroducingagitlitolandmaltitolwassignificantlyhigherthanthatofthecontrolgroup(p<0.05),increasingby16.57and15.43%,respectively,whilethebatterspecificgravityofxylitolandsorbitolwassignificantlylowerthanthatofthecontrolgroup(p<0.05),decreasingby4.60and5.14%,respectively.Basedontheinfluenceoffoursugaralcoholsontexturecharacteristicsandsensoryevaluation,thespongecakequalityscoresfromhightolowwerexylitol,sorbitol,sucrose,maltitolanderythritol,respectively.Therefore,itismoreappropriatetousexylitolasasubstituteforsucrose.(4)Thefinalformulawasdeterminedbythree-factorandthree-levelorthogonaltestofeggliquid,almondpowderandryepowder.Theadditionamountofalmondpowderwas35%,theadditionamountofeggwas200gandtheadditionamountofryepowderwas10%.Suitableforcoarsegrainspongecakebakingformedium-lowtemperaturebaking,theoptimumtemperatureis140℃.Comparedwiththetraditionalspongecake,themultigrainspongecakehasmoremultigrainaddition.Thetasteisslightlyworsethanthetraditionalspongecake,butthehardness,elasticity,aromaandcolorareobviouslyimproved.(5)theeGIvaluewasdeterminedbyinvitrodigestionexperiment,andtheeGIvaluesofthecontrolcakeandthemultigrainspongecakewere67.7and52.7,respectively.Accordingtothenationalstandard"methodforthedeterminationoffoodglycemicindex",theGIvaluewas30.6±9.60,andtheGI≤55waslowGIfood.Tostudytheeffectofmultigrainspongecakeandcontrolcakeonbloodglucoseinthefingertipoftype2diabetespatientsatbreakfast,itwasfoundthattherewasnosignificantdifferenceinfastingbloodglucose(FBG),andthe2-hourpostprandialbloodglucose(2hBG)showedaverysignificantdifference(p<0.01).The2hBGofmultigrainspongecakewas21.40%lowerthanthatofcontrolcake.Theresultsshowedthatthemultigrainspongecakehadasignificanteffectontheimprovementofpostprandialbloodglucose.Keywords:spongecake；sugaralcohol；gelatinizationcharacteristics；glycemicindex(GI)；type2diabetes；postprandialbloodglucose

目录1绪论 81.1蛋糕概述 81.2小米营养价值及应用 81.3苦杏仁营养价值及应用 91.4黑麦营养价值及应用 111.5糖醇介绍及在蛋糕中的应用 111.5.1糖醇介绍 111.5.2糖醇在蛋糕中的应用 131.6糖尿病现状及营养需求 141.7立题背景与意义 141.8课题研究研究的主要内容 152小米粉、低筋小麦粉混粉RVA特性及对质构特性的影响 162.1引言 162.2材料与设备 162.2.1实验材料 162.2.2实验设备 162.3试验方法 162.3.1海绵蛋糕制作 172.3.2杂粮基本营养成分的测定 172.3.3感官评价 172.3.4色度测定 182.3.5质构特性测定 182.3.6混合粉糊化特性测定 182.3.7蛋糕高径比测定 182.3.8数据分析 182.4结果与分析 192.4.1原料的基本成分分析 192.4.2小米粉对低筋小麦粉糊化特性影响 192.4.3小米粉添加量对蛋糕品质的影响 202.4.4小米粉添加量对蛋糕色度的影响 212.7小结 233蔗糖糖醇对海绵蛋糕品质的影响 243.1引言 243.2材料与设备 243.2.1试验材料 243.2.2实验设备 243.3试验方法 243.3.1海绵蛋糕对的制作 243.3.2蛋糕高径比测定 253.3.3蔗糖和糖醇对鸡蛋打发液比重的测定 253.3.4蔗糖和糖醇对面糊比重的测定 253.3.5感官评价 253.3.6质构特性测定 253.3.7数据分析 253.4结果与分析 253.4.1蔗糖和糖醇对鸡蛋打发液比重的影响 253.4.2蔗糖和糖醇对面糊比重的影响 263.4.3蔗糖和糖醇对蛋糕质构特性的影响 273.4.4蔗糖和糖醇对海绵蛋糕感官指标的影响 283.5小结 294复合杂粮蛋糕配方研究 304.1引言 304.2材料与设备 304.2.1实验材料 304.2.2实验设备 304.3试验方法 304.3.1感官评价 304.3.2质构特性测定 304.3.3数据分析 304.4结果与分析 314.4.1杏仁粉添加量的确定 314.4.2黑麦粉添加量的确定 324.4.3鸡蛋液添加量的确定 334.4.4复合杂粮海绵蛋糕配方正交试验结果 334.4.5烘焙温度对杂粮蛋糕品质的影响 344.4.6试验蛋糕与对照蛋糕对比研究 354.5本章小结 385试验蛋糕体内外GI值测定以及对2型糖尿病人血糖影响研究 405.1引言 405.2材料与设备 405.2.1实验材料 405.2.2实验设备 405.3方法与步骤 405.3.1体外消化实验测定eGI（ExternalGlycemicIndex）值 405.3.2人体消化试验测定GI值 415.3.3蛋糕对糖尿病人群早餐血糖影响 435.3.4数据处理 435.4结果与分析 445.4.1体外消化实验测定eGI值 445.4.2人体消化试验测定GI值 445.4.3海绵蛋糕对糖尿病人群早餐指尖血葡萄糖影响 455.5小结 464结论与展望 46致谢 48

1绪论1.1蛋糕概述烘焙产品是世界上最受欢迎的食品之一，而蛋糕作为其主要形式，是一类具有高脂肪和蔗糖含量的甜味高热量烘焙产品，通常具有高比容和柔软质地。蛋糕常用的原料有低筋面粉、鸡蛋、白砂糖、乳化剂、泡打粉、食用油等。蛋糕中最常见的工艺形式有两种，包括全蛋打发的海绵蛋糕ADDINNE.Ref.{51D1F6CF-77F7-43A1-9AC8-7BD71D6A757E}[1]和蛋清、蛋黄分离打发的戚风蛋糕ADDINNE.Ref.{3017EAAB-ECF8-4E96-8860-E19CA52B46B8}[2]。海绵蛋糕是利用鸡蛋蛋白的起泡性，与蔗糖一起打发的过程中使蛋白体系中充入大量的空气，然后再加入低筋小麦粉，高温烘焙而成的一类烘焙产品，因其质地松软、内部结构酥松多孔类似于海绵一样而得名，我国也称海绵蛋糕为清蛋糕。蛋糕的主要问题是高脂肪和高蔗糖含量，这使它们变成了高热量产品ADDINNE.Ref.{8B2AC85F-AB83-4B9F-BE27-DB7CE43B1AD6}[3]。并且由于小麦粉本身存在着某些营养缺陷，导致传统的海绵蛋糕营养价值较低，已经不能满足人们对食品的营养保健要求。近年来，为了满足消费者的需求，海绵蛋糕在研制的过程中添加多种营养素较为丰富的杂粮来替代部分传统低筋小麦粉来提高蛋糕的营养性，包括豆渣蛋糕ADDINNE.Ref.{4D82D976-2AA5-4506-9A32-48A69C82B438}[4]、苦荞蛋糕ADDINNE.Ref.{674C1B3F-E135-40D9-9717-3DA68FFBBD13}[5,6]、燕麦蛋糕ADDINNE.Ref.{F75DDA19-EEC5-427E-A7ED-E9842CECDF96}[7]、南瓜蛋糕ADDINNE.Ref.{054BBF94-DA13-474B-BA30-EA1592FBF4CF}[8]、马铃薯蛋糕ADDINNE.Ref.{82FADBCE-48A0-4A86-95B0-B55853FB6CAF}[9]、红豆蛋糕ADDINNE.Ref.{E8974711-5E2A-49DE-92A3-5CC1BE23F06F}[10]、玉米蛋糕ADDINNE.Ref.{13F0937E-ACE4-4DA2-AEF2-B96D602E2F36}[11]、大豆蛋白蛋糕ADDINNE.Ref.{2F3A88D1-D489-403D-89CE-DAAA7BC79658}[12]等，使海绵蛋糕具有更高的营养价值，更能满足糖尿病人群的营养需求，同时也能满足老人、儿童甚至肥胖者对此类食品的需求。1.2小米营养价值及应用我国是谷子的种植大国，谷子属于禾本科植物，脱壳称之为小米，粒小金黄。谷子是我国最古老的栽培农作物之一。主要种植于亚欧大陆温带地区，在日本、欧洲有小范围种植，我国小米种植地主要在黄河中上游地区，是北方居民经常食用的杂粮之一。小米的营养价值很高，含有蛋白质、脂肪、糖类、多种维生素，及钙、磷、铁等人体所必需的营养物质，各营养素比例适宜且消化率高，是良好的营养源ADDINNE.Ref.{104044A9-E39B-41E1-91CB-ADEF31947CC8}[13]。小米氨基酸种类丰富，尤其是含有较丰富的人体必需的8种氨基酸。冯耐红ADDINNE.Ref.{4669B7B6-B46C-4133-B6DA-FDFA6F168268}[14]等研究了10种品牌小米的营养成分，小米蛋白质含量变化范围在11.4%～13.7%，其中必需氨基酸（EAA）含量为4.4%～5.0%，其营养价值较小麦粉高。小米中碳水化合物主要成分是淀粉，淀粉主要包含直链淀粉和直链淀粉，不同产地的小米的直链淀粉含量不同，直链淀粉含量在9.42%~16.12%之间ADDINNE.Ref.{3454D1F9-AB88-4C2C-AEBC-FB9BF8E39057}[15]，说明谷子的种植地域和品种对直链淀粉的含量存在较大的影响。相关研究表明，小米脂肪含量与种植地域和品种有关，具有丰富的不饱和脂肪酸。崔素萍ADDINNE.Ref.{1A7E7014-80A7-4A11-981C-23D54D652E27}[16]等使用超声波方法对6种不同产地的小米脂肪进行提取，其中不饱和脂肪酸主要包括油酸、亚油酸和亚麻酸，总量占比在76.7%～88.6%之间，分别占比16.0%～30.6%、44.4%～68.0%和0%～2.8%；饱和脂肪酸主要为棕榈酸和硬脂酸，总量占比11.5%～23.3%。由于小米含有优质蛋白质、多种不饱和脂肪酸、多种维生素和对人体有益的功能成分，并且随着生活水平的不断提高，人们在饮食上的要求也越来越高，逐渐重视食品的营养及保健功能。因此多种以小米为原料的主食类食品、休闲食品、发酵食品应运而生。赵旭等ADDINNE.Ref.{56A5EE4A-92AD-4C75-968F-BA62256FCA44}[17]以小米粉为原料研究营养型杂粮面包配方，小米粉添加量为20%品质较好，并且常温保存的保质期可以达到7天。白云霏ADDINNE.Ref.{D6F2BC2E-4F28-4424-80DF-E0DC8AB0A7AB}[18]等开发了及食小米粥，试验确定了浸泡温度、真空冷冻干燥时间等因素对及食小米粥的影响，确定了最佳工艺条件。于迪ADDINNE.Ref.{A1BFD4A7-104B-4E1F-9C85-1BE9B279333A}[19]等以小米为主要原料，麸皮、谷糠为辅料，经传统山西醋酿造工艺生产小米醋，品质明显好于普通的酿造食醋。表现为酸味柔和、香气浓郁，并且总酸、氨基酸的含量也优于普通食醋。孙青山ADDINNE.Ref.{96E8C5E3-64FB-40F4-BDBF-FA32F69E4BCA}[20]等使用高脂模型大鼠验证小米油复合饮料的降血脂作用，动物实验结果表明，高剂量组小鼠(1.5mL/100g·d)表现为血清甘油三酯、胆固醇显著降低，高密度脂蛋白胆固醇显著升高，综合来看小米油复合饮料在日摄入0.75～1.5mL/100g·d剂量范围内均有降血脂作用。邱向梅ADDINNE.Ref.{D86D1960-FBDA-41C2-AA90-46EC8819C9B8}[21]等以膨化小米粉和小麦粉为主料研制小米粉饼干，结果表明:膨化小米粉与小麦粉的物料配比为40:60时的饼干具有色泽金黄,口感酥脆,品质良好。赵瑞华ADDINNE.Ref.{E803C106-11C7-4902-A6FF-2F947DC82382}[22]等以陕北米脂小米为原料，添加猴头菇水提物，采用二次发酵工艺酿造猴头菇小米酒。为小米酒的特色深加工和开发提供了新途径。1.3苦杏仁营养价值及应用苦杏仁作为药食同源的一种坚果类食品，良好的营养价值和保健价值。苦杏仁含有丰富的营养成分，特别富含蛋白质、脂肪、矿物质和维生素、营养价值很高ADDINNE.Ref.{46F7445F-459B-46D5-825F-6B73B20EDA99}[23]。其中矿物质成分包括钾、钙、铁、锌、铜、镁、磷和硒，其中硒含量是核桃仁和花生仁的7～8倍，钙的含量是牛奶的3～4倍；所含维生素包括核黄素（VB2）、抗坏血酸（VC）、维生素E、硫胺素（VB1）ADDINNE.Ref.{F422314E-697E-4F62-8C0A-BD76AC55A102}[24]。杏仁的保健功能ADDINNE.Ref.{955CF345-A2CB-469B-932D-E3EA70DCC8AD}[25]包括镇咳、平喘，驱虫杀菌作用，降血糖作用等，利用这些特性，杏仁可加工成许多功能性食品。杏仁含有丰富的蛋白质，从营养角度看，食品蛋白质的氨基酸组成和消化率是决定蛋白质质量的关键。JamesDADDINNE.Ref.{494C8570-1E70-4E61-A08E-901D0212CBC0}[26]等研究了北美5种不同品种的杏仁样品，将赖氨酸确定为限制性氨基酸，AAS为0.49至0.56；并且通过体外与体内实验提供了杏仁蛋白质量的其他证据，最终5种杏仁样品的PDCAAS分数（蛋白质消化率校正的氨基酸分数）为44.3至47.8。CalixtoADDINNE.Ref.{9166B920-CA02-4C78-BD56-FC8233104C2B}[27]等对马略卡岛种植的甜杏仁进行了氨基酸的研究，通过离子交换液-液色谱法确定17个氨基酸。谷氨酸含量最高，必需氨基酸占确定的总氨基酸重量的34％。薛蕾ADDINNE.Ref.{D5200383-F887-4BF9-B23E-780071462887}[28]等研究了苦杏仁蛋白加工特性，测定了pH值、温度、氯化钠浓度、蛋白质浓度等因素对蛋白特性的影响，主要指标包括溶解性、持水性、持油性、起泡性、和泡沫稳定性、乳化性及乳化稳定性，为我国杏仁产品的开发与利用提供了重要的参考依据。刘宁ADDINNE.Ref.{CED9A9FB-CB27-425E-9101-422CA569D083}[29]等人分别使用复合蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、风味蛋白酶、碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶对杏仁蛋白进行水解，各组水解物分别利用高效液相色谱法测定对血管紧张素转化酶(ACE)的抑制活性，实验表明两种碱性蛋白酶Alcalase与ProleatherFG-F对血管紧张素转化酶有较高的抑制率，IC50分别为1.24mg/ml和0.98mg/ml，抑制率分别为67.6%和76.8%，并且进一步对两种水解物进行胃蛋白酶和胰酶连续消化，对ACE的抑制率均保持在50%以上。MozhganADDINNE.Ref.{E9E7E729-FF12-4909-AA45-4235027F883C}[30]等使用5种不同的酶（胃蛋白酶，胰蛋白酶，糜蛋白酶，碱性蛋白酶和风味酶）水解野生杏仁蛋白并测定其ACE抑制活性。发现水解后获得的ACE抑制活性的程度为以下顺序：碱性蛋白酶>胰凝乳蛋白酶>胰蛋白酶>胃蛋白酶>风味酶；在碱性蛋白酶中分离出两个肽段显示出最高的ACE抑制活性，分别为84.1％和86.9％，并且对对野生杏仁蛋白中ACE抑制肽进行了生产，分离，纯化和鉴定。这项研究显示了将野生杏仁蛋白作为产生ACE抑制肽的来源的潜在用途。此外，苦杏仁中含有丰富的油脂，其中不饱和脂肪酸质量分数在94%左右。不饱和脂肪酸不仅有益于脑血管和智力发育的功能，同时还可预防高血脂症和高血压,对人体有重要生理作用和药用价。马玉话ADDINNE.Ref.{BBDAF6B5-0E71-4125-9D1E-3C6084F1F68B}[31]等研究了方山等8个不同产地的苦杏仁含油率及脂肪酸组成，研究表明不同产地平均含油率在42~53%之间，并且各产地的苦杏仁油脂肪酸组成成分相似,都含有亚油酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸、棕榈油酸以及亚麻酸等6种脂肪酸。1.4黑麦营养价值及应用黑麦（学名：SecalecerealeL.）是禾本科，黑麦属一年或越年生草本植物。世界上黑麦的主要产区为北欧和北非。黑麦有着很强的耐寒能力，和抗旱能力，对土壤要求不严，在我国零星分布栽培于内蒙、甘肃等北方山区、或黑龙江等较寒冷地区。黑麦作为一种黑色食品，与黑米ADDINNE.Ref.{E701ED3B-76E1-4736-904A-22A17B6F58BF}[32,33]、黑豆ADDINNE.Ref.{5BC1B0DC-2495-4F5C-8A90-5EDA25B85081}[34,35]、黑芝麻ADDINNE.Ref.{254D8A9F-0588-4007-B3BD-EFABC4C11542}[36,37]等一直是食品工业研究的热点之一。杨希娟ADDINNE.Ref.{E8B48A85-BE9F-4603-A179-22FDE2595626}[38]等对黑小麦麸皮中黑色素进行了提取和稳定性分析，最佳工艺条件下，黑色素提取率可达到75%，黑小麦麸的天然黑色素，属花色苷类，有多种保健功能，在食品、饮料行业中也有着较多的应用，黑小麦麸黑色素是一种前景广泛的天然色素资源。在营养成分方面，黑麦蛋白质含量高，氨基酸种类丰富，矿物质含量丰富，富含膳食纤维，是一种良好的烘焙作物，尤其是在欧洲丹麦、芬兰等国家，黑麦主食一直作为传统上碳水化合物的重要来源ADDINNE.Ref.{553FC01D-2E9B-4521-B979-6941BC8BD1E2}[39]。与普通小麦相比，无论是在蛋白质含量还是氨基酸比例方面，黑麦都优于小麦。胡秋辉ADDINNE.Ref.{5945C6BD-6547-4331-9739-627DF0A68F33}[40]等在蛋白质、氨基酸和矿物质等方面综合对比了对漯珍一号黑小麦与普通小麦，结果表明黑小麦氨基酸种类、比例都优于小麦，其中赖氨酸较小麦高出60%，赖氨酸是小麦的限制氨基酸；黑麦含铁、锰、镁、锌、钙、铁和钾等矿物元素均高于普通小麦。黑麦含有丰富的膳食纤维，黑小麦蛋白质含量比普通小麦高52.7%；黑小麦中八种人体必需氨基酸总量较普通小麦高57.4%ADDINNE.Ref.{D2CCB4E8-487F-4D35-90FB-05A571426AD5}[40]。近年来，黑小麦作为高蛋白、低脂肪、高纤维、低热能的新型食品加工原料，在食品领域用途越来越广泛，并且深受消费者的喜欢。黑麦在烘焙食品ADDINNE.Ref.{34C3E0B6-2826-4075-B9CC-8AEA65F8984E}[41]、蒸煮食品ADDINNE.Ref.{E9BFAAB9-B9C7-4FDA-A437-DBE765612347}[42]、膨化食品ADDINNE.Ref.{144D2E9F-36DE-4B90-A883-466BC4BCB347}[43]、功能性成分提取物及其制剂ADDINNE.Ref.{A8629F56-6A21-40EC-A761-A5853B733CC9}[44]等方面的研究越来越深入。1.5糖醇介绍及在蛋糕中的应用1.5.1糖醇介绍图1-1蔗糖与糖醇类的化学结构糖醇是含有两个或两个以上的多元醇，主要包括赤藓糖醇，异麦芽酮糖，乳糖醇，麦芽糖醇，甘露醇，山梨糖醇和木糖醇等，化学结构见图1-1。这些化合物通常是通过碳水化合物的催化加氢产生的，但糖醇也可以在自然界中的水果，蔬菜或蘑菇以及人类有机物中发现。由于其特性，糖醇在全球范围内广泛用于食品饮料，糖果和制药行业，被添加到食品中作为替代甜味剂，可能有助于控制卡路里的摄入ADDINNE.Ref.{F786AF6E-6A4A-48A5-B34C-39AD31E4C721}[45]。糖醇类物质的血糖响应较低，并且可以在没有胰岛素的情况下被代谢这些化合物。由于此特性，糖醇在全球范围内被广泛研究与应用。赤藓糖醇是一种天然存在的多元醇，已成为人类营养的增量甜味剂。工业上，它是通过发酵葡萄糖从葡萄糖中产生的。赤藓糖醇初期经小肠吸收快，90%以上排泄于尿中未改变;未被吸收的部分在大肠内发酵，大肠微生物对其有很好的耐受性，一天的摄入量最高可达到80克ADDINNE.Ref.{7559908B-1412-4509-A4F8-3F95A93052A6}[46,47]。麦芽糖醇是一种二糖多元醇，由葡萄糖和山梨糖醇等份组成，由淀粉，通过氢化麦芽糖或非常高的麦芽糖糖浆获得。甜味清爽宜人，占蔗糖甜度的90％，但其热量值仅为2.1-2.4kcal/g（表1-1）。麦芽糖醇在肠道中部分被消化，未被吸收的部分被结肠细菌代谢。于吸收缓慢，与摄入有关的胰岛素素反应显着降低。据报道，麦芽糖醇与短链低聚果糖同时用于无糖食品配方中，结果显示，含麦芽糖醇和短链果糖寡糖的所有无糖配方的胰岛素反应均低于对照组（P<0.0001），并且可降低餐后血糖反应ADDINNE.Ref.{23929078-813D-4D90-8EE2-3B9BBC3CC6D2}[48]。山梨糖醇是一种6碳糖醇，也称之为D-葡萄糖醇，由法国化学家于1872年在山灰的浆果中发现。这种多元醇可天然存在于苹果、梨、桃子中、杏子和油桃以及干果（如李子，枣和葡萄干）以及某些蔬菜中ADDINNE.Ref.{1FC39E1B-D01B-4868-BF4A-8AF1CA9121EA}[49,50]。在工业中，山梨糖醇是由葡萄糖或蔗糖在高温下用氢气和镍催化加氢制得ADDINNE.Ref.{BFC7AF1A-7C64-438B-8F37-C81CC82A3E2D}[51]。山梨糖醇可抵抗口腔细菌的消化，这种细菌会释放出可能导致蛀牙的酸。根据美国FDA和欧洲委员会的规定，含有山梨糖醇的产品可以在标签上注明“不促进蛀牙”的健康要求。木糖醇是蔗糖的重要替代物，并已在食品和饮料工业中发展了许多应用。木糖醇是由D-木糖生产的5碳多元醇，它可以在自然界中的许多水果，蔬菜，浆果中发现。每年大量产生例如半纤维素的农业残留物，可以利用这些生物副产品可以生产木糖醇等产品ADDINNE.Ref.{6DB426B9-AEA4-4453-BDD8-611D961BBA51}[52]。研究表明木糖醇可以降低斑块和唾液中的变形链球菌水平，并可以减少幼儿和母亲的龋齿ADDINNE.Ref.{32928E76-AD6A-4F63-B50B-3D93571FE5C2}[53]。木糖醇在小肠中大约吸收50％，其余的在大肠中发酵。木糖醇也可以直接在肝脏中代谢，也可以通过肠道菌群的发酵降解而间接代谢ADDINNE.Ref.{110C8771-0D4A-4E14-9E36-E83C4F612960}[45]。1.5.2糖醇在蛋糕中的应用糖作为蛋糕的主要原料之一，在蛋糕中除了充当甜味剂外，还可以增加蛋白质降解，减缓或抑制面筋结构形成，提高淀粉糊化温度，增加气体膨胀度，从而增大蛋糕体积。但是同样蔗糖也带来了大量的热量，不利于糖尿病患者的血糖平稳。流行性肥胖和糖尿病促使人们改变了生活方式，改变了消费者对食品的认识。食品工业通过使用糖醇作为甜味剂生产许多产品来响应人们的需求。表1-1糖醇的热值、甜度和升糖指数ADDINNE.Ref.{5F023907-7AC7-4BF8-98BE-022CB413DF21}[45]糖醇相对甜度a卡路里（Kcal/g）b升糖指数c赤藓糖醇0.6-0.80.20麦芽糖醇0.92.135甘露醇0.5-0.71.60山梨糖醇0.5-0.72.79木糖醇1.02.413注：a蔗糖=1、b蔗糖=3.9、c葡萄糖=100。由表1-1可知，赤藓糖醇、麦芽糖醇、甘露醇、山梨糖醇的相对甜度都比蔗糖低，木糖醇甜度与蔗糖相当。糖醇的热量明显低于蔗糖，糖醇中卡路里由大到小排序依次是山梨糖醇、木糖醇、甘露醇、麦芽糖醇、赤藓糖醇。此外升糖指数均远远小于葡萄糖，因此，使用糖醇来代替蔗糖应用于低糖食品行业中会有巨大前景。王启超ADDINNE.Ref.{72D6127A-635F-48E1-B7B0-4B55946F64F3}[54]等人通过单因素试验和正交试验，以麦芽糖醇、蛋白糖代替蔗糖作为甜味剂，添加苦荞粉、发芽糙米粉和柠檬皮膳食纤维制作无糖高膳食纤维蛋糕。Kim等人ADDINNE.Ref.{1160419B-864C-43ED-8E1A-76A3CA59CB64}[55]研究了不同添加量的山梨糖醇、麦芽糖醇、木糖醇、甘露醇的海绵蛋糕配方。不同糖醇在不用添加量下对蛋糕的面糊稳定性、比容差异不显著，所有糖醇替代品产生的硬度和胶粘性均与蔗糖组相似，但是热量有明显下降的趋势。同样Ronda等人ADDINNE.Ref.{7E876C33-5417-4437-856D-7AD2294928DD}[56]测试麦芽糖醇，甘露醇，木糖醇等七种糖醇，测量质地，颜色和体积感官等因素评价，得出用木糖醇和麦芽糖醇均获得较好的结果。Psimouli等人ADDINNE.Ref.{AAD428D2-E12A-45DD-8219-DD56711E77DB}[57]研究表明低聚果糖，乳糖醇和麦芽糖醇是替代品，在大多数感官特性上与蔗糖对照组无显著差异。另外，还从面糊的流变行为和终产物的比容方面证明了低聚果糖，乳糖醇和麦芽糖醇与蔗糖的相似性。与蔗糖相比，所有三种替代品均具有相似甚至更好的提高淀粉糊化温度的能力。1.6糖尿病现状及营养需求随着我国经济水平的提高和饮食结构变化，肥胖人群占比不断增高，导致目前糖尿病的发病率呈日益上升的趋势。数据显示，我国糖尿病患者已经居于全球首位，营养（饮食）干预作为防治糖尿病的一个重要手段之一，是糖尿病自然病程中任何阶段预防和控制必不可少的措施ADDINNE.Ref.{227A2869-6001-4A8E-871C-3A1C5CD635ED}[58]。我国作为杂粮大国，有着丰富的杂粮资源，杂粮中含有大量的优质蛋白质、淀粉和膳食纤维，并含有许多维生素、矿物质及特殊的营养功能因子，对预防和改善各种类型的疾病、促进人体的健康发挥着积极作用。营养（饮食）干预作为防治糖尿病的一个重要手段之一，是糖尿病自然病程中任何阶段预防和控制必不可少的措施。在《国民营养计划（2017-2030年）》中明确指出要发展食物营养健康产业，加快营养化转型。1.7立题背景与意义随着我国人民生活水平的不断提高，人们在饮食上的要求也越来越高，逐渐重视食品的营养及保健功能。由于小麦粉本身存在着某些营养缺陷，如膳食纤维含量较低，导致现有的海绵蛋糕营养价值较低，已经不能满足人们对食品的营养要求。根据国家膳食营养统计，我国杂粮摄入量远远不足。杂粮在我国的产量较高，品种多，虽然杂粮可以直接食用，但杂粮的口感不佳，比较粗糙，色泽不吸引人，导致杂粮的食用比较少ADDINNE.Ref.{17A52D80-7612-4372-BF32-8CBA13E2CD94}[59]。因此，利用我国杂粮储备资源丰富的优势，研究集方便、营养、保健于一体的并且针对不同特殊人群的产品，突出产品特色，实现杂粮增值，对促进人体健康和开拓食品市场具有重大意义ADDINNE.Ref.{EFFA37E5-71D1-4841-85C0-B1AFA7F65A7E}[60]。1.8课题研究研究的主要内容(1)小米粉、低筋小麦粉混粉糊化特性研究；(2)小米粉、黑麦粉、杏仁粉对海绵蛋糕品质影响的研究；(3)蔗糖及糖醇对鸡蛋打发效果及杂粮海绵蛋糕品质的影响；(4)复合杂粮海绵蛋糕体内外消化实验以及对2型糖尿病人血糖影响研究。

2小米粉、低筋小麦粉混粉RVA特性及对质构特性的影响2.1引言本章采用快速粘度分析仪（RVA）测定不同小米替代比例对低筋小麦粉糊化特性的影响，糊化特性是蛋糕面糊的重要品质指标，影响着蛋糕的质构特性及感官品质；以及不同小米替代比例对蛋糕色度及色差的影响。综合评价选择出最佳的小米粉、低筋小麦粉的复配比例。2.2材料与设备2.2.1实验材料表2-1试验原料原料生产厂家低筋小麦粉上海枫未实业有限公司鸡蛋市售小米藁城区马庄诚信米厂黑麦市售杏仁粉丰宁水星乳品有限责任公司赤藓糖醇山东三元生物科技股份有限公司木糖醇山东福田药业有限公司麦芽糖醇山东福田药业有限公司山梨糖醇郑州春信生物科技有限公司2.2.2实验设备表2-2主要设备仪器名称规格型号生产厂家万能蒸烤箱SelfCookingCenterXS德国Rational五谷杂粮磨粉机永康市兆申电器有限公司打蛋器HM520英国凯伍德KENWOOD电子天平WT-型杭州万特衡电器有限公司电热鼓风烘箱101-3AB型天津市泰斯特仪器有限公司快速粘度分析仪RVA4500瑞典perten仪器公司瓶口分液器5-50ml德国BRAND电子万用电炉220V.AC1000W天津市泰斯特仪器有限公司恒温摇床MAXQ4000THERMO质构仪FTCFoodTechnologyCorporation紫外分光光度仪SP-752渡扬精密仪器（上海）有限公司2.3试验方法2.3.1海绵蛋糕制作基础配方：低筋面粉（100g）、鸡蛋（200g）、木糖醇（50g）。原料粉准备：低筋小麦粉、小米粉、黑麦粉、杏仁粉均过80目筛备用。工艺流程：将新鲜全蛋放入搅拌器中，分3次加入木糖醇，每次低速搅拌30S；再快速搅拌10min。添加低精小麦粉，低速搅拌1min；将搅打好的蛋糕面糊倒入蛋糕纸模具中，每个分装35g，调整烤箱温度为上火180℃，下火180℃，焙烤时间为20min。将烘焙后的蛋糕在常温下放置1h，待用。2.3.2杂粮基本营养成分的测定蛋白质的测定：蛋白质含量的测定依据GB5009.5-2016。ADDINNE.Ref.{E992DDB4-A37A-4595-9EBE-FC224B363490}[61]脂肪的测定：脂肪含量的测定依据GB5009.6-2016。ADDINNE.Ref.{625AEC83-C2BE-4E0D-AFA7-B66A19077EE2}[62]灰分的测定：灰分含量的测定依据GB5009.4-2016。ADDINNE.Ref.{28B9AA2D-5ADD-450E-80AD-0737334B08A7}[63]水分的测定：水分含量的测定依据GB5009.3-2016。ADDINNE.Ref.{58C400C7-F8A8-4BC5-BE18-91CB3F3DCA38}[64]2.3.3感官评价评价标准（表2-3）参考小麦粉蛋糕烘焙品质试验国标ADDINNE.Ref.{56D417A6-5B13-43EC-97BF-4DDCCC3C93BC}[65]。感官评定人员为河北经贸大学生及河北省谷子研究所工作人员，年龄在20至30岁之间，男女比例按照1:1进行分类。测试产品均随机编号，有经过简单培训的食品专业6名感官评价人员分别对编号产品的表面状况，内部结构，柔弹性，口感，香气与滋味共五方面打分。表2-3感官评价标准评价项目标准得分（分）表面状况（15）正常隆起，不开裂10-15比正常隆起稍低或稍高，稍开裂5-9稍凹和稍有收缩变形或开裂较大1-4内部结构（25）亮黄，淡黄有光泽，气孔均匀，光滑细腻20-25黄、淡黄色无光泽，气孔略大稍粗糙，不均匀，无坚实部分10-19暗黄，气孔较大且粗糙、底部气孔紧密、有少量坚实部分1-9柔弹性

（15）柔软有弹性，按下去后复原很快10-15柔软较有弹性，按下去后复原较快5-9柔软性、弹性差，按下去很难复原1-4口感（30）软绵、细腻有潮湿感、甜度适中20-30软绵略有坚韧感、稍干，甜度较适中10-19松散发干，坚韧，粗糙或较粘牙、不甜或过甜1-9香气与滋味（15）焙烤香气浓郁10-15焙烤香气较淡，有轻微异味5-9焙烤香气不明显，有异味1-42.3.4色度测定使用高精度分光测色仪测定海绵蛋糕表皮和蛋糕芯的色泽。将蛋糕皮和蛋糕芯遮住测量孔，运行程序，计算机程序会自动计算三色值，即1*、a*、b*。其中1*代表样品亮度，l*越大则样品表面颜色越浅；b*代表样品黄度，b*越大则样品黄色调越深；a*代表样品红色调，a*越大则样品红色调越深。每个蛋糕表皮和蛋糕芯分别测定3次，每组平行检测3个蛋糕。色差以标准100%低筋小麦粉蛋糕（l0、a0、b0）为对照，色差（ΔE）按下式计算；ΔE=(2.3.5质构特性测定使用FoodTechnologycorporationTMS-Pro型号质构分析仪测定海绵蛋糕的全质构。探头力量元为ILC-500N，感应元里程为500N，探头选用圆形探头，测试速度为60mm/min，起始力为0.5N，形变白分量为40%，放入样品间隔时间为10s。将海绵蛋糕与室温下冷却2小时后，挑选大小、高度一致的海绵蛋糕，小心去掉海绵蛋糕表面蛋糕纸托，放入检测台。每组样品平行检测3次，用样品硬度、弹性、胶粘型、咀嚼性进行表征。2.3.6混合粉糊化特性测定利用快速粘度仪测定混合粉的糊化特性。称取（4.00±0.01）g不同百分比的谷物混合粉（按照14%的湿基校正），蒸馏水（25.0±0.1）ml，将两者混合在样品铝筒中，用搅拌器上下搅动直至混合均匀。将搅拌器插到搅拌器的连接器上，驱动测试程序，根据计算局屏幕显示曲线，记录峰值黏度（cp）、低谷黏（cp）、崩解值（cp）、最终黏度（cp）、回生值（cp）、衰减度（cp）、糊化温度（℃）。2.3.7蛋糕高径比测定蛋糕高度与直径用游标卡尺测定。高径比=高度/直径。2.3.8数据分析所有数据均为3次平行测量的平均值，采用SPSS22.0软件进行方差分析（ANOVA）和最小显著差异分析（LSD），显著性差异水平取p<0.05。数据绘图使用Graphpad软件。2.4结果与分析2.4.1原料的基本成分分析表2-4四种粉基本成分品种灰分（%）蛋白质（%）脂肪（%）水分（%）低筋小麦粉0.438.121.3511.62小米粉0.4811.904.7312.33黑麦粉2.2613.170.6211.80杏仁粉1.3521.2655.9610.942.4.2小米粉对低筋小麦粉糊化特性影响表2-5小米粉对低筋面粉糊化特性的影响小米粉替代量/%峰值/cp低谷粘度/cp稀值/cp最终粘度/cp03424.00±80.61h1533.50±27.58g1890.50±53.03hj3148.00±79.20ef103231.50±33.23i1403.00±41.01h1828.50±7.78j2966.50±30.41g203535.50±43.13gh1555.50±33.23gf1980.00±9.90hi3133.50±30.41f303600.50±47.38g1602.50±34.65efg1998.00±82.02h3237.50±31.82e403906.50±75.66f1684.00±31.11bcd2222.50±44.55g3364.00±45.25d504103.00±25.46e1765.00±41.01a2338.00±15.56f3547.00±32.53a604205.50±27.58de1732.50±13.44ab2473.00±14.14e3525.50±43.13ab704288.00±33.94cd1690.50±23.33bc2595.50±54.45d3493.00±35.36abc804399.00±38.18bc1643.00±22.63cde2756.00±15.56c3418.00±31.11cd904492.50±34.56b1614.00±31.11def2878.50±3.54b3396.00±42.43cd1004718.00±32.53a1594.00±15.56efg3124.00±16.97a3445.50±14.85bcd小米粉替代量/%回升值/cp峰值时间/min糊化温度/℃01614.50±51.62dc5.77±0.05a67.75±0.00e101595.50±34.65dc5.72±0.02a70.40±0.14d201578.00±63.64d5.51±0.03b74.80±0.28b301635.00±2.83dc5.70±0.04a74.23±0.11c401680.00±14.14bc5.47±0.09bc75.13±0.11a501782.50±74.25a5.36±0.03c74.28±0.04c601793.00±56.57a5.18±0.03d74.33±0.18c701802.50±12.02a5.10±0.04d75.00±0.14ab801775.00±8.49ab4.65±0.07e74.23±0.04c901782.00±11.31a4.43±0.05f74.20±0.07c1001851.50±30.41a4.46±0.01f74.25±0.00c注：同列中不同字母表示差异显著（p<0.05）。淀粉颗粒的破裂速率与溶胀量是峰值粘度的重要指标，峰值粘度随淀粉的膨胀率增加而增加。由表2-5可以看出添加小米粉明显改变了低筋小麦粉的糊化特性，添加10%小米粉后，其混合粉的峰值粘度下降了5.62%，小米粉的添加量大于10%时，峰值粘度随小米粉的添加量增加而增加，当小米粉的替代量达到50%和100%是，其峰值粘度较0%增加了19.83%（p<0.05），37.79%（p<0.05）。可以表明小米粉的峰值粘度比低筋小麦粉高37.79%。其峰值时间随小米粉的替代量增加而减少，当100%替代低筋小麦粉时，峰值时间缩短了16.77%。由表2-5可以看出低谷粘度随小米粉的替代量增加，总体为先增加后降低的趋势，小米粉的替代量达到50%时达到最大值，较0%增加了15.1%。小米粉的低谷粘度与低筋小麦粉的低谷粘度差异不显著。稀值为峰值粘度与低谷粘度之差，稀值随小米粉替代量增加而增加，小米粉的稀值较低筋小麦粉的稀值高65.25%。糊化温度升高，可以延迟淀粉的糊化，有利于蛋糕结构的形成。小米粉的添加显著提高了低筋小麦粉的糊化温度，小米粉添加量为10~100%的糊化温度较0%均有显著差异（p<0.05）。回升值反应淀粉糊化冷却以后的抗老化能力。回升值越小，其抗老化能力越强ADDINNE.Ref.{8DB0FA70-B4FD-4057-BF30-7B6C8EAC582D}[66]。由表2-5可知，回升值随小米粉的替代量增加，总体趋势呈先增大后降低，替代量为20%时回升值较0%降低2.26%，100%替代率较0%增加了3.87%（p<0.05）。2.4.3小米粉添加量对蛋糕品质的影响图2-1小米添加量对海绵蛋糕质构特性的影响图2-2小米粉添加量对海绵蛋糕高径比和感官评分的影响蛋糕的品质与质构特性有一定的关联性，硬度、胶粘性和咀嚼性越小，蛋糕变的松软，口感增加，品质越高ADDINNE.Ref.{6A3FAF1E-D9C1-4411-865B-CB84BDE88368}[3]。小米粉添加量对蛋糕品质的影响如图2-1、图2-2。从图中可以观察到，当添加10%小米粉时，海绵蛋糕的硬度增加、弹性降低、咀嚼性和胶粘性增加、比容降低，可能是小米粉破坏了原本低筋小麦粉的面筋网络。但随小米粉添加量的增大，蛋糕硬度总体呈降低趋势，弹性总体呈增加趋势，蛋糕变得更加松软。在小米粉添加量为50%时，感官评分达到最高86.03分，随着小米粉替代量的继续增加（>50%），虽然硬度不断降低、弹性和高径比不断增加，但是胶粘性与咀嚼性的不断降低，导致蛋糕内部的组织结构粗糙并且蛋糕内部气孔会变大，口感变差，产品品质降低。综合质构特性与感官评价综合得出小米粉的替代量为50%时，产品品质、口感达到最优。因此将50%小米粉，50%低筋小麦粉的混合粉作为下一步杂粮蛋糕配方研制的基础粉。2.4.4小米粉添加量对海绵蛋糕色度的影响表2-6小米粉添加量对蛋糕色度的影响小米添加量（%）a*b*l*a*（芯）a*（皮）b*（芯）b*（皮）l*（芯）l*（皮）0-3.39±0.19ab8.68±0.67ab36.89±0.73g47.75±2.14g90.81±0.06a78.77±0.44a10-3.44±0.72ab8.30±0.45abc37.06±0.61g50.01±1.67fg90.03±0.06b78.43±1.63a20-3.50±0.36ab8.62±0.56ab39.36±1.35f52.04±0.73f89.33±0.36cd77.24±0.31a30-3.58±0.06ab8.36±0.50abc41.62±0.33e52.2