糙米是稻谷脱壳后不加工或经较少加工所获得的全谷粒米，有完整的果皮、种皮和胚[1]，含有更多的维生素、矿物质等营养成分。与大米相比，其膳食纤维含量[2]、脂肪含量和灰分含量是精米的近3倍，胚芽米粉的蛋白质含量可达8.13 g/100 DM，且维生素B1和维生素B3含量是精白米粉7.5倍和10.6倍[3]，还含有谷维素、谷胱甘肽、γ-氨基丁酸、米糠多糖、肌醇等多种促进人体健康的功能因子[4]。糙米能有效降低心脑血管疾病、糖尿病和恶性肿瘤等相关慢性疾病的风险[5]，还可以改善人体免疫功能[6]，可去除体内氧自由基、降血脂、提高记忆力和美容等[7-8]，对疾病的预防可以起到更加明显的效果[9]。
大豆作为重要的植物蛋白来源，富含人体必需的8种氨基酸[10]，不含胆固醇，营养价值高[11]。大豆中的蛋白含量相对较高，心脑血管疾病患者完全可以用其取代动物蛋白[12]，与其它粮食搭配食用，可以大大提高其蛋白质的利用率，实现营养上的互补。大豆膳食纤维能降低血清胆固醇水平，改善大肠功能、降低血清胆固醇浓度，改善血糖生成反应等[13]。张亚楠研究发现，大豆中的大豆异黄酮是种子中积累的一类次生代谢产物，异黄酮在预防和治疗癌症、骨质疏松症、心脏病等方面有很好的疗效[14]。
目前国外对无麸质食品的研究主要集中于原料种类扩展和品质提升，市场现已销售的无麸质食品包括面条、面包、披萨、饼干、蛋糕等[15]，其配方通常由玉米、大米、糯米、小米、大豆以及多种淀粉混合而成[16]。其中，蛋糕属于较大的零食类别，具有食用范围广、适口性好、易储存和销售等特点。重要的是，面筋在蛋糕中所起的作用相对较小，便于制作。小麦蛋白在面团中主要的作用是形成三维网络的面筋，锁住水分和包裹淀粉颗粒。为保留无麸质粉的营养和功能成分，本研究将糙米粉和大豆粉进行复配，通过大量试验探讨不同比例的糙米粉-大豆粉面团的流变学特性，结合质构和感官评价特性，获得营养价值高、口感、色泽、表面状况良好的糙米-大豆复配蛋糕粉，并对其制成的蛋糕品质进行评价。
1 材料与方法
1.1 试验材料
大豆粉：山东美乐嘉食品有限公司（26.2%蛋白质，6.0%脂肪，7.0%含水量）；糙米粉：本溪寨香生态农业有限公司（8.6%蛋白质，2.1%脂肪，7%含水量）。
1.2 试验设备与仪器
JY5002电子天秤：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；TA-XT plus质构仪：英国SMS公司；Mixolab混合实验仪：特雷首邦（北京）贸易有限公司；YXD60远红外电热食品烤炉：上海宝珠机械科技发展有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 混合粉的制备
将糙米粉与大豆粉进行混合，配成糙米粉所占比例分别为 0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%的糙米-大豆预复配粉样品备用。根据其水分含量，采用混合实验仪测定并分析相关参数寻找较优的配粉比例。
1.3.2 蛋糕的制作
面糊制备：按1.3.1中混合粉制备比例制成100 g原料，并将蛋白、蛋黄分离，将除蛋白和糖以外材料混合搅匀成面糊备用。
蛋白制备：蛋白中加入几滴柠檬汁（去除蛋腥味），用打蛋器打出鱼眼形的大泡，分3次加入白糖打发，直到蛋白硬性发泡。
调糊与装模：取出1/3的蛋白膏和之前拌匀的面糊混合，用橡皮刮刀切拌均匀，然后将混合好的面糊倒入蛋白中，迅速切拌均匀后快速倒入模具当中，振荡几下排除模具里面不均匀的大气泡。
烘烤：设定烤箱的温度为上火150℃，下火120℃，烘烤30 min；再将烤盘调制上火170℃，下火150℃，烘烤10 min。期间每隔10 min掉转烤盘方向，直至蛋糕表面呈金黄色时即可出炉。
冷却：将焙烤好的蛋糕取出，振荡后倒扣在冷却网上，自然冷却。
1.3.3 面团流变学特性的测定
混合实验仪旨在模拟测定谷物粉加水混合，形成面团过程、加热糊化过程和冷却回生过程中流变学的特性变化，经一次测定可同时得到反映谷物的蛋白粉质特性和淀粉黏度特性的相关曲线，是当今世界上最高端的检测谷物特性的仪器。
测定时面粉放在混合实验仪的混合室中，仪器根据面粉的水分含量自动加入一定量的水，由两个“S”形的搅拌刀以80 r/min的转速进行混合，实时测定并记录两个搅拌刀间对面团的力矩（Nm），绘制出时间及温度对力矩变化的混合曲线[17]。图1为混合实验仪的力矩曲线以及各区间的含义[18-20]。
图1 混合实验仪曲线图
Fig.1 Mixer tester graph
C1.谷物粉吸水率；C2.蛋白质弱化度；C3.峰值黏度；C4.最低黏度；C5.最终黏度；α.蛋白弱化速度；β.蛋白糊化速度；γ.酶降解速度。
1.4 无麸质蛋糕感官评定
按照戚风蛋糕的评定标准，进行感官评价。参与感官评价的人员为食品专业学生10人，感官评定人员按男女比例1∶1进行分类。测试前产品随机编号，经过简单培训的感官评定人员分别对无麸质蛋糕色泽、外形、甜度、内部组织、口感5个方面进行感官评分，结果取平均值，评定标准见表1，采用百分制。
表1 蛋糕成品感官评定评分标准
Table 1 Sensory evaluation scoring standards for finished cakes
项目 满分 评分标准色泽 20分 外表呈金黄色，底部呈红棕色，无焦糊和黑斑（>15分）表面呈深棕红色，有焦边或黑斑（10分～15分）表面呈棕黑色，底部黑斑很多（<10分）外形 20分 形状周正，无破碎，无崩顶（>15分）块形不太圆整，稍有崩顶破碎（10分～15分）大小不一致，崩顶破碎过于严重（<10分）甜度 20分 稍甜（>15分）适中（10分～15分）不甜（<10分）内部组织20分 起发均匀，切面呈蜂窝状，无硬块（15分～20分）起发稍差，不细密，少量大空洞（>15分）杂质较多，不起发，无弹性（<10分）口感 20分 口感香甜，有蛋糕的特有风味（>15分）松软程度稍差，无明显的特有风味（10分～15分）味道不纯正，焦糊味或腥味（<10分）
1.5 蛋糕质构特性的测定
将室温25℃冷却1 h后的蛋糕切成2 cm×2 cm×2 cm的均匀薄片，用质构分析仪测定蛋糕质构，包括硬度、咀嚼性、弹性、回复性和黏聚性5个指标。
测定条件：采用质构剖面分析方法（texture profile analysis，TPA）模式，选用直径为30 mm的圆柱形平底探头，测前探头速率1 mm/s，测时以2 mm/s速率压至原高50%，测后探头返回速率2 mm/s，触发力5 g，两次压缩时间30 s。每组样品测试5次，取平均值[21]。
1.6 数据处理
利用SPSS 21和Origin 9.0软件进行统计分析和作图，所有试验处理进行3次重复测定。
2 结果与分析
2.1 糙米粉添加量对面团粉质特性的影响
糙米粉添加量对面团粉质特性的影响见表2。
表2 糙米粉添加量对面团粉质特性的影响
Table 2 Effect of brown rice flour addition on farinography of dough
糙米粉比例/%γ/（Nm/min）0 52.0 9.9 8.33 0.510 23.00 0.585 0.789 1.275 0.075 -0.204 0.486 -0.074 0.088 0.078 10 50.5 9.8 4.85 0.486 23.00 0.595 0.701 1.172 0.109 -0.106 0.471 -0.082 0.084 -0.006 20 48.5 9.9 8.22 0.460 26.38 0.707 0.606 1.141 0.247 0.101 0.535 -0.076 0.032 -0.150 30 46.5 9.3 4.68 0.463 24.15 0.759 0.687 1.065 0.296 0.072 0.378 -0.062 0.096 -0.086 40 45.0 9.1 4.33 0.488 22.95 0.788 0.179 1.132 0.300 0.609 0.953 -0.064 0.240 -0.826 50 44.0 8.8 4.28 0.535 22.43 0.910 0.189 1.206 0.375 0.721 1.017 -0.078 0.270 -0.082 60 45.0 8.5 4.43 0.488 22.10 0.930 0.172 0.863 0.442 0.758 0.691 -0.096 -0.002 -0.046 70 47.5 7.7 3.08 0.423 21.65 1.078 0.261 1.209 0.655 0.817 0.948 -0.086 0.076 -0.008吸水率/%稳定时间/min形成时间/min C2/Nm 达到峰值黏度时间/minC3/Nm C4/Nm C5/Nm（C3-C2）/Nm（C3-C4）/Nm（C5-C4）/Nm α/（Nm/min）β/（Nm/min）
2.1.1 面团吸水率
面团吸水率是指面粉各组分的吸水特性。吸水率指数越小，面粉吸水率低。如表2所示，随着糙米粉添加量的增加，吸水率大体呈先下降后上升的趋势。添加量在50%时，糙米粉的吸水率最低，为44%。
2.1.2 面团稳定时间
面团稳定时间是衡量面粉粉质特性比较重要的一项指标，面团稳定时间越长，面团的韧性越好，面筋强度也越大，面团的加工性质越好。从表2可知，随着糙米粉添加量的增加，糙米粉面团稳定时间从9.9 min降低到7.7 min，大体呈现逐渐下降的趋势。稳定时间降低，表明混粉面团耐揉性降低，这种现象可能与膳食纤维降低了混合粉的面筋含量和质量有关。
2.1.3 面团形成时间
由表2可以看出，随着糙米粉的增加，面团形成时间大体呈下降趋势。面团形成时间越短，面团筋力越弱，随着糙米粉的增加，混粉的面团形成时间大致呈降低趋势。当糙米粉添加量为70%时，形成时间降低到3.08 min。
2.1.4 面团蛋白弱化度
C2值指的是面团中蛋白质在加热和机械力测定过程中的弱化程度，C2越小，说明蛋白弱化程度越大。从表2可知，随着糙米粉添加量的增加，混粉样品的弱化度变化趋势为：减小-增大-减小。糙米-大豆混粉的C2值由0.51 Nm下降到0.423 Nm，说明糙米粉的增加会使混粉的蛋白质弱化程度减小，使面粉的评价值增高。
2.1.5 糊化特性
C3-C2值越大，说明淀粉糊化特性越强，其黏度越大[22]。由表2可以看出，随着糙米粉添加量的增加，C3-C2值从0.075 Nm上升到0.655 Nm。说明随着糙米粉添加量的增加，混粉的淀粉糊化特性增强，面团峰值黏度逐渐升高，淀粉颗粒膨胀程度增加，结合水的能力升高。C3-C4值表示淀粉糊化热稳定性，C3-C4值越小，说明淀粉糊化热稳定性越强。随着糙米粉添加量的增加，C3-C4值大致逐步增加，说明糙米-大豆混粉的淀粉糊化热稳定性降低。C5-C4值越小，说明淀粉越不容易回生。随着糙米粉添加量的增加，C5-C4值为30%时最低，从0.486 Nm降低到0.378 Nm。淀粉回生能力减弱，说明了糙米粉的添加改善了面团的糊化稳定性，延缓了无麸质蛋糕的回生。
2.2 糙米粉-大豆粉对无麸质蛋糕质构特性的影响
质构特性包括硬度、黏聚性、咀嚼性以及弹性[23]。弹性和黏聚性与无麸质蛋糕的品质均呈正相关。弹性越大，吃起来柔软、爽口不粘牙；黏聚性越大，内部质构柔软、富有弹性有劲道。硬度和咀嚼性与蛋糕品质成负相关。硬度和咀嚼性越大，蛋糕松软度越差，吃起来口感发硬，缺乏绵软的感觉，缺乏弹性[24]。不同糙米粉添加量对无麸质蛋糕质构特性的影响见图2。
图2 不同糙米粉添加量对无麸质蛋糕质构特性的影响
Fig.2 Effects of brown rice on texture properties of gluten-free cakes
不同字母表示差异达到P<0.05显著水平。
2.2.1 不同糙米粉添加量对无麸质蛋糕硬度的影响
硬度作为评价蛋糕品质的一个重要指标，指咀嚼蛋糕达到一定变形后所需要的力。由图2可知，糙米粉的添加量为0%、10%、50%的蛋糕硬度没有显著性差异（P>0.05），相对硬度较低。糙米粉添加量为50%的蛋糕硬度为534.761 g，与普通小麦粉制成的蛋糕硬度更为接近；此时糙米粉添加比例适中，蛋糕水分含量升高，口感更佳；添加比例过高或过低，蛋糕糊烘焙时保水效果和持气能力差，产品结构变密实，硬度上升，品质下降[25-26]。
2.2.2 不同糙米粉添加量对无麸质蛋糕弹性的影响
弹性指样品在两次压缩之间可恢复的程度，蛋糕弹性越大，品质越好。由图2可知，蛋糕弹性随着糙米粉添加量的增加，大体呈现先降低后升高的趋势。糙米粉添加量为0%、10%、60%、70%时蛋糕弹性差异不显著（P>0.05），相对弹性较高。添加量为60%蛋糕弹性为0.913 mm，略低于0%。说明适当增加糙米粉占比有助于提高蛋糕产品的持气性能，蛋糕糊本身可以支撑蛋糕自身重量而成型，但过度会使蛋糕糊流变学特性变差，持气能力减弱，蛋糕起泡性和膨松度变差，导致弹性下降[27]。
2.2.3 不同糙米粉添加量对无麸质蛋糕咀嚼性的影响
咀嚼性表示咀嚼蛋糕至可吞咽状态时需要做的功，反映蛋糕对咀嚼的抵抗能力，咀嚼性越高，蛋糕越难被嚼碎至可吞咽状态[28]。由图2可知，糙米粉的添加量为0%、10%、50%的蛋糕咀嚼性没有显著性差异（P>0.05），相对咀嚼性较低。添加量为50%的蛋糕咀嚼性为318.826 g，略高于0%，说明糙米-大豆复配粉添加比例为50%更适中。可见蛋糕咀嚼性越高，口感越硬，咀嚼至可吞咽状态需要的功就越大。
2.2.4 不同糙米粉添加量对蛋糕黏聚性的影响
黏聚性指构成食品内部结合力的大小，表示食品经第一次压缩变形后对第二次压缩的抵抗能力，反映了蛋糕抵抗咀嚼破碎受损保持完整的性质。由图2可知，蛋糕黏聚性随着糙米粉添加量的增加，变化趋势与弹性相同，大致先降低再升高后趋于平稳。糙米粉添加量为0%～10%、40%～70%的蛋糕黏聚性没有显著性差异（P>0.05），相对较高。添加量为40%～70%蛋糕黏聚性与普通小麦粉制成的蛋糕黏聚性更为接近。
2.3 不同糙米粉添加量对无麸质蛋糕感官的影响
糙米-大豆粉无麸质蛋糕的感官评价见表3。
表3 糙米-大豆粉无麸质蛋糕的感官评价
Table 3 Sensory evaluation of brown rice-soy gluten-free cake
糙米粉添加量/%色泽 外形 甜度 内部组织 口感 总分0 12 13 17 12 13 67 10 13 15 16 13 13 70 20 15 15 16 13 14 73 30 14 17 14 15 15 75 40 15 17 15 16 14 77 50 16 18 14 17 17 82 60 16 16 13 15 13 73 70 14 17 13 14 14 72
由表3可知，糙米粉添加量为50%时感官评分最高，为82分。当添加量继续增加时，所有评分均下降。综合考虑，糙米粉添加量为50%时的无麸质蛋糕效果最佳。这与质构仪所得结论基本相符，并且在此添加量下的无麸质蛋糕，表面色泽最好，表皮光滑，起发均匀无硬块，甜度适中，有蛋糕的特有风味。
3 结论
在糙米-大豆复配粉中，随着糙米粉比例的增加，复配粉面团的形成时间、稳定时间都呈现下降趋势，而吸水率呈先下降后上升的趋势；蛋白弱化度变大，糊化速率趋势为：减小-增大-减小。复配粉的淀粉糊化特性大致升高，即黏度增加，但淀粉糊化热稳定性降低，不利于无麸质蛋糕的制作。
根据无麸质蛋糕质构特性及感官评价分析，当糙米粉和大豆粉添加量为50%时，表面色泽最好，表皮光滑，起发均匀无硬块，甜度适中。综合考虑，50%的糙米粉与大豆粉添加量，为糙米-大豆复配粉的最佳比例。
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