云片糕，又名雪片糕，是我国南方的一种传统糕点美食，因其片薄、色白而得名，其原料简单、工艺考究，糕点柔软细腻、富有弹性、香甜可口、入口即化，深受海内外消费者的喜爱。其良好的口感及风味与其高油、高糖的成分密不可分，脂肪会赋予食品柔软的质地和特殊的风味，改变其色泽、持水力、微观结构，改善其硬度、弹性、咀嚼性[1-2]，糖类可赋予食品香甜软润的感官体验，增加糖用量可防止产品变硬，延长贮存期[3-4]。随着肥胖、糖尿病、高血压疾病人口的迅速增加，人们对健康饮食越来越重视，高油脂易导致肥胖和美拉德褐变，产生晚期糖基化终末产物（advanced glycation end products，AGEs），并可能进一步导致心血管疾病的发生，威胁人们的健康[5-8]。目前，为了降低脂肪减少引起的食品感官品质的下降，大多研究选用脂肪替代物来代替或部分代替脂肪[9-10]。
研究发现变性淀粉、面粉、天然来源的胶体可以起到替代脂肪的作用，降低食品的脂肪含量和热量，增加持水性，同时保持一定的质构特性与口感[11-13]。此外也有很多研究表明不同的脂肪替代物均有良好的感官模拟效果，尤其是膳食纤维还有促进肠道蠕动、降低慢性疾病、2 型糖尿病、心血管疾病等功效[14-19]。但现有脂肪替代物大部分都存在成本较高、工业化生产应用潜力差的问题，并且目前脂肪替代物的研究主要关注其对高脂食品的影响，很少关注其对高糖高脂食品以及对一些高糖高脂产生的有害物质如AGEs 的影响。魔芋胶和黄原胶作为天然胶体，成本低廉，是理想的脂肪替代物，并且已有研究建立了高脂高糖模拟体系，发现其能显著降低模拟体系的脂肪含量，模拟原有体系的质构和流变特性，并能显著降低模拟体系中的AGEs。因此，本文研究魔芋胶和黄原胶对云片糕的营养成分、感官特性、风味变化、理化特性、质构特性及有害物质生成的影响，以期为后续魔芋胶和黄原胶在高糖高脂食品中的工业化应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 材料
白砂糖、猪油、专用糯米粉、蜂蜜桂花糖：湖北双和食品股份有限公司；黄原胶（食品级）：鄂尔多斯中轩生化股份有限公司；魔芋胶：湖北工业大学生物工程与食品学院功能食品实验室自制。
1.1.2 试剂
乙醇、乙酸镁、浓盐酸、氢氧化钠、无水硫酸钠、硫代硫酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、甲基叔丁基醚、碘化钾、酚酞指示剂（均为分析纯）：国药集团试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
RF-6000 荧光分光光度计、JSM6390LV 扫描电镜：日本电子株式会社；PQ-001 低场核磁共振分析仪：上海纽迈电子科技有限公司；PEN3 便携式电子鼻：德国AirSense 公司：TS-5000Z 电子舌：日本Insent 公司；TAXT Plus 型质构仪：英国Stable Micro System 公司；KDN-103F 自动凯氏定氮仪：上海楚柏实验室设备有限公司；MB120 水分测定仪：奥豪斯仪器（常州）有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 云片糕的制备
将白砂糖添加至搅拌机中，按比例加入沸水搅拌，缓慢加入猪油，试验组部分猪油由脂肪替代物替换，搅打过夜。将糖浆与专用糯米粉混合均匀，过筛成微小颗粒，混合蜂蜜桂花糖，加入压糕机成型。将成型后的糕坯放入蒸锅小火蒸1.5～2.0 min，冷却后再大火复蒸5～6 min，用布包好放置在密封性好的木箱内24 h 后，切片、包装，制成云片糕。
云片糕根据猪油和脂肪替代物添加量的不同，分为高脂组、低脂组、黄原胶组和魔芋胶组。高脂组：猪油添加量为10.0%；低脂组：猪油添加量为4.50%；黄原胶组和魔芋胶组：根据预试验，黄原胶和魔芋胶替代4.20%猪油，猪油添加量为5.80%。
1.3.2 营养成分检测
水分含量根据GB 5009.3—2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》中直接干燥法测定。脂肪含量根据GB 5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中酸水解法测定。蛋白质含量根据GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法测定。碳水化合物含量和热量按照GB 28050—2011《食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》中的增量法和减量法计算得到。
1.3.3 荧光AGEs 的测定
取5 g 样品研磨至粉状后，取1 g 加入100 mL 磷酸盐缓冲溶液（pH8.0，0.2 mol/L），于室温下搅拌1 h，4 000 r/min 离心30 min。取上层滤液在激发波长370 nm、发射波长440 nm 处测量其荧光强度[20]。
1.3.4 感官评价
随机选取20 人组成评定小组，根据GB/T 20977—2007《糕点通则》，从云片糕的色泽、形态、口感及风味方面进行感官评价，对20 人评分结果取平均值，评分标准如表1 所示。
表1 云片糕感官评分标准
Table 1 Sensory evaluation criteria of cloud cake
分值8.0～10.0 6.0～＜8.0风味香气浓郁，无异味香气较浓，无异味4.0～＜6.0形态表面光滑平整，富有弹性表面较为光滑平整，较有弹性表面不平整，略有弹性香气略淡，无异味2.0～＜4.0表面不平整，弹性较差香气较淡，无异味0～＜2.0色泽色泽均匀，有光泽色泽较均匀，较有光泽色泽不太均匀，略有光泽色泽不太均匀，几乎无光泽色泽不均匀，无光泽表面粗糙，基本无弹性，易发生断裂口感软硬适宜，咀嚼细腻，不粘牙软硬较适宜，咀嚼较细腻，略有粘牙略硬或略软，咀嚼略有粗糙感，较粘牙稍硬或稍软，咀嚼稍有粗糙感，很粘牙过软或过硬，咀嚼有粗糙感，非常粘牙无香气，有异味
1.3.5 电子舌滋味分析
取5 g 云片糕，加入150 mL 蒸馏水，搅拌30 min，8 000 r/min 离心10 min 后抽滤，取100 mL 样液待测。参照Sobrino-Gregorio 等[21]的测定方法并作适当修改，使用酸、咸、鲜、苦、涩5 种不同类型的传感器，按照默认程序进行检测，每个样品循环检测4 次，去掉第1 次循环，取后面3 次循环测试的数据，使用系统自带数据库及软件对数据进行味觉特征分析。各传感器信息见表2。
表2 传感器味觉信息
Table 2 Sensor taste information
传感器名称酸味传感器CA0咸味传感器CT0鲜味传感器AAE本味柠檬酸、酒石酸等引起的酸味膳食中的盐引起的咸味氨基酸、核酸引起的鲜味回味无无苦味传感器C00涩味传感器AE1苦味物质引起的苦味，但低浓度下会被感知为丰富性涩味物质引起的涩味可持续性感知的鲜味即丰富性苦味物质引起的回味涩味物质引起的回味
1.3.6 电子鼻气味分析
取云片糕5 g 置于25 mL 样品瓶中，加入20% 盐水15 g，在50 ℃水浴锅加热30 min 后采集气味进行分析。参照钱琴莲等[22]的测定方法并作适当修改。测定条件：样品测定间隔时间1 s，清洗时间240 s，自动调零时间10 s，样品准备时间5 s，采集时间200 s，内部空气流量400 mL/min，进样流量400 mL/min，顶空采集温度50 ℃。电子鼻测定结果利用PEN3 电子鼻自带的WinMuster 软件进行分析，包括主成分分析（principal component analysis，PCA）。电子鼻的传感器及性能描述见表3。
表3 PEN3 所用传感器及其性能描述
Table 3 Functions of sensors used in PEN3
传感器S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10传感器名称W1C W5S W3C W6S W5C W1S W1W W2S W2W W3S性能描述芳香成分灵敏度大，对氮氧化物很敏感氨水，对芳香成灵敏主要对氢气有选择性烷烃，芳香成分对甲烷灵敏对硫化物灵敏对乙醇灵敏芳香成分，对有机硫化物灵敏对烷烃灵敏
1.3.7 云片糕低场核磁共振的测定
将样品取出置于磁场中心的射频线圈中心检测，利用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脉冲序列测定云片糕的自旋-自旋弛豫时间（T2）。参照李腾[23]的方法并将仪器参数进行调整。CPMG 试验参数：硬脉冲90°的脉宽为17 μs，硬脉冲180°的脉宽为3 400 μs，采样点数为1 120 160 个，扫描宽度为100 kHz，持续时间为80 μs，重复时间为1 000 ms，累加次数为4，回波时间为100 μs，回波次数为15 000，使用PQ001 分析软件及CPMG 序列采集样品横向弛豫时间T2 信号。
1.3.8 云片糕微观形态观察
在扫描电镜（scanning electron microscopy，SEM）的载物台贴上双面胶带，小刀切成同等大小的云片糕，置于双面胶上，放入表面处理机中碳镀金，30 min 后取出放入SEM 观察其形态[24]。
1.3.9 质构特性的测定
将新鲜制备的云片糕和25 ℃下保存7 d 的云片糕，分别切成同等大小的形状。参照Basu 等[25]的方法并作适当修改，将切好的云片糕置于质构仪平台上，用36R 的探头选择两次压缩测试（texture profile analysis，TPA）模式进行测试，测定云片糕的硬度、弹性、咀嚼性。参数设置：测前速度1.0 mm/s，测中速度1.0 mm/s，测后速度1.0 mm/s，压缩率15%，触发力10 g。
1.4 数据处理
各组试验样品重复3 次，使用Excel 2016 对数据初步整理计算，结果以平均值±标准差表示，采用Excel 2016 作图，使用SPSS 17.0 软件进行方差分析，用Tukey 进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 脂肪替代物对云片糕成分的影响
2.1.1 营养成分检测结果
为了研究黄原胶和魔芋胶的添加对云片糕主要营养成分、尤其是脂肪含量的影响，分别测定不同组热量、蛋白质、脂肪、碳水化合物及水分的含量，结果见表4。
表4 云片糕主要营养成分
Table 4 Content of nutrients in cloud cake
注：同列不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
蛋白质含量/（g/100 g）2.98±0.11a 3.06±0.09a 3.14±0.15a 3.10±0.12a脂肪含量/（g/100 g）10.6±0.3a 4.5±0.2c 5.9±0.2b 5.7±0.2b碳水化合物含量/（g/100 g）79.3±2.1a 80.1±1.9a 78.7±2.3a 78.0±2.1a水分含量/（g/100 g）6.97±0.09c 12.20±0.12b 12.10±0.17b 13.20±0.15a试验组高脂组低脂组黄原胶组魔芋胶组热量/kJ 1 791±31a 1 581±29b 1 601±22b 1 588±25b
从表4 可知，加入黄原胶或魔芋胶，蛋白质、碳水化合物的含量变化较小，各组的脂肪含量与制作时加入的量接近，表明云片糕的制作过程不会改变脂肪的结构，因此，黄原胶组和魔芋胶组云片糕的热量也与低脂组相近，与高脂组相比分别降低了10.61% 和11.33%。此外，黄原胶组和魔芋胶组云片糕的水分含量也显著高于高脂组（P＜0.05），分别提高了73.60%和89.38%；低脂组的高水分含量是由于制作时用水将减少的油脂部分补齐造成的。黄原胶和魔芋胶均属于亲水性胶体，具有良好的保水性，因而提高了云片糕中的水分含量[26]。通过以上结果可知，脂肪替代物的加入可在不影响蛋白质、碳水化合物含量的情况下，降低云片糕的热量、脂肪含量，从而减少食用者能量的摄入。
2.1.2 荧光AGEs 检测结果
测定云片糕在25 ℃贮藏条件下0、1、3、5、7 d 的荧光AGEs，用以指示云片糕种荧光AGEs 的含量，结果如图1 所示。
图1 云片糕荧光AGEs 的荧光强度
Fig.1 Fluorescence intensity of fluorescent advanced glycation end products（AGEs）in cloud cake
不同小写字母表示组间差异显著（P＜0.05）。
由图1 可知，在25 ℃下，各组云片糕的荧光AGEs荧光强度随储藏时间的延长而升高。储藏3～7 d，低脂组云片糕的荧光AGEs 荧光强度最低，其次为魔芋胶组和黄原胶组，高脂组最高。第7 天时，低脂组、黄原胶组及魔芋胶组的云片糕与高脂组相比，荧光AGEs的荧光强度显著降低（P＜0.05），分别降低了52.98%、31.93%和48.67%。结果表明，云片糕中荧光AGEs 会在常温储存过程中升高。与低脂组相比，添加黄原胶和魔芋胶的云片糕脂肪含量更高，但荧光AGEs 的荧光强度并未显著升高，说明脂肪替代物具有抑制荧光AGEs 形成的作用。黄原胶与魔芋胶具有良好的乳化特性，亲水性能优异的魔芋胶或黄原胶会结合部分葡萄糖、赖氨酸分子的亲水端，从而阻止美拉德反应的进行；另一方面，黄原胶和魔芋胶能影响油脂自动氧化系列反应，减少物质与物质之间反应的可能性，也可能是游离的荧光AGEs 减少原因之一[20，27]。
2.2 脂肪替代物对云片糕风味品质的影响
2.2.1 感官评价结果
感官评分见表5。
表5 感官检验结果
Table 5 Sensory test results
注：不同字母表示差异显著（P＜0.05）。
魔芋胶组7.85±0.59a高脂组7.70±0.66a低脂组6.40±0.75b黄原胶组7.90±0.55a
经检验，4 组云片糕均具有产品应有的色泽、滋味、形态气味等特性，符合GB/T 20977—2007 中的要求。如表5 所示，黄原胶组和魔芋胶组云片糕的感官评分与高脂组无显著差异，均显著高于低脂组（P＜0.05）。该结果说明，云片糕中适量添加脂肪替代物不会降低其口感、外观和色泽等感官特征。
2.2.2 滋味品质结果分析
电子舌雷达图见图2。
图2 云片糕电子舌雷达图
Fig.2 Radar maps of electronic tongue test results for cloud cake
A.储存0 d；B.25 ℃储存7 d。
从图2A 可以看出，制备当天的4 组云片糕在酸味和涩味滋味指标上差异较大，其极差值分别为5.78和3.14，而在其他指标上的极差均小于1。经分析，添加黄原胶或魔芋胶使云片糕酸味明显降低，而涩味明显增加。但由于各组云片糕酸味值较低，且后味A（涩味的回味）差异小，因此，使用黄原胶和魔芋胶部分代替猪油仅降低了云片糕的酸味，对云片糕的整体滋味影响不明显。由图2B 可知，25 ℃存放7 d 后，低脂组的酸味升高最明显，高脂组次之，魔芋胶组变化最小。各组涩味下降，黄原胶组下降最明显。结果表明，添加黄原胶和魔芋胶的云片糕能够减缓滋味的变化，且魔芋胶组比黄原胶组滋味更稳定。可能由于黄原胶或魔芋胶在云片糕加工过程中形成网络三维结构，使其具有良好的持水性，从而减少室温储存下由于水分散失带来的风味损失，起到风味固定剂的作用[28]。
2.2.3 气味品质结果分析
电子鼻雷达图见图3。
图3 云片糕电子鼻雷达图
Fig.3 Radar maps of electronic nose test results for cloud cake
A.储存0 d；B.25 ℃储存7 d。
从图3A 可以看出，新鲜云片糕中黄原胶组风味最丰富，其中风味比较明显的是2、7、9 传感器，分别是氮氧化物、硫化物和芳香成分[29]，其次是高脂组，两组的气味差异不明显，再次是魔芋胶组和低脂组。说明在降低油脂的同时补充适量的脂肪替代物，可保持云片糕原有的气味。由图3B 可知，经储藏后，云片糕的各种气味值均明显降低，表明储存会造成云片糕气味风味的流失。黄原胶组和魔芋胶组的云片糕气味值明显高于低脂组，说明该类脂肪替代物的加入可有效降低云片糕在储存过程中气味风味的流失。可能的原因是在云片糕中脂肪替代物和脂肪的混合物以O/W 型微乳液的形式存在，具有优异的稳定性，且有利于风味物质的嵌入，从而降低了储藏过程中风味物质的流失[30-31]。
不同组储存0 d 和7 d 的载荷和主成分分析见图4和图5。
图4 不同组储存0 d 的载荷和主成分分析
Fig.4 Load and principal component analysis of different groups of cloud cake stored for 0 day
A.载荷分析；B.主成分分析。
图5 不同组25 ℃储存7 d 的载荷和PCA 分析
Fig.5 Load and principal component analysis of different groups of cloud cake stored at 25 ℃for 7 days
A.载荷分析；B.主成分分析。
从图4 可以看出，主成分1 的贡献率为97.26%，主成分2 的贡献率为2.20%，二者累计贡献率为99.46%，说明此图可以反映出不同组云片糕中挥发性风味物质的主要特征。其中在主成分1 的贡献率方面，传感器2（氮氧化物）和传感器7（硫化物）贡献率最大；在主成分2 的贡献率方面，传感器2（氮氧化物）贡献率最大。在主成分1 的比较中，黄原胶组总风味值高于高脂组、魔芋胶组、低脂组；在主成分2 的比较中，黄原胶组总风味值略高于魔芋胶组、低脂组，而高脂组最低。
从图5 可以看出，主成分1 贡献率为99.70%，主成分2 贡献率为0.28%。其中在主成分1 贡献率方面，传感器7（硫化物）贡献率最大；在主成分2 贡献率方面，传感器9（芳香成分）贡献率最大。在主成分1 的比较中，高脂组总气味值高于黄原胶组、魔芋胶组、低脂组；在主成分2 的比较中，魔芋胶组总风味值略高于黄原胶组、高脂组，而低脂组最低。说明在室温贮藏过程中风味仍然有微小变化，在室温的条件下油脂氧化和水分散失会给风味带来影响[32]。
2.3 脂肪替代物对云片糕物理性质的影响
2.3.1 核磁共振预测云片糕水分流动性结果与分析
水分是影响云片糕质构和物理特性的主要因素之一。因此应用低场核磁共振成像技术（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）对样品中水分的分布状态、流动性等进行分析。弛豫时间T2 可根据时间长短表示水分的几种不同状态。具体分为T21（0～10 ms）被归纳为与大分子紧密结合的水，即深层结合水；T22（10～100 ms）为不易流动水；T23（100～1 000 ms）为自由水。图6 为新鲜云片糕和储存7 d 云片糕的T2弛豫分布曲线。
图6 T2 弛豫分布曲线
Fig.6 Low-field nuclear magnetic resonance（LF-NMR）T2 relaxation curves
A.储存0 d；B.25 ℃储存7 d。
由图6 可知，各组云片糕T21 的峰为主峰，表明制备当天的云片糕中水分的主要存在形式为深层结合水，这部分水的流动性较差，不易发生化学反应。通过计算，高脂组的结合水含量最低（62.5%），低脂组（78.7%）、黄原胶组（81.8%）和魔芋胶组（77.7%）的结合水含量较高。由图6B 可知，高脂组的T21 的峰信号强度值降至56.1%，伴随T22 峰信号强度升至43.9%，说明在常温储存过程中，高脂云片糕易发生化学反应。黄原胶组和魔芋胶组的峰信号强度均无显著变化，可能是由于黄原胶与魔芋胶均可与相邻的水分子发生相互作用，且胶体本身具有物理截留作用，从而能稳定云片糕中的水分，有效保持其品质的稳定性[25]。
2.3.2 微观形态的观察与分析
通过扫描电镜观察各组新鲜和经储存后的云片糕其内部微观结构，结果如图7 所示。
图7 不同组的扫描电镜图
Fig.7 Scanning electron microscopy images of cloud cake in different groups
A～D 为储存0 d 的云片糕；E～H 为25 ℃下储存7 d 的云片糕；A、E.高脂组；B、F.低脂组；C、G.魔芋胶组；D、H.黄原胶组；标尺100 μm。
由图7 可知，新鲜云片糕中高脂组和低脂组的云片糕内部较疏松多孔，存在明显的多孔结构，而黄原胶组和魔芋胶组的云片糕内部结构却相对细密紧致。常温储存7 d 后，高脂组和低脂组的云片糕内部仍然呈现出疏松多孔的结构，且有更加疏松的趋势。魔芋胶组云片糕结构更加细密，而黄原胶组则直接显现细密均一的组织结构。作为亲水性胶体，黄原胶与魔芋胶可通过氢键与水分子发生相互作用，在云片糕加工过程中形成均一、紧密、稳定的物理网络结构[33]。
2.3.3 质构特性结果分析
质构特性检验结果见表6。
表6 质构特性检验结果
Table 6 Textural properties of cloud cake
注：同列不同字母表示组间差异显著（P＜0.05）。
咀嚼性/mJ 667.27±79.21ab 425.77±51.56c 725.72±163.79ab 849.83±102.06a 653.74±121.71ab 601.21±124.40b 571.29±36.18b 750.25±122.71a组别储存0 d 25 ℃储存7 d高脂组低脂组黄原胶组魔芋胶组高脂组低脂组黄原胶组魔芋胶组硬度/g 1 712.11±140.91a 988.04±37.21c 1 205.79±151.88b 1288.12±167.15b 1 868.08±450.73a 1 137.61±323.89b 1 425.79±41.32ab 1 406.46±204.67ab弹性/mm 0.62±0.06b 0.76±0.06ab 0.68±0.14ab 0.80±0.04a 0.85±0.03a 0.84±0.06a 0.82±0.02a 0.91±0.03a
从表6 可以看出，对于新鲜云片糕，低脂组的硬度和咀嚼性显著低于高脂组（P＜0.05），表明单纯降低云片糕油脂含量会造成其质构特性的显著改变，影响云片糕的口感。黄原胶组和魔芋胶组的云片糕硬度介于高脂组和低脂组之间。25 ℃储存7 d 后，各组硬度均增加。其次，各组弹性均增大，但组间差值缩小。经储存后，黄原胶组和魔芋胶组咀嚼性略有下降，而低脂组的咀嚼性增加。以上结果表明，虽然猪油作为油脂能赋予云片糕良好的质构，但随着贮藏时间延长，其质构特性，如硬度、咀嚼性会发生变化，进而影响其口感品质。结合LF-NMR 结果可知，黄原胶和魔芋胶因其较好的持水性，以及致密、稳定的物理网络结构，使黄原胶组和魔芋胶组的云片糕具有良好的保水性，从而能减少室温储存下由于水分散失带来的风味影响，并且保持云片糕稳定的质构特性，如硬度和咀嚼性，这可能是其在储存过程中有效保持品质稳定性的主要原因[28]。
3 结论
将脂肪替代物应用到云片糕中，从成分分析、感官特性、物理性质三大方面进行综合分析。结果表明，使用黄原胶或魔芋胶代替部分脂肪制作云片糕，不仅可以降低其脂肪和热量，还能有效减少荧光AGEs 的生成；利用脂肪替代物制作云片糕，可以减少储存过程中风味的流失，使云片糕在保持美味的同时又更加健康；加入脂肪替代物的云片糕，内部结构细密紧致，具有良好的保水性，在储存过程中可减缓硬度的降低，从而使产品保持稳定的质构特性。以上结果可为脂肪替代物在云片糕中的应用提供参考。
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