莜麦又名油麦、玉麦、铃铛麦，学名“裸粒类型燕麦”或“裸燕麦”，为禾本科、燕麦属一年生草本植物[1]。莜麦在我国种植历史悠久，遍及各山区、高原地带，种植面积已超过73 万hm2[2]。莜麦是世界上公认营养价值较高的杂粮之一，以高蛋白、高不饱和脂肪酸、高膳食纤维、低碳水化合物著称，氨基酸比例接近世界卫生组织的推荐值[3]。莜麦还含有丰富的维生素B1、维生素B2、维生素E、叶酸等，以及钙、磷、铁、锌、锰等矿物质[4]，食用含莜麦的产品可控制血糖、降低胆固醇和高血压水平[5]。目前，已有莜麦饮料、莜麦代餐粉、莜麦片和莜麦面条等产品[6]。与小麦粉相比，莜麦的醇溶蛋白含量较低，仅有10%～15%，并且其谷蛋白分子量较小，因此莜麦粉不具有黏弹性，在加工过程中面絮松散，不能单独形成面团[7]。此外，莜麦色泽灰暗，其自身带有的苦味会干扰产品风味，所以单独用于加工食品，存在产品难以成型、品相风味不佳等问题，在实际生产应用中受到一定的限制。已有前人在莜麦粉中添加配料以提升莜麦粉的加工特性，改善其不良风味和色泽，拓宽莜麦的产品空间。刘洪元等[8]用蒸煮莜麦面制作莜麦饼干，改善了生莜麦粉色乌、味苦及有异味的缺点，并在面团中加入白沙蒿胶，增强面团的黏性，降低饼干易碎程度；陈金凤等[9-10]以低筋面粉为基底，加入莜麦粉和香菇粉/黑木耳粉，制作出营养丰富、风味良好的香菇莜麦饼干和黑木耳莜麦饼干。
紫薯又名黑薯、苕薯，富含蛋白质、淀粉、果胶和膳食纤维，口味甘甜。紫薯营养价值全面，含有人体必需氨基酸、甾醇和一些微量矿物质元素（如钾、铜、锰、锌），其含量较普通甘薯高3～8 倍，而硒元素的含量更是高达20 倍以上[11-12]。此外，紫薯还富含花色苷，含量为1.0～10.1 mg/g DW[13]。花色苷是紫薯中重要的生理活性成分之一，具有抗氧化、抗癌、抗糖尿病、保护心脏、抗菌、免疫增强等作用，在日本国家癌症研究中心公布的抗癌蔬菜中名列第一[14]。紫薯粉能基本保留紫薯的风味、颜色和大部分营养物质，可用来制作饼干、面包、面条和蛋糕等，目前在食品行业受到广泛应用[15-16]。
紫薯粉因富含花色苷而呈现明亮的紫色，并且口味甘甜，可以改善莜麦粉不良色泽和风味，其中含有的淀粉、果胶和膳食纤维有利于产品塑形，不需要额外添加低筋面粉或其他食品添加剂便能使莜麦面团黏结。近年来，已有制作紫薯饼干和莜麦饼干的研究，但是紫薯和莜麦混合饼干的制作尚未见报道。本文拟在莜麦饼干中添加紫薯粉，并对紫薯粉和莜麦粉的合理配比、黄油添加量以及白砂糖添加量进行单因素和正交试验，通过感官评价（形态、色泽、滋味与气味、口感和组织）和质构分析（包括硬度、内聚性、弹性和咀嚼性）指标评价饼干品质，确定最佳的原料配比，以改善莜麦粉的加工性能，提高莜麦饼干的品质，并应用高分辨率质谱分析紫薯粉加工前后花色苷种类和含量的变化，以期得到品质改良、营养丰富、富含花色苷的高品质紫薯-莜麦饼干。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
紫薯粉：山东庄牧食品有限公司；莜麦粉：江苏新良面粉有限责任公司；黄油：内蒙古蒙牛奶酪有限责任公司；白砂糖：广州福正东海食品有限公司；鸡蛋：市售；食盐：江苏省盐业集团有限责任公司；泡打粉：安琪酵母股份有限公司；低脂纯牛奶：雀巢（中国）有限公司；甲酸、乙醇（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；乙腈（色谱纯）：德国默克生物科技公司。
1.2 仪器与设备
烤箱（YXP 101-2）、搅拌器（BUD 302）：上海早苗食品有限公司；质构仪（TVT-300XP）：英国CNS-FARNELL 公司；电子天平（Mark500）：上海浦春计量仪器有限公司；和面机（KVL4100W 型）：英国Kenwood 公司；压片机（CUT-110 型）：上海麦科食品机械有限公司；氮气吹干仪（N-EVAP）：美国Organomation 公司；超速冷冻离心机（Biofuge Stratos）：美国Thermo 公司；四极杆飞行时间超高分辨质谱仪（Synarp XS QTOF）：美国Waters 公司。
1.3 方法
1.3.1 工艺流程
紫薯-莜麦饼干制作流程如图1 所示。
图1 紫薯-莜麦饼干制作流程
Fig.1 Production process of purple potato-naked oat biscuits
1.3.2 工艺说明
1）原料预处理：将紫薯粉、莜麦粉、白砂糖、鸡蛋按照比例称量好以备使用。
2）原料预混：将鸡蛋、糖一起放入搅拌器混合均匀，以备使用。
3）辅料预混：将泡打粉、食盐和黄油混合均匀，以备使用。
4）面团调制：将已经过筛的混合粉和过筛的白砂糖与已混合均匀的鸡蛋加入和面机中，再加入辅料和水调制面团。调粉温度控制在38 ℃为宜。
5）静置：静置时间为25～30 min。
6）辊压：面团调制完成后，用压片机进行压片。每次辊压时将面片折叠一次并旋转90°，共折叠并旋转4 次，压片厚度为2 mm。
7）成型：将压片好的面片用刀具切割成边长为4 cm、厚度为5 mm 的正方形，然后将切好的饼干坯整齐地摆放在烤纸上。
8）烘烤：烤箱调好上火温度160 ℃，下火温度140 ℃，预热。在饼坯上喷洒适量水，将盛有饼坯的烤盘放入预热好的烤箱中进行焙烤15 min。
9）冷却、整理、包装、成品：烘烤而成的饼干首先在室温下冷却到40 ℃左右，然后挑拣出成型不好、破裂的饼干，最后用食品级包装袋将成型好的饼干进行密封包装。
1.3.3 单因素试验
以水60 g、鸡蛋50 g、盐1 g、泡打粉1.8 g、紫薯和莜麦粉共200 g、黄油80 g、白砂糖70 g 为改良莜麦饼干的基本配方，在此基础上，以感官评价和质构特性为评价指标，进行单因素试验，分别研究紫薯粉和莜麦粉质量比、黄油添加量、白砂糖添加量对改良莜麦饼干品质的影响。
1.3.4 正交试验
在单因素试验的基础上，进一步对紫薯粉和莜麦粉质量比、黄油添加量、白砂糖添加量3 个因素采用L9（33）的正交试验进行优化。正交试验水平因素设计见表1。
表1 正交试验水平因素设计
Table 1 Orthogonal test levels and factors
水平1 2 3因素A 紫薯粉和莜麦粉质量比40∶160 60∶140 80∶120 B 黄油添加量/g 80 100 120 C 白砂糖添加量/g 60 80 100
1.3.5 验证试验
在单因素试验和正交试验的基础上，设计验证试验。纯莜麦饼干配方为莜麦粉10 kg、黄油5 kg、白砂糖4 kg、水3 kg、鸡蛋2.5 kg、盐50 g、泡打粉40 g；纯紫薯饼干配方为紫薯粉10 kg，其余配料与纯莜麦粉饼干一致；紫薯-莜麦饼干配方为紫薯粉和莜麦粉共10 kg（质量比为3∶7），其余配料与纯莜麦粉饼干一致。
1.3.6 饼干感官评价标准
选取形态完整的样品进行感官评价，由10 人组成感官评价小组，对饼干形态、色泽、滋味与气味、口感、组织方面进行评价。单独对样品打分。评价标准参照GB/T 20980—2021《饼干质量通则》中酥性饼干的感官要求，如表2 所示。
表2 饼干配方感官评价标准
Table 2 Sensory evaluation criteria for biscuit formulation
评价项目形态（20）色泽（20）滋味与气味（20）口感（20）组织（20）评分标准16～20外形很完整，厚薄很均匀，不收缩、不变形，不起泡，凹底很少色泽非常均匀，有光泽，无白粉，无过焦、过白现象香味强，无异味口感松脆，无沙砾感，不粘牙横断面结构细腻，多孔状11～＜16外形较完整，厚薄基本均匀，收缩和变形少，起泡少，凹底很少色泽基本均匀，光泽不明显，有非常少量白粉，有很少过焦、过白现象香味较强，有轻微异味口感较松脆，略微有沙砾感，不粘牙横断面结构较细腻，有少量小孔洞5～＜11外形不太完整，厚薄不太均匀，收缩和变形多，起泡多，凹底多色泽不太均匀，光泽感差，有少量白粉，有少量过焦、过白现象香味弱，有异味口感不太松脆，有沙砾感，有点粘牙横断面结构稍粗糙，小孔洞较多0～＜5外形不完整，厚薄不均匀，收缩和变形多，起泡非常多，凹底非常多色泽不均匀，光泽感很差，有大量白粉，有大量过焦、过白现象香味很弱，异味强口感不松脆，沙砾感明显，粘牙横断面结构粗糙，有大孔洞
1.3.7 紫薯-莜麦饼干的质构特性测定方法
采用质构仪分析样品的硬度、内聚性、弹性和咀嚼性。质构仪参数：探头型号为P/50，测试程序为质地剖面分析（texture profile analysis，TPA），测试前速度1.0 mm/s、测试中速度1.5 mm/s、测试后速度为1.5 mm/s、压缩程度为60%，触发力为5 g，两次压缩间隔2 s。每种配方的饼干试样测试3 次，取平均值。
1.3.8 花色苷的提取方法
提取方法参照Zhu 等[17]和Zhang 等[18]的方法。称取1 g 紫薯粉、10 g 紫薯饼干，加58%乙醇水溶液（盐酸调pH 值至2.5），料液比为1∶20（g/mL）。于40 ℃、超声功率400 W 下提取40 min。6 000 r/min、4 ℃离心10 min 得上清液。37 ℃氮气吹干后，用水溶解并定容至10 mL。进液相质谱分析前用水稀释200 倍，过0.22µm 滤膜。
1.3.9 花色苷含量的测定
用pH 示差法测定花色苷含量，分别取pH1.0 和pH4.5 的缓冲液9 mL 放置于试管中，加待测样品液1 mL，混合均匀后放置1 h，以蒸馏水代替样品液为空白组。分别在520 nm 和700 nm 测其吸光度。每组样品做3 个平行。按照式（1）和式（2）计算样品中花色苷含量（X，mg/g）。
式中：X 为花色苷含量，以矢车菊素-3-O-葡萄糖当量表示，mg/g；A1 和A2 分别为待测样品在pH1.0 的缓冲液中520 nm 和700 nm 处的吸光度；A3 和A4 分别为待测样品在pH4.5 的缓冲溶液中520 nm 和700 nm 处的吸光度；W 为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷的分子量，449 g/mol；B 为稀释倍数；V 为样品体积，mL；ξ 为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷的摩尔消光系数，29 600；M 为称取的样品质量，g。
1.3.10 高分辨率质谱分析紫薯粉和紫薯-莜麦饼干中的花色苷
液相条件：参照Zhu 等[17]的方法略作调整，色谱柱为ACQUITY UPLC BEH C18（1.7µm，2.1 mm×100 mm），柱温25 ℃，进样量1µL，流动相A 为0.3%甲酸水溶液；流动相B 为乙腈；流速0.15 mL/min；洗脱条件：0～18 min，10%～20% B；18～20 min，20%～30% B；20～22 min，30%～10%B。
质谱条件：离子源为电喷雾正离子化（ESI+），扫描范围为m/z 50～1 200，毛细管电压2.2 kV，锥孔电压20 V，脱溶剂气流量800 L/h；锥孔气流量150 L/h。
1.4 数据处理
试验设3 次重复，采用Origin 2022、SPSS 25.0 软件分析试验数据，结果以平均值±标准差表示。采用单因素方差分析模型分析，显著性差异采用Duncan 检验，P＜0.05 表示差异具有统计学意义。
2 结果与讨论
2.1 单因素对饼干感官和质构的影响
2.1.1 紫薯粉和莜麦粉质量比对饼干感官和质构的影响
将紫薯粉与莜麦粉依照不同的质量比（20∶180、40∶160、60∶140、80∶120、100∶100）混合，制成饼干后对其感官和质构进行评价，感官评价结果如图2 所示。
图2 不同紫薯粉和莜麦粉质量比的感官评价对比
Fig.2 Comparison of sensory ratings of different mass ratios of purple potato powder and naked oat flour
由图2 可知，添加紫薯粉会改善饼干的颜色并提高饼干风味，随着紫薯粉用量的增加，感官评分呈现先上升再降低的趋势，当紫薯粉与莜麦粉质量比为60∶140 时，感官评分最高。
在对饼干进行质构分析时，测定了饼干的硬度、内聚性、弹性和咀嚼性。硬度是指样品达到一定变形时所必需的力；弹性指变形样品在去除变形力后恢复到变形前的高度或体积比率；内聚性可模拟表示样品内部黏合力；咀嚼性则表示将样品咀嚼成吞咽状态所需的能量。不同紫薯粉和莜麦粉质量比对饼干质构的影响如表3 所示。
表3 不同紫薯粉和莜麦粉质量比对饼干质构的影响
Table 3 Effect of different mass ratios of purple potato powder to naked oat flour on the biscuit texture
注：同列不同字母表示差异显著，P＜0.05。
紫薯粉和莜麦粉质量比20∶180 40∶160 60∶140 80∶120 100∶100硬度/g 14 222±511d 16 152±930cd 17 672±860bc 18 708±1 254b 23 398±1 863a内聚性0.03±0.00b 0.03±0.00b 0.10±0.01a 0.02±0.00b 0.11±0.01a弹性/mm 0.11±0.01b 0.11±0.01b 0.23±0.01a 0.07±0.01c 0.21±0.02a咀嚼性/mJ 0.8±0.1c 0.8±0.2c 3.8±0.2b 0.2±0.0d 5.3±0.3a
由表3 可知，随着紫薯粉添加量的增加，饼干的硬度增大。可能是由于紫薯粉含有丰富的膳食纤维，增加了面团的持水性，而持气性下降，导致孔隙率下降[19]，所以紫薯粉添加量过高会导致饼干口感发硬，这与赵凯乐等[20]的研究结果相似。而随着紫薯粉添加量的增加，饼干的内聚性、弹性以及咀嚼性变化无明显规律。内聚性过小则饼干易碎，而弹性和咀嚼性过大或过小在一定程度上会对口感造成影响，当紫薯粉与莜麦粉的质量比为60∶140 时，内聚性、弹性及咀嚼性适宜，因此，选其为中心试验点进行后续试验。
2.1.2 黄油添加量对饼干感官和质构的影响
黄油能赋予饼干一定的奶香味，同时增加饼干的酥性，降低饼干的硬度，但添加量过多则会引起油腻感[21]。不同黄油添加量对饼干感官评价的影响如图3 所示，对饼干质构的影响如表4 所示。
表4 不同黄油添加量对饼干质构的影响
Table 4 Effect of different butter additions on the biscuit texture
注：同列不同字母表示差异显著，P＜0.05。
黄油添加量/g 60 80 100 120 140硬度/g 25 696±2 082a 18 566±1 721b 17 050±993b 9 060±786c 6 272±528d内聚性0.09±0.01a 0.01±0.00c 0.03±0.00b 0.04±0.00b 0.08±0.01a弹性/mm 0.24±0.02b 0.21±0.01c 0.10±0.01d 0.12±0.01d 0.39±0.01a咀嚼性/mJ 6.6±0.2b 0.4±0.1d 0.7±0.1c 0.6±0.0c 9.6±0.2a
图3 不同黄油添加量的感官评价对比
Fig.3 Comparison of sensory ratings for different butter additions
由图3 可知，当黄油添加量为100 g 时，感官评分最高。由表4 可以看出，随着黄油添加量增加，饼干硬度逐渐下降，内聚性和弹性先下降再上升，而咀嚼性无明显变化规律。黄油可以在蛋白质和淀粉颗粒间形成油膜，阻碍饼干内部结构黏结，并且黄油具有良好的搅打性和充气性，增大了面团的持气性，使得饼干结构疏松，硬度下降[22-23]。饼干硬度过低也会影响饼干的口感，结合感官评分考虑，选择黄油添加量80、100、120 g进行后续试验。
2.1.3 白砂糖添加量对饼干感官和质构的影响
白砂糖作为一种提味物质，在紫薯-莜麦饼干中起到了丰富风味、掩盖莜麦粉带来的苦味的作用。在饼干焙烤过程中发生美拉德反应，可对饼干的色泽、外形、滋味等方面产生影响[24]。不同白砂糖添加量对饼干感官和质构的影响如图4 所示。
图4 不同白砂糖添加量的感官评价对比
Fig.4 Comparison of sensory ratings of different sugar additions
由图4 可知，随着白砂糖添加量的增加，感官评分先上升再降低，可能是因为白砂糖添加过多使得饼干逐渐甜腻，并且掩盖了一部分紫薯的清香。因此白砂糖添加量不宜过量，当白砂糖添加量为80 g 时，感官评分最高。在烘焙制品中，白砂糖可以降低面团黏度，通过重结晶促进表面开裂，使饼干呈现玻璃态而变得酥脆，对饼干的破裂强度和内聚性造成一定影响[25-26]。白砂糖添加量对饼干质构的影响如表5 所示。
表5 不同白砂糖添加量对饼干质构的影响
Table 5 Effect of different sugar additions on the biscuit texture
注：同列不同字母表示差异显著，P＜0.05。
白砂糖添加量/g 40 60 80 100 120硬度/g 13 710±1 460c 16 584±1 677bc 17 062±1 342bc 18 802±2 340ab 21 662±1 952a内聚性0.08±0.01a 0.04±0.01b 0.08±0.01a 0.02±0.00c 0.02±0.00c弹性/mm 0.31±0.02a 0.20±0.01c 0.26±0.03b 0.08±0.01d 0.07±0.00d咀嚼性/mJ 2.4±0.2b 1.0±0.1c 2.7±0.2a 0.3±0.0d 0.2±0.0d
由表5 可知，随着白砂糖添加量的增加，饼干硬度增大，结合硬度、内聚性、弹性以及咀嚼性4 个方面，选择白砂糖添加量60、80、100 g 进行后续试验。
2.2 正交试验结果
正交试验是一种研究多因素试验的重要方法，试验次数少，效果好，并且能最大限度地减少试验误差，使之达到高效、快速、经济的目的。饼干正交试验感官评价及质构评定结果及数据分析如表6、表7 所示。
表6 饼干正交试验感官评定及质构评定结果
Table 6 Results of orthogonal test for sensory and texture evaluation for biscuits
试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A 紫薯粉和莜麦粉质量比1 1 1 2 2 2 3 3 3 B 黄油添加量1 2 3 1 2 3 1 2 3 C 白砂糖添加量1 2 3 2 3 1 3 1 2感官评分78.11 80.78 77.34 81.33 82.67 76.33 79.67 78.35 77.64质构评定硬度/g 13 394 13 590 13 692 17 008 16 688 6 066 29 870 9 668 9 802内聚性0.05 0.04 0.04 0.08 0.03 0.06 0.02 0.09 0.07弹性/mm 0.25 0.09 0.09 0.25 0.14 0.20 0.24 0.20 0.20咀嚼性/mJ 1.40 0.45 0.40 3.05 0.65 0.70 1.30 1.80 1.20
表7 饼干正交试验感官评定及质构评定数据分析
Table 7 Data analysis of orthogonal test sensory evaluation and texture evaluation for biscuits
指标感官评定硬度/g内聚性弹性/mm咀嚼性/mJ因素k1 k2 k3极差R主次顺序最优组合k1 k2 k3极差R主次顺序k1 k2 k3极差R主次顺序k1 k2 k3极差R主次顺序k1 k2 k3极差R主次顺序A 78.74 80.11 78.55 1.37 B ＞C＞A A2B2C2 13 559 12 721 16 447 3 726 B ＞C＞A 0.04 0.06 0.06 0.02 C ＞A ＞B 0.14 0.20 0.21 0.07 B＞A＞C 0.75 1.47 1.43 0.72 B ＞C ＞A B 79.70 80.60 77.10 3.50 20 090.67 12 782.00 9 853.33 10 237.33 0.05 0.05 0.06 0.01 0.25 0.14 0.16 0.10 1.92 0.97 0.77 1.15 C 77.60 79.92 79.89 2.32 9 709.33 13 466.67 19 550.00 9 840.67 0.07 0.06 0.03 0.04 0.22 0.18 0.16 0.06 1.30 1.57 0.78 0.78
由表6 和表7 分析可知，对感官评分、硬度以及咀嚼性影响大小依次为黄油添加量＞白砂糖添加量＞紫薯粉和莜麦粉质量比；对内聚性的影响大小依次为白砂糖添加量＞紫薯粉和莜麦粉质量比＞黄油添加量；对弹性的影响大小依次为黄油添加量＞紫薯粉和莜麦粉质量比＞白砂糖添加量。根据表6 感官评价结果，紫薯-莜麦饼干的最佳组合为A2B2C3，而表7 的极差分析表明最优水平组合为A2B2C2，两者区别在于白砂糖的添加量，由表5 可知，白砂糖添加量为100 g 时，饼干的内聚性显著低于添加量为80 g，这表示白砂糖添加量为100 g 时，饼干会变得更加松散，综合考虑选择感官评价的极差分析所得的最优水平组合A2B2C2为研制饼干的最佳配方，即紫薯粉与莜麦粉质量比为60∶140、黄油添加量为100 g、白砂糖添加量为80 g，此时感官评分为84.9。
2.3 验证试验
为了验证优化后紫薯-莜麦饼干的品质，设计验证试验。同比例扩大最佳配方，以增加饼干的产量，并制作纯紫薯粉饼干和纯莜麦粉饼干作为对照，对改良的最佳紫薯-莜麦饼干配方进行验证，选择感官评分和质构评定两个指标进行评价，结果如图5 和表8 所示。
表8 验证试验质构评定对比和感官评分
Table 8 Comparison of textural assessment and sensory scores in the validation test
注：同列不同字母表示差异显著，P＜0.05。
序号1 2 3产品类型纯莜麦饼干纯紫薯饼干紫薯-莜麦饼干质构评定硬度/g 10 698±1 257c 26 377±1 639a 16 870±1 382b内聚性0.04±0b 0.04±0.01b 0.06±0.01a弹性/mm 0.14±0a 0.07±0.01b 0.12±0.02a咀嚼性/mJ 0.7±0.1a 0.2±0.01b 0.6±0.03a感官评分76.6±4.6b 73.6±3.9b 84.9±3.4a
图5 验证试验感官指标雷达图
Fig.5 Radar chart of sensory indicators for the validation test
由图5 和表8 可知，改良后的紫薯-莜麦饼干感官评定的各项指标均优于纯莜麦饼干和纯紫薯饼干，其滋味和气味得到了明显的改善，并且改良后的紫薯-莜麦饼干的硬度、内聚性、弹性和咀嚼性都适中，因此改良后的紫薯-莜麦饼干更受欢迎。
2.4 饼干中花色苷含量
花色苷在高温、长时间下加热，其热稳定性会随之下降[27]，因此，本试验测定了紫薯-莜麦饼干在烘焙前后花色苷的损失率。紫薯粉和紫薯-莜麦饼干中花色苷含量如表9 所示。
表9 紫薯粉和紫薯-莜麦饼干中花色苷含量
Table 9 Anthocyanins content in purple potato powder and purple potato-naked oat biscuits
注：-表示无损失。
项目紫薯粉紫薯-莜麦饼干（以饼干中紫薯粉质量计）花色苷含量/（mg/g）1.94±0.11 1.20±0.08花色苷损失率/%-38.1
由表9 可知，紫薯粉中的花色苷含量为1.94 mg/g，改良所得的紫薯-莜麦饼干中的花色苷含量为0.18 mg/g，若以饼干中的紫薯粉质量计则为1.20 mg/g，加工后花色苷损失率为38.1%，与文献[28-29]结果相接近。在焙烤过程中紫薯饼干中的花色苷会受高温、氧气等因素的影响发生降解，花色苷含量减少。Kim 等[28]发现紫薯经蒸烤后，花色苷损失率为20%～45%；王晰锐等[29]发现紫薯经烘烤后，花色苷损失率为40%。为了尽可能减少加工对紫薯花色苷的影响，今后可以研究在紫薯-莜麦饼干中添加适量的花色苷稳定剂以保护花色苷。邢艳霞等[30]在紫薯饼干中添加茶多酚、没食子酸丙脂和丁基羟基茴香醚等抗氧化剂，均有效降低了花色苷损失率。除抗氧化剂外，β-环糊精、Fe3+、有机酸以及乳清蛋白等都可以提高花色苷的稳定性，降低紫薯花色苷的降解速率[3]。
2.5 高分辨率质谱分析紫薯粉和紫薯-莜麦饼干中的花色苷
利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱法（ultra performance liquid chromatography-quadrupole time of flight-mass spectrometry，UPLC-QTOF-MS）测定紫薯粉和改良的紫薯-莜麦饼干中的花色苷，结果如图6 和表10 所示。
表10 紫薯粉和紫薯-莜麦饼干中花色苷的鉴定
Table 10 Identification of anthocyanin in purple potato powder and purple potato-naked oat biscuits
组分1 2 3 4花色苷名称矢车菊色素3-槐糖苷-5-葡萄糖苷芍药色素3-槐糖苷-5-葡萄糖苷矢车菊色素3-对羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡萄糖苷芍药色素3-对羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡萄糖苷紫薯粉保留时间/min 2.14 2.79 5.00 6.98紫薯-莜麦饼干保留时间/min 2.15 2.82 4.98 6.98母离子[M+H]+/Da 773.214 0 787.229 7 893.235 2 907.250 8二级碎片离子/Da 611 449 287 625 463 301 731 449 287 745 463 301花色苷损失率/%54.30 36.22 41.44 5.21
续表10 紫薯粉和紫薯-莜麦饼干中花色苷的鉴定
Continue table 10 Identification of anthocyanin in purple potato powder and purple potato-naked oat biscuits
注：花色苷损失率根据各组分峰面积计算所得。
组分5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20共计花色苷名称芍药色素3-阿魏酸-对香豆酰糖苷-5-葡萄糖苷矢车菊色素3-（6-阿魏酰槐糖苷）-5-葡萄糖苷飞燕草素3，5-二葡萄糖苷芍药色素3-（6-阿魏酰槐糖苷）-5-葡萄糖苷矢车菊色素3-（6-咖啡酰槐糖苷）-5-葡萄糖苷矢车菊素3-（6，6-2 咖啡酰槐糖苷）-5-葡萄糖苷矢车菊色素-3-咖啡酸-对羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡萄糖苷芍药色素3-（6-咖啡酰槐糖苷）-5-葡萄糖苷矢车菊色素3-（6-咖啡酸-6-阿魏酰槐糖苷）-5-葡萄糖苷矢车菊色素3-咖啡酸-对香豆酰槐糖苷-5-葡萄糖苷芍药色素3-二咖啡酰槐糖苷-5-葡萄糖苷芍药色素3-咖啡酸-对羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡萄糖苷芍药色素3-（6-咖啡酸-6-阿魏酰槐糖苷）-5-葡萄糖苷芍药色素3-咖啡酸-对香豆酰槐糖苷-5-葡萄糖苷芍药色素3-阿魏酸-对羟基苯甲酰槐糖苷-5-葡萄糖苷芍药色素-3-（6，6-阿魏酰槐糖苷）-5-葡萄糖苷紫薯粉保留时间/min 7.49 7.96 9.25 10.29 10.71 12.01 12.29 12.52 13.69 14.02 14.55 15.05 16.37 16.82 18.23 19.35紫薯-莜麦饼干保留时间/min 7.42 7.92 9.23 10.22 10.80 11.92 12.24 12.51 13.63 13.98 14.52 15.01 16.30 16.78 18.19 19.33母离子[M+H]+/Da 1 109.313 8 949.261 4 627.156 1 963.277 0 935.245 7 1097.278 3 1 055.266 9 949.261 4 1 111.293 1 1 081.282 5 1 111.293 1 1 069.282 5 1 125.308 7 1 095.298 2 1 083.298 2 1 139.324 4二级碎片离子/Da 947 463 301 787 449 287 465 303 801 463 301 773 449 287 935 449 287 893，449 287 787 463 301 949 449 287 919 449 287 949 463 301 907 463 301 963 463 301 933 463 301 921 463 301 977 463 301花色苷损失率/%1.94 30.56 36.15 9.32 10.39 53.07 61.29 35.83 65.27 28.19 53.03 45.79 25.27 27.96 63.72 45.70 43.53
图6 紫薯粉和紫薯-莜麦饼干中花色苷总离子流图
Fig.6 Total ion flow diagram of anthocyanin in purple potato powder and purple potato-naked oat biscuits
由图6A、表10 可知，通过对各色谱峰母离子与碎片离子的高分辨质谱数据进行分析，结合文献中紫薯花色苷研究结果[23，31]，在紫薯粉中初步鉴定出20 种花色苷。紫薯花色苷主要由芍药色素和矢车菊素与糖苷结合，包括葡萄糖苷和槐糖苷，再与一些酚酸（如咖啡酸、阿魏酸和对羟基苯甲酸）发生酰化作用，这与Ryu等[32]的研究结果相似。芍药色素和矢车菊素是紫薯呈现红色的主要物质，与有机酸发生酰化后可以增加其稳定性，从而在经过食品加工后仍能保持花色苷的生物活性[33]。因此，虽然在紫薯-莜麦饼干中检测到的花色苷总含量有所减少，但是花色苷种类数量未变（图6B、表10）。紫薯饼干中花色苷损失率为1.94%～65.27%，总损失率43.53%，比采用pH 示差法测得的花色苷损失率高5%左右。
紫薯花色苷可以调节肠道微生态，有效降低氧化应激的风险，缓解与肥胖相关的炎症水平[34]，还能通过抗氧化和抗炎活性抑制癌细胞增殖，具有优良的抗癌防癌功效[35]。因此在莜麦粉中添加紫薯粉制作饼干，可以明显提高饼干的营养价值。未来还需要更多相关的动物实验和临床实验证明改良后紫薯-莜麦饼干的生物活性，以促进紫薯和莜麦资源的开发和利用。
3 结论
本试验结果表明，在莜麦粉中添加紫薯粉后制作的紫薯-莜麦饼干，色泽、风味、口感、质构等品质较纯莜麦饼干有了明显提高，并且饼干中还含有0.18 mg/g 的紫薯花色苷，具有花色苷的营养功效。通过单因素试验和正交试验得到改良的紫薯-莜麦饼干最佳原辅料配比为紫薯粉与莜麦粉共200 g[质量比为60∶140]、黄油100 g、白砂糖80 g、水60 g、鸡蛋50 g、盐1 g、泡打粉1.8 g。
本试验改良的莜麦饼干既保留了莜麦的高营养价值的特色，又通过添加紫薯粉改善了莜麦色泽、口感和风味的不足，同时增加了饼干中的花色苷含量，进一步提升了饼干的营养价值，并且紫色的饼干提升了视觉享受，更受消费者青睐。本研究为紫薯粉与莜麦粉复配应用于烘焙糕点提供了理论基础和发展方向，下一步研究将重点关注提高紫薯粉中花色苷的稳定性，将更多的功能成分花色苷保留在莜麦饼干、莜麦桃酥等烘焙产品中。
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