單聯(lián)剛,李紅濤,馬　林

(江蘇食品藥品職業(yè)技術學院,江蘇淮安 223003)

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木糖醇紫薯海綿蛋糕的配方優(yōu)化

單聯(lián)剛,李紅濤,馬林*

(江蘇食品藥品職業(yè)技術學院,江蘇淮安 223003)

研究了全蛋液、紫薯粉、木糖醇、護色劑、泡打粉、大豆油、蛋糕油添加量對木糖醇紫薯海綿蛋糕產品質量綜合評分的影響,在單因素實驗的基礎上,通過Box-Behnken法設計實驗,采用響應面分析法對產品配方進行優(yōu)化。結果表明:產品最佳配方(烘焙百分比)為糕點粉100%、全蛋液157%、紫薯粉25%、木糖醇58%、白砂糖42%、護色劑0.8%(檸檬酸和抗壞血酸各0.4%),無需添加泡打粉、植物油、蛋糕油,此條件下驗證實驗產品綜合評分為92±0.5,與理論最優(yōu)值92.39基本一致。

紫薯,海綿蛋糕,木糖醇,配方

紫薯富含花青素、硒、多糖、植物蛋白、維生素和礦物質等多種營養(yǎng)成分,具有清除自由基、抗癌、防癌、防便秘、降血壓、防動脈硬化的保健功能[1-2]。木糖醇是目前市場上最常用的功能性糖醇,甜度與白砂糖相當,甜味性質良好,具有防齲齒、防高血糖以及增強人體免疫力等功效[3]。據(jù)中國知網文獻檢索,關于紫薯蛋糕的研究文獻從2013開始出現(xiàn),目前共有9篇,其中戚風蛋糕、海綿蛋糕、奶油蛋糕研究分別為5篇、3篇和1篇;關于紫薯的加入形式方面,有5篇是使用紫薯全粉,其他4篇使用蒸熟或烤熟的紫薯泥;在紫薯海綿蛋糕的研制中,有2篇是添加蒸熟或烤熟的紫薯泥研制普通蛋糕,1篇是添加紫薯粉、木糖醇、阿斯巴甜研制無蔗糖蛋糕[4-12]。可見,紫薯蛋糕是一種具有一定研究價值新產品,但是關于紫薯粉蛋糕護色和木糖醇替代蔗糖方面的研究不夠深入。海綿蛋糕是一種深受大眾喜愛、非常暢銷的經典蛋糕,加入紫薯后,產品更加柔軟細膩并具有紫薯特有的色香味及營養(yǎng)保健價值,再加上使用了功能性糖醇木糖醇代替大部分蔗糖,使得這款低糖蛋糕產品非常符合當今消費者低糖、低脂、多膳食纖維的健康飲食理念,具有一定的市場前景。在傳統(tǒng)海綿蛋糕配方的基礎上,筆者用紫薯粉替代部分糕點粉、木糖醇替代大部分白砂糖,同時添加泡打粉、植物油(大豆油)、蛋糕油、檸檬酸、抗壞血酸來改善木糖醇紫薯海綿蛋糕的口感、組織狀態(tài)和色澤,通過產品質量綜合評價(包括感官評分和比容評分)對配方進行優(yōu)化。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

糕點粉(糕點專用小麥粉)東莞益海嘉里糧油食品工業(yè)有限公司;紫薯粉(純天然、無添加劑)興化市瑞盛食品有限公司;雞蛋淮安市蘇果超市;白砂糖江蘇白玫糖業(yè)有限公司;木糖醇山東福田藥業(yè)有限公司;一級壓榨大豆油益海(廣州)糧油工業(yè)有限公司;蛋糕油(速效蛋糕起發(fā)油,配料為水、山梨糖醇液、單/雙甘油硬脂酸脂、山梨醇酐單硬脂酸酯、單硬脂酸脂、丙二醇、聚甘油脂肪酸脂、丙二醇脂肪酸脂)廣州美晨集團股份有限公司;泡打粉(配料為焦磷酸二氫二鈉、碳酸鈣、碳酸氫鈉、玉米淀粉、磷酸二氫鈣)上海早苗食品有限公司;檸檬酸、抗壞血酸鄭州天華食品添加劑有限公司。

電子秤(精確至0.1 g)梅特勒-托利多(常州)稱重設備系統(tǒng)有限公司;SM-5L型打蛋機(無級變速,打蛋缸上口直徑23 cm、下底直徑8 cm、深度20 cm)、SM-603F型電烤爐新麥機械(無錫)有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1木糖醇紫薯海綿蛋糕制作工藝要點溫度會影響蛋糊、面糊的攪打時間,因此本實驗在20～25 ℃室溫環(huán)境中進行。

制備蛋糊:將全蛋液和糖放入攪拌缸,先慢速(打蛋球公轉速度80 r/min、自轉速度250 r/min)攪拌5 min使糖完全溶解后加入蛋糕油和護色劑溶液(其中檸檬酸和抗壞血酸濃度均為0.2 g/mL),再快速(打蛋球公轉速度180 r/min、自轉速度550 r/min)攪拌5～7 min(因蛋糕油或木糖醇多少而異)攪拌至蛋糊比容為3.2 mL/g。此時,蛋糊呈粘稠狀,用筷子挑起后紋路緩慢消失。

剩余原輔料加入蛋糊以調制蛋糕面糊:慢速攪拌(打蛋球公轉速度60 r/min、自轉速度185 r/min)蛋糊的同時,加入經混勻、過篩(80目)的糕點粉、紫薯粉、泡打粉混合物,然后沿缸壁慢速加入大豆油,再繼續(xù)慢速攪拌1 min至無面粉顆粒即可,立即入模烘烤。

入模:采用圓形硬油紙模(直徑8.2 cm、高3.4 cm),將面糊從打蛋缸中直接倒入模具,入模量40 g。

烘烤:模具放于烤盤上入爐烘烤,上下火溫度均為160 ℃,烘烤時間30 min。

1.2.2蛋糊比容測定方法用50 mL燒杯盛滿水(與杯口齊平),用量筒測量水的體積v(mL),將面(蛋)糊倒入燒杯中與杯口齊平,稱量糊重m(g),v/m即為比容(mL/g)。

1.2.3實驗設計每次實驗糕點粉和紫薯粉總用量為300 g。配方設計以烘焙百分比計,基本配方為糕點粉100%、糖100%、全蛋液150%[13]。以下配方實驗設計中,糕點粉和紫薯粉總用量、白砂糖和木糖醇總用量保持不變(均為100%),糕點粉用量為100%減去紫薯粉用量(%),白砂糖用量為100%減去木糖醇用量(%)。

1.2.3.1單因素實驗設計固定木糖醇、全蛋液、護色劑、大豆油、蛋糕油、泡打粉添加量分別為15%、150%、0.8%、0%、0%、0%,只改變紫薯粉添加量(10%、20%、30%、40%、50%、60%)進行實驗,對產品進行綜合評分。

固定紫薯粉、全蛋液、護色劑、大豆油、蛋糕油、泡打粉添加量分別為30%、150%、0.8%、0%、0%、0%,只改變木糖醇添加量(15%、30%、45%、60%、75%、90%)進行實驗,對產品進行綜合評分。

固定紫薯粉、木糖醇、護色劑、大豆油、蛋糕油、泡打粉添加量分別為30%、60%、0.8%、0、0、0,只改變全蛋液添加量(110%、130%、150%、170%、190%、210%)進行實驗,對產品進行綜合評分。

固定紫薯粉、木糖醇、全蛋液、大豆油、蛋糕油、泡打粉添加量分別為30%、60%、170%、0%、0%、0%,只改變護色劑(檸檬酸∶抗壞血酸=1∶1)添加量(0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)進行實驗,對產品進行綜合評分。

固定紫薯粉、木糖醇、全蛋液、護色劑、蛋糕油、泡打粉添加量分別為30%、60%、170%、0.8%、0%、0%,只改變大豆油添加量(0%、4%、8%、12%、16%、20%)進行實驗,對產品進行綜合評分。

固定紫薯粉、木糖醇、全蛋液、護色劑添加量分別為30%、60%、170%、0.8%,分別只改變蛋糕油添加量(0%、4%、8%、12%、16%、20%)進行實驗,對產品進行綜合評分。

固定紫薯粉、木糖醇、全蛋液、護色劑添加量分別為30%、60%、170%、0.8%,分別只改變泡打粉添加量(0%、0.6%、1.2%、1.8%、2.4%、3.0%)進行實驗,對產品進行綜合評分。

1.2.3.2響應面實驗設計在單因素實驗的基礎上,確定關鍵因素及其取值范圍,以綜合評分為評價指標,按照Box-Behnken法進行響應面實驗設計來優(yōu)化產品配方,因素水平編碼見表1。

1.2.4產品評分方法參考“GB/T 24303-2009 糧油檢驗 小麥粉蛋糕烘焙品質實驗 海綿蛋糕法”采用百分制,滿分為100分。其中,比容評分為30分,感官評分為70分。

1.2.4.1蛋糕比容評分蛋糕出爐后自然冷卻至室溫,脫模稱重(精確至0.1 g),再用“小米替換法”測量蛋糕體積(精確至1 mL),體積與質量之比即為比容(mL/g)。比容為4.8(mL/g)時分值最高為30分,每減少或增加0.1,分值均減少1分(參考GB/T 24303-2009)。

1.2.4.2感官評分產品自然冷卻至室溫后,用塑料袋密封包裝存放24 h,然后依據(jù)“GB/T 10220-2012 感官分析 方法學 總論”進行感官評定,感官評分標準見表2。品評人員共10名,均有一定品評經驗,教師4名、學生6名(師生男女均各半)。

表2　木糖醇紫薯海綿蛋糕感官評分標準

1.3數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均為三次平行測量的平均值,單因素實驗差異顯著性采用SPSS(17.0)軟件進行單因素方差分析(ANOVA),最優(yōu)配方響應面實驗設計與回歸方程分析采用Design-Expert(8.05)軟件,p<0.05判定為差異顯著,p<0.01為差異極顯著。

圖1　紫薯粉添加量對產品綜合評分的影響Fig.1　Effect of adding amount of purple sweet potato powder on comprehensive score注:標記字母不同表示差異顯著(p<0.05),圖2～圖7同。

2　結果與討論

2.1單因素實驗結果

2.1.1紫薯粉添加量對產品品質的影響由圖1可知,隨紫薯粉添加量的增加,木糖醇紫薯海綿蛋糕的綜合評分先顯著增加后顯著減少(p<0.05)。紫薯粉用量偏少時,產品紫薯風味不明顯,而且色澤與普通蛋糕無明顯差異。當紫薯粉添加量達到30%時產品內部組織呈現(xiàn)橙紅色,有明顯的紫薯風味。當紫薯粉的用量繼續(xù)增加時,產品風味和色澤雖然較好,但比容和蓬松度偏低,口感太黏,這與其他紫薯蛋糕的相關研究一致[4-12]。另外,添加紫薯粉的蛋糕需增加烘烤時間,否則蛋糕中心難以烤熟,出爐后容易塌陷。綜上所述,進一步優(yōu)化實驗時紫薯粉添加量選擇在20%～40%比較合適。與其他紫薯粉蛋糕研究結果相比[4,8-10,12],紫薯粉的添加量屬于中等水平,考慮到配方平衡和成本,不宜太多。

2.1.2木糖醇添加量對產品品質的影響由圖2可知,當木糖醇添加量不超過45%時,木糖醇紫薯海綿蛋糕的綜合評分無顯著變化;木糖醇用量超過45%時,隨著添加量的增大,產品綜合評分即開始顯著減少(p<0.05),主要是比容和彈柔性方面的評分明顯偏低。木糖醇紫薯海綿蛋糕比容降低的原因主要有兩方面:一是添加木糖醇制備的面糊黏度降低,導致面糊持氣性和穩(wěn)定性變低;二是添加較多木糖醇的面糊淀粉糊化溫度降低,烘烤時面糊在較低溫度時就開始形成固化的網狀結構,蛋糕體積膨大的時間縮短,導致蛋糕體積減小[3,14-15]。同時,蛋糕產品彈性、柔軟性和恢復性均明顯下降,應該也是面糊黏度和產品比容降低所致[16]。另外,添加木糖醇后蛋糊攪打至完成階段需要的時間會增長。木糖醇對紫薯蛋糕的影響與范會平等關于紫薯低糖清蛋糕的研究一致,該研究使用木糖醇和阿斯巴甜代替全部的蔗糖,蛋液的發(fā)泡性、產品的口味和組織稍遜于正常全蔗糖紫薯蛋糕[4]。綜上所述,進一步優(yōu)化實驗時木糖醇添加量選擇在45%～75%比較合適。

圖2　木糖醇添加量對產品綜合評分的影響Fig.2　Effect of adding amount of xylitol on comprehensive score

2.1.3全蛋液添加量對產品品質的影響由圖3可知,隨全蛋液添加量的增加,木糖醇紫薯海綿蛋糕的綜合評分先顯著增加后顯著減少(p<0.05)。全蛋液用量偏少時,產品比容、柔軟性欠佳;當全蛋液添加量超過170%時,產品比容過大,冷卻后易塌陷,彈性和恢復性不好,且有明顯蛋腥味,這與范會平、王美等研究的結果一致[4,6]。綜上所述,進一步優(yōu)化實驗時全蛋液添加量選擇在150%～190%比較合適。

圖3　全蛋液添加量對產品綜合評分的影響Fig.3　Effect of adding amount of liquid whole egg on comprehensive score

2.1.4護色劑添加量對產品品質的影響有研究表明:紫薯的紫紅色主要是由花青素決定,易受環(huán)境因素(如pH、溫度、金屬離子)的影響,在pH3～8之間,隨著pH的增加,紫薯色素顏色會從紫紅色變?yōu)樽仙僮優(yōu)樗{色,酸度調節(jié)劑檸檬酸和抗氧化劑抗壞血酸可有效抑制抑制紫薯色素變色[17]。天然食物中很少有藍色的食物,藍綠色近似于食物霉變的色澤,不符合人們的味覺心理。因此,在紫薯蛋糕中添加護色劑是很有必要的。

由圖4可知,當護色劑添加量不超過0.8%時,木糖醇紫薯海綿蛋糕的綜合評分隨護色劑用量增加而顯著增加(p<0.01),之后無顯著變化。護色劑用量偏低時產品內部為藍綠色,用量達到0.8%時為橙紅色,復合護色劑比單一使用檸檬酸進行護色效果要好[4,6]。因此,在優(yōu)化實驗時護色劑添加量選擇0.8%即可。

圖4　護色劑添加量對產品綜合評分的影響Fig.4　Effect of adding amount of color fixative on comprehensive score

圖5　大豆油添加量對產品綜合評分的影響Fig.5　Effect of adding amount of soybean oil on comprehensive score

2.1.5大豆油添加量對產品品質的影響由圖5可知,當大豆油添加量達到12%時,木糖醇紫薯海綿蛋糕的綜合評分顯著減少(p<0.05),主要問題是:蛋糕比容降低,極易塌陷,底部堅實不疏松。普通海綿蛋糕添加的目的主要是增加蛋糕柔軟度,改善蛋糕口感。而本產品添加的紫薯粉在提高組織柔軟度、濕潤性方面已起到了明顯的作用,因此油脂可不必增加。

2.1.6蛋糕油和泡打粉添加量對產品品質的影響蛋糕油在海綿蛋糕生產用常作為起泡劑和泡沫穩(wěn)定劑,提高組織濕潤性,使產品口感更加綿軟[18]。本產品添加的紫薯粉在提高組織柔軟度、濕潤性方面已起到了明顯的作用,因此當?shù)案庥陀昧坎怀^8%時產品綜合評分無明顯變化。蛋糕油用量超過12%后評分明顯降低,主要問題是:蛋糕內部組織太濕、太軟,黏度大、粘牙糊口,冷卻后易塌陷。

圖6　蛋糕油添加量對產品綜合評分的影響Fig.6　Effect of adding amount of cake emulsifier on comprehensive score

圖7　泡打粉添加量對產品綜合評分的影響Fig.7　Effect of adding amount of baking powder on comprehensive score

對于含蛋量相對較少的低檔海綿蛋糕,其松軟度、適口性相對較低,為增加其松軟度,往往添加適量的復合膨松劑泡打粉[19]。本產品添加的雞蛋已經足夠多,因此當泡打粉用量不超過1.8%時產品綜合評分無明顯變化。泡打粉用量超過2.4%后評分明顯降低,主要問題是:蛋糕頂部開始塌陷,表皮皺縮,且內部有明顯的大氣孔。另外,泡打粉偏堿性,會影響護色劑的使用效果。

在范會平、陳艷、王美等關于紫薯海綿蛋糕的研究中,蛋糕油、泡打粉均沒有同時使用,有的僅用了蛋糕油[4,6],有的僅用了泡打粉[5]。

綜上所述,木糖醇紫薯海綿蛋糕無需添加蛋糕油和泡打粉這兩種復配型食品添加劑。

2.2響應面優(yōu)化實驗結果

表3　響應面實驗設計及結果

由表4可知,在選擇范圍內,對綜合評分影響極顯著(p<0.01)的是一次項A、B,二次項A2、B2、C2;對綜合評分影響顯著(p<0.05)的是交互項AB;三因素對綜合評分的影響順序為A=B>C。

表4　回歸及方差分析結果

注:p<0.01為極顯著,p<0.05為顯著。

2.2.2因素間的交互作用各因素交互作用的響應面等高線圖見圖8～圖10,從圖中可以看出:各因素交互作用對綜合評分影響的趨勢近似,響應曲面坡度比較平緩說明響應值受相應因素變化的影響較小,響應曲面坡度較陡峭則說明響應值受因素變化的影響較為明顯,在選擇范圍內響應值均有最高值,其中全蛋液(A)與紫薯粉(B)兩因素之間交互作用顯著,這與方差分析結果相一致。

圖8　全蛋液和紫薯粉的響應曲面圖Fig.8　Response surface graph of liquid whole eggand purple sweet potato powder

圖9　全蛋液和木糖醇的響應曲面圖Fig.9　Response surface graph of liquid whole egg and xylitol

圖10　紫薯粉和木糖醇的響應曲面圖Fig.10　Response surface graph of purple sweet potato powder and xylitol

2.2.3驗證性實驗通過響應面優(yōu)化得出的最佳添加量是全蛋液156.56%、紫薯粉24.93%、木糖醇57.69%,理論最高綜合評分為92.39。為了配料方便,選擇全蛋液157%、紫薯粉25%、木糖醇58%,進行三次平行實驗得到產品綜合評分均值為92±0.5?？梢?響應面實驗得到的回歸方程與實際情況擬合較好,具有可靠性。

3　結論

木糖醇紫薯海綿蛋糕產品的最優(yōu)配方(以烘焙百分比計)為糕點粉100%、全蛋液157%、紫薯粉25%、木糖醇58%、白砂糖42%、護色劑0.8%,此條件下驗證實驗產品綜合評分為92±0.5,與響應面優(yōu)化理論最優(yōu)值92.39一致,產品色香味俱佳,說明響應面法優(yōu)化本產品配方切實可行。同時,在選定因素水平范圍內,全蛋液添加量、紫薯粉添加量對產品質量影響極顯著(p<0.01),這兩個因素交互作用影響顯著(p<0.05),木糖醇為非顯著影響因素。產品配方中無需添加泡打粉、蛋糕油這兩種食品添加劑,它們對產品質量所起的作用不大;紫薯粉在提高組織柔軟度、濕潤性方面已起到了明顯的作用,因此大豆油等油脂可不必增加。而添加適量的護色劑(檸檬酸與抗壞血酸配比為1∶1)防止紫薯色素變色是有必要的。

[1]陳梅香,魏俊杰,賈春鳳. 紫薯的營養(yǎng)保健功能及發(fā)展趨勢[J]. 食品研究與開發(fā),2012,33(8):199-201.

[2]楊巍,黃潔瓊,陳英,等. 紫薯的營養(yǎng)價值與產品開發(fā)[J]. 農產品加工·學刊,2011(8):41-43.

[3]郝月慧,湯曉娟,黃衛(wèi)寧,等. 糖醇對雞蛋液功能特性及無

糖海綿蛋糕烘焙品質的影響[J]. 食品工業(yè)科技,2015,36(3):49-53.

[4]范會平,王娜,邵建峰,等. 紫薯低糖清蛋糕的研究[J]. 糧食與飼料工業(yè),2011(2):23-27.

[5]陳艷,李美鳳,白瑞雪，等. 香蕉紫薯高纖維蛋糕的研制[J].輕工科技,2015(4):7-8.

[6]王美. 紫薯清蛋糕配方及工藝方法研究[J]. 食品研究與開發(fā),2011,32(6):86-89.

[7]柴琦,李燮昕,宋燕飛,等. 紫薯磅蛋糕的研制[J]. 安徽農業(yè)科學,2015,43(20):265-267.

[8]孫曉俠,蘇浩,吳珊珊,等. 紫甘薯蛋糕的研制[J]. 蚌埠學院學報,2013,2(5):13-16.

[9]陳潔,張龍濤,陳玲,等. 紫薯保健蛋糕的研制[J]. 福建輕紡,2013(12):25-32.

[10]田潔,介元芬,湯高奇,等. 紫薯戚風蛋糕制作的工藝優(yōu)化[J]. 糧油加工,2014(6):60-62.

[11]田春美. 紫薯戚風蛋糕的工藝條件研究[J]. 食品研究與開發(fā),2015,36(22):61-63.

[12]李燮昕,張淼. 紫薯全粉在戚風蛋糕中的應用研究[J]. 食品研究與開發(fā),2015,36(19):78-80.

[13]Wayne Gisslen. Professional Baking[M]. New Jersey:John Wiley & Sons Inc,2012.

[14]郝月慧,賈春利,王鳳,等. 三種糖醇對海綿蛋糕面糊流變學、熱力學及烘焙學特性影響的比較研究[J]. 食品工業(yè)科技,2014,35(6):298-302.

[15]G Manisha,C Soumya,D Indrani. Studies on interaction between stevioside,liquid sorbitol,hydrocolloids and emulsifiers for replacement of sugar in cakes[J]. Food Hydrocolloids,2012,29(29):363-373.

[16]Schirmer M,Jekle M,Arendt E,et al. Physicochemical interactions of polydextrose for sucrose replacement in pound cake[J]. Food Research International,2012,48(48):291-298.

[17]陳杰,李進偉,張連富. 紫甘薯色素的提取及穩(wěn)定性研究[J]. 食品科學,2011,32(18):154-158.

[18]李殿鑫,戴遠威,蘇新國. 蛋糕油的制作及其對蛋糕質量影響的研究[J]. 中國食品添加劑,2015(5):156-161.

[19]尚新彬,豆康寧. 泡打粉對海綿蛋糕品質的影響研究[J]. 農業(yè)工程技術(農產品加工業(yè)),2010(12):34-37.

Optimization of formula of sponge cake with xylitol and purple sweet potato

SHAN Lian-gang,LI Hong-tao,MA Lin*

(Jiangsu Food & Pharmaceutical Science College,Huaian 223003,China)

The effect of adding amount of liquid whole egg,purple sweet potato powder,xylitol,color fixative,soybean oil,cake emulsifier and baking powder on comprehensive score of xylitol purple sweet potato sponge cake was studied. On the basis of the single-factor test and according to Box-Behnken design,the production formula was optimized by response surface methodology. The results showed that the optimum formula(baker’s percent)of the product was pastry powder 100%,liquid whole egg 157%,purple sweet potato powder 25%,xylitol 58%,sugar 42%,color fixative 0.8%(citric acid 0.4% and ascorbic acid 0.4%). It was not necessary to add soybean oil,cake emulsifier and baking powder. The comprehensive score of product in verification test was 92±0.5,which was basically consistent with the theoretical value(92.39).

purple sweet potato;sponge cake;xylitol;formula

2016-02-17

單聯(lián)剛(1980-)，男，碩士，講師，主要從事農產品貯運與加工方面的教學與科研工作,E-mail:slgzgspxb@163.com。

淮安市科技項目谷果蔬面包糕點產品關鍵生產技術研究及品牌推廣(HAG2014016);江蘇高校品牌專業(yè)建設工程一期項目(食品加工技術專業(yè)，PPZY2015B193)。

TS202

B

1002-0306(2016)16-0296-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.16.050