段飛，胡二坤，張首玉

（河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院烹飪食品系，河南鄭州450046）

響應(yīng)面法優(yōu)化低糖茯苓蛋糕品質(zhì)改良劑的研究

段飛，胡二坤*，張首玉

（河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院烹飪食品系，河南鄭州450046）

研究不同品質(zhì)改良劑對(duì)低糖茯苓蛋糕品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，低糖茯苓蛋糕中添加黃原膠0.15%、脂肪酶0.01%、木聚糖酶0.25%，能增大蛋糕比容、硬度減小、彈性增大、咀嚼性下降，輔助提高低糖茯苓蛋糕的品質(zhì)。

品質(zhì)；改良劑；響應(yīng)面分析；優(yōu)化

蛋糕是一種焙烤方便食品[1]。剛制作的蛋糕，內(nèi)部 組織結(jié)構(gòu)松軟、有彈性、口感良好[2]。但是隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蛋糕就會(huì)出現(xiàn)由軟變硬，內(nèi)部組織變粗糙、硬度增大等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致蛋糕品質(zhì)下降。因此，探索提高蛋糕品質(zhì)的改良劑配方尤為重要[3]。本文就如何利用品質(zhì)改良劑改善蛋糕品質(zhì)進(jìn)行探討，考察了黃原膠、脂肪酶和木聚糖酶對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響，為其他改良劑應(yīng)用于烘焙制品提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脂肪酶（酶活10萬單位）：義馬酶業(yè)集團(tuán)酶生物高科技工程有限公司；木聚糖酶（酶活＞100 000 U/g）：河南仰韶生化工程有限公司；黃原膠：內(nèi)蒙古阜豐生物科技有限公司；木糖醇（食品級(jí)）：河北百味生物科技有限公司；蛋糕粉：廣州嶺南穗糧谷物股份有限公司；色拉油、蛋糕油、鹽、雞蛋：鄭州市鄭東新區(qū)金泰購(gòu)物超市。

1.2 儀器與設(shè)備

TMS-Pro型食品物性分析儀：美國(guó)FTC公司；紅菱系列高級(jí)食品烤爐：廣州紅菱電熱設(shè)備有限公司；FA2004N電子天平：上海菁海儀器有限公司；JM-7LG面粉攪拌器：徐州家樂福機(jī)械有限公司；EK813家庭用廚房秤：廣東香山衡器集團(tuán)股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 低糖茯苓蛋糕基本配方[4]

蛋糕粉250g、木糖醇135g、茯苓粉50g、雞蛋500g、蛋糕油20 g、水75 g、色拉油37.5 g、鹽3.5 g。

1.3.2 低糖茯苓蛋糕改良劑添加工藝流程

1.3.3 操作要點(diǎn)

1）原料的準(zhǔn)備：蛋糕粉過80目篩，茯苓粉過100目篩，備用。

2）調(diào)制面糊：將雞蛋、鹽、木糖醇放入攪拌缸，先低速攪打1 min～2 min，再中速攪打至蛋液體積起發(fā)一半，放入蛋糕油高速攪拌至體積為原來的2倍～3倍[5]時(shí)停止攪打，然后放入蛋糕粉、茯苓粉和改良劑，先低速再高速攪拌至沒有顆粒，加水低速拌勻；最后，將色拉油滴入面糊中且攪打均勻。

3）入模：先用油均勻涂刷模盒，然后倒入調(diào)制面糊，注入量為模具容積的2/3[6]。

4）焙烤：焙烤前，將烤箱預(yù)熱至140℃，待溫度達(dá)到后放入模盒，設(shè)定溫度為：面火150℃、底火140℃，焙烤30 min后，設(shè)定面火溫度160℃，底火150℃，焙烤3 min，升溫著色，焙烤至蛋糕表面為金黃色[4]。

1.3.4 感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

感官評(píng)價(jià)作用一種權(quán)威的評(píng)價(jià)方法是目前通用的方法[7]。感官指標(biāo)評(píng)定由10名經(jīng)過培訓(xùn)的人員進(jìn)行評(píng)定，蛋糕的感官指標(biāo)評(píng)價(jià)見表1。

本試驗(yàn)邀請(qǐng)10名業(yè)內(nèi)人士重點(diǎn)考察了蛋糕的彈性和咀嚼性，并對(duì)蛋糕品質(zhì)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)打分。為了提高感官評(píng)定的可信度，對(duì)同一樣品進(jìn)行5次評(píng)分，去掉最大值和最小值后取平均值。

表1 感官指標(biāo)評(píng)定[4]Table 1 Sensory evaluation[4]

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改良劑對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響

以感官指標(biāo)評(píng)分為標(biāo)準(zhǔn)，研究不同添加量的改良劑對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響。利用感官評(píng)價(jià)法，對(duì)蛋糕品質(zhì)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，并確定品質(zhì)改良劑的最佳因素水平。

2.1.1 黃原膠添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響

按蛋糕粉質(zhì)量的百分比計(jì)算，黃原膠的添加量分別為0.06%、0.08%、0.10%、0.12%和0.14%，研究不同添加量的黃原膠對(duì)低糖茯苓蛋糕感官指標(biāo)評(píng)分的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 黃原膠添加量對(duì)低糖茯苓蛋糕感官評(píng)分的影響Fig.1 Effect of adding amount of gum on the sensory evaluation of low sugar tuckahoe cake

由圖1可知，黃原膠的添加量為0.10%時(shí)，感官指標(biāo)評(píng)分最高，為90分；但是當(dāng)黃原膠添加量超過0.10%，感官指標(biāo)評(píng)分開始下降；黃原膠添加量為0.14%時(shí)，感官指標(biāo)評(píng)分最低，為60分。所以，從單因素試驗(yàn)結(jié)果來看，黃原膠添加量為0.10%最好。

2.1.2 脂肪酶添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響

按蛋糕粉質(zhì)量的百分比計(jì)算，脂肪酶的添加量分別為0.006%、0.008%、0.010%、0.012%和0.014%，研究不同添加量的脂肪酶對(duì)低糖茯苓蛋糕感官指標(biāo)評(píng)分的影響，結(jié)果見圖2。

圖2 脂肪酶添加量對(duì)低糖茯苓蛋糕感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of the amount of lipase on the sensory score of low sugar tuckahoe cake

由圖2可知，當(dāng)脂肪酶添加量為0.008%時(shí)，蛋糕組織蓬松，綿軟，感官指標(biāo)評(píng)分最高，為80分；當(dāng)脂肪酶的添加量超過0.008%時(shí)，感官指標(biāo)評(píng)分下降；當(dāng)脂肪酶添加量為0.014%時(shí)，感官指標(biāo)評(píng)分最低只有55分。所以，從單因素試驗(yàn)結(jié)果來看，脂肪酶添加量為0.008%最好。

2.1.3 木聚糖酶添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響

按蛋糕粉質(zhì)量的百分比計(jì)算，木聚糖酶的添加量分別為0.10%、0.20%、0.40%、0.60%和0.80%，研究不同添加量的木聚糖酶對(duì)低糖茯苓蛋糕感官指標(biāo)評(píng)分的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 木聚糖酶添加量對(duì)低糖茯苓蛋糕感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of xylanase addition on sensory evaluation of low sugar tuckahoe cake

由圖3可知，當(dāng)木聚糖酶添加量為0.20%時(shí)，蛋糕組織細(xì)膩、富有彈性，口感良好，感官指標(biāo)評(píng)分最高，為89分；當(dāng)木聚糖酶的添加量超過0.20%時(shí)，感官指標(biāo)評(píng)分下降；當(dāng)木聚糖酶添加量為0.80%時(shí)，感官指標(biāo)評(píng)分最低只有60分。所以，從單因素試驗(yàn)結(jié)果來看，木聚糖酶添加量為0.2%最好。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)響應(yīng)面Box-Bchnken中心組合設(shè)計(jì)原理，試以黃原膠、脂肪酶和木聚糖酶作為因變量進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，以感官指標(biāo)評(píng)分為主要參考標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)三因素三水平，共17個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的響應(yīng)面分析試驗(yàn)。

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平的選取

結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)黃原膠、脂肪酶和木聚糖酶3個(gè)自變量進(jìn)行編碼，分別用A、B、C表示，用-1、0、1分別代表自變量低、中、高水平，因素水平設(shè)計(jì)如表2所示，響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果如表3所示。

表2 因素水平設(shè)計(jì)表Table 2 Factors and levels of design table

表3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 3 Design and results of response surface design

本研究選擇黃原膠、脂肪酶及木聚糖酶作為蛋糕品質(zhì)復(fù)配改良的3個(gè)因素，每個(gè)因素選擇3個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)。采用響應(yīng)面的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以綜合考慮感官評(píng)價(jià)為響應(yīng)指標(biāo)，來最終確定蛋糕品質(zhì)改良的最佳試驗(yàn)方案。

以A、B、C為自變量，低糖茯苓蛋糕感官指標(biāo)評(píng)分Y為響應(yīng)值，利用響應(yīng)面設(shè)計(jì)分析軟件，結(jié)果見表4所示。

表4 二次回歸模型方差分析結(jié)果Table 4 Variance analysis results of theregression models

由表4可知，試驗(yàn)中所選二次多項(xiàng)模型P<0.05，說明二次多項(xiàng)模型顯著。失擬項(xiàng)（P=0.006 5<0.05）顯著，該模型的決定系數(shù)R2=0.985 4，校正決定系數(shù)=0.966 7，表明該模型擬合度較好，試驗(yàn)誤差很小。因此，可以用此模型來分析3個(gè)自變量對(duì)低糖茯苓蛋糕感官評(píng)分的影響。由F值檢驗(yàn)可知，3個(gè)自變量對(duì)低糖茯苓蛋糕感官評(píng)分的影響順序?yàn)椋耗揪厶敲柑砑恿浚局久柑砑恿浚军S原膠添加量。且還可以看出黃原膠添加量的二次項(xiàng)和脂肪酶添加量的二次項(xiàng)均達(dá)到極顯著水平?；谠囼?yàn)編碼值的響應(yīng)值的典型分析見表5。

表5 基于試驗(yàn)編碼值的響應(yīng)值的典型分析Table 5 Typical analysis of response values based on test code

利用Design-Expert軟件分析試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸擬合，得到低糖茯苓蛋糕感官評(píng)分對(duì)黃原膠添加量（A）、脂肪酶添加量（B）、木聚糖酶添加量（C）的二次多項(xiàng)回歸模型為：

2.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)的優(yōu)化及驗(yàn)證

黃原膠、脂肪酶、木聚糖酶對(duì)低糖茯苓蛋糕感官評(píng)分的交互影響動(dòng)態(tài)圖，分別見圖4、圖5和圖6。

圖4 黃原膠與木聚糖酶交互作用對(duì)低糖茯苓蛋糕感官評(píng)分的影響Fig.4 Effect of the action of yellow gum and xylanase on the sensory evaluation of low sugar tuckahoe cake

圖5 黃原膠與脂肪酶交互作用對(duì)低糖茯苓蛋糕感官評(píng)分的影響Fig.5 Effect of the action of yellow gum and lipase on the sensory evaluation of low sugar tuckahoe cake

圖6 脂肪酶與木聚糖酶交互作用對(duì)低糖茯苓蛋糕感官評(píng)分的影響Fig.6 Effect of lipase and xylanase on sensory evaluation of low sugar tuckahoe cake

由圖4可以看出，脂肪酶的添加量為0.008%時(shí)，黃原膠和木聚糖酶對(duì)蛋糕感官評(píng)分的交互作用。等高線的形狀反映了兩種因素的交互作用，橢圓形表明這兩種因素的交互作用較強(qiáng)。當(dāng)黃原膠的添加量較少時(shí)，適當(dāng)增加木聚糖酶的添加量，則蛋糕感官評(píng)分提高。由此可見，在本試驗(yàn)水平的范圍內(nèi)，隨著木聚糖酶添加量的增加，蛋糕感官評(píng)分也隨之提高。

由圖5等高線可以直觀地看出，木聚糖酶的添加量為0.2%時(shí)，黃原膠與脂肪酶對(duì)蛋糕感官評(píng)分的交互作用顯著。當(dāng)黃原膠的添加量為0.1%時(shí)，蛋糕感官評(píng)分為83.17分；而當(dāng)黃原膠的添加量為0.15%時(shí)，蛋糕感官評(píng)分為84.56分?？梢缘贸觯m然黃原膠添加量?jī)H升高了0.05%，但蛋糕感官評(píng)分明顯提高。由此說明，在一定的黃原膠添加量范圍內(nèi)，增加黃原膠添加量有利于提高蛋糕感官評(píng)分。

由圖6可以看出，黃原膠的添加量為0.1%時(shí)，脂肪酶和木聚糖酶對(duì)蛋糕感官評(píng)分的交互作用。當(dāng)木聚糖酶添加量較少時(shí)，適當(dāng)增加脂肪酶的添加量，有利于提高蛋糕感官評(píng)分。由此說明，在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)增加脂肪酶添加量可以提高蛋糕感官評(píng)分。

2.2.3 驗(yàn)證性試驗(yàn)

通過響應(yīng)面軟件分析，對(duì)二次多項(xiàng)式回歸方程進(jìn)行求解及驗(yàn)證，結(jié)果見表6。

由表6可以看出，改良后低糖茯苓蛋糕的咀嚼性、硬度都明顯要低于未經(jīng)改良低糖茯苓蛋糕，且彈性和感官評(píng)分高于未經(jīng)改良低糖茯苓蛋糕，表明響應(yīng)面設(shè)計(jì)的改良劑優(yōu)化模型合理有效。

表6 試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證Table 6 Verification of test results

2.3 改良后低糖茯苓蛋糕營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)

改良后低糖茯苓蛋糕營(yíng)養(yǎng)成分見表7。

表7 改良后低糖茯苓蛋糕營(yíng)養(yǎng)成分Table 7 Improved low sugar tuckahoe cake nutrient composition

由表7所示，改良后低糖茯苓蛋糕的蛋白質(zhì)、總糖級(jí)脂肪含量基本上符合試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求的低糖、低熱量、高蛋白的食物的要求。微生物指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

3 結(jié)論

通過單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)確定出低糖茯苓蛋糕改良劑最佳添加量：黃原膠添加量為0.15%，脂肪酶添加量為0.01%，木聚糖酶添加量為0.25%。在低糖茯苓蛋糕配方和工藝條件的基礎(chǔ)上，加入黃原膠、脂肪酶和木聚糖酶的最佳添加量，制作出的蛋糕質(zhì)地松軟有彈性、口感綿軟細(xì)膩，味道純正，將會(huì)有很好的市場(chǎng)前景。

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[2]劉海燕,王曉梅,張娟娟,等.海藻酸鈉對(duì)海綿蛋糕品質(zhì)的影響[J].糧油食品科技,2014(6)：54-56

[3]孫輝,蔡妮妮,劉青,等.天然改良劑對(duì)海綿蛋糕品質(zhì)的影響[J].武夷學(xué)院學(xué)報(bào),2015(6)：31-34

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Optimization of the Quality Improvement of Low Sugar Tuckahoe Cake by Response Surface

DUAN Fei，HU Er-kun*，ZHANG Shou-yu
（College of Cooking and Food，Henan Polytechnic，Zhengzhou 450046，Henan，China）

The effects of different quality modifiers on the quality of low sugar cake were studied.Results showed that，low sugar cake add yellow gum 0.15%，lypase 0.01%，xylanase 0.25%，increase the specific volume，hardness decreases，elasticity increases，decreased chewing，the quality of low sugar cake was improved.

quality；modifying agent；response surface analysis；optimization

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.12.021

2016-09-23

河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院2016年度科研基金項(xiàng)目（2016-HZK-09）

段飛（1981—），女（漢），講師，碩士，研究方向：食品加工與檢測(cè)方向研究。

*通信作者：胡二坤（1981—），女（漢），講師，碩士，研究方向：糧油、油脂及植物蛋白工程。