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        響應(yīng)面法優(yōu)化酸角海綿蛋糕的制作工藝

        2019-06-17 07:16:28曹淼化志秀童斌洪文龍操慶國樊金山許俊齊
        食品研究與開發(fā) 2019年12期
        關(guān)鍵詞:白砂糖蛋糕海綿

        曹淼,化志秀,童斌,*,洪文龍,操慶國,樊金山,許俊齊

        (1.江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院茶與食品科技學(xué)院,江蘇 句容 212400;2.江蘇省句容中等專業(yè)學(xué)校,江蘇 句容 212400)

        酸角,又名羅望子、酸豆、酸梅等,屬于豆科(Leguminosae)羅望子屬(Tamarindus),成豆莢形,果實(shí)扁平而大,適宜干熱河谷種植,是一種食藥兼用的常綠喬木[1]。酸角果肉肥厚、口感酸甜并具有令人愉悅的香味,主要產(chǎn)于南亞和非洲熱帶區(qū)域,我國滇、川、瓊、粵、桂、閩等省南部、中部和北部常見[2-3]。酸角果肉營養(yǎng)豐富,富含蛋白質(zhì)(粗蛋白含量高達(dá)116 mg/g)和18種氨基酸,其中有8 種人體必需氨基酸和2 種嬰兒必需氨基酸[4]。酸角果肉中還含有較高的礦物質(zhì)元素(如:銅、鎂、鋅、鉀、鈣和磷等),是人體礦物質(zhì)的良好補(bǔ)充來源,每天食用100 g 酸角果肉可提供一個成年人每日所需10.69%的鈣,20.49%的鎂,14.21%的磷,12.07%的鐵,2.71%的錳,1.29%的鋅,32.22%的銅和9.21%的硒[5-7]。酸角果肉中還含有多種維生素,其中維生素E含量高達(dá)48.27 mg,胡蘿卜素、B 族維生素含量也較高。另外,酸角還含有花黃素、菊胺和無色花青素等。酸角不僅具有較高的食用價值,還具有較好的防治疾病以及保健功能。酸角味酸、甘,性辛、涼,有祛熱解暑、止渴、消積化食、清腦提神的功效,能治緩瀉、妊娠嘔吐、便秘、小兒疳積、高血壓等多種病癥[8]。藥理研究表明酸角果肉具有輕瀉[9]、降血脂[10]、抑菌[11]、降血糖[12]、抗突變和抗致癌物[13]、保護(hù)細(xì)胞損傷[2]等作用。

        海綿蛋糕是利用蛋白質(zhì)起泡性能,使蛋液中充入大量的空氣,加入面粉烘烤而成的一類膨松點(diǎn)心[14]。海綿蛋糕氣味色澤誘人、口感柔軟細(xì)膩、甜度適中、老少皆宜,因此備受大眾的喜愛。我國現(xiàn)對于酸角的開發(fā)利用還處于初級階段,產(chǎn)品形式相對單一,僅局限于飲料和糖果,亟需進(jìn)一步開發(fā)新的產(chǎn)品。將酸角加入到海綿蛋糕中不僅可以提高酸角的利用率,促進(jìn)酸角產(chǎn)品的多樣化,同時還可以豐富海綿蛋糕的種類,增加海綿蛋糕的營養(yǎng)保健成分,延長酸角的產(chǎn)業(yè)鏈,提高經(jīng)濟(jì)價值。

        本研究探討了酸角粉添加量、白砂糖添加量、雞蛋添加量對酸角海綿蛋糕感官品質(zhì)和硬度的影響,并采用響應(yīng)面法優(yōu)化制作工藝,以期為酸角海綿蛋糕的開發(fā)提供理論和技術(shù)支撐。

        1 材料與方法

        1.1 材料與設(shè)備

        雞蛋、白砂糖:購自句容便民超市(農(nóng)校店);低筋小麥粉:濰坊風(fēng)箏面粉有限責(zé)任公司;酸角粉:陜西斯諾特生物技術(shù)有限公司;調(diào)和油:益海嘉里糧油(中國)有限公司;蛋糕油:富樂爾科技有限公司黃埔分公司。

        SAM-603F 三門峽豪華型電氣烤爐、SDM-7L 中心攪拌器:無錫市雙麥機(jī)械有限公司;TA-XT Puls 質(zhì)構(gòu)儀:英國Stable Micro System 公司;BPS-30-416AR電子計價秤:廈門佰倫斯電子科技有限公司;TC-K 電子天平:紹興市舜光儀器設(shè)備有限公司。

        1.2 方法

        1.2.1 工藝流程[15-16]

        原輔料準(zhǔn)備→蛋糕糊打發(fā)→倒入模具振蕩→烘烤→冷卻

        1.2.2 操作要點(diǎn)

        準(zhǔn)確稱量各原輔料于盤中,備用;先將烤箱打開預(yù)熱30 min 左右,溫度調(diào)至上火190 ℃,下火180 ℃(溫差不超過5 ℃);將雞蛋、白砂糖一起放入攪拌缸中開慢速(240 r/min~360 r/min)攪拌至肉眼觀察有無白糖顆粒為止;再倒入蛋糕油開中速攪拌至蛋糕油充分分散在蛋液中(蛋糊顏色變?yōu)榈S或乳白、質(zhì)地濃稠);然后加入過篩的低筋粉和酸角粉開高速攪拌至打蛋器的拌網(wǎng)上蛋糕糊緩慢流下即可;加入色拉油開慢速(120 r/min~240 r/min)攪拌均勻;倒入模具(大約七到八分滿)或者烤盤,抹平、振蕩防止有氣泡;放入烤箱中烘烤25 min(視成熟情況可增加減少1 min)即可出爐;將蛋糕從烤箱里取出,在室溫下冷卻即可。

        1.2.3 單因素試驗

        參考海綿蛋糕傳統(tǒng)配方,以低筋面粉面粉量100%為基準(zhǔn),色拉油11%、蛋糕油5.6%保持不變,探討酸角粉的添加量(2%、4%、6%、8%、10%)、白砂糖的添加量(80%、90%、100%、110%、120%)、雞蛋的添加量(120%、170%、220%、270%、320%)3 個因素對酸角海綿蛋糕感官品質(zhì)和比容的影響。

        1.2.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗

        以單因素的試驗結(jié)果為基礎(chǔ),進(jìn)行響應(yīng)面試驗設(shè)計,具體見表1。

        表1 試驗因素水平與編碼表Table 1 Coding of experimental factors and levels

        1.3 感官評價標(biāo)準(zhǔn)

        感官評定小組由5 名有食品評價經(jīng)驗的人員組成,從色澤、外觀、口感和內(nèi)部結(jié)構(gòu)4 個方面,考察3 個因素對酸角海綿蛋糕的感官品質(zhì)的影響,評分指標(biāo)見表2。

        表2 酸角海綿蛋糕的感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory scoring criteria of tamarind sponge cake

        1.4 硬度測定

        將烘烤出爐的蛋糕室溫冷卻至25 ℃,再把蛋糕切成3 份大小相等、厚度為2 cm 的方塊。采用TA-XT Puls 質(zhì)構(gòu)儀檢測面包質(zhì)構(gòu)特性,使用TP/36R 的探頭。測定條件:5 g 力,觸發(fā)模式Auto,測前速率3.0 mm/s,測試速率1.0 mm/s,測后速率1.0 mm/s,壓縮50%,間隔5 s。每個樣品重復(fù)3 次,取其hardness(硬度)的平均值進(jìn)行結(jié)果計算。

        1.5 產(chǎn)品質(zhì)量測定

        按照GB 7099-2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)糕點(diǎn)、面包》測定在最優(yōu)工藝參數(shù)下制作的產(chǎn)品。

        1.6 統(tǒng)計分析

        運(yùn)用Design-Expert 8.0.6 軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 單因素試驗

        2.1.1 酸角粉添加量對海綿蛋糕感官評價及硬度的影響

        酸角粉添加量對海綿蛋糕感官評價及硬度的影響見圖1。

        圖1 酸角粉添加量對感官評分及硬度的影響Fig.1 The effect of tamarind fruit powder addition on sensory evaluation and hardness

        由圖1 可知,酸角粉的添加量對感官評分影響在2%~4%時處于上升,4%~10%都處于下降趨勢,硬度也隨酸角粉的添加量的增加越來越大。當(dāng)酸角粉的添加量為4%時酸角海綿蛋糕感官評分最高且硬度較低。酸角粉添加量過少時,在蛋糕中不能吃出酸角的特殊味道,顏色也相對較淡;反之酸角粉添加過多時蛋糕過于甜膩,組織結(jié)構(gòu)粗糙、氣孔大而不均勻、硬度也較大,影響口感。綜上,初步選定酸角粉的添加量為4%。

        2.1.2 白砂糖添加量對海綿蛋糕感官評價及硬度的影響

        白砂糖添加量對海綿蛋糕感官評價及硬度的影響見圖2。

        圖2 白砂糖的添加量對感官評分及硬度的影響Fig.2 The effect of sugar on sensory score and hardness

        由圖2 可知,白砂糖的添加量對感官評分影響在80%~100%處于上升,100%~120%時處于下降,白砂糖添加量為100 %時硬度最小,當(dāng)白砂糖添加量為100%時蛋糕口感柔軟細(xì)膩、甜味適中,有淡淡的酸角味,且顏色呈金黃色。白砂糖添加量過少時蛋糕味道較淡,顏色為淺黃色;反之白砂糖添加過多時蛋糕過于甜膩,影響食用口感。綜上,初步選定白砂糖的添加量為100%。

        2.1.3 雞蛋添加量對海綿蛋糕感官評價及硬度的影響

        雞蛋添加量對海綿蛋糕感官評價及硬度的影響見圖3。

        圖3 雞蛋的添加量對感官評分及硬度的影響Fig.3 The effect of egg addition on sensory score and hardness

        由圖3 可知,雞蛋的添加量對感官評分影響較大,120%~270%處于上升,270%~320%時處于下降,硬度也隨雞蛋的添加量的增加而越來越小。當(dāng)雞蛋添加量過少時,內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)不規(guī)整、粗糙發(fā)干,而且沒有海綿蛋糕獨(dú)特的風(fēng)味與口感。當(dāng)雞蛋的添加量為270%時蛋糕的感官評分最高,硬度也較小,而雞蛋添加過多則使蛋糕蛋腥味太重、粘牙,且顏色略淡。綜上,初步選定雞蛋的添加量為270%。

        2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗分析

        2.2.1 響應(yīng)面分析方案

        響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。

        利用軟件對表3 中的試驗結(jié)果進(jìn)行回歸分析,對各因素回歸擬合后,得到以感官評分(Y)為響應(yīng)值的三元二次回歸方程:

        表3 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 3 Design and results of response surface experiments

        感官評分(Y)=89.52-1.55A-2.025B-0.875C-1.25AB+1.15AC+0.55BC-3.985A2-1.415B2-4.385C2;

        硬度(Y')=512.68+41.86A+152.41B+12.61C-53.27AB+19.03AC+16.53BC+415.91A2-145.01B2-183.07C2。

        回歸模型方差分析見表4、表5。

        表4 回歸模型方差分析(感官評價)Table 4 Variance analysis of regression model(Sensory evaluation)

        表5 回歸模型方差分析(硬度)Table 5 Variance analysis of regression model(Hardness)

        由表4 可知,所建立的感官評分回歸模型P=0.000 2,達(dá)極顯著水平,得出 R2=0.969 1,R2Adj=0.929 4,說明該模型能夠較好的反映響應(yīng)值的變化,失擬項(P=0.065 9)不顯著,說明回歸模型和預(yù)測值之間有較好的擬合度,模型的一次項A、B(P<0.01)影響極顯著,C(P<0.05)影響顯著;二次項A2、C2(P<0.01)影響均極顯著,B2(P<0.05)影響顯著;交互項AB(P<0.05)影響顯著,AC、BC(P>0.05)影響均不顯著;由此可知三因素對感官評價影響的順序為:B>A>C。

        由表5 可知,所建立的硬度回歸模型P=0.011 5,達(dá)到顯著水平,得出R2=0.891 6,說明該模型能夠較好的反映響應(yīng)值的變化,失擬項(P=0.060 4)不顯著,說明回歸模型和預(yù)測值之間有較好的擬合度;模型的一次項 B(P<0.05)影響顯著,A、C(P>0.05)影響均不顯著;二次項A2(P<0.01)影響極顯著,C2(P<0.05)影響顯著,B2(P>0.05)影響不顯著;交互項AB、AC、BC(P>0.05)影響均不顯著;由此可知三因素對硬度影響的順序為:B>A>C。

        2.2.2 響應(yīng)面和等高線分析

        由于在交互項中酸角粉的添加量(A)和白砂糖(C)的交互作用對酸角海綿蛋糕感官評價值的影響顯著,用Design-Expert8.0.6 軟件繪出了相應(yīng)的響應(yīng)面圖和等高線圖,見圖4。

        從圖4 可以看出,酸角粉添加量(A)、白砂糖(B)及其交互作用對感官品質(zhì)影響,隨著酸角粉添加量的增加、雞蛋的增加,感官評分呈拋物線狀態(tài),在酸角粉添加量為4%,白砂糖為100%達(dá)到最大。由等高線圖可以看出它們的交互作用對感官評價有很大的影響。

        圖4 酸角粉添加量、白砂糖及其交互作用對感官品質(zhì)影響的響應(yīng)面和等高線Fig.4 The response surface and contour of the effect of tamarind powder(A)and sugar(C)on sensory quality

        2.2.3 驗證試驗

        以感官評分為指標(biāo)得到的最優(yōu)工藝參數(shù)1 為:酸角粉添加量3.88%,白砂糖添加量80%、雞蛋添加量261.45%;以硬度為指標(biāo)得到的最優(yōu)工藝參數(shù)2 為:酸角粉添加量3.77%,白砂糖添加量80%、雞蛋添加量270.78%。

        對工藝參數(shù)1 和工藝參數(shù)2 進(jìn)行3 次平行驗證試驗,結(jié)果如表6所示。

        表6 驗證試驗結(jié)果Table 6 Parallel validation test

        由表6 可看出,工藝參數(shù)1 的感官評分比工藝參數(shù)2 高,硬度比工藝參數(shù)2 低,與軟件給出預(yù)測值較吻合。因此,選擇工藝參數(shù)1 作為最優(yōu)工藝參數(shù)。

        2.2.4 產(chǎn)品指標(biāo)

        2.3.1 感官指標(biāo)

        色澤:表面油潤,呈金黃色,色澤均勻,富有光澤;口感:香甜適中,細(xì)膩柔軟疏松,不干,有濃郁的酸角風(fēng)味;外形:塊形豐滿,頂部有較大弧度,表面光滑,無焦斑,無崩頂;組織結(jié)構(gòu):氣孔細(xì)密,分布均勻、無硬塊。

        2.3.2 理化指標(biāo)

        干燥失重≤43 g/100 g,酸價(以脂肪計)(KOH)≤2 mg/g;鉛(以 Pb 計)≤ 0.02 mg/kg;砷(以 As 計)≤0.02 mg/kg。

        2.3.3 微生物指標(biāo)

        細(xì)菌總數(shù)≤100 CFU/g,大腸菌群數(shù)≤3 MPN/100 g,無致病菌檢出。

        3 結(jié)論

        通過單因素試驗,確定酸角粉添加量、白砂糖添加量、雞蛋添加量各因素在單一因素變化的情況下的最優(yōu)值。以單因素試驗的結(jié)果為基礎(chǔ),用響應(yīng)面法對酸角海綿蛋糕制作工藝進(jìn)行優(yōu)化,建立酸角粉添加量、白砂糖添加量、雞蛋添加量和對感官評價值及硬度值的二次回歸方程模型,經(jīng)驗證,該數(shù)學(xué)模型可靠,可用于酸角海綿蛋糕最優(yōu)工藝參數(shù)的預(yù)測。

        結(jié)合單因素試驗、響應(yīng)面試驗和驗證試驗確定酸角海綿蛋糕最優(yōu)配方參數(shù)為:酸角粉添加量3.88%、白砂糖添加量80%、雞蛋添加量261.45%,在此最優(yōu)工藝參數(shù)下制作的蛋糕感官評價分為91.4,硬度值為440.134 g,具有獨(dú)特的酸角風(fēng)味。

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