響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化玫瑰棗泥蛋糕工藝

周航，鐘志惠，陳泗林，張松

（四川旅游學(xué)院，四川成都610100）

響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化玫瑰棗泥蛋糕工藝

周航，鐘志惠，陳泗林，張松*

（四川旅游學(xué)院，四川成都610100）

為得出玫瑰棗泥蛋糕的最佳工藝條件，試驗(yàn)在單因素篩選的基礎(chǔ)上，選取棗泥添加量、泡打粉添加量、烘烤時(shí)間為自變量，感官評(píng)定得分為響應(yīng)值，利用Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理和響應(yīng)面分析法，對(duì)玫瑰棗泥蛋糕的工藝進(jìn)行優(yōu)化。確定其最優(yōu)工藝參數(shù)為：低筋面粉200 g，雞蛋200 g，大豆油160 g，紅糖100 g，玫瑰花8 g，棗泥220 g、泡打粉5 g，在上火200℃/底火160℃條件下烘烤時(shí)間20 min。在此條件下生產(chǎn)的蛋糕礦物質(zhì)含量豐富，組織均勻細(xì)膩，具有良好的口感。

響應(yīng)面；蛋糕；工藝優(yōu)化

玫瑰是食藥兼優(yōu)的花卉，具有良好的食用價(jià)值和保健功能[1]。在中國(guó)一直作為名貴藥材，廣泛用于中醫(yī)處方配藥。中醫(yī)認(rèn)為，玫瑰花葉甘微苦，性溫，無(wú)毒，入肝脾二經(jīng)?！妒澄锉静荨分^其“主利肺脾，益肝膽，食之芳香甘美，令人神爽”。玫瑰香氣濃郁，是一款適合女性的功能性食品原料。尉芹等[2]檢測(cè)玫瑰花黃酮類(lèi)含量高達(dá)8.165%，黃酮類(lèi)化合物具有多種生物活性，有較強(qiáng)的抗氧化自由基作用。此外玫瑰花中還含有較多的膳食纖維成分，可以改善便秘，利于減肥[3]。

紅棗一直被視為滋補(bǔ)佳品，有“天然的維生素丸”之稱(chēng)[4]，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，紅棗有明顯的抗疲勞、增強(qiáng)機(jī)體免疫能力的功效，能補(bǔ)中益氣，養(yǎng)血壯神、美容護(hù)膚、延緩衰老[5-6]，是藥食同源的食材之一。紅糖是甘蔗的莖經(jīng)壓榨取汁煉制而成的赤色結(jié)晶體。紅糖性溫、味甘，入脾，有化瘀生津、散寒活血、暖胃健脾的功效，特別適女性、兒童及貧血病人食用[7]。

紙杯蛋糕市場(chǎng)前景廣闊，深受消費(fèi)者歡迎。本研究是以玫瑰、棗泥為主要原料，以紅糖代替?zhèn)鹘y(tǒng)配方中的白糖，采用植物大豆油代替黃油，開(kāi)發(fā)出的一款具有養(yǎng)血安神，美容養(yǎng)顏保健功能蛋糕，所得產(chǎn)品風(fēng)味獨(dú)特，營(yíng)養(yǎng)豐富，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

1 材料與工藝

1.1 原料

紅棗：阿瓦提縣多浪紅棗果品有限公司；玫瑰花（干制）：濟(jì)南萬(wàn)豐玫瑰制品有限公司；太古紅糖：太古糖業(yè)（中國(guó)）有限公司；低筋小麥粉：大成良友食品（上海）有限公司；大豆油：中糧東海糧油工業(yè)（張家港）有限公司；泡打粉：桂林市紅星化工有限公司；雞蛋：市售，常規(guī)普通原料。

1.2 設(shè)備

香山EK813電子秤（精確至1 g）：廣東香山衡器集團(tuán)股份有限公司；力豐B-20攪拌機(jī)：廣州市番禺力豐食品機(jī)械廠(chǎng)制造；XYF-3K遠(yuǎn)紅外線(xiàn)食品烤爐：廣州紅菱電熱設(shè)備有限公司；中號(hào)卷邊烘焙紙杯（上寬口6.8 cm×下寬4.8 cm×高 3.8 cm）。

1.3 基本配方

根據(jù)前期試驗(yàn)，設(shè)定玫瑰棗泥蛋糕基本配方如表1。

表1 玫瑰棗泥蛋糕基本配方Table 1 Criteria for sensory evaluation of rose petal jujube cup cakes

1.4 工藝流程

1.5 操作要點(diǎn)

1.5.1 棗泥和玫瑰花瓣制備

玫瑰花（干制）去花柄、花蒂、花托不用，取花瓣備用。將紅棗洗凈后，加水沒(méi)過(guò)紅棗煮20 min，煮至紅棗能脫核時(shí)瀝水，待冷卻至室溫后去核壓成泥備用。

1.5.2 制作步驟

按基礎(chǔ)配方稱(chēng)量好原料。冷卻后的棗泥和玫瑰花瓣倒入攪拌機(jī)，6檔～8檔快速攪拌，攪拌過(guò)程中分次加大豆油，將棗泥和油充分乳化攪拌均勻備用。將雞蛋倒入攪拌桶中，加入紅糖，6檔～8檔高速攪拌，在攪拌過(guò)程中，紅糖快速溶于蛋液，并不斷拌入空氣，形成蛋糖混合的泡沫結(jié)構(gòu)，蛋糖混合物體積膨脹到原來(lái)的2倍～3倍左右（判定標(biāo)準(zhǔn)：蛋液在指尖豎起尖峰，2 s后慢慢下垂或有明顯的白色紋理不消失即可，不能打發(fā)過(guò)度），將油棗泥、玫瑰花加入打發(fā)的蛋液中慢速混勻，然后加入過(guò)篩面粉、泡打粉輕輕攪拌混合成均勻發(fā)松的面糊。

1.5.3 烘烤、冷卻包裝

調(diào)制好的面糊及時(shí)裝入烘烤紙杯，每個(gè)重量60 g，輕輕抖動(dòng)紙杯排除里面不均勻的大氣泡。（此配方大約分量為13杯）烤箱預(yù)熱，烘烤溫度上火200℃/下火160℃，將蛋糕放入烤箱中烘烤至成熟后取出，后放于通風(fēng)透氣處冷卻至室溫后進(jìn)行包裝和檢測(cè)。

1.6 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.6.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參照基礎(chǔ)配方，經(jīng)過(guò)前期預(yù)試驗(yàn)，選取對(duì)品質(zhì)產(chǎn)生較大影響的4項(xiàng)：棗泥的添加量、泡打粉的添加量、玫瑰的添加量、烘烤時(shí)間為試驗(yàn)因素，通過(guò)蛋糕比容、烘焙損失率的測(cè)定和感官得分探討其對(duì)玫瑰棗泥蛋糕感官效果和品質(zhì)的影響，篩選出最佳參數(shù)，再在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)[8]。

1.6.2 響應(yīng)面優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)性以及顯著性分析結(jié)果，篩選出顯著影響感官評(píng)分的原料，選取感官評(píng)分（模糊綜合評(píng)價(jià)法）作為最終的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。在單因素的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇泡打粉的添加量、玫瑰添加量、烘烤時(shí)間為自變量，設(shè)定上下限。響應(yīng)面法試驗(yàn)因素與水平見(jiàn)表2，利用響應(yīng)面法設(shè)計(jì)出三因素三水平的響應(yīng)面試驗(yàn)，確定玫瑰棗泥蛋糕的最佳工藝參數(shù)。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels of response surface experiment

1.7 指標(biāo)與檢測(cè)方法

1.7.1 玫瑰棗泥蛋糕感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

蛋糕的感官品質(zhì)評(píng)價(jià)參考GB/T24303-2009《糧油檢驗(yàn)小麥粉蛋糕烘焙品質(zhì)實(shí)驗(yàn)海綿蛋糕法》進(jìn)行評(píng)定，將蛋糕的色澤表現(xiàn)、香味、組織形態(tài)、滋味口感、彈韌性和綜合感覺(jué)6項(xiàng)主要決定蛋糕質(zhì)量的指標(biāo)作為感官評(píng)定項(xiàng)目，選取11名學(xué)習(xí)食品專(zhuān)業(yè)經(jīng)訓(xùn)練并有經(jīng)驗(yàn)的感官評(píng)價(jià)人員組成品評(píng)小組，對(duì)蛋糕進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，采用百分制對(duì)玫瑰棗泥蛋糕的感官質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果取平均值，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

1.7.2 蛋糕比容的測(cè)定

參考郝月慧等[9]對(duì)蛋糕比容的測(cè)定方法。采用小米置換法測(cè)定蛋糕比容。

計(jì)算公式為：蛋糕比容（mL/g）=蛋糕體積（mL）/蛋糕質(zhì)量（g）

1.7.3 烘焙損失率的測(cè)定

將烘焙前單個(gè)蛋糕面糊重量與烘焙后單個(gè)蛋糕的重量進(jìn)行對(duì)比。

表3 玫瑰棗泥蛋糕感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Criteria for sensory evaluation of rose petal jujube cup cakes

烘焙損失率/%=[烘焙前單個(gè)蛋糕面糊重量（g）-烘焙后單個(gè)蛋糕的重量（g）]/烘焙前單個(gè)蛋糕面糊重量（g）×100

1.7.4 礦物質(zhì)元素的測(cè)定

蛋糕樣品委托廣州化聯(lián)質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)有限公司進(jìn)行礦物質(zhì)元素測(cè)定，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）[10]測(cè)定。

1.7.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)由SPSS 17.0和Design-Expert 8.0軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 棗泥添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響

棗泥能夠增加蛋糕的香味和色澤，提升蛋糕的口感。根據(jù)前期的預(yù)試驗(yàn)，選擇棗泥量分別為180、200、220、240、260 g進(jìn)行單因素試驗(yàn)考查對(duì)品質(zhì)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 棗泥添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of the amount of added jujube mud

由圖1可知，隨著棗泥添加量的增加，蛋糕比容逐漸降低，烘焙損失率無(wú)明顯變化，蛋糕的顏色隨著棗泥量的增加而變深，感官評(píng)定得分呈先增加后降低的趨勢(shì)。棗泥量為220 g時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最高值，此時(shí)蛋糕比容1.69 mL/g。棗泥量在200 g～240 g范圍內(nèi)，感官評(píng)分間差異顯著（P＜0.05）。

2.1.2 玫瑰添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響

玫瑰已廣泛應(yīng)用在烘焙產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)中。添加玫瑰的蛋糕玫瑰香味突出，能夠提升蛋糕的口感和檔次。在多次試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇干玫瑰花瓣量分別為2、4、6、8、10 g 進(jìn)行單因素試驗(yàn)，其結(jié)果如圖 2 所示。

圖2 玫瑰添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of the amount of added rose petal

試驗(yàn)表明，隨著玫瑰花瓣添加量的增大，蛋糕玫瑰香味突出，比容變化不明顯，感官評(píng)分呈現(xiàn)先一直增加后突然降低的趨勢(shì)，當(dāng)玫瑰量為8 g時(shí)，感官評(píng)分達(dá)到最高值，玫瑰量繼續(xù)增加到10 g后，感官評(píng)分反而降低，究其原因，玫瑰量添加過(guò)大后，成品蛋糕中花瓣過(guò)多，影響咀嚼口感，帶來(lái)不良的感官體驗(yàn)，導(dǎo)致評(píng)分下降。

2.1.3 泡打粉添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響

泡打粉能增加產(chǎn)品體積，產(chǎn)生松軟的組織，增加產(chǎn)品的美味感。試驗(yàn)選擇泡打粉添加量分別為：0、2.5、5、7.5、10 g進(jìn)行單因素試驗(yàn)考查對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響，其結(jié)果如圖3所示。

從結(jié)果可以看出，隨著泡打粉添加量的變化，蛋糕感官評(píng)分間差異顯著（P＜0.05），不添加泡打粉的蛋糕，口感較緊實(shí)，蛋糕膨松度和松軟度不夠。隨著泡打粉添加量的增大，蛋糕體積增大明顯，比容增大，泡打粉量為10 g時(shí)，蛋糕在烘烤成形之前就因?yàn)榕蛎浱蠖?，蛋糕質(zhì)地松散易碎，內(nèi)部氣孔粗大，堿味突出，感官評(píng)分最低。

2.1.4 烘烤時(shí)間對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響

圖3 泡打粉添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of the amount of added baking powder

烘烤的時(shí)間與溫度是蛋糕制作中重要一環(huán)。蛋糕面糊送入烤箱后，黏稠狀乳化液轉(zhuǎn)變成固相凝膠體，蛋糕內(nèi)部組織形成多孔洞的瓤狀結(jié)構(gòu)，使蛋糕松軟有彈性；而面糊表面在烘烤高溫下，糖類(lèi)發(fā)生焦糖化反應(yīng)，顏色變深，散發(fā)出蛋糕特有的香味；泡打粉在加熱過(guò)程中產(chǎn)生氣體，形成蛋糕疏松結(jié)構(gòu)。根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)，選擇烘烤溫度為上火200℃，下火160℃，烘烤時(shí)間分別為 16、18、20、22、24 min 進(jìn)行單因素試驗(yàn)考查其對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響，其結(jié)果如圖4所示。

圖4 烘烤時(shí)間對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of the amount of added baking time

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蛋糕比容間差異不顯著，16 min～22 min之間感官評(píng)分間差異顯著（P＜0.05）。烘烤16 min后取出的蛋糕未完全成熟，內(nèi)部黏糊組織并未完全凝結(jié)，烘烤18 min時(shí)蛋糕內(nèi)部無(wú)黏糊組織，但顏色較淺，24 min時(shí)，蛋糕顏色較深，表皮發(fā)硬，蛋糕底部焦黑，品嘗口感差。

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

根據(jù)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案，以不同的棗泥添加量、泡打粉添加量、烘烤時(shí)間進(jìn)行17次試驗(yàn)。其中12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)為析因點(diǎn)，自變量取值由A、B、C構(gòu)成；余下為區(qū)域中心點(diǎn)，中心點(diǎn)試驗(yàn)重復(fù)5次用于估計(jì)試驗(yàn)誤差。試驗(yàn)方案采用以感官評(píng)分為響應(yīng)值的單一試驗(yàn)結(jié)果，利用Box-Behnken設(shè)計(jì)矩陣回歸擬合綜合感官評(píng)分與各個(gè)響應(yīng)因素之間的回歸方程，具體響應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果Table 4 Experimental results of response surface analysis

用軟件對(duì)表4中數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合分析，得到感官綜合評(píng)分對(duì)響應(yīng)面因素的二次多項(xiàng)回歸方程如下：Y=+88.53+0.54A-1.42B-0.43C+1.30AB-0.70AC+0.79BC-2.95A2-3.36B2-2.99C2

表5 回歸模型方差分析表Table 5 The analysis of variance for the experimental results

方程回歸模型的決定系數(shù)R2為0.9779，P＜0.0001，說(shuō)明模型達(dá)到極顯著水平，失擬項(xiàng)P為0.810 6，影響不顯著，說(shuō)明該方程擬合度良好。因此，可以應(yīng)用此方程描述各響應(yīng)變量和響應(yīng)值的關(guān)系，以評(píng)價(jià)各因素對(duì)相應(yīng)值影響的顯著性[11]。在所選取的三因素水平范圍內(nèi)，F(xiàn)值的大小代表各因素對(duì)蛋糕感官評(píng)分影響的強(qiáng)弱，F(xiàn)值越大，說(shuō)明影響作用越強(qiáng)，按照對(duì)結(jié)果影響排序?yàn)椋築泡打粉添加量＞A棗泥添加量＞C烘烤時(shí)間。

2.2.2 響應(yīng)面圖形分析

根據(jù)回歸方程作出響應(yīng)面圖，觀察圖像分析3個(gè)因素對(duì)感官得分的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5～圖7。

圖5 棗泥添加量與泡打粉添加量的交互作用對(duì)綜合感官評(píng)分的影響Fig.5 Surface plots of sensory results affected by jujube mud addition and bakingpowder addition

圖6 棗泥添加量與烘烤時(shí)間的交互作用對(duì)綜合感官評(píng)分的影響Fig.6 Surface plots of sensory results affected by jujube mud addition and baking time

響應(yīng)面圖能直接反應(yīng)各因素與響應(yīng)值的關(guān)系及各個(gè)因素間的相互作用，響應(yīng)面坡度越陡、等高線(xiàn)密集成橢圓形表明兩個(gè)因素交互作用的影響越大[12]。從圖5～圖7可以看出，3個(gè)響應(yīng)面均為開(kāi)口向下的凸行曲線(xiàn)，說(shuō)明響應(yīng)值存在極大值，說(shuō)明配方的最優(yōu)條件存在于所設(shè)計(jì)的因素水平范圍內(nèi)。

2.2.3 玫瑰棗泥蛋糕最佳工藝參數(shù)的確定

圖7 泡打粉添加量與烘烤時(shí)間的交互作用對(duì)綜合感官評(píng)分的影響Fig.7 Surface plots of sensory results affected by baking powder addition and baking time

通過(guò)Design Expert 8.0對(duì)所得回歸方程求解，固定低筋面粉添加量為200 g，雞蛋添加量為200 g，大豆油添加量為160 g，紅糖添加量為100 g，玫瑰花添加量為8 g。在選取的試驗(yàn)范圍內(nèi)得出的玫瑰棗泥蛋糕最佳工藝條件為棗泥添加量221.15 g、泡打粉添加量4.47 g、烘烤時(shí)間19.79 min。在此條件下，感官評(píng)定得分可達(dá)88.72。根據(jù)實(shí)際操作的可行性，將工藝條件調(diào)整為棗泥添加量220 g、泡打粉添加量5 g、烘烤時(shí)間20 min。對(duì)此條件進(jìn)行3次驗(yàn)證試驗(yàn)，所得玫瑰棗泥蛋糕感官評(píng)分平均分為89.11，接近預(yù)測(cè)值88.72，因此，基于響應(yīng)面法所得的最佳配方準(zhǔn)確可靠，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2.3 玫瑰棗泥蛋糕礦物質(zhì)元素的測(cè)定結(jié)果

玫瑰棗泥蛋糕礦物質(zhì)元素的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 玫瑰棗泥蛋糕礦物質(zhì)元素含量Table 6 The mineral content of rose petal jujube cup cakes

從表6可以看出，蛋糕中的鉀含量最高，為392.3 mg/kg，鉀參與細(xì)胞新陳代謝和酶促反應(yīng)，維持滲透壓和酸堿平衡，選擇玫瑰棗泥蛋糕作為人們的食品之一，可以有效補(bǔ)充鉀；此外蛋糕中含豐富的鈣、磷元素，特別是鈣含量比普通海綿蛋糕[13]增加了49.6%，比螺旋藻蜂巢蛋糕[14]增加了79%，鈣是我國(guó)人民最易缺乏的營(yíng)養(yǎng)素，其缺乏癥嚴(yán)重影響兒童、青少年和老年人的身體健康，對(duì)于大多數(shù)缺鈣的人來(lái)說(shuō)，玫瑰棗泥蛋糕是很好的補(bǔ)鈣食品，能夠更大地滿(mǎn)足其人體對(duì)鈣的需求。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析，確定了玫瑰棗泥蛋糕的最優(yōu)工藝參數(shù)為：低筋面粉200 g，雞蛋200 g，大豆油160 g，紅糖100 g，玫瑰花8 g，棗泥220 g、泡打粉5 g、烘烤時(shí)間20 min。在此條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)產(chǎn)品色香味俱佳，感官評(píng)分可達(dá)89.11分。該蛋糕風(fēng)味獨(dú)特，組織均勻細(xì)膩，富含多種營(yíng)養(yǎng)成分和礦物質(zhì)元素，具備功能性和保健價(jià)值，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

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Processing Conditions Optimization of Rose Petal Jujube Cup Cakes by Response Surface Methodology

ZHOU Hang，ZHONG Zhi-hui，CHEN Si-lin，ZHANG Song*
（Sichuan Tourism University，Chengdu 610100，Sichuan，China）

This study aimed to optimize the processing conditions of brown sugar rose petaljujube paste cake，using the combinationofsingle factor experiment and the response surface methodology.The amount of added jujube mud，baking powder addition and baking time were used as independent variable，and the sensory evaluation scores as the response value，based on the single factor experiment.The optimum processing parameters were obtained by the Box-Behnken central composite design principles and response surface methodology.The result showed thatthe products were good intexture，taste and mineral contents with the optimum processing parametersof cake flour 200 g，egg 200 g，soybean oil 160 g，brown sugar 100 g，rose petal 8 g，jujube mud 220 g，baking powder 5 g，under the conditions of baking time 20 min and the baking temperature range 200℃/160℃.

response surface methodology；cake；processing optimization

2017-06-26

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.18.016

四川省教育廳川研中心項(xiàng)目（CC16Z11）；四川省教育廳自然科學(xué)資助項(xiàng)目（17ZB0322）

周航（1978—），女（漢），講師，碩士，研究方向：焙烤工藝與飲食文化。

*通信作者：張松（1978—），男（漢），講師，研究方向：面點(diǎn)工藝與食品加工。