菊粉玉米蛋糕的品質優(yōu)化

周大宇，李怡瑩，蔚彥平，侯 昱，崔 哲，崔懷田，劉瑞琦，李禹樞，朱丹實，劉 賀*，

（1.渤海大學 食品科學與工程學院，遼寧 錦州 121013；2.阜新和潤生物技術有限公司，遼寧 阜新 123000）

0 引言

菊粉是一種復雜的聚合多糖碳水化合物，在菊芋的塊莖、菊苣根中含量較高.菊粉主要應用領域在食品和制藥方面.菊粉在食品領域中，作為脂肪或糖的代替物、增稠劑等［1］，改善食品的質構性狀、提高其加工性能［2］.菊粉在制藥領域的用途包括蛋白質的穩(wěn)定、改良藥物的傳遞以及菊粉的生理和疾病修飾作用，其可進一步應用于結腸特異性藥物給藥以及穩(wěn)定和改良疫苗制劑［3］.其具有增強免疫力、降血糖、提高營養(yǎng)物的生物利用率、維持脂類代謝平衡等多種生理活性［4］.

玉米（Zea mays L.）是中國重要的糧食作物，有 “軟黃金” 之美譽［5］.其含有72.2 g糖類、8.5 g蛋白質、4.3 g脂肪、210 mg磷、22 mg鈣和1.6 mg鐵［6］.其具有預防高血壓、預防冠心、降低膽固醇及防癌抗癌等營養(yǎng)保健作用［7-8］.

蛋糕是人們日常生活中常見的休閑食品，具有質地松軟、香味濃郁、方便食用、等特點［9］.菊粉和玉米粉雖然營養(yǎng)豐富，不過菊粉與蛋白質的相互作用以及玉米粉的粗糙口感會對蛋糕的品質造成很大的影響.因此，本文研究了以小麥粉和玉米粉為主原料，通過單因素試驗和正交試驗對菊粉玉米蛋糕的配方進行了優(yōu)化.在此配方下制作出的菊粉玉米蛋糕滿足消費者對營養(yǎng)價值、保健功能的要求，增加菊粉、玉米粉的附加值，有利于提高蛋糕制品的經(jīng)濟效益.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菊粉：阜新和潤生物技術有限公司；小麥粉：深圳南海糧食工業(yè)有限公司；玉米粉：沈陽新佳食品銷售有限公司；植物油：金龍魚大豆油；泡打粉、白砂糖、雞蛋、塔塔粉、食鹽：市售.其中小麥粉含有11%蛋白質、1.6%脂肪、73.5%碳水化合物等；玉米粉含有7.5%蛋白質、3.2%脂肪、71.9%碳水化合物等；菊粉來自菊苣根莖，含有8.3%碳水化合物、88%膳食纖維等.

AR224CN電子天平：上海奧豪斯儀器有限公司；JA21002型精密電子天平：上海舜宇恒平科技儀器有限公司；DHG-9240A型電熱鼓風干燥箱：上海一恒科學儀器有限公司；JB-2A型磁力攪拌器：上海雷磁創(chuàng)益儀器儀表有限公司；TA.XT-Plus型質構儀：英國Stable Micro System公司；YXD60型遠紅外電熱食品烤爐：上海寶珠機械科技發(fā)展有限公司.

1.2 實驗方法

1.2.1 菊粉玉米蛋糕的制作

1.2.1.1 工藝流程

1.2.1.2 操作要點

菊粉溶解：將菊粉用適量的熱水溶解，靜置至室溫.

蛋黃糊調制：將蛋清、蛋黃進行分離.在蛋黃中分兩次加入植物油、白砂糖、食鹽、菊粉溶液，攪打均勻至蛋黃液體沒有油水分離的現(xiàn)象.后分三次篩入混合好的小麥粉、玉米粉和泡打粉，用硅膠刮刀快速切拌攪勻，至光滑細膩無面粉顆粒.

蛋白霜調制：將攪拌器調至中高速攪打蛋清，在攪打過程中分三次加入白砂糖與塔塔粉.持續(xù)攪打至干性發(fā)泡，即攪拌器提起時蛋白尖端可以豎立不下垂的狀態(tài).

調糊攪拌：用硅膠刮刀先取1/3蛋白霜加入調制好的蛋黃糊中，用刮刀上下翻動攪拌均勻，動作要輕且快；將攪拌好的蛋黃糊倒入剩余蛋白當中，繼續(xù)采用翻拌的方式攪拌，直至面糊均勻一致，入模.

蛋糕焙烤、冷卻：將烤箱的溫度調至185℃，預熱5 min，將蛋糊倒入涂油植物油的模具，焙烤溫度為上火180℃，下火200℃，焙烤時間為55 min左右.出爐后立即倒扣冷卻避免塌陷.

1.2.1.3 基礎配方

菊粉玉米蛋糕的基礎配方為：雞蛋180 g、小麥粉100 g、水65 g、白砂糖100 g、植物油50 g、食鹽1 g、泡打粉1 g、塔塔粉1 g.

1.2.2 單因素試驗設計

在工藝條件和其他添加輔料添加量相同的情況下，從小麥粉與玉米粉配比、菊粉添加量、雞蛋添加量三個方面進行單因素試驗設計.其中，小麥粉與玉米粉配比為5∶0，4∶1、3∶2、3∶1、1∶1；菊粉添加量為1 g、2 g、3 g、4 g、5 g；雞蛋添加量為60 g、120 g、180 g、240 g、300 g.按表1依次改變其中一個因素的取值，依據(jù)1.2.1的方法制作蛋糕，進行單因素實驗，并考察各因素對蛋糕品質的影響.

表1 菊粉玉米蛋糕單因素水平

1.2.3 正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，以小麥粉與玉米粉配比、菊粉添加量和雞蛋添加量作為影響蛋糕品質的主要因素，以蛋糕的感官評分為指標，進行3因素3水平正交試驗確定菊粉玉米蛋糕最佳配方，原料配比正交試驗因素水平設計見表2.

表2 原料配比正交試驗因素水平設計

1.2.4 測定方法

1.2.4.1 感官評分方法

由10位專業(yè)人員作為食品評定小組，從成品蛋糕的色澤、外觀形態(tài)、內部結構、彈韌性、氣味、口感及口味和雜質7個方面對蛋糕進行感官評價，滿分為100分，制定了菊粉玉米蛋糕的感官評分標準見表3.

表3 感官評分標準

1.2.4.2 蛋糕比容測定

采用菜籽替代法測定其比容.成品蛋糕冷卻結束，測量其質量為M；把菜籽和蛋糕一起裝入量筒中，記錄體積V1，取出蛋糕，記錄剩下菜籽的體積V2［10］，即測得蛋糕的體積V為：V=V1?V2.再采用公式蛋糕比容（cm3/g）= 蛋糕體積V（cm3）/蛋糕質量M（g）即可算得.

1.2.4.3 蛋糕水分的測定

參照GB 5009.3?2016中的直接干燥法.

1.2.4.4 蛋糕質構的測定

利用TA.XT-Plus型質構儀對取自蛋糕中心部分的25 mm×25 mm×25 mm的塊狀進行質構特性分析，在TPA模式下，采用P50探頭進行試驗，測定條件為：測試前速度2.0 mm/s；測試中速度1.0 mm/s；測試后速度5.0 mm/s；壓縮距離40%［11］，測定菊粉玉米蛋糕的質構參數(shù)有硬度、彈性、粘聚性.

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

所有試驗數(shù)據(jù)重復3次，計算平均值.采用Origin 9.0和SPSS 17.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析.

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 小麥粉與玉米粉配比對蛋糕品質的影響

以小麥粉和玉米粉的總量為100 g恒定不變.小麥粉與玉米粉配比對蛋糕品質的影響結果如圖1，2，3.由圖1，2，3可知，在小麥粉和玉米粉的比例5∶0、4∶1、3∶2、3∶1和1∶1中，菊粉玉米蛋糕的硬度逐漸增加，彈性和粘聚性逐漸下降，蛋糕的比容也出現(xiàn)明顯的減小，蛋糕的含水量在小麥粉與玉米粉配比為4∶1時最大，后隨著玉米粉添加量的增多，含水量逐漸減小，蛋糕的感官品質也下降很多.Maneini研究發(fā)現(xiàn)，蛋糕品質與硬度是負相關的關系；而與粘聚性、彈性是正相關的關系［11］.玉米粉在加工中難以糊化，會沖淡面粉面筋的濃度，而且玉米粉中存在吸水性差、膨潤性弱的纖維素，使面粉中的面筋蛋白無法充分吸水膨脹，阻礙其形成網(wǎng)狀結構［12］.由于玉米粉中缺乏面筋蛋白，故與小麥粉混合形成的面糊粘彈性較差，同時因玉米粉中的顆粒較為粗糙，添加較多玉米粉使制作的蛋糕成品產生沙質口感、發(fā)干、表面孔隙粗大，而添加少量的玉米粉，對蛋糕的品質并沒有很大的影響.故混合粉中小麥粉與玉米粉最佳配比為4∶1，其蛋糕品質與空白試驗蛋糕品質相差不大，可以提高蛋糕的營養(yǎng)水平，且不對蛋糕品質造成很大影響.

2.1.2 菊粉添加量對蛋糕品質的影響

菊粉添加量對蛋糕品質的影響結果如圖4，5，6.由圖4，5，6可知，在菊粉添加量1～5 g中，菊粉玉米蛋糕的硬度逐漸增大，彈性逐漸下降，粘聚性整體處于下降趨勢，蛋糕的比容也出現(xiàn)明顯的減小，蛋糕的含水量一直處在30%上下浮動，蛋糕的感官評分在菊粉添加量為1 g和2 g時差異不大，之后隨著菊粉添加量的增加出現(xiàn)評分降低的情況.菊粉的添加可使面團中自由水和緊密結合水含水率增大，弱結合水含水率減小，說明菊粉既可與面筋蛋白相結合，增加網(wǎng)絡結構的緊密性，促進了蛋白質與水分的相互作用；也可作為稀釋物質，形成障礙層，抑制了淀粉與水分的相互作用［13］.因菊粉吸濕性強、活性羥基較多、聚合度較高，所以形成的面團黏度增大，不利于面團膨脹，從而增加焙烤食品的硬度［14］.同時，因其極強的吸濕性，對成品蛋糕的感官品質有相反影響，故菊粉的添加量選擇2 g，既可以使蛋糕營養(yǎng)豐富，又不會過多的影響蛋糕的品質.

2.1.3 雞蛋添加量對蛋糕品質的影響

雞蛋添加量對蛋糕品質的影響結果如圖7，8，9.由圖7，8，9可知，在雞蛋添加量60～300 g中，菊粉玉米蛋糕的硬度逐漸減小，水分逐漸增加，粘聚性先增大后減小，在添加量為240 g時達到最大值，比容為先增大后減小，在添加量為180 g時達到最大值，蛋糕的彈性處在54%上下浮動，蛋糕的感官評分先隨著雞蛋添加量的增加逐漸提高，后降低.新鮮蛋液的添加量一旦過多，會因為水分過多而產生蛋糕中間塌陷的，同時會產生過重的蛋腥味，從而掩蓋玉米的特殊香味；而新鮮蛋液的添加量過少，蛋糕的體積變化不大，蛋白的起發(fā)效果不明顯，組織不夠充分蓬松，持氣力低，會產生硬結［15］.由圖8可知，隨著雞蛋添加量的增加，蛋糕的感官評分并非呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，相反，雞蛋添加量過多會出現(xiàn)蛋糕口感粘膩，不清爽的現(xiàn)象.再從蛋糕的制作成本方面考慮，研究確定雞蛋的添加量為180 g.

2.2 正交試驗結果與分析

在單因素的基礎上，選擇小麥粉與玉米粉配比、菊粉添加量、雞蛋添加量三個單因素進行3因素3水平正交試驗，以感官評分為評定指標，試驗結果見表4.

表4 正交試驗結果與分析

由表4可知，影響菊粉玉米蛋糕感官評分的因素主次順序為RA>RB>RC，即小麥粉與玉米粉配比>菊粉添加量>雞蛋添加量.通過極差分析得到最佳配方為A1B2C1，即小麥粉與玉米粉質量比為4∶1，菊粉添加量為2 g，雞蛋添加量為120 g.根據(jù)蛋糕的整體外觀條件以及內部組織結構、感官綜合評分等，從耗能節(jié)省的角度，比較理想的組合為小麥粉與玉米粉配比4∶1，菊粉添加量為2 g，雞蛋添加量為120 g.

根據(jù)2.1單因素試驗結果與分析可得出，當全粉質量總和為100 g時，小麥粉與玉米粉最佳配比為4∶1；最佳菊粉添加量為2 g；最佳雞蛋添加量為180 g.而根據(jù)正交試驗結果與分析得出的最佳配方中，最佳雞蛋添加量為120 g.由此可見，在單因素試驗中，雞蛋少量的增加會使得蛋糕的膨松度、水分、比容都有部分的提升，但在總體配方中的感官評分上的差異并非明顯，甚至有所下降，所以，根據(jù)成本計算以及感官評分等角度考慮，選擇雞蛋添加量為120 g.所以，菊粉玉米蛋糕的最佳組合為小麥粉與玉米粉配比4∶1，菊粉添加量為2 g，雞蛋添加量為120 g.

3 結論

本試驗以小麥粉、玉米粉為主料進行菊粉玉米蛋糕的制作，以小麥粉與玉米粉配比、菊粉添加量和雞蛋添加量三個因素進行單因素試驗，在此基礎上，將篩選的各個因素合適的變量進行正交優(yōu)化，結果表明，菊粉玉米蛋糕的最佳配方為小麥粉與玉米粉配比為4∶1，即小麥粉80 g、玉米粉20 g，菊粉添加量為2 g，雞蛋添加量為120 g，水65 g，植物油50 g，白砂糖100 g，泡打粉1 g，塔塔粉1 g，食鹽1 g.在此配方下制得的菊粉玉米蛋糕，其孔泡均勻細密，口感綿軟細膩，外觀微凸，稍稍隆起，無開裂破碎粘壁的現(xiàn)象，非常符合質量要求，并具有一定的營養(yǎng)保健功能，是一種值得推廣的健康焙烤食品.