麥麩高纖低糖蛋糕研制

任莉曉，吳 濤，張 民，劉 銳，隋文杰

（天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，教育部食品生物技術(shù)工程研究中心，天津300457）

麥麩是小麥面粉生產(chǎn)過程中最重要的副產(chǎn)物，約占全麥谷物的25%[1]，是我國重要的農(nóng)副產(chǎn)品資源。麥麩富含膳食纖維，并且可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維含量之比約為1∶9，是公認(rèn)的天然食物纖維。麥麩蛋白質(zhì)營養(yǎng)價(jià)值高，消化率高達(dá)90%，是一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來源。麥麩還含有豐富的維B、維E和礦物質(zhì)，營養(yǎng)價(jià)值較為全面。木糖醇是一種天然甜味劑，甜度與蔗糖相當(dāng)，但熱量遠(yuǎn)小于蔗糖。木糖醇可以穩(wěn)定體內(nèi)血糖水平、抑制肥胖，同時(shí)可以預(yù)防齲齒、促進(jìn)益生菌的增殖、改善腸道功能[2-3]。將木糖醇代替蔗糖添加到食品中，可以有效降低產(chǎn)品的總糖含量及熱量，符合人體健康需要。

蛋糕具有迷人香氣、入口軟綿的特點(diǎn)，深受消費(fèi)者喜愛。但是，傳統(tǒng)配方的蛋糕脂肪和蔗糖的含量高，熱量高且營養(yǎng)結(jié)構(gòu)單一，缺少有益于人體健康的微量元素及膳食纖維，并不適合食用過多，尤其是有糖尿病、高血脂等疾病的人群。目前，健康低熱量的飲食觀念深入人心，消費(fèi)者的營養(yǎng)健康需求推動(dòng)蛋糕的加工朝著低脂、低糖、高纖的方向發(fā)展。

試驗(yàn)將麥麩與低筋面粉為主要原料，木糖醇為甜味劑研發(fā)一款健康美味、營養(yǎng)豐富的高纖低糖蛋糕。該產(chǎn)品提高了麥麩的附加值，符合現(xiàn)代人的健康需求，具有廣闊的市場開發(fā)前景。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

麥麩，山東發(fā)達(dá)面粉集團(tuán)有限公司提供；木糖醇，展藝集團(tuán)有限公司提供；低筋面粉，金龍魚糧油食品股份有限公司提供；玉米油，西王食品有限公司提供；雞蛋，正大食品有限公司提供；泡打粉，安琪酵母股份有限公司提供。

WJX-250型高速多功能粉碎機(jī)，上海理達(dá)儀器廠產(chǎn)品；EGK100F型手持打蛋器，榮事達(dá)小家電有限公司產(chǎn)品；YXD-50型烤箱，山東興都商用廚具有限公司產(chǎn)品；打粉機(jī)，上海緣沃工貿(mào)有限公司產(chǎn)品；打漿機(jī)，九陽股份有限公司產(chǎn)品；JD10002型電子分析天平，沈陽龍騰電子有限公司產(chǎn)品；B2B型冰箱，青島海爾集團(tuán)產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 原料預(yù)處理

將麥麩篩選，保證其潔凈無雜質(zhì)，并進(jìn)行粉碎處理，過100目篩，備用。

1.2.2 工藝流程

原輔料處理→打蛋→拌粉→注模→烘烤→脫膜→麥麩蛋糕。

1.2.3 操作要點(diǎn)

（1）打發(fā)蛋清。白砂糖分3次加入，打發(fā)至蛋白呈白霜狀，快速攪拌至蛋清能豎起，且體積為原來蛋清體積的3倍左右。

（2）拌粉。加入牛奶、玉米油攪拌均勻后再加入過篩的低筋面粉、麥麩、泡打粉。攪拌均勻成為面糊。將打發(fā)的蛋清取1/3，加入蛋黃糊中，攪拌均勻后加入剩余蛋白霜。

（3）注模。入模前，將模具清理干凈并刷上一層植物油，防止蛋糕黏模。注入面糊量大約為模具的2/3，完成后立即入模進(jìn)行烘烤。

（4）烘烤。入模后放入烤爐中開始烘烤?？緺t提前10 min開啟烤箱上下火130℃預(yù)熱，烘烤溫度為130℃，烘烤時(shí)間為25 min。

（5）脫膜。將烤制好的蛋糕倒扣，冷卻至室溫后脫膜，密封裝于聚乙烯袋中。

1.2.4 模糊數(shù)學(xué)綜合評判法

確定因素集U：選擇外觀形態(tài)、質(zhì)地結(jié)構(gòu)、色澤、風(fēng)味、口感5項(xiàng)指標(biāo)組成因素集U，即U=（外觀形態(tài)u1，質(zhì)地結(jié)構(gòu)u2，色澤u3，風(fēng)味u4，口感u）5。

確定評語集V：經(jīng)感官評價(jià)小組討論后，確定麥麩蛋糕的評價(jià)等級為4個(gè)等級，評語集V=（優(yōu)v1，良v2，中v3，差v）4。

確定質(zhì)量因素權(quán)重集K：選用用戶調(diào)查法[4]，統(tǒng)計(jì)出麥麩蛋糕各指標(biāo)的權(quán)重值，可得權(quán)重集X=｛0.15，0.21，0.14，0.21，0.29｝。

模糊變換及綜合評分：根據(jù)模糊矩陣變換原理：Yi為第i號樣品的綜合評分值；K為權(quán)重集；Ai為模糊矩陣。將綜合評判結(jié)果集Yj分別乘以其對應(yīng)的等級分值（分別賦予分值100，80，60，40）并進(jìn)行加和，計(jì)算每個(gè)樣品的模糊感官評分。

1.2.5 麥麩蛋糕感官評分標(biāo)準(zhǔn)

感官評價(jià)小組由10名味覺靈敏且經(jīng)過感官培訓(xùn)的食品專業(yè)研究生組成評價(jià)小組，感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考20977—2007《糕點(diǎn)通則》的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定。對麥麩蛋糕外觀形態(tài)、質(zhì)地結(jié)構(gòu)、色澤、風(fēng)味、口感等方面進(jìn)行觀察或品嘗后按照模糊數(shù)學(xué)評判方法進(jìn)行評分。

麥麩蛋糕感官評定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 麥麩蛋糕感官評定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.6 麥麩蛋糕質(zhì)構(gòu)特性的測定

采用食品物性分析儀測定各組麥麩蛋糕的質(zhì)構(gòu)特性[5]。將冷卻脫模后的麥麩蛋糕切取2塊長寬高均為2 cm的正方體并編號。采用圓柱形直徑為36 cm的探頭，設(shè)置參數(shù)為量程力15 N，形變量50%，測試速度3 mm/s，觸發(fā)力為5 g。記錄咀嚼性、硬度、內(nèi)聚性、彈性等數(shù)據(jù)，每組樣品測試3次，取其平均值。

1.2.7 麥麩蛋糕工藝的研究

參照基礎(chǔ)配方：以低筋面粉和麥麩總質(zhì)量為100%，雞蛋蛋清、雞蛋蛋黃、牛奶及泡打粉的添加量分別固定為120%，50%，50%，5%，焙烤溫度為130℃，時(shí)間為30 min。在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取麥麩、木糖醇、玉米油添加量3個(gè)因素，分析研究對蛋糕的感官評分和質(zhì)構(gòu)的影響。其中，麥麩的添加量設(shè)為10%，20%，30%，40%，50%共5個(gè)水平；木糖醇添加量設(shè)為60%，70%，80%，90%，100%共5個(gè)水平；玉米油添加量設(shè)為10%，20%，30%，40%，50%共5個(gè)水平。

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以感官評分為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化蛋糕的工藝配方。

響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表2。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)/%

1.2.8 麥麩蛋糕基本成分及能量計(jì)算

麥麩蛋糕水分、脂肪、蛋白質(zhì)、膳食纖維測定參照國標(biāo)方法進(jìn)行。采用換算方法計(jì)算碳水化合物含量[6]，并根據(jù)所測的主要成分含量計(jì)算蛋糕能量：能量=蛋白質(zhì)含量×17+脂肪含量×37+碳水化合物含量×17。

1.2.9 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

所有試驗(yàn)均重復(fù)3次，采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異顯著性和方差分析借助SPSS 13.0軟件分析，圖像采用Origin 9.0繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 麥麩添加量對產(chǎn)品感官評分及質(zhì)構(gòu)的影響

不同麥麩添加量對麥麩蛋糕感官評分的影響見圖1。

圖1 不同麥麩添加量對麥麩蛋糕感官評分的影響

作為蛋糕的主要原料，麥麩添加量對蛋糕的質(zhì)地結(jié)構(gòu)及風(fēng)味口感影響較大。由圖1可知，隨著麥麩添加量的增加，蛋糕的感官評分呈先上升后下降的趨勢。一定量的麥麩可以賦予蛋糕麥香味，并且對蛋糕色澤、外觀產(chǎn)生影響。麥麩添加量為30%時(shí)，蛋糕帶有濃郁的麥香風(fēng)味，風(fēng)味口感最好；當(dāng)繼續(xù)添加麥麩時(shí)，蛋糕內(nèi)部孔徑變大，外觀開始干裂，麥麩風(fēng)味過重掩蓋了蛋糕原有的風(fēng)味，感官評分降低。

麥麩添加量對麥麩蛋糕質(zhì)構(gòu)的影響見表3。

表3 麥麩添加量對麥麩蛋糕質(zhì)構(gòu)的影響

隨著麥麩添加量的增加，麥麩蛋糕的硬度和咀嚼性明顯提高，且組間差異顯著，但麥麩添加量對回復(fù)性的影響變化不明顯。當(dāng)麥麩添加量大于30%時(shí)，蛋糕的硬度、咀嚼性顯著性增加，結(jié)合感官評價(jià)人員對硬度的評價(jià)結(jié)果，蛋糕硬度在120 g左右，彈性大于0.950為可接受水平。綜合營養(yǎng)與感官評價(jià)人員的可接受水平，后續(xù)試驗(yàn)中麥麩添加量選擇30%，40%，50%。

2.2 木糖醇添加量對產(chǎn)品感官評分及質(zhì)構(gòu)的影響

木糖醇添加量對麥麩蛋糕感官評分的影響見圖2。

圖2 木糖醇添加量對麥麩蛋糕感官評分的影響

蛋糕中加入木糖醇可以在焙烤過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)，改善表皮顏色，增加香氣。由圖2可知，當(dāng)木糖醇添加量較少時(shí)，麥麩蛋糕的甜味缺失，口感不佳；當(dāng)木糖醇添加量較高時(shí)，味道過于甜膩，掩蓋住了麥麩蛋糕原有的麥香味；當(dāng)木糖醇的添加量為80%時(shí)，蛋糕的甜度適中、彈性較好、感官評分最高。

木糖醇添加量對麥麩蛋糕感官評分的影響見表4。

表4 木糖醇添加量對麥麩蛋糕感官評分的影響

木糖醇可以削弱面糊的結(jié)構(gòu)形態(tài)，減緩蛋白質(zhì)之間形成面筋蛋白，還能降低淀粉的凝膠化，使蛋糕口感柔軟細(xì)膩[3]。隨著木糖醇添加量的增加，蛋糕的硬度增加，彈性值先升高后降低。添加一定量的木糖醇可以促進(jìn)蛋白打發(fā)，糖晶體將空氣包裹到蛋白糊中，受熱膨脹，使蛋糕蓬松。木糖醇添加量過多時(shí)，在攪拌打發(fā)過程中空氣拌入不足，損害了蛋糕的蓬松性，使硬度增加，彈性下降。綜合以上分析，后續(xù)試驗(yàn)中木糖醇添加量選擇70%，80%，90%。

2.3 玉米油添加量對產(chǎn)品感官評分及質(zhì)構(gòu)的影響

玉米油添加量對麥麩蛋糕感官評分的影響見圖3。

蛋糕中添加玉米油可以有效鎖住蛋糕里的水分，使蛋糕的口感更細(xì)膩柔軟。由圖3可知，隨著玉米油添加量增多，感官評分先升后降。當(dāng)玉米油添加量超過30%時(shí)，麥麩蛋糕就會(huì)產(chǎn)生油膩的口感，感官品質(zhì)下降。由顯著性分析可以看出，玉米油添加量對麥麩蛋糕的影響相對較小。

圖3 玉米油添加量對麥麩蛋糕感官評分的影響

玉米油添加量對麥麩蛋糕質(zhì)構(gòu)的影響見表5。

表5 玉米油添加量對麥麩蛋糕質(zhì)構(gòu)的影響

由表6可知，隨著玉米油添加量的增多，蛋糕的硬度和咀嚼性上升，可能是因?yàn)橛椭^多加入會(huì)降低蛋清的起泡性和穩(wěn)定性。蛋糕的彈性增加，可能是玉米油增加蛋糕的體積，幫助蛋黃的乳化[7]。綜合以上分析，后續(xù)試驗(yàn)中玉米油添加量選擇20%，30%，40%。

2.4 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果

響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表6。

通過Design Expert軟件對表6進(jìn)行回歸擬合分析，得到的回歸模型如下：

表6 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

為查驗(yàn)該回歸方程的準(zhǔn)確性，對以感官評價(jià)為目標(biāo)函數(shù)的二次回歸方程進(jìn)行方差分析。

回歸模型的顯著性檢驗(yàn)和方差分析見表8。

A、B、A2、B2、C2達(dá)到極顯著水平（p＜0.01）。同時(shí)可以看出，模型的F值為29.68，p＜0.000 1，表明該回歸模型差異極顯著，選擇的模型有意義；模型失擬項(xiàng)的F值為1.04，p值為0.464 6，說明使用該方程的擬合效果很好，可利用該回歸方程進(jìn)行預(yù)測分析；通過F檢驗(yàn)可知得到各因素對麥麩蛋糕的影響為麥麩添加量＞木糖醇添加量＞玉米油添加量。

根據(jù)回歸方程分析結(jié)果可預(yù)測麥麩蛋糕的最優(yōu)試驗(yàn)配方為麥麩添加量36.585%，木糖醇添加量77.25%，玉米油添加量29.35%，模型預(yù)測的感官評分預(yù)測值為81.53分。為方便試驗(yàn)、減小系統(tǒng)誤差，調(diào)整最優(yōu)試驗(yàn)配方為麥麩添加量36%，木糖醇添加量77%，玉米油添加量29%。對響應(yīng)面優(yōu)化得出的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，得到蛋糕3次的平均感官評分值為80.97分。與模型預(yù)測值非常接近，說明模型預(yù)測性良好，可以用于麥麩蛋糕的配方優(yōu)化。

表7 回歸模型的顯著性檢驗(yàn)和方差分析

2.5 麥麩蛋糕基本成分及能量計(jì)算

麥麩蛋糕基本成分見表8。

圖8麥麩蛋糕基本成分

由表8可知，膳食纖維含量為6.39±0.24 g/100 g，其能量為1 334 kJ/100 g，經(jīng)查閱相關(guān)的資料，與市售的同類型蛋糕的相比，該麥麩蛋糕具有營養(yǎng)、低脂、低熱量且達(dá)到高纖的標(biāo)準(zhǔn)，屬于低熱量高纖食品。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)與響應(yīng)面分析法得到了麥麩蛋糕的最佳制備工藝：在基礎(chǔ)配方的基礎(chǔ)上添加麥麩36%，木糖醇77%，玉米油29%，在130℃下焙烤30 min，此配方制備的蛋糕麥香味濃郁、口感較好。與市售的同類型蛋糕的相比，麥麩蛋糕具有營養(yǎng)價(jià)值高、低脂、低熱量且達(dá)到了高纖的標(biāo)準(zhǔn)，屬于低熱量高纖低糖食品。