響應(yīng)面法優(yōu)化羅漢果、魔芋粉慕斯蛋糕配方研究

洪文龍，許俊齊，桑梓瑩，曹 淼，戴照琪

(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)

羅漢果是葫蘆科多年生藤本植物[1]。羅漢果內(nèi)含豐富的羅漢果甜苷、多種氨基酸和維生素等成分[2]，其具有鎮(zhèn)咳、平喘、抗氧化、保肝、降血糖、調(diào)節(jié)免疫以及抗癌等活性[3-4]。其中羅漢果甜苷又俗稱為甜味素，并且因?yàn)樘鸲雀咔覠崃康投鳛樘鹞秳┥钍苋藗兿矏矍覐V泛使用，在醫(yī)學(xué)上常常作為肥胖者和糖尿病患者的代用糖[5]。

魔芋屬于根莖類植物，是目前發(fā)現(xiàn)的唯一能大量提供葡聚糖的經(jīng)濟(jì)作物[6-7]。其對(duì)減少心血管病發(fā)作、降低血壓、減肥、美容、保健、通便等都有一定作用[8]。此外，魔芋粉具有懸浮性、增稠性、凝膠性、乳化性、親水性、穩(wěn)定性和成膜性等多種特性，可以作為各種食品添加劑，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中[9]。

慕斯是一種奶凍式的甜點(diǎn)，通常是加入奶油與凝固劑來制造濃稠凍狀的效果[10]。

本研究將羅漢果液和魔芋粉與奶油等混合后，制成慕斯蛋糕，賦予慕斯蛋糕多重功效。羅漢果的甜味可以減少糖的使用，魔芋粉的粘性可以減少凝固劑的使用，兩種成分的加入，不僅可改善慕斯蛋糕口感、也使產(chǎn)品更加細(xì)膩穩(wěn)定。滿足了人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)型食品、綠色環(huán)保食品、健康食品的追求，并能較好的保持慕斯蛋糕原本的風(fēng)味[12]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

1.1.1試驗(yàn)材料

魔芋粉，亳州寶豐生物技術(shù)有限公司；羅漢果，湖南佳沐生物科技有限公司；安佳淡奶油，上海正孝商貿(mào)有限公司；明膠，浙江溫州德源膠業(yè)有限公司；雞蛋，湖北神地農(nóng)業(yè)科貿(mào)有限公司；白砂糖，山東滕州市奧華食品廠；衛(wèi)崗高鈣牛奶，南京衛(wèi)崗乳業(yè)有限公司；檸檬，四川安岳縣東禾農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司。

1.1.2試驗(yàn)儀器及設(shè)備

TCS-S04-100電子分析天平，佰倫斯；SINMAG SM-5L臺(tái)式攪拌機(jī)；CH2176H電磁爐，格蘭仕；BC/BD-388A冰柜，海爾；DM-3 kg電子天平，酷貝；6寸鋁合金蛋糕磨具；80目304不銹鋼篩子；DF-EP0821M煮茶器，聯(lián)創(chuàng)；Stable Micro Systems TA.XT Express質(zhì)構(gòu)儀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1羅漢果與魔芋粉慕斯蛋糕的預(yù)配方

牛奶70 g、蛋黃50 g、白砂糖50 g、檸檬汁5 g、羅漢果液30 g(60℃水浸泡去殼后的羅漢果20 min)、明膠6 g、魔芋粉4 g、淡奶油300 g。

1.2.2制作流程

(1)將牛奶、羅漢果液與蛋黃混合拌勻，加入白砂糖，攪拌成混合糊。

(2)混合糊隔水加熱，邊加熱邊攪拌，加熱至80℃，糖全部溶解，呈現(xiàn)稠狀。

(3)在混合糊中加入用冷水泡好的明膠和用60℃水調(diào)成糊狀的魔芋粉攪拌均勻至完全混合。

(4)混合糊冷卻到40℃后，加入檸檬汁攪拌均勻，過篩備用。

(5)淡奶油打發(fā)至6分發(fā)；將打發(fā)好的淡奶油加入到混合糊中，攪拌均勻。

(6)攪拌均勻的混合糊倒入用錫箔紙包好的慕斯磨具中冷藏4 h。

(7)從冰柜取出脫模切塊。

1.2.3羅漢果液的制備

將羅漢果洗凈去殼后(料液比為1∶3)，用煮茶器設(shè)置溫度20～100℃(以20℃為間隔)分別煮制不同溫度羅漢果液，時(shí)間分別設(shè)置為10、20 min，煮制完成后，對(duì)羅漢果液進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，確定羅漢果的最優(yōu)處理方式。

1.2.4單因素試驗(yàn)

本試驗(yàn)對(duì)影響慕斯蛋糕的3個(gè)主要因素：淡奶油添加量、牛奶與羅漢果液添加比例、明膠與魔芋粉添加比例分別進(jìn)行研究。淡奶油添加量260、280、300、320、340 g；牛奶與羅漢果液添加比例5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1；明膠與魔芋粉添加比例6∶4、4∶6、3∶7、5∶5、7∶3。采用單一變量控制法進(jìn)行單因素試驗(yàn)，考察各因素對(duì)慕斯蛋糕品質(zhì)的影響，對(duì)成品進(jìn)行感官評(píng)定及均質(zhì)性檢驗(yàn)。

1.2.5響應(yīng)面法優(yōu)化慕斯蛋糕配方

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，分別以感官評(píng)價(jià)和均質(zhì)性為指標(biāo)，采用3因素3水平響應(yīng)面設(shè)計(jì)方法，確定影響慕斯蛋糕主要的影響因素淡奶油的含量、牛奶與羅漢果液的比例、明膠與魔芋粉的比例，響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表

1.3 指標(biāo)測(cè)定方法

1.3.1羅漢果處理方法與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

將羅漢果洗凈去殼后，用煮茶器設(shè)置不同溫度及時(shí)間煮制羅漢果液，并進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2，采用描述性感官分析[13]的評(píng)分法進(jìn)行打分，評(píng)分采用百分制。

表2 羅漢果液感官評(píng)價(jià)表

1.3.2慕斯蛋糕感官評(píng)價(jià)

邀請(qǐng)10名成員進(jìn)行品嘗，以蛋糕樣品的氣味、外觀，口感等感官指標(biāo)為依據(jù)，進(jìn)行逐一評(píng)分，經(jīng)過整理后對(duì)10名成員的分?jǐn)?shù)取平均值，記作該組蛋糕樣品的感官評(píng)分。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表3，采用描述性感官分析的評(píng)分法[14]進(jìn)行打分，評(píng)分采用十分制。

表3 羅漢果與魔芋粉慕斯蛋糕感官評(píng)價(jià)表

1.3.3均質(zhì)性的檢測(cè)方法[15]

慕斯蛋糕測(cè)試在物性測(cè)試儀上裝上P/5 mm探頭；在T.A.Setting中選擇測(cè)試參數(shù)，預(yù)檢測(cè)速度為1.50 mm/s，測(cè)試速度為1.00 mm/s，測(cè)試后速度為1.00 mm/s，目標(biāo)模型為Distance，距離為8.000 mm，觸發(fā)力為5.0g。結(jié)束后繪制對(duì)應(yīng)的曲線。

1.4 數(shù)據(jù)的處理與分析

制作響應(yīng)面試驗(yàn)的過程中，采用Design Expert.V8.0.6處理數(shù)據(jù)，并進(jìn)行顯著性水平的分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 羅漢果處理方式對(duì)其感官評(píng)分的影響

羅漢果處理感官評(píng)價(jià)得分見表4。

表4 羅漢果處理感官評(píng)價(jià)

由表4分析得出，羅漢果的煮制溫度及時(shí)間對(duì)羅漢果液的口感、外觀及氣味均存在一定的影響。當(dāng)控制羅漢果浸泡溫度為60℃，浸泡時(shí)間為20 min時(shí)，感官得分優(yōu)于其他試驗(yàn)組，其綜合評(píng)分達(dá)95分。分析原因在于，溫度過低不能浸出羅漢果汁液，溫度過高，則容易形成浮渣，影響感官得分。鑒于此，確定羅漢果的最佳浸泡溫度為60℃，浸泡20 min。

2.2 淡奶油含量對(duì)慕斯蛋糕感官和均質(zhì)性的影響

預(yù)配方中的其他成分不變，選取淡奶油5個(gè)梯度，分別為260、280、300、320、340 g，進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示。

圖1 淡奶油添加量對(duì)慕斯蛋糕感官及均質(zhì)性影響

淡奶油的添加賦予蛋糕松軟口感，由圖1分析可知，隨著淡奶油添加量的增加，慕斯蛋糕的感官評(píng)分值及均質(zhì)性均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)?shù)逃吞砑恿繛闉?80 g時(shí)蛋糕樣品的感官評(píng)分值及均質(zhì)性都達(dá)到了最高點(diǎn)，分別為8.6及265.042，此時(shí)蛋糕的口感細(xì)膩且質(zhì)地均勻，而當(dāng)?shù)逃吞砑恿砍^280 g時(shí)，制得蛋糕成品出現(xiàn)塌陷，奶油味過重。據(jù)此，認(rèn)為最佳添加量為280 g。

2.3 牛奶與羅漢果液添加比例對(duì)慕斯蛋糕品質(zhì)的影響

預(yù)配方中的其他成分不變，選取牛奶與羅漢果液添加比例5個(gè)梯度，分別為5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1，進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。

圖2 牛奶與羅漢果液比例對(duì)慕斯蛋糕的感官和均質(zhì)性影響

牛奶與羅漢果液添加比例對(duì)慕斯蛋糕感官評(píng)分及均質(zhì)性皆有顯著影響[16]，具體見圖2。當(dāng)添加比例控制為8∶2時(shí)，蛋糕樣品感官評(píng)價(jià)得分和均質(zhì)性都達(dá)到了最高分值，分別為9.1及271.554。若牛奶及羅漢果液添加量過大時(shí)，蛋糕水分過大，性狀較為黏軟，感官分值及均質(zhì)性較低。

2.4 明膠與魔芋粉比例對(duì)慕斯蛋糕品質(zhì)的影響

預(yù)配方中的其他成分不變，選取明膠與魔芋粉添加比例5個(gè)梯度，分別為6∶4、4∶6、3∶7、5∶5、7∶3進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如圖3所示。

圖3 明膠與魔芋粉添加比例對(duì)慕斯蛋糕的感官與均質(zhì)性影響

明膠是膠原部分水解而得到的一類蛋白質(zhì)，明膠與膠原具有同源性。魔芋粉作為食品增稠粘結(jié)劑。兩者的合理比例，可起到良好的塑型作用。由圖3可知，當(dāng)控制明膠與魔芋粉比例為3∶7時(shí)，蛋糕樣品的感官評(píng)分及均質(zhì)性都達(dá)到了最高點(diǎn)。

2.5 響應(yīng)面試驗(yàn)的設(shè)計(jì)及其結(jié)果處理分析

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)[17-18]，結(jié)果見表5。

2.5.1回歸模型的建立分析

用Design Expert.V8.0.6軟件對(duì)表5中制作的蛋糕樣品得出的感官評(píng)分和均質(zhì)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出三個(gè)主要影響因素與感官評(píng)價(jià)響應(yīng)值和三個(gè)主要影響因素與均質(zhì)性響應(yīng)值之間的結(jié)果見表6及回歸方程：

表5 響應(yīng)面曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

表6 回歸方程方差分析表

Y感官=5.14+0.21A-0.17B+0.29C-

0.33AB+0.40AC+0.17BC+

1.51A2+1.48B2+1.06C2

Y均質(zhì)性=234.14+2.28A-2.60B+3.80C-

3.67AB+4.59AC+3.53BC+

19.73A2+18.24B2+12.93C2

另外，從表6回歸模型系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果可知，感官評(píng)分模型中一次項(xiàng)A、B、C，P值都為極顯著；交互項(xiàng)AB、AC為極顯著，BC為顯著；二次項(xiàng)A2、B2和C2的P值也為極顯著。均質(zhì)性模型中一次項(xiàng)A、B、C，P值均為極顯著；交互項(xiàng)AB、AC、BC為極顯著；二次項(xiàng)A2、B2和C2的P值也為極顯著。表明各個(gè)影響因素對(duì)于羅漢果與魔芋粉慕斯蛋糕的感官評(píng)分及均質(zhì)性的影響程度較大，不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

2.5.2響應(yīng)面感官評(píng)分與均質(zhì)性評(píng)分圖形及分析

響應(yīng)面感官評(píng)分與均質(zhì)性評(píng)分圖形及分析[19-20]見圖4、圖5。圖4及圖5是根據(jù)回歸方程而制作的響應(yīng)面三維圖，反映影響慕斯蛋糕感官評(píng)分因素之間的交互作用。響應(yīng)曲面坡度越陡峭，說明響應(yīng)值受到相應(yīng)因素變化的影響越顯著。由圖4、圖5可知，響應(yīng)面圖形陡峭，表明三因素間的交互作用對(duì)慕斯蛋糕感官評(píng)分值及均質(zhì)性的影響均顯著，與表6的數(shù)據(jù)分析結(jié)果一致。

圖4 各兩因素交互作用對(duì)蛋糕感官評(píng)分影響的響應(yīng)面圖

圖5 各兩因素交互作用對(duì)蛋糕均質(zhì)性影響的響應(yīng)面圖

2.5.3配方的優(yōu)化組合及驗(yàn)證

按照響應(yīng)面試驗(yàn)所得結(jié)果和多項(xiàng)式方程，利用 Design-Expert V8.0.6軟件計(jì)算，結(jié)合感官和均質(zhì)性，得出最佳條件為：淡奶油300 g、明膠∶魔芋粉3∶7、牛奶∶羅漢果液7∶3時(shí)，感官得分為7.2，運(yùn)用公式計(jì)算的感官得分為7.23，均質(zhì)性為281.261，運(yùn)用公式計(jì)算的均質(zhì)性為280.69。感官與均質(zhì)性預(yù)測(cè)值與Design-Expert V8.0.6軟件計(jì)算的結(jié)果基本吻合，表明該試驗(yàn)數(shù)據(jù)可行且有效。

3 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)表明，在淡奶油含量為280 g，牛奶與羅漢果液比例為8∶2，明膠與魔芋粉比例為3∶7時(shí)，慕斯蛋糕的感官分值及均質(zhì)性都達(dá)到了最佳水平，且質(zhì)地均勻細(xì)膩，口感較好。在單因素試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)3因素3水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)方案。試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅憩F(xiàn)極顯著性(P<0.01)，準(zhǔn)確度和精密度均較高。得出最佳的羅漢果與魔芋粉慕斯蛋糕的配方為，淡奶油300 g、明膠∶魔芋粉3∶7、牛奶∶羅漢果液7∶3，感官得分為7.2，均質(zhì)性為281.261與Design Expert.V8.0.6軟件計(jì)算的感官預(yù)測(cè)值和均質(zhì)性預(yù)測(cè)值較為吻合，因此該試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法可行有效。