桑葚?zé)o糖天使蛋糕的制作工藝優(yōu)化及質(zhì)構(gòu)性質(zhì)分析

丘文聰，楊芊芊，黎詩麗，陳浩輝，張學(xué)武，趙晨煊,

（1.廣州工商學(xué)院工學(xué)院，廣東廣州 510850；

2.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州 510642）

桑葚是?？粕兕愔参锷涞某墒旃?，屬于“藥食同源”的食物[1]，它含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及生理作用功能成分[2-4]，比如黃酮類、花色苷類、酚酸類、多糖類、白藜蘆醇及其苷類物質(zhì)等[5-7]，具有抗氧化、延緩肌體衰老[8-9]、抗細(xì)胞突變、抗腫瘤、降血壓、提高機(jī)體免疫力等作用[10-11]，且能潤(rùn)腸通便，緩解便秘，益于人類的胃腸道健康[12]，是開發(fā)功能性食品及藥品的優(yōu)質(zhì)原料。我國(guó)的桑葚種植量居世界之首，種類繁多，主要栽培品種是魯桑和白桑。近年來，山東、四川等地的果桑種植已規(guī)?；l(fā)展，四川省規(guī)模管理的果桑種植面積超過20萬畝，占全國(guó)桑葚總產(chǎn)量的六成之多[13-14]，年產(chǎn)量達(dá)數(shù)萬噸。桑葚果實(shí)易腐難貯藏，目前多被鮮食或制成果酒、飲料、果醬等產(chǎn)品[15-16]。

低糖、低脂、低熱量的新型焙烤食品近年來受到廣泛關(guān)注[17]。天使蛋糕是將蛋清攪打產(chǎn)生松軟泡沫且不加入油脂的乳沫類蛋糕[18]，多被作為蛋糕胚。它具備低脂高蛋白、質(zhì)地松軟有彈性[19]、組織細(xì)膩多孔、原材料簡(jiǎn)單、加工流程便捷快速等優(yōu)點(diǎn)，但保質(zhì)期短，口感單一，有明顯蛋腥味[20]。

在蛋糕中添加桑葚果汁，其中花色苷類是可食用天然色素，可賦予天使蛋糕獨(dú)特的色澤[2,21-22]，同時(shí)桑葚果味可掩蓋天使蛋糕的蛋腥味。采用木糖醇代替蔗糖，使蛋糕無糖、低熱量。本研究通過單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面法對(duì)桑葚果汁、木糖醇、蛋清和低筋面粉的添加量以及焙烤溫度和時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，并進(jìn)行質(zhì)構(gòu)測(cè)定以分析桑葚果汁的添加對(duì)天使蛋糕品質(zhì)的影響。這將為桑葚在新型焙烤食品中的應(yīng)用提供理論和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大十桑葚 采摘于四川省涼山州德昌縣；木糖醇 廣州華糖食品有限公司；檸檬汁 上海樂芙娜食品科技有限公司；牛奶 內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司；塔塔粉 安琪酵母股份有限公司；雞蛋、低筋面粉 市售。

K588臺(tái)式攪拌機(jī) 美國(guó)惠而浦公司；FB-818B破壁機(jī) 廣州杰冠西廚設(shè)備制造有限公司；ES200-2B電子天平 沈陽亮衡天平儀器有限公司；Deckoven K01-0806D3FH電烤箱 惠州高比烘焙設(shè)備有限公司；CT3質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)Brookfield公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 桑葚?zé)o糖天使蛋糕的基礎(chǔ)配方和焙烤條件低筋面粉 50 g，桑葚果汁38 g，木糖醇 50 g，蛋清188 g，塔塔粉3 g、檸檬汁2 g，牛奶30 g。焙烤溫度和時(shí)間分別為165/150 ℃和35 min。

1.2.2 桑葚果汁的制備 將清洗干凈的桑葚果實(shí)（桑葚果實(shí)與水的質(zhì)量比1:3）放入器皿中，加熱至沸騰保持2 min，冷卻至常溫。之后過濾取汁，用0.1%檸檬酸水溶液進(jìn)行護(hù)色處理，10 min后在4 ℃下貯藏[4]。

1.2.3 桑葚?zé)o糖天使蛋糕的制作工藝 將雞蛋的卵黃部分去除，取蛋清備用。之后將塔塔粉、檸檬汁與蛋清混合攪打，分三次加入木糖醇，打至蛋白干性發(fā)泡，即為蛋白糊。接下來制備桑葚果汁蛋糕糊，將桑葚果汁、過篩后的低筋面粉與牛奶均勻混合后，倒入預(yù)先制備的蛋白糊中，用切拌的手法將面糊和蛋白糊拌勻[23]。隨后將桑葚果汁蛋糕糊裝入蛋糕模具，輕振模具排氣后進(jìn)行焙烤。焙烤結(jié)束后震模，排出蛋糕烤制過程中產(chǎn)生的氣體，倒扣冷卻30 min，防止收縮[24-25]。

1.2.4 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 探究桑葚果汁、木糖醇、蛋清和低筋面粉的添加量以及焙烤溫度和時(shí)間對(duì)蛋糕的感官指標(biāo)與硬度的影響，各因素梯度設(shè)置如下，桑葚果汁的添加量為 13.0、23.0、33.0、43.0、53.0 g；木糖醇的添加量為 30.0、35.0、40.0、45.0、50.0 g；蛋清的添加量 120.0、135.0、150.0、165.0、180.0 g；低筋面粉的添加量為 30.0、35.0、40.0、45.0、50.0 g；焙烤上火與下火溫度為135/150、150/150、165/150、180/150、195/150 ℃；焙烤時(shí)間為 25、30、35、40、45 min。上述各因素在試驗(yàn)時(shí)，其他因素依據(jù)1.2.1的基礎(chǔ)配方和焙烤條件保持不變。

1.2.5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，選取桑葚果汁添加量（A）、木糖醇添加量（B）、蛋清添加量（C）、低筋面粉添加量（D）為影響因素并確定取值范圍。以感官評(píng)分為感應(yīng)值（Y），按照Central Composite法進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)以優(yōu)化蛋糕的制作工藝。根據(jù)Central Composite的中心組合設(shè)計(jì)原理，在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，用Design-Expert軟件設(shè)計(jì)4因素3水平試驗(yàn)方案。響應(yīng)值Y為桑葚天使蛋糕的感官評(píng)分。響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平表見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)Table 1 Levels and factors of response surface experiment

1.2.6 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 10位經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的感官評(píng)定人員對(duì)桑葚?zé)o糖天使蛋糕品質(zhì)進(jìn)行感官評(píng)定（表2）。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T 31059-2014《裱花蛋糕》，蛋糕樣品用隨機(jī)數(shù)表進(jìn)行編號(hào)[25]。

表2 蛋糕感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standard table of cake sensory score

1.2.7 質(zhì)構(gòu)性質(zhì)的測(cè)定 使用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定室溫下不同貯藏時(shí)間內(nèi)桑葚?zé)o糖天使蛋糕（MAC）與普通天使蛋糕（OAC）的硬度、咀嚼性、膠著性和內(nèi)聚性。探頭型號(hào)為TA10，采用TPA模式，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載5 g，測(cè)試速度0.50 mm/s。

1.3 數(shù)據(jù)處理

文章中數(shù)據(jù)均取3次平行試驗(yàn)的平均值，使用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析，運(yùn)用Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪制圖表，采用Design-Expert 12軟件進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)并建立回歸方程，P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 桑葚果汁添加量對(duì)桑葚?zé)o糖天使蛋糕品質(zhì)的影響 桑葚果汁的添加量為13.0、23.0、33.0、43.0、53.0 g，配方中其它配料比例不變。桑葚果汁添加量過多，使面糊中水分含量較高，焙烤過程中蛋糕體積膨脹過大，待冷卻后蒸汽冷凝成水而使蛋糕內(nèi)部水分含量過多，易導(dǎo)致蛋糕成品表面凹陷，內(nèi)里濕潤(rùn)，口感偏酸且粘牙，蜂窩狀氣孔較少，同時(shí)也會(huì)使蛋糕顏色加深，影響產(chǎn)品外觀；而桑葚果汁添加量過少會(huì)使蛋糕的顏色淺淡，缺乏桑葚果風(fēng)味且蛋腥味明顯。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可得，隨著桑葚果汁添加量的增加，蛋糕的感官評(píng)分和硬度都是先上升后下降[26]。當(dāng)桑葚果汁添加量為23.0和33.0 g時(shí)，蛋糕的硬度最大（圖1），因蛋糕的硬度直接影響其咀嚼性、內(nèi)聚性和膠著性，為使產(chǎn)品軟彈易咀嚼且色澤適宜，結(jié)合感官評(píng)分，選取桑葚果汁的最適添加量為33.0 g。

圖1 桑葚果汁添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of the addition of mulberry juice on the quality of the cakes

2.1.2 焙烤溫度對(duì)桑葚?zé)o糖天使蛋糕品質(zhì)的影響焙烤溫度影響蛋糕的外觀形態(tài)及松軟度，焙烤溫度過高，蛋糕表面易形成保護(hù)膜，表面焦糊、內(nèi)里濕潤(rùn)、粘牙；若焙烤溫度過低，蛋糕易出現(xiàn)烤制不熟、表面黏手的現(xiàn)象，且需較長(zhǎng)的焙烤時(shí)間[20]。當(dāng)焙烤溫度處于上火165 ℃、下火150 ℃時(shí)，感官評(píng)分最高，硬度適中且松軟適宜、不粘手、外觀形態(tài)完整（圖2），由此確定為最優(yōu)焙烤溫度。

圖2 焙烤溫度對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響Fig.2 Influence of baking temperature on the quality of the cakes

2.1.3 低筋面粉添加量對(duì)桑葚?zé)o糖天使蛋糕品質(zhì)的影響 低筋面粉的添加量對(duì)桑葚?zé)o糖天使蛋糕感官和硬度的影響見圖3。低筋面粉添加量較少時(shí)，天使蛋糕的外形塌陷、體積較小、口感濕潤(rùn)且彈性較差。但低筋面粉的過量添加會(huì)導(dǎo)致蛋糕緊實(shí)、口感發(fā)干、顏色泛白。試驗(yàn)得到低筋面粉添加量為45.0 g和50.0 g時(shí)，感官評(píng)分相近，但蛋糕硬度呈明顯上升趨勢(shì)。為降低蛋糕硬度，具有綿軟口感，故選擇低筋面粉最優(yōu)添加量為45.0 g。

圖3 低筋面粉添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of the addition of low-gluten powder on the quality of the cakes

2.1.4 焙烤時(shí)間對(duì)桑葚?zé)o糖天使蛋糕品質(zhì)的影響焙烤時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)影響蛋糕的外觀形態(tài)。若焙烤時(shí)間過長(zhǎng)，蛋糕表面焦糊、起屑、整體口感發(fā)干；若焙烤時(shí)間過短，蛋糕粘牙、口感潮濕。由圖4可知，當(dāng)焙烤時(shí)間為35 min時(shí)，蛋糕的感官評(píng)分最高，硬度適中。結(jié)合松軟度、顏色外觀形態(tài)等因素綜合考慮，選取焙烤時(shí)間35 min為最佳焙烤時(shí)間。

圖4 不同焙烤時(shí)間對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響Fig.4 Influence of different baking times on the quality of the cakes

2.1.5 木糖醇添加量對(duì)桑葚?zé)o糖天使蛋糕品質(zhì)的影響 采用木糖醇替代蔗糖以制備低糖低熱量食品，同時(shí)木糖醇的添加也會(huì)影響蛋糕的制作工藝，它能減緩面筋形成速度，削弱淀粉的凝膠作用，以增加蛋糕柔軟細(xì)膩的口感[27]。木糖醇添加量過多，蛋糕甜度過高、整體口感單一，桑葚本身的清香被掩蓋，口感發(fā)澀；木糖醇添加量過少，蛋糕口感不佳，甜味過淡，感官評(píng)分下降。由圖5可知，將木糖醇以30.0、35.0、40.0、45.0、50.0 g的比例進(jìn)行添加，木糖醇添加量為45.0 g時(shí)，感官評(píng)分最高，硬度最小，故將其確定為最適木糖醇添加量。

圖5 木糖醇添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響Fig.5 Influence of the addition of xylitol on the quality of the cakes

2.1.6 蛋清添加量對(duì)桑葚?zé)o糖天使蛋糕品質(zhì)的影響不同添加量的蛋清對(duì)蛋糕感官評(píng)分和硬度的影響見圖6。天使蛋糕的制作需大量蛋清液以制備蛋白糊，添加量過多，蛋糕的蛋腥味明顯；蛋清含量偏少，則蛋白糊中無法包裹大量空氣，進(jìn)而使蛋糕體積變小，易塌陷。當(dāng)?shù)扒逄砑恿繛?35.0 g時(shí)，感官評(píng)分最高，硬度適中，蛋糕呈現(xiàn)松軟質(zhì)地，所以蛋清最佳添加量為135.0 g。

圖6 蛋清添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)影響Fig.6 Effect of the addition of egg white on the quality of the cakes

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案，以桑葚果汁添加量（A）、木糖醇添加量（B）、蛋清添加量（C）、低筋面粉添加量（D）為響應(yīng)面分析試驗(yàn)因素，總計(jì)31次試驗(yàn)。試驗(yàn)中存在的誤差由中心點(diǎn)重復(fù)5次試驗(yàn)估計(jì)所得。響應(yīng)面試驗(yàn)利用Design-Expert 12軟件的中心組合設(shè)計(jì)原理，以感官評(píng)分（Y）為響應(yīng)值，研究感官評(píng)分與各個(gè)試驗(yàn)因素的關(guān)系，建立回歸方程式，具體響應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)果見表3。

采用Design-Expert軟件對(duì)表3中試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，獲得桑葚?zé)o糖天使蛋糕感官評(píng)分對(duì)自變量桑葚果汁的添加量（A）、木糖醇添加量（B）、蛋清添加量（C）、低筋面粉添加量（D）的二元多項(xiàng)回歸方程為Y=87.79+1.72A+1.32B-0.44C+0.12D+0.27AB+0.05AC-0.56AD+0.01BC-0.89BD-0.27CD-3.37A2-1.25B2-1.258C2-2.41D2。為檢驗(yàn)方程的有效性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of response surface methodology

從表4中可以看出模型的P＜0.0001，說明該模型達(dá)到了高度顯著的水平，而R2=0.8945，R2Adj=0.7960，模型能夠清楚反映響應(yīng)值變化。失擬項(xiàng)P=0.0556（P＞0.05）不顯著，表示模型預(yù)測(cè)結(jié)果良好，可預(yù)測(cè)桑葚?zé)o糖天使蛋糕的最佳配方。模型中一次項(xiàng)A值＜0.01、B值＜0.05，說明桑葚果汁、木糖醇這兩者的添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響較大。F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，對(duì)響應(yīng)指標(biāo)影響越大[28]，因此各因素對(duì)桑葚?zé)o糖天使蛋糕感官評(píng)分的影響程度依次為桑葚果汁的添加量（A）＞木糖醇添加量（B）＞蛋清添加量（C）＞低筋面粉添加量（D）。

在響應(yīng)面得到的最佳配方基礎(chǔ)上對(duì)桑葚?zé)o糖天使蛋糕的最優(yōu)制作工藝進(jìn)行驗(yàn)證，即低筋面粉45 g，桑葚果汁33 g，木糖醇45 g，蛋清135 g，塔塔粉3 g、檸檬汁2 g，牛奶30 g，焙烤溫度為上火165 ℃，下火150 ℃，焙烤時(shí)間為35 min，得到桑葚天使蛋糕的感官評(píng)分為91.8分，高于所有響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)組中所得最高評(píng)分，且蛋糕具有桑葚風(fēng)味，無明顯蛋腥味，口感輕甜，完整飽滿，整體呈淡紫色且內(nèi)部呈細(xì)密蜂窩狀。

2.3 質(zhì)構(gòu)特性分析

采用質(zhì)構(gòu)儀的TPA模式測(cè)定貯藏期間普通天使蛋糕（OAC）和桑葚?zé)o糖天使蛋糕（MAC）的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。硬度是指第一次加壓直至蛋糕發(fā)生形變所需要的力[29]。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，普通天使蛋糕和桑葚?zé)o糖天使蛋糕的硬度均呈上升趨勢(shì)。但桑葚?zé)o糖天使蛋糕的硬度顯著低于普通天使蛋糕（P＜0.05），這說明桑葚果汁的添加使蛋糕含水量增加，貯藏期間產(chǎn)品有較強(qiáng)持水性，口感柔軟，硬度降低。咀嚼值越大，產(chǎn)品口感越差[30]。在貯藏期內(nèi)，兩種蛋糕的咀嚼性均增大，但桑葚?zé)o糖天使蛋糕的咀嚼度始終顯著低于普通蛋糕（P＜0.05），說明桑葚果汁的添加可優(yōu)化蛋糕的咀嚼性。而兩種蛋糕的內(nèi)聚性和膠著性無顯著性差異（P＞0.05），可得出本實(shí)驗(yàn)中提取所得桑葚果汁中的多糖濃度較低，未能顯著提高蛋糕粘性和內(nèi)部結(jié)合力。

表5 不同貯藏時(shí)間下普通天使蛋糕和桑葚?zé)o糖天使蛋糕的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)Table 5 Texture characteristics of ordinary angel cakes and mulberry sugar-free angel cakes at different storage time

3 結(jié)論

本研究通過單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面法得出桑葚?zé)o糖天使蛋糕的最優(yōu)制作工藝，得出最優(yōu)制作工藝是：低筋面粉45 g，桑葚果汁 33 g，木糖醇45 g，蛋清135 g，塔塔粉 3 g、檸檬汁 2 g，牛奶 30 g，焙烤溫度為上火165 ℃，下火150 ℃，焙烤時(shí)間為35 min，此時(shí)天使蛋糕感官評(píng)分為91.8分。按此工藝制得的蛋糕口感輕甜，富有彈性，具有桑葚風(fēng)味，整體呈淡紫色且內(nèi)部呈細(xì)密蜂窩狀。因添加桑葚果汁，蛋糕持水性增強(qiáng)，硬度和咀嚼性顯著降低，口感更加柔軟。該產(chǎn)品無糖、低脂、低熱量，含有豐富蛋白質(zhì)，擁有桑葚獨(dú)特的果香味和色澤，在貯藏期間可保持較好的質(zhì)構(gòu)特性，這為開發(fā)新型焙烤食品提供研究基礎(chǔ)，同時(shí)也體現(xiàn)了桑葚可做為焙烤食品用香料、色素及營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑的天然原料來源。