均匀设计优化花生粕蛋糕配方

2013-05-18项雷文陈文韬

食品工业科技 2013年6期

项雷文，黄群，陈文韬

（福建师范大学福清分校，食品与发酵工业研究所，福建福清350300）

花生粕是以脱壳花生果为原料，经提取油脂后的副产品，富含丰富的植物蛋白。花生粕主要由碎果仁组成，且还有一些种皮和外壳存在，破碎外壳表面有成束纤并成网络结构，外壳内层为不透明白色、质软且有光泽、含油滴[1]。花生粕中含有丰富的营养成分，其中，蛋白质含量高达48.68%，粗脂肪含量为4%～6%，粗纤维含量为4%～6%，可溶性总糖含量为32.50%，灰分含量为5.61%，还富含维生素、氨基酸、矿物质等，且不含胆固醇[2]。国外花生粕有效应用于生产酸奶、干酪、醋、酱油、鸡味调味品和发酵火腿等[3]，用脱脂花生粕制取花生蛋白发泡粉[4]等。但国内尚未将花生粕有效利用，仅作为饲料出售，造成了蛋白质和膳食纤维的极大浪费。且随着花生种植业和油脂加工业的发展，花生饼粕产量也随之增加。因此花生粕具有一定的开发利用潜力。蛋糕主要是由低筋粉、黄油、细砂糖、鸡蛋等混合焙烤而成。由于外形独特、结构细腻、色泽均匀、口感松软而深受广大消费者喜爱。但蛋糕是一种高糖、高油脂的食品。花生蛋白为完全蛋白，含人体必需的8种氨基酸，其中赖氨酸、苏氨酸、色氨酸含量接近FAO标准，而其他氨基酸也接近或超过此标准。赖氨酸是面粉的第一限制氨基酸，而花生蛋白中的赖氨酸含量是大米、小麦的3～8倍，其有效利用率高达98.94%[5]。根据蛋白质的互补作用，在蛋糕中加入花生粕可以提高蛋糕的营养价值。将花生粕粉代替部分面粉，不仅改善了蛋糕的风味，提高蛋糕的膳食纤维、蛋白质含量，也拓宽了花生粕的利用途径。均匀设计（Uniform Design）只考虑实验点在实验范围内均匀散布的一种实验设计方法，由方开泰教授和数学家王元在1978年共同提出，是数论方法中伪蒙特卡罗方法的应用。本实验采用均匀设计方法探讨花生粕粉添加量、蛋糕油添加量、细砂糖添加量、小苏打添加量四因素对蛋糕品质的影响，从而确立花生粕蛋糕适宜的配方，以期为拓宽花生粕的利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

花生粕购于泉州吟山榨油坊，生产方式为热榨；鸡蛋、白砂糖市售，购于福清金辉煌超市；色拉油金龙鱼食用调和油，泉州福海粮油工业有限公司；低筋粉弱筋小麦粉、糕点粉，中粮集团有限公司；蛋糕油银谷牌，美晨集团股份有限公司；泡打粉乐焙仕双效泡打粉，广州乐焙仕食品有限公司。

K5型高速食品搅拌机；燃气烤箱广州市番禹成功烘培设备制造有限公司；T-5000型电子天平美国双杰兄弟有限公司；TYS-200型高速多功能粉碎机浙江省永康市红太阳机电有限公司；80、100目筛上虞市五四仪器筛具厂。

1.2 实验方法

1.2.1 蛋糕制作工艺流程

1.2.2 蛋糕传统配方传统配方：鸡蛋（去壳）200g，低筋粉100g，白砂糖80g，水32g，色拉油40g，蛋糕油8g，泡打粉1g[6]。

1.2.3 实验设计利用单因素实验分别探讨花生粕粉与低筋粉的配比（总量一定）、蛋糕油、泡打粉、白砂糖量对蛋糕品质的影响。再以均匀设计实验探讨以上四个因素对蛋糕色泽、外观、质地结构和滋气味的交互影响，结合感官评分法以确定最佳配方。

1.2.3.1 单因素实验设计固定传统配方中的其他原料添加量，对花生粕粉添加量（总量一定，100g，低筋粉相应减少，取5、10、15、20、25g五个水平）、蛋糕油添加量（取4、8、12、16、20g五个水平）、白砂糖添加量（取65、70、75、80、85、90g六个水平）、泡打粉添加量（取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5g五个水平）四因素通过预实验得到较适宜的添加量范围，分析这几个不同水平对花生粕蛋糕的感官评价影响。

1.2.3.2 均匀实验设计为探讨花生粕粉与低筋粉配比、白砂糖、泡打粉、蛋糕油添加量这四个因素对蛋糕品质的交互影响，拟合均匀设计选4因素6水平的均匀设计表U6（46）。均匀设计因素水平表见表1。

表1 均匀设计U6（46）实验因素水平表Table 1 Uniform design table of six levels with four factor

1.2.3.3 蛋糕品质评分及评分项目、标准蛋糕评分项目及分数分配如表2所示，总分100分。通过20位评委对蛋糕综合评定打分。

2 结果与讨论

表2 花生粕蛋糕感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standard of peanut meal cake

2.1 花生粕粉添加量对蛋糕品质的影响

不同花生粕粉添加量对蛋糕品质的影响如表3所示。

表3 不同花生粕粉添加量对蛋糕品质的影响Table 3 Effect of peanut meal powder addition on sensory evaluation of peanut meal cake

花生粕为浅褐色，有淡花生香味，但添加量的多少会影响蛋糕的品质。随着花生粕粉添加量的增加，蛋糕表面颜色为金黄色，无多大变化，蛋糕内部颜色逐渐加深，口感逐渐粗糙，蛋糕表面易出现裂纹，蛋糕膨松度下降。在花生粕粉添加量为15g时，蛋糕的外观形状、色泽及弹性都较好，并且气味和滋味都获得较满意的结果；当花生粕粉的添加量大于20g时，蛋糕品质均有所下降，尤其是口感粗糙、膨松度下降明显。因此花生粕粉添加量为15g时为最佳。

2.2 白砂糖添加量对蛋糕品质的影响

不同白砂糖添加量对蛋糕品质的影响如表4所示。

表4 不同白砂糖添加量对蛋糕品质的影响Table 4 Effect of sugar addition on sensory evaluation of peanut meal cake

糖是制作蛋糕的主要原料，作用是增加蛋糕的甜度，有助于蛋浆和脂肪搅打发松和体积的稳定性，糖遇到高温产生焦糖化和棕黄色反应增加蛋糕的颜色和香味[6]。由于花生粕中含有较多的糖，因此添加了花生粕的蛋糕比普通蛋糕用糖要少。由表3可知，当白砂糖添加量低于70g时，蛋糕甜度不够；当白砂糖添加量大于80g时，蛋糕甜味过重；当白砂糖添加量为70g和75g时，蛋糕的甜度适中，感官评分也较高。综上所述，白砂糖添加量为70g和75g效果一样，以经济原则选择白砂糖添加量为70g为最佳。

2.3 泡打粉添加量对蛋糕品质的影响

不同泡打粉添加量对蛋糕品质的影响如表5所示。随着泡打粉添加量的增加，蛋糕的膨松度越高，其感官评分也不断提高，但是所加泡打粉超过1.5g后，由于泡打粉在高温下产生大量的气体，使蛋糕过于膨松，内部结构较粗糙，气孔很大，且容易掉渣，稍有碱味，使得蛋糕的整体评分开始逐渐下降。双效泡打粉的正常用量是面粉的0.5%～3%，一旦超标使用会危害健康[7]，而该实验的泡打粉最适用量为1.5g，在安全使用范围内。综上所述，选择泡打粉添加量为1.5g为最佳。

表5 不同泡打粉添加量对蛋糕品质的影响Table 5 Effect of baking soda addition on sensory evaluation of peanut meal cake

2.4 蛋糕油添加量对蛋糕品质的影响

不同蛋糕油添加量对蛋糕品质的影响如表6所示。

表6 不同蛋糕油添加量对蛋糕油品质的影响Table 6 Effect of cake-oil addition on sensory evaluation of peanut meal cake

蛋糕油又称蛋糕乳化剂或蛋糕起泡剂，它在海绵蛋糕的制作中可缩短打发时间，提高出品率，降低成本，且烤出的成品组织细腻均匀，口感松软。在调制面糊搅打发泡时，蛋糕油量少，其泡沫发生失稳效应，发泡性变小，只有高于临界加入量时，乳化剂分子才能形成完整紧密的膜层，使得泡沫结构稳定性最好；用量太高，会对蛋糕组织结构产生不良的影响，体积反而有减小的趋势，且搅打时间不宜过长，否则会导致液膜过于紧张变薄而破裂[8]。当蛋糕油添加量低于8g时，蛋糕组织不够细腻均匀，口感粗糙；当蛋糕油添加量多于16g时，蛋糕口感非常松软、湿润，不易成型，易出现崩顶；蛋糕油添加量为12g时，蛋糕的外观形状、口感、滋气味都较适中，且评分较高。全蛋法制作海绵蛋糕时，蛋糕油一般添加量为蛋用量的4%～6%，最多不会超过全蛋的10%[9]，而该实验的蛋糕油最适用量为12g，是蛋用量的6%，是在安全使用范围内。综上所述，选择蛋糕油添加量为12g为最佳。

2.5 蛋糕配方的优化

根据单因素实验的结果，均匀设计选4因素6水平的均匀设计表U6（46），评分结果见表7。

采用SPSS 17.0统计软件对表7均匀设计实验结果进行逐步回归分析[10]，得到回归方程Y=0.2738-0.0275A+1.000B+1.000C+1.000D，复相关系数R=1.000，回归方程变量间关系是极显著的，表明方程具有统计学意义。方程表明，白砂糖、泡打粉和蛋糕油添加量与综合评分呈正相关，而花生粕粉的添加量与综合评分呈负相关。根据评分规则认定Y为最大值时，各因素组合为理论最佳值，利用Excel的规划求解功能[10]，当Y取得最大值91.8613时，A=15g，B=79g，C=1g，D=12g。