魔芋紫薯海绵蛋糕工艺优化及品质检验

2016-12-07马腾飞

长江大学学报(自科版) 2016年27期

关键词：紫薯魔芋白砂糖

马腾飞

(宁德职业技术学院公共基础部，福建福安355000)

林雪婷，王丽霞

(闽南师范大生物科学与技术学院，福建漳州363000)

邓荣华

(福建农林大学食品科学学院，福建福州 350002)

魔芋紫薯海绵蛋糕工艺优化及品质检验

马腾飞

(宁德职业技术学院公共基础部，福建福安355000)

林雪婷，王丽霞

(闽南师范大生物科学与技术学院，福建漳州363000)

邓荣华

(福建农林大学食品科学学院，福建福州 350002)

以低筋小麦粉为主要原料，以魔芋粉、紫薯粉为辅料，研究了魔芋紫薯海绵蛋糕工艺及品质控制。通过单因素试验和响应面优化分析，确定魔芋紫薯海绵蛋糕最佳工艺参数为：白砂糖63%、魔芋粉1.3%、紫薯粉24%，在此条件下得到的蛋糕品质最佳，色泽均匀，孔泡细密，甜味适中，口感柔软。

魔芋粉；紫薯粉；海绵蛋糕

魔芋是天南星科魔芋属多年生草本植物，魔芋粉的主要成分是葡甘聚糖。由魔芋的块茎经一系列处理提取出来的粗制魔芋多糖是一种水溶性膳食纤维，具有清除自由基、抗衰老、降血脂、减肥、补钙、提高机体免疫等保健功能[1]，因此可作为许多食品加工的优质原料和辅料。

紫薯全粉是选用新鲜优质的紫薯，经去皮、蒸煮、破碎和干燥等工艺加工而成，保留了紫薯除皮以外的所有干物质：蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、碳水化合物以及膳食纤维等[2]。复水后的紫薯全粉不但保持了紫薯果肉的色泽、风味及除皮以外的所有营养物质，而且使物理性质得到改善，获得良好的加工特性，可以制成紫薯粉条、紫薯年糕、紫甘薯脯、冷冻薯饼等方便、调理食品,是一种极好的加工原料[3]。

目前，随着保健意识的增强，人们对食品的质量要求越来越高，消费也更趋向于营养、健康。海绵蛋糕是利用蛋白起泡性能，使蛋液中充入大量的空气，加入面粉烘烤而成的一类膨松点心。在蛋糕制作过程中加入魔芋粉和紫薯粉，既可使蛋糕具有相应保健功能，提高其营养价值，亦赋予了蛋糕新的口味和色泽，可进一步丰富扩大蛋糕市场。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

低筋小麦粉、鸡蛋、白砂糖、魔芋粉、紫薯粉、植物油、牛奶、盐、食醋均为市售。

主要设备：远红外电热食品烤炉(广东多丽食品机械有限公司产品)；电子天平(奥豪斯仪器(上海)有限公司产品)；东菱DL-435打蛋器(广东东菱电器有限公司产品)；CT3质构仪(美国Brookfield公司产品)。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

魔芋紫薯海绵蛋糕的操作工艺流程如图1所示。

图1 魔芋紫薯海绵蛋糕操作工艺流程

1.2.2 工艺要点

1)原料准备时，如鸡蛋去壳、面粉过筛，要防止有块状粉团进入蛋糊，使面粉分散不均匀，导致成品蛋糕中有结块硬心。

2)蛋黄蛋清分离后，蛋清和糖要求打成泡沫状(加入少许盐和食醋，改善蛋糕风味)，至气泡多、细密而稳定，体积膨胀3倍左右为宜；在搅打蛋黄时加入牛奶和魔芋粉，搅打至蛋液细腻为止，把搅打好的蛋白液倒入蛋黄糊中轻轻搅拌，直至均匀。

3)分次倒入小麦粉和紫薯粉混匀物，用橡皮刮刀从底部小心往上翻拌，使蛋糊和面粉混合均匀，忌打圈搅拌，以免蛋糊消泡。

4)在搅拌好的蛋糕糊里倒入适量植物油，继续翻拌均匀。

5)把拌好的蛋糕糊倒入蛋糕模具，注模应在15～20min内完成，以防蛋糊中面粉下沉，使产品质地变结，注模时以7～8成为宜。

6)蛋糕糊装盘后要及时烤制，否则会引起消泡，造成质地紧缩或粗硬。蛋糕烘烤时不宜多次打开炉门，以免受热胀冷缩的影响而使面糊下陷。

7)成熟后的蛋糕要及时出炉，否则蛋糕易塌陷或紧缩，影响质感。

1.2.3 单因素试验

1)白砂糖添加量对海绵蛋糕硬度与感官评分的影响以低筋小麦粉用量为基准，取鸡蛋200%、魔芋粉1.6%、紫薯粉24%、植物油50%、牛奶50%，再分别称取白砂糖40%、50%、60%、70%、80%，制成蛋糕糊置于150℃下焙烤20min后取出冷却，进行感官评定与质构特性测定。

2)魔芋粉添加量对海绵蛋糕硬度与感官评分的影响以低筋小麦粉用量为基准，取鸡蛋200%、白砂糖60%、紫薯粉24%、植物油50%、牛奶50%，再分别称取魔芋粉0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%，制成蛋糕糊置于150℃下焙烤20min后取出冷却，进行感官评定与质构特性测定。

3)紫薯粉添加量对海绵蛋糕硬度与感官评分的影响以低筋小麦粉用量为基准，取鸡蛋200%、白砂糖60%、魔芋粉1.2%、植物油50%、牛奶50%，再分别称取紫薯粉16%、20%、24%、28%、32%，制成蛋糕糊置于150℃下焙烤20min后取出冷却，进行感官评定与质构特性测定。

4)牛奶添加量对海绵蛋糕硬度与感官评分的影响以低筋小麦粉用量为基准，取鸡蛋200%、白砂糖60%、魔芋粉1.2%、紫薯粉24%、植物油50%、牛奶50%，再分别称取牛奶40%、50%、60%、70%、80%，制成蛋糕糊置于150℃下焙烤20min后取出冷却，进行感官评定与质构特性测定。

1.2.4 响应面试验

在单因素试验的基础上，选取白砂糖(A)、魔芋粉(B)、紫薯粉(C)为主要因素，感官评分(Y1)、硬度(Y2)为响应值进行3因素3水平响应面分析试验，对魔芋紫薯海绵蛋糕工艺配方进行优化。

1.3 蛋糕的感官评定

将制成的魔芋紫薯海绵蛋糕进行感官评定，试验结果由固定的10名人员进行评定，并保持每次感官测定人数不变，参照蛋糕的感官标准，从色泽、外观、内部结构、弹韧性、气味滋味5个方面评定感官得分[4]，每个感官得分，均取10人评判分数的平均值。

表1 魔芋紫薯海绵蛋糕评分标准

1.4 理化指标检测

蛋糕硬度测定：使用CT3质构仪测定蛋糕硬度。测试条件：选用TA4/1000探头，TPA模式，保持时间60s，触发点负数10g，测试速度1.00mm/s，目标值10mm。对蛋糕硬度重复测试3次，取平均值进行分析。

水分含量的测定：参考GB/T5009.3-2003中直接干燥法[5]。

比容的计算公式：蛋糕比容(mL/g)=蛋糕体积(mL)/蛋糕质量(g)。蛋糕糕体积的测定采用小米替代法。

碱度的测定：按照GB/T 23780-2009中碱度的测定方法[6]测定。

脂肪的测定：按照GB/T5009.6-2003中酸水解法[7]测定。

2 结果与分析

图2 白砂糖添加量对魔芋紫薯海绵蛋糕硬度和感官评分的影响

2.1 白砂糖添加量对海绵蛋糕硬度与感官评分的影响

由图2可以看出，随着白砂糖添加量的增加，魔芋紫薯海绵蛋糕的硬度呈下降趋势，这是由于糖溶化后可以使蛋清更粘稠，打发更容易，打发出的泡沫也更稳定，蛋白发起效果更佳，硬度减小[8]；感官评分先高后低，在白砂糖添加量60%时获得最高值，这是由于适量添加白砂糖，蛋糕香甜松软，当添加过量时，蛋糕产生甜腻感，焦糖味明显，因此选用60%的糖添加量。

图3 魔芋添加量对魔芋紫薯海绵蛋糕硬度和感官评分的影响

2.2 魔芋粉添加量对海绵蛋糕硬度与感官评分的影响

由图3可以看出，魔芋粉添加量的增加使蛋糕硬度呈先下降后上升的趋势，感官评分呈先上升后下降的趋势。适量添加魔芋粉使蛋糕口感增加，柔软细腻，有一定韧性；魔芋粉量过多时，其强吸水性和凝胶性[9]使蛋糕表面粗糙易开裂，膨松度变差，制品越来越硬, 影响口感，故选用1.2%的魔芋添加量。

2.3 紫薯粉添加量对海绵蛋糕硬度与感官评分的影响

图4 紫薯粉添加量对魔芋紫薯海绵蛋糕硬度和感官评分的影响

由图4可知，紫薯粉对蛋糕的感官品质和硬度均有一定影响，随着紫薯粉用量的增加，蛋糕颜色由浅灰、深灰色向淡紫、深紫色转变，蛋糕紫薯香气越发浓郁；当紫薯粉添加量过多时，因紫薯粉的强吸水性与不持气性使蛋糕硬度逐步上升，蛋糕表面稍硬，弹性较差，内部孔泡不均，口感稍粗，感官评分降低，因此选用24%的魔芋添加量。

2.4 牛奶添加量对海绵蛋糕硬度与感官评分的影响

图5 牛奶添加量对魔芋紫薯海绵蛋糕硬度和感官评分的影响

由图5可知，随着牛奶添加量的增大，蛋糕感官评分呈先上升后下降的趋势，牛奶添加量为60%时感官评分最高，蛋糕硬度随着牛奶用量的增加先降低后升高。牛奶量的增加有助蛋糕发起，蛋糕成品组织结构细腻，口感柔软,感官评分升高；牛奶加入过量不易维持蛋糕结构的稳定，使蛋糕易塌陷开裂[10]，品质下降。故选用60%的牛奶添加量。

2.5 响应面试验

2.5.1 响应面试验结果

通过对单因素影响条件的研究，确定单因素试验条件最佳范围。在此基础上，根据Box-Benhnken试验设计，以感官评分和硬度为响应值，设计3因素3水平响应面，因素与水平设计如表2所示，试验结果见表3。

表2 响应面因素及水平表

表3 响应面试验结果

2.5.2 模型建立及显著性检验

根据表3的试验数据，利用软件Design-expert8.0进行白砂糖、魔芋粉、紫薯粉3个因素对海绵蛋糕的感官评分和硬度影响的多元回归拟合分析，建立的二次多项式模型为:

Y1=93.92-1.25A+1.40B+1.95C-2.25AB-4.20AC-1.30BC-11.8A2-4.53B2-

6.95C2

Y2=650.00-105.12A-28.00B+44.63C-34.00AB-54.25AC+61.50BC+194.87A2+

60.62B2+78.38C2

表4 回归方程方差分析

注：**表示极显著P<0.01；*表示显著P<0.05。

2.5.3 响应面曲面分析

通过模型方程作响应面立体图，分别见图6、图7。

由图6(a)可知，魔芋粉和白砂糖的交互作用对感官评分的影响显著。在试验水平范围内，随着白砂糖和魔芋粉用量的增加，感官评分值呈先升后降趋势，响应值在白砂糖添加量60%左右，魔芋粉1.2%左右最大。

由图6(b)可知，白砂糖添加量和紫薯粉添加量的曲面都很陡峭，表明二者对感官评分均有显著影响。当紫薯粉添加量一定时，蛋糕感官评分在白砂糖添加的50%～63%左右上升，之后感官评分随着白砂糖添加量的增加而下降；白砂糖用量在60%，魔芋粉用量在24%附近时，蛋糕感官评分值最高。

由图6(c)可知，紫薯粉和魔芋粉添加量的响应曲面都较平缓，二者交互作用对感官评分的影响不显著(P>0.05)。随着魔芋粉和紫薯粉添加量的增加，感官评分呈先上升后下降的趋势，并在魔芋粉1.2%，紫薯粉24%附近出现最高点。

由图7(a)可知，白砂糖添加量对蛋糕硬度影响的等高线较魔芋粉的密集，说明白砂糖用量对蛋糕硬度影响较魔芋粉显著。当魔芋粉添加量固定，海绵蛋糕硬度值在白砂糖用量50%～63%之间下降明显，之后趋于平缓，最优点接近于魔芋粉1.2%、白砂糖63%。

由图7(b)可知，当紫薯粉用量固定时，蛋糕硬度随白砂糖用量的增加先下降后缓慢上升，当白砂糖用量为50%时，蛋糕硬度随紫薯粉添加量的增加呈上升趋势，二者交互作用的最优点十分接近于白砂糖63%、紫薯粉24%，并在这两点附近出现最小值。从等高线图可以看出，蛋糕硬度对白砂糖的变化比对紫薯粉更为敏感。

由图7(c)可知，当紫薯粉添加量较低时，蛋糕硬度随魔芋粉用量的增加而升高；当紫薯粉添加量较高时，硬度随魔芋粉量的增加而降低，并在紫薯粉24%，魔芋粉1.3%附近取得硬度最低值,二者交互作用对蛋糕硬度影响显著(P<0.05)。

2.5.4 验证试验

由图6、图7可以看出，在所选范围内海绵蛋糕感官评分存在最高响应值，硬度存在最低响应值，通过响应面软件分析、计算，得出最佳的工艺参数为：白砂糖63.03%、魔芋粉1.28%、紫薯粉23.85%，理论所得感官评分和硬度分别为92.0分和630g。为了实际操作方便，修正参数为：白砂糖

图6 各因素交互作用对海绵蛋糕感官评分的影响图7 各因素交互作用对海绵蛋糕硬度期望值的影响

63%、魔芋粉1.3%、紫薯粉24%，按此优化的工艺参数进行3组平行实验验证响应面法的可行性，实际测得海绵蛋糕感官评分和硬度的平均值分别为93.4分、647g，两者之间没有明显的差异。与其他条件下所得产品相比，优化条件下魔芋紫薯海绵蛋糕呈现均匀和谐的紫色，表面均匀不沾边，无焦糊破损，内部孔泡细密而均匀，质地酥散，口感细腻柔软，有魔芋和紫薯特有风味。感官品质及硬度与理论预测值基本相符，故通过响应面建立模型优化得到的海绵蛋糕工艺参数准确可靠。

2.5.5 理化指标

经响应面优化制作的魔芋紫薯海绵蛋糕的水分为31.7%，比容为4.4mL/g,碱度为0.383%，脂肪为14.6%，符合相关标准规定。

3 结论

通过本研究，确定的魔芋紫薯海绵蛋糕的制作配方为：低筋小麦粉100%、鸡蛋200%、白砂糖63.03%、魔芋粉1.28%、紫薯粉23.85%、植物油50%、牛奶50%，此工艺参数下，制得蛋糕品质最佳，孔泡细密，甜味适中，口感柔软，富含魔芋紫薯特殊风味；经响应面分析得知：紫薯粉添加量对感官评分的影响最大，其次是魔芋粉和白砂糖添加量；白砂糖用量对海绵蛋糕硬度特性的影响最大，其次是紫薯粉用量，魔芋粉添加量对蛋糕硬度影响不显著。

[1]黄琼,陈龙全.魔芋的保健功能及其加工[J].保健医学研究与实践,2008,(2):55～56.

[2]杨巍,黄洁琼,陈英,等.紫薯的营养价值与产品开发[J].农产品加工(学刊),2011,(8):41～43.

[3]冯晓群.紫薯的保健功能及应用前景[J].甘肃科技,2011,27(9):160～161,88.

[4]李嘉瑜,宋臻善,郭桦,等.复合海绵蛋糕品质改良剂的研制[J].现代食品科技.2013,29(2):383～385.

[5]GB/T 5009.3-2003,食品水分的测定[S].

[6]GB/T 223780-2009,糕点质量检验方法[S].

[7]GB/T 5009.6-2003,食品中脂肪的测定[S].

[8]李崇高,黄建初,黄浩荣.低糖魔芋蛋糕工艺的初步研究[J].食品工业科技,2009,(6):25～28.

[9]刘楠,杨芳.魔芋葡甘聚糖的研究进展及应用现状综述[J].安康学院学报,2011,23(4):95～98.

[10]郑明静,胡晗,周美龄,等.山茶油无糖蛋糕的研制[J].食品安全质量检测学报,2015,(8):2950～2956.

[11]马正智,彭小明,董杰,等.我国魔芋胶的应用研究进展[J].中国食品添加剂,2008,(10):101～107.

2016-06-27