铁皮石斛花蛋糕工艺优化及其质构特性分析

张珍林，韩邦兴，黄仁术，何晓梅，许梦莉

(1.皖西学院 生物与制药工程学院，安徽 六安 237012；2.皖西学院 植物细胞工程安徽省工程技术研究中心，安徽 六安 237012；3.安徽省中药资源保护与持续利用工程实验室院，安徽 六安 237012)

0 引言

在安徽、浙江、云南等地方广泛分布一种药食同源的天然植物铁皮石斛，铁皮石斛每年5-6月份会开花，称其为铁皮石斛花[1].铁皮石斛花据《神农本草化经》记载，有疏肝解郁、益胃生津之功效，据《中国药学大词典》记录，有明目清热、增强免疫力、抗衰老、抗氧化、降低血糖和治疗白内障等方面疗效[2].据研究铁皮石斛花也具有丰富的营养成分如生物碱、多糖、氨基酸以及矿物元素[3～5].

从我国的饮食习惯来说，蛋糕是以面粉、鸡蛋和牛奶为主要原料而做成的一种面食[6～8].一般以甜味居多，目前为迎合更多消费者的需求，大量无糖蛋糕在市面上已有销售.经典的蛋糕都是由烤箱通过烘烤的方式制作出来，在蛋糕坯制作时还会加入甜味剂、起酥油、发酵剂等食品添加剂来增强蛋糕感官质量[9～10].本研究将鲜铁皮石斛花通过干制，超微粉碎后加入低筋小麦粉中混合，制作成铁皮石斛花蛋糕，制作工艺参数通过正交试验和质构仪分析得以优化.本产品的研制既丰富蛋糕食用品种多样性，又打破铁皮石斛干花冲泡的单一食用方式，具有一定的市场前景.

1 材料和方法

1.1 实验仪器

烤箱(HTD-40)、打蛋器(DDQ—A20D1)、分析天平(MP1002)、电子天平(JH3101)、粉碎机(HC360)、质构仪(TA—XT plus)、模具等.

1.2 实验材料

铁皮石斛干花，自制

鸡蛋，白砂糖，低筋小麦粉，纯牛奶，食用油等，以上均是市售

1.3 实验方法

1.3.1 操作步骤

1.3.1.1 铁皮石斛花粉制备

将铁皮石斛干花用超微粉碎机粉碎，过80目筛.

1.3.1.2 蛋白霜的制备

(1)蛋清处理：清洗鸡蛋然后轻轻叩开，用分蛋器将蛋清和蛋黄分开，蛋清漏到事先备好的干净无水盆里，使用打蛋器打发至粗发泡状态.

(2)蛋白霜制作：称取一定量白砂糖磨成粉，过60目筛，再称取白糖粉4g，先将1/3的白糖粉加入到打至粗发泡状态的蛋清中；调制打蛋器档位至中高档位，继续加入1/3的白糖粉，转至高速继续打发至蛋液呈现细腻纹路的状态；最后将剩下1/3的白糖粉加入，在高速档继续打至干性发泡的状态.观察当提起打蛋器的时候，呈现鸡尾状，表示蛋白霜制作完成.

1.3.1.3 蛋黄糊的制备

将剩余部分蛋黄加入4g白糖粉，使用搅拌器搅拌均匀.根据一个鸡蛋的量(50g)添加18g过筛的低筋面粉，按照工艺优化设计实验添加铁皮石斛花粉、牛奶和食用油.搅拌均匀至蛋黄糊呈细腻状态，用手尝试无颗粒存在.

1.3.1.4 混合调配

(1)取1/3蛋白霜加入至搅拌均匀的蛋黄糊中，同时用橡皮刮刀上下翻拌均匀；继续取1/3的蛋白霜加入至其中，用橡皮刮刀上下翻拌均匀.

(2)将上述搅拌均匀的蛋黄糊全部倒入剩下的蛋白霜中，完全翻拌均匀至光滑细腻无颗粒状态.

(3)将混合均匀的蛋糕面糊倒入模具中，在桌上震荡，至蛋糕糊表面无明显可见气泡，同时赶出隐藏在蛋糕糊里面的气泡.

1.3.1.5 烘烤

(1)打开烤箱电源，预先将烤箱预热10min，把震荡好的蛋糕放入烤箱，设定底火170℃和面火170℃，时间40min.

(2)烤至蛋糕表面呈现微金黄色，蛋糕表层铺上一层锡箔纸，烘焙完成取出，轻扣烤盘，完全冷却后脱模(可借助道具脱模).

1.3.2 实验设计

1.3.2.1 单因素实验设计

根据蛋糕预实验结果，确定单因素分别从铁皮石斛花的量、油的量、牛奶的量这三个因素出发，按照上述工艺操作步骤进行制作，并按照感官评价标准进行感官评定.

1.3.2.2 正交实验设计

按照单因素设计进行正交实验.正交因素水平见表1.

表1 正交实验设计因素水平

1.3.2.3 感官实验设计

根据GB/T24303-2009对小麦粉蛋糕烘焙品质试验-海绵蛋糕法制作蛋糕的感官要求，结合铁皮石斛花蛋糕的自身特点，按照下述表2从五个方面进行铁皮石斛花蛋糕感官评价，邀请10位具有正常味觉功能以及具有感官评价能力的成年人，随机给予蛋糕样品进行感官评价，要求评价小组人员评定时互不干扰，试吃完一系列样品后漱口以减少误差.

表2 铁皮石斛花蛋糕感官评价标准

1.3.2.4 质构仪分析设计

压缩实验：根据正交实验表所优化的9组实验进行制作加工，按照样品标注顺序用质构仪P/36R探头进行测定，探头在测定前离样品越近越好.压缩实验参数设定如下：压缩应变力40%，触发力5g，预先测试速度1.0mm/s，测试速度1.7mm/s，测试后速度10.0mm/s，数据采集点500pps.

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果与分析

2.1.1 添加铁皮石斛花粉感官评定结果与分析

在本产品铁皮石斛花蛋糕中，考虑主要影响因素是铁皮石斛花用量、牛奶用量、食用油用量，固定牛奶的用量为10mL，食用油的量为10mL；添加铁皮石斛花的量依次为0.6g，0.8g，1.0g，1.2g，1.4g.

图1 铁皮石斛花的量感官评定分数

由图 1可以看出，当铁皮石斛花的量为1.0g时，蛋糕的感官评价得分高，参照感官评价标准，此块蛋糕完整无损坏，蓬松度好，整体均匀，粘连性适中，弹性大，回复性好，咀嚼无铁皮石斛花的沙粒感，细软滑口，气味淡雅，无其它异味异样.当铁皮石斛花的量多于1.0g时，蛋糕吃起来会有沙粒感，且颜色偏重，视觉效果不是很好，弹性较差，质地较硬，按下去很难恢复到原来的形状，切面质地较粗糙.当铁皮石斛花的量少于1.0g时，蛋糕颜色呈现淡黄色，显示不出铁皮石斛花的颜色，质地过于松软，没有嚼劲，口感匮乏，且石斛花的量过少，其营养价值会降低，会失去本实验的意义.因此，从营养价值及其口感等各方面考虑，以及最终的感官评定结果表明，当铁皮石斛花的量为1.0g时其品质最佳.

2.1.2 添加牛奶感官评定结果与分析

在本产品铁皮石斛花蛋糕中，考虑主要影响因素是铁皮石斛花用量、牛奶用量、食用油用量，固定铁皮石斛花的用量为1.0g，食用油的量为10mL；牛奶的量依次为6.0mL、8.0mL、10.0mL、12.0mL、14.0mL.

图2 牛奶的量感官评定分数

牛奶对蛋糕的口感影响至关重要，它是蛋糕香味的重要来源.本产品不采用奶香粉，而是选择纯牛奶，一方面纯牛奶更有营养，另一方面牛奶经过烘烤过后香气不会太重，不会太影响牛奶的口感.从图2可以看出，牛奶的量在10.0mL时口感最好.若牛奶的量过少，则品尝不出奶香气.另外做蛋糕中是用牛奶代替水，牛奶使用量少则蛋糕液较稠，不易烘烤，在烘烤过程中易糊.牛奶过多则蛋糕液太稀，烘烤时不易成型，蛋糕太软.同时奶香味过重，不易被食用者接受.

2.1.3 添加食用油感官评定结果与分析

在本产品铁皮石斛花蛋糕中，考虑主要影响因素是铁皮石斛花用量、牛奶用量、食用油用量，固定铁皮石斛花的用量为1.0g，牛奶用量为10mL；食用油的量依次为6.0mL、8.0mL、10.0mL、12.0mL、14.0mL.

图3 食用油的量感官评定分数

由图3可以看出，当油的量为10.0mL时品质、质量、口感最好.如果油脂过少，蛋糕就会坚硬，不易被消费者接受.相反，油脂过多会使蛋糕过于松软而在烘烤过程中产生崩塌.由于油脂在搅拌过程中能拌入大量空气，在面糊的发起和增大蛋糕体积等方面具有重要作用；而且会使面筋蛋白和淀粉颗粒润滑柔软(蛋糕柔软只有油或类似柔软保湿膏类产品才能起到作用，水在蛋糕中不能做到)，具有乳化性质的特点；从而预防蛋糕老化掉渣；还会提升蛋糕口感，改善蛋糕风味.

2.2 正交实验结果

根据正交试验设计组数，评价员依据感官评价表得出铁皮石斛花蛋糕感官评定结果，具体如表3所示.

表3 铁皮石斛花蛋糕正交实验结果

由表3可以分析出，第6组样品在感官评价中所得分数最高为87分，确定最优的水平为A2B2C2，即铁皮石斛花的量为1.0g，牛奶的量为10mL，食用油的量为10mL.分析极差得出影响铁皮石斛花蛋糕品质的主要因素顺序依次是：牛奶的量>石斛花的量>食用油的量.在确定铁皮石斛花蛋糕其它原料的基础上，加上此次优化的主要因素量，所做出的产品色、香、味均能达到感官评价标准.

2.3 铁皮石斛花蛋糕质构特性测定结果

表4 九组实验样品的质构测定值

从表4可以看出，在硬度方面，第2组样品硬度最大，即成分配方是石斛花的量为1.0g，牛奶的量为9mL，食用油的量为10mL；第7组样品硬度最小，即配方成分为铁皮石斛花的量为0.9g，牛奶的量为11mL，食用油的量为11mL；第6组样品硬度适中，即配方成分为铁皮石斛花的量为1.0g，牛奶的量为10mL，食用油的量为10mL.根据感官评价可知，蛋糕硬度适中，消费者接受程度较好，所以第6组样品硬度最佳.

在粘连性方面，第2组样品，当配方成分为铁皮石斛花的量为1.0g，牛奶的量为9mL，食用油的量为10mL时，铁皮石斛花的粘连性最大；第1组样品粘连性最小，即铁皮石斛花蛋糕配方为铁皮石斛花的量为0.9g，牛奶的量为9mL，食用油的量为9mL；第6组样品粘连性适中.根据感官评价可知，蛋糕粘连性适中，消费者接受程度较好，因此第6组样品粘连性较好.

在弹性方面，第6组样品弹性最大；相反，第5组样品弹性最小，铁皮石斛花蛋糕的配方是铁皮石斛花的量为1.1g，牛奶的量为10mL，食用油的量为9mL.根据感官评价可知，蛋糕富有很好的弹性，消费者接受程度较好，因而第6组样品弹性最适合.

在回复性方面，第8组样品回复性最大，即铁皮石斛花蛋糕的配方是铁皮石斛花的量为1.0g，牛奶的量为11mL，食用油的量为9mL时；第1组样品回复性最小，即铁皮石斛花蛋糕的配方为铁皮石斛花的量为0.9g，牛奶的量为9mL，食用油的量为9mL；第6组样品的回复性仅次于第8组.

根据感官评价可知，蛋糕回复性好，消费者接受程度较好，根据数据应该是第8组样品最适合；但结合上述质地分析，在回复性上第6组和第8组出现差异，经过5次测试验证两组回复性差别不大，具体如表5所示，最后确定选取第6组配方作为回复性最好产品进行制作.

表5 回复性测定值

2.4 最佳工艺产品验证

在固定铁皮石斛花蛋糕其它原料基础上，根据正交试验和质地分析结果，依据最优配方，烤制出一组蛋糕，评价员评定后，计算出平均分达到88.2，此产品完全符合本感官评价标准.具体见表6.

表6 最优产品验证

3 结论

研制出的铁皮石斛花蛋糕产品，在感官属性上，具有独特的风味，气味淡雅、口感润泽、无甜腻感、内部组织细腻、松软有弹性，整体感观品质和质构特性优良，得到感官评价员认可.通过正交试验得出最佳配方为铁皮石斛花的量为1.0g，牛奶的量为10mL，食用油的量为10mL，且质构分析中这一组样品的硬度适中、粘连性适中、弹性最大、回复性也很好.结合主观分析和客观分析，确定本产品配方为：鸡蛋1个，面粉18g，白糖粉8g，铁皮石斛花1g，牛奶10mL，食用油10mL.