响应面法优化鱼香肉丝风味蛋糕工艺的研究

芦健萍

（哈尔滨商业大学旅游烹饪学院，黑龙江哈尔滨 150076）

蛋糕是起源于13世纪的一种甜点，富含营养、松软香甜，深受消费者欢迎[1]。中国菜以其颜色、味道、香味、外型和美味而闻名。川菜的特点就是麻、辣、鲜、香，在中国八大菜系中一直处于龙头老大的地位，而鱼香肉丝是川菜系里面有代表性的一道菜。鱼香肉丝粉又是很多家庭制作鱼香肉丝首选的调味料，所以将鱼香肉丝粉添加到蛋糕的制作当中，把鱼香肉丝的味道与西式甜品融合，解决西式甜品口味单一偏甜的问题，又可以满足更多人的口味需求，同时也是西式点心的一大创新之处。

在试验中，低筋粉和鱼香肉丝调味粉被用作主要原料，试验因素的取值范围通过单因素试验确定；使用感官评价法来获得鱼香肉丝风味蛋糕的综合感官评分，感官评分Y是响应值，鱼香肉丝风味蛋糕的最佳工艺条件由响应面分析得出并进行优化，对质构数据进行相关分析。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鱼香肉丝调味料、蛋糕粉、牛奶、鸡蛋、白砂糖、鲜柠檬，购于哈尔滨市新阳路家乐福超市。

电动打蛋器、烤箱、电子天平、质构仪等。

1.2 试验方法

1.2.1 制作工艺

蛋清、蛋黄分开打发→混合2种蛋糊→加入其他辅料→制成面糊→倒入模具→烘烤→成型→冷却包装。

1.2.2 单因素试验设计

在确定其他辅料使用量相同的条件下，保证相同的工艺条件，选择鱼香肉丝粉、牛奶、白砂糖和柠檬汁4个因素进行单因素试验设计。以蛋糕粉用量60 g为基准，讨论其他因素的用量范围。

单因素试验因素与水平设计见表1。

表1 单因素试验因素与水平设计/g

1.2.3 响应面试验设计

Box-behnken8.0设计试验因素与水平设计见表2。

表2 Box-behnken8.0设计试验因素与水平设计/g

根据单因素试验结果，以蛋糕感官评定综合得分为响应值，根据Box-benhnken 8.0设计原理，确定中心组合试验的因素与水平。通过响应面设计对加工工艺条件进行优化，并确定各因素条件的最佳组合[2]。试验以感官评分为响应值，分别用A、B、C、D表示鱼香肉丝粉、白砂糖、柠檬汁和牛奶4个自变量，每一变量的低中高水平分别以-1，0，1进行编码。

1.2.4 感官评定标准

参考《中华人民共和国国家标准——糕点通则（GB/T 20977—2007）》，分别从色泽（20分）、外型（20分）、内部组织（20分）、弹性（20分）、气味和滋味（20分） 等5个方面进行感官评价。感官评价小组由固定的男女比例为1∶1，平均年龄在22～25岁10名烹饪与营养教育专业学生组成，各个指标的最终得分均取10人评价分数的平均值[3]。

感官指标评定见表3。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 鱼香肉丝调味粉用量对蛋糕品质的影响

不同鱼香肉丝调味粉用量蛋糕的感官评分见图1。

由图1可知，当鱼香肉丝粉用量小于6 g时，随着鱼香肉丝调味粉的添加，蛋糕的感官评分呈现上升趋势[4]，当鱼香肉丝粉用量达到6 g时，感官评分最高，而且感官评价员品尝后略带愉悦。鱼香肉丝调味粉用量越多，蛋糕颜色越深，香辣味道越浓，但当用量超过6 g时，蛋糕的口感逐渐变得差，感官评分立刻下降很多。这是由于当鱼香肉丝调味粉添加量不断增加时，蛋糕的气味刺鼻，鱼香肉丝调味粉的味道掩盖了蛋糕本身的香气，所以此时感官评分明显下降。所以选择鱼香肉丝粉用量为6 g，作为响应面研究数据。

表3 感官指标评定

2.1.2 柠檬汁用量对蛋糕品质的影响

不同柠檬汁用量蛋糕的感官评分见图2。

由图2可知，当柠檬汁用量增大时，蛋糕的感官评分先增加后又降低，当柠檬汁用量为4 g时，出现最高感官得分。此时蛋糕的口感和色泽俱佳[5]。当柠檬汁用量超过4 g时，蛋糕的感官评定综合得分下降，这是由于柠檬汁的用量太大，蛋糕味道略微偏酸，蛋糕因此含水较多，蛋糕色泽变淡，产生不良的风味和色泽，降低了蛋糕的感官评分。因此柠檬汁的最佳用量为4 g，此时感官评分最佳。

2.1.3 白砂糖用量对蛋糕品质的影响

不同白砂糖用量蛋糕的感官评分见图3。

由图3可知，当白砂糖用量低于45 g时，感官评分随着白砂糖用量的增加而增加，产品的甜度明显增加，且蛋糕的蓬松度也在不断增强，使做出的产品富有弹性、气孔细密、质感好[6]。当白砂糖用量达到45 g时，蛋糕的感官评价具有最高综合得分，蛋糕疏松程度正好，口感细腻，具有蛋糕特有的风味和香气。但在白砂糖用量高于45 g时，评定总分随着用量的增加而下降，这是由于添加白砂糖过多会使烘焙过程中的美拉德反应过于剧烈，产生过多的焦糖化颜色，使蛋糕的色泽变差；味道上会产生过多的焦糖味，口感过于甜腻，整体甜味和鱼香肉丝风味无法达到平衡，并且蛋糕冷却后过多的白砂糖会使蛋糕返砂硬化[7]。

2.1.4 牛奶用量对蛋糕品质的影响

不同牛奶用量蛋糕的感官评分见图4。

在蛋糕中加入牛奶，可以增加香气，使蛋糕更加软滑，味道和口感更好。由图4可知，感官评分随牛奶用量的增加而升高，随后随牛奶用量的增加感官评分下降。用量过少，会使蛋糕的气孔过大，不细腻，口感过硬。然而牛奶过多，面糊太稀，蛋糕不容易成型[8]。因此，当加入牛奶用量为60 g时，蛋糕的感官评分是最高的，此时蛋糕的软硬适中、弹性好、色泽金黄、口感最佳。

2.2 响应面优化试验

2.2.1 响应面优化试验结果与方差分析

按照因素水平表，以鱼香肉丝粉用量（A）、白砂糖用量（B）、柠檬汁用量（C）、牛奶用量（D） 4个因素为自变量，感官评价（Y）为响应值进行响应面的相关试验

Box-behnken试验设计及结果见表4，回归模型方差分析见表5。

表4 Box-behnken试验设计及结果

利用Design Expert 8.0软件，对表5进行二次多项式回归拟合，得到二元多次回归方程：

Y为感官评分值，A，B，C，D分别为鱼香肉丝粉、白砂糖、柠檬汁、牛奶4个变量的编码值[9]。由表5可知，模型p＜0.000 1，该模型是极其显著；失拟p=0.943 6＞0.05，不显著；并且该模型R2=0.859 6，R2Adj=0.980 7，即该模型能解释98.07%响应值的变化，因而拟合度良好，则可以用该模型预测鱼香肉丝风味蛋糕的感官评分值及确定其最佳工艺。方差分析结果还表明，鱼香肉丝粉二次项A2、白砂糖二次项B2、柠檬汁二次项C2、牛奶二次项D2，鱼香肉丝粉用量A对响应值的影响极显著，鱼香肉丝粉用量及白砂糖用量的交互项AB，鱼香肉丝粉用量及柠檬汁的交互项AC，鱼香肉丝粉用量及牛奶的交互项AD，白砂糖用量及牛奶的交互项具有显著影响，其他变量的影响均不显著（p＞0.05）。各因素的影响程度分析，各因素的F值可以反映出各因素对试验指标的重要性，F值越大，表明对试验的重要性越大[10]。从方差分析表可知FA=10.93，FB=8.54，FC=3.67，FD=2.21，即各因素对感官评分值的影响程度大小顺序为鱼香肉丝粉用量＞白砂糖用量＞柠檬汁用量＞牛奶用量。

表5 回归模型方差分析

2.2.2 各因素间的交互作用分析及最优配方的确定

白砂糖和鱼香肉丝粉交互作用影响感官评分的响应面图见图5，柠檬汁和鱼香肉丝粉交互作用影响感官评分的响应面图见图6，牛奶和鱼香肉丝粉交互作用影响感官评分的响应面图见图7，牛奶和白砂糖交互作用影响感官评分的响应面图见图8，牛奶和柠檬汁交互作用影响感官评分的响应面图见图9。

由图5～图9可知，感官评分的响应面趋势呈抛物线形，即存在最高点，则回归方程有极大值[11]。

经过软件分析可知，鱼香肉丝风味蛋糕的最优配方是，鱼香肉丝粉用量3.93 g，白砂糖用量31.75 g，柠檬汁用量4.00 g，牛奶用量62.32 g，此时感官评分90.29分。根据最佳配方，进行3组的验证性试验，在最佳配方的条件下，感官评分的真实值为89.71分，与预测值90.29分接近，从而进一步验证了试验结果。这表明该模型与实际情况符合，优化所得的工艺参数合理、可靠，具有实用价值[12]。

最优配方验证结果见表6。

表6 最优配方验证结果/分

3 结论

通过单因素试验、Box-behnken 8.0中心组合设计原理和响应面分析法对鱼香肉丝风味蛋糕配方进行优化，由该模型确定的鱼香肉丝风味蛋糕最佳工艺配方为面粉用量60 g，鱼香肉丝粉用量3.9 g，牛奶用量62.3 g，鲜鸡蛋用量70 g，酵母用量1 g，白砂糖用量31.7 g，色拉油用量13 g，柠檬汁用量4 g；烘焙温度为上火180℃，下火180℃，烘焙时间为23 min，按照此配方制作的蛋糕味道香浓，鱼香口味与甜味均衡，色泽淡黄有光泽，组织柔软有弹性，整体品质最好。