诺丽果金融家蛋糕的工艺及配方优化研究

雷 敏，郭子荷，戢得蓉，梁鹏娟，黄益前

（四川旅游学院食品学院，四川 成都 610100）

诺丽果（Morinda citrifolia Linn）又名乳酪果，是海滨木巴戟的果实，属于热带常绿多年生阔叶灌木或小乔木茜草科巴戟天属植物[1]，含有人体所需的多种营养物质，包括维生素、矿物质等[2-3]，富含抗氧化成分与抗炎成分，如赛洛宁、生物碱、类黄酮、苷类等[4]。诺丽果的食用部分为果实部分，成熟的果实中具有强烈的独特味道，因其属于呼吸跃变型果实，采后难以贮存，不利于鲜食销售，为了增强对诺丽果的利用，开发诺丽果相关产品成为一大趋势[5]。诺丽果制粉后可以食用[6]，诺丽果全粉为新鲜诺丽果干制后所得棕色粉末状物质，有清香味并带有微苦味，含有较丰富的膳食纤维、矿物质、活性物质[7]，制作方便且便于储藏和运输，能最大程度地保留新鲜诺丽果所具有的营养价值，产生的废料较少，对环境基本无污染，能有效延长诺丽果食用时间[5]。

金融家蛋糕是为了让在证券交易所的金融家们吃到蛋糕但又不弄脏衣服而设计的。其制作方法是将蛋清与糖粉搅打至湿性发泡，加入杏仁粉、低筋面粉、糖粉与泡打粉拌匀，再加入提前煮沸放凉的黄油烘烤而成[8-9]。该产品最大的特点是糖粉与油脂含量高，外形小巧可爱，带着浓郁的焦香黄油味和杏仁味。金融家蛋糕在各大酒店与烘焙连锁均有广泛销售，拥有良好的消费市场。将诺丽果粉加入金融家蛋糕类产品中，可以赋予蛋糕独特的风味，改善蛋糕热量高、营养价值不均衡的缺点。

本研究选取海南新鲜诺丽果粉为原料，将其全粉加入到金融家蛋糕制作工艺中，通过正交试验确定最佳制作工艺，利用响应面试验确定最佳配方。研制出一种具有酸甜口味营养丰富的诺丽果金融家蛋糕，以期为诺丽果深加工利用提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

诺丽果粉：海南省西沙市；低筋小麦粉、黄油、糖粉、鸡蛋、杏仁粉、泡打粉：市售。

1.1.2 仪器与设备

DC-P3型全自动测色差计：北京市兴光测色仪器公司；CKF-52GS型烤箱：佛山市伟士达电器实业有限公司；BS224S型电子天平：北京赛多利斯系统有限公司；DDQ-A40A1型台式打蛋器：广东小熊电器有限公司；HX-200型高速中药粉碎机：浙江省永康市溪岸五金药具厂；TMS-PRO型质构仪：美国FTC公司。

1.2 方法

1.2.1 诺丽果金融家蛋糕的制作工艺

基础配方：按烘焙百分比计算，低筋面粉为100%，黄油120%、糖粉160%、蛋清170%、诺丽果全粉20%、杏仁粉100%、泡打粉5%。

基础制作工艺条件：将黄油煮至澄清放凉备用，将低筋面粉、糖粉、诺丽果全粉、杏仁粉过100目筛，将蛋清和糖粉加入打蛋器混合均匀后搅打5 min，拌入粉料，混合均匀后拌入黄油，装入裱花袋，挤注入纸杯中30 g/个，放入烤箱（面火165℃，底火165℃）烘烤18 min，将成品冷却后，即可包装，并在4～6℃下储存。

1.2.2 试验方案设计

1.2.2.1 工艺单因素试验设计

在基础配方及制作工艺下，以感官评价为指标，探讨不同烘烤温度（150、165、180、195、210℃），不同烘烤时间（12、15、18、21、24 min），不同蛋白搅打时间（3、5、7、9、11 min）对诺丽果金融家蛋糕品质的影响。

1.2.2.2 正交试验设计

在工艺单因素试验的基础上选取烘烤温度、烘烤时间、蛋白搅打时间3个因素进行L9(34)正交试验，各因素水平见表1，并对正交试验的各个组合进行感官评鉴，验证正交试验结果的准确性，结合质构测试结果选出最佳工艺条件。

表1 L9(34)正交试验因素及水平Table 1 L9(34)factorsand levelsof orthogonal test

1.2.2.3 配方单因素试验设计

在基础配方及制作工艺下，考察诺丽果粉添加量（10%、20%、30%、40%、50%）、黄油添加量（60%、80%、100%、120%、140%）、糖粉添加量（100%、120%、140%、160%、180%）3个因素对金融家蛋糕的感官品质及色差的影响。

1.2.2.4 响应面试验设计

在配方单因素试验的基础上，根据Box-Behnken中心组合设计原理进行三因素三水平试验设计（表2），优化诺丽果金融家蛋糕配方。

表2 响应面试验设计Table 2 Design of response surface experiments

1.2.3 诺丽果金融家蛋糕的感官评价方法

由食品专业的10名具有感官评鉴经验的同学组成评定小组，男女各5名，满分为100分[10]，分别从内部结构、外观形态、口感、弹柔性、颜色与风味进行评分，结果取其平均分，具体评分标准见表3。

表3 诺丽果金融家蛋糕感官评价标准Table 3 Sensory evaluation standardsof nonifruit financier cakes

1.2.4 产品质构特性测定方法

主要测定指标为硬度、弹性、感官弹性、胶黏性、咀嚼性。将蛋糕削去顶部，从蛋糕中心取5 cm×5 cm×1 cm大小的均匀薄片，确保表面和底面的平整。参考段丽丽等[11]的方法进行测定。每项测试平行测定3次。

1.2.5 比容测定

小米比容法：取一个有代表性的蛋糕，称量体重后放入烧杯中，用小米填充剂装满烧杯，用直尺刮平，取出蛋糕，测量烧杯内小米体积为V1，将烧杯装满小米，用直尺刮平，倒入量筒内测出体积V2，V2减去V1为蛋糕体积，按下式计算蛋糕的比容。

式中：P为蛋糕比容，mL/g；V为蛋糕体积，mL；m为蛋糕质量，g。

1.2.6 色差测定

采用亨特-Lab色差表系表示色差。测定时要先预热色差仪10 min，利用白板与黑板对色差计进行校准。将蛋糕表层除去，将蛋糕碾碎置于色差仪内，然后进行测定，利用色差计测定蛋糕内部的色差得到△E、L*、a*、b*。

1.2.7 理化指标测定

水分含量：参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[12]，选用直接干燥法进行测定；粗脂肪含量：参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[13]，选用索氏抽提法进行测定；总糖含量：参照GB/T 23780—2009《糕点质量检测方法》[14]中斐林氏容量法进行测定；过氧化值：参照GB 5009.227—2016《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》[15]，选用滴定法进行测定；微生物：参照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》[16]测定菌落总数。

1.2.8 数据处理

所有试验平行3次，采用Design Expert 8.0.6处理响应面试验结果、Excel处理数据及SPSS处理正交试验结果、因子分析及单因素试验显著性差异。对响应面试验各项指标进行因子分析，得到数据的特征值、贡献率，因子特征值大于1的提取为主成分，对其进行综合评分并进行规范化处理后，得到的规范化综合评分作为响应值进行响应面分析[17]。

2 结果与分析

2.1 加工工艺单因素试验结果

在基础配方与工艺条件下，研究不同烘烤温度、烘烤时间及搅打时间对金融家蛋糕感官评分的影响，结果见图1，对蛋糕色差及比容的影响结果见表4。烘烤温度对于蛋糕的色泽、质地、外观以及弹性有很大影响。感官评分随着烘烤温度的升高先增大后减小，当温度达到165℃时达到最大值，此时的诺丽果金融家蛋糕色泽呈浅棕色，有光泽，表面略有凸起，有一定弧度，富有弹性，口感绵软，不粘牙；高于165℃，产品感官评分呈下降趋势，蛋糕颜色加深并且质地干硬；低于165℃，蛋糕质地潮湿，颜色黯淡无光泽，粘牙。随着烘烤温度的变化，在高于180℃时，蛋糕的总色差显著增大，并且明亮度不断降低，在180℃时，总色差最小，并且明暗度适中，烘烤温度对色差的红绿度影响不大。

表4 加工工艺对诺丽果金融家蛋糕色差及比容的影响Table 4 Effects of processing technology on color differences and specific volumes of nonifinancier cakes

图1 不同加工工艺对诺丽果金融家蛋糕感官评分的影响Fig.1 Effects of different processing technologies on sensory scores of nonifinancier cakes

烘烤时间低于15 min时，蛋糕上色不足并且质地过软，弹性不足；18 min之后感官评分呈下降趋势。这是由于烘烤时间过长，蛋糕表面颜色暗沉无光泽，并且出现焦糊。当烘烤时间为18 min时感官评分最高，所制作的诺丽果金融家蛋糕芳香弥漫，表面有明显弧度无凹陷，比容值相对最好，蛋糕富有海绵弹性，诺丽果风味明显。

诺丽果金融家蛋糕感官评分在蛋白搅打时间为7 min时达到最高点，此时蛋糕气孔大小一致，松软可口有弹性，无细小硬块，无其他掺杂味。这是由于搅打时间不足，蛋白不能充分发泡，影响蛋糕蓬松的口感，弹性不足，而搅打时间过久，蛋白呈棉花状，干燥，将泡沫薄膜打破，口感变韧，失去蓬松感。蛋白搅打时间对蛋糕的比容与色差影响不大。

2.2 工艺正交试验结果

由表5可知，各因素对诺丽果金融家蛋糕品质影响的主次顺序为：A＞B＞C，即烘烤温度的影响最大，其次为烘烤时间及蛋白搅打时间；最佳配方为A2B1C2,即烘烤温度165℃，烘烤时间15 min，蛋白搅打时间7 min。通过验证试验，在最佳工艺条件下制得的诺丽果金融家蛋糕感官评分为（84.5±1.22）分，高于所有正交试验结果，蛋糕明艳有光泽、口感松软不粘牙、弹性十足，诺丽果香气充裕。

表5 L9(34)正交试验因素水平及试验结果Table 5 L9(34)levelsof factorsand test results of orthogonal test

2.3 正交组合质构分析

工艺操作影响诺丽果蛋糕特性是由于烘烤温度与时间会影响蛋糕中的含水量以及组织结构的形成，从而影响蛋糕的硬度、感官弹性、胶黏性、咀嚼性。烘烤时间过短，温度过低，蛋糕含水量过多，软绵潮湿粘牙；温度过高，烘烤时间过长，蛋糕干硬，颜色暗淡无光泽。合适的蛋白发泡程度使蛋糕具有良好的蓬松性。

对正交组的诺丽果金融家蛋糕进行质构测定，结果见图2，可以看出，A1B1C1组感官弹性较小，相对较差，其余各组感官弹性相差不大，A2B1C3组（第4组）的硬度较小，胶黏性、咀嚼性适中，相对最优。对最佳工艺条件做验证试验，重复3次，得到该条件下诺丽果蛋糕的硬度为5.762 N，低于除A1B1C1外所有正交试验的结果，胶黏性、咀嚼性适中。经正交试验感官得分与质构特性综合分析得出诺丽果金融家蛋糕的最佳加工工艺为：烘烤温度165℃，烘烤时间15 min，蛋白搅打时间为7 min。

图2 正交试验产品质构特性Fig.2 Texturecharacteristicsof orthogonal test products

2.4 配方单因素试验结果

在基础配方配比下，研究诺丽果粉添加量、黄油添加量及糖粉添加量对诺丽果金融家蛋糕感官品质的影响，结果见图3，对蛋糕色差及比容的影响结果见表6。随着诺丽果粉含量的增加，蛋糕的总色差不断增大，亮度减小，明亮度在添加量为30%时最适中，偏红程度不断增大。诺丽果粉添加量对蛋糕比容影响不大，当添加量为30%以上，比容有所减小。随着诺丽果粉添加量的增加，产品感官评分呈现先增加后减小的趋势，当诺丽果粉添加量为20%时，感官评分为最大值，外形完整、规则且厚薄一致，色泽浓淡适宜有光泽，呈现咖啡色，口感松软，味道香甜可口，组织结构细密、均匀。当诺丽果粉添加量超过30%时，颜色黯淡无光泽，口味偏酸，质地变硬，组织结构变得紧密坚实。因此，选取诺丽果粉添加量在10%～30%作为响应面试验范围。

表6 配方各因素变化对金融家蛋糕色差及比容的影响Table6 Effects of variousfactors in formula on color differencesand specific volumes of financier

图3 不同配方对诺丽果金融家蛋糕品质的影响Fig.3 Effectsof different formulason the qualities of noni financiers cakes

不同黄油添加量的蛋糕比容差异不大，感官评分随着黄油添加量增加先增大后减小，蛋糕总色差随着黄油添加量增加先增大后减小，其中明亮度与黄蓝度随着黄油添加量的增加而减小。当黄油添加量在120%时，产品感官评分最高，此时的蛋糕色泽较好，口感松软不粘牙，不油腻，组织均匀，诺丽果全粉的清香味能够较好的呈现。因此，选取黄油添加量100%～140%作为响应面试验范围。

随着糖粉添加量的增加，感官评分呈现先上升后下降的趋势，当糖粉添加量在120%时，感官评分最佳，此时的蛋糕口感松软，不粘牙，气孔均匀，空洞大小一致。在添加量达到160%时，比容最大，但是感官评分低，此时蛋糕过度湿润，黏性增大，组织紧实不蓬松。随着糖粉的增加总色差与明亮度先减小后趋于平缓，红蓝度不断减小而对黄绿度影响不大。因此糖粉添加量在100%～140%内有较好的品质，选择100%～140%作为响应面试验范围。

2.5 响应面试验结果及分析

2.5.1 响应面试验设计与结果

在单因素试验的基础上，以质构测试及感官评分为响应值，以诺丽果粉添加量（A）、黄油添加量（B）、糖粉添加量（C）为自变量，设计响应面试验结果参见表7。

表7 响应面试验结果Table 7 Response surface test results

2.5.2 诺丽果金融家蛋糕因子分析

对表7中诺丽果金融家蛋糕各项指标采用SPSS软件进行因子分析，依据累计贡献率达到91.662%时大于85%，提取的两个因子可以反映诺丽果金融家蛋糕的品质，结果见表8。弹性、感官弹性、胶黏性在第一因子上有较高的载荷。硬度与感官评分在第二因子上有较高的载荷。对因子的分值进行规范化综合评分（表9），将该值作为响应值进行响应面分析。

表8 诺丽果金融家蛋糕品质中因子的特征值及贡献率Table 8 Eigen valuesand contribution rates of factorsin qualities of nonifinancier cakes

表9 因子分值与规范化综合评分Table 9 Comprehensivescores of factor score and standardization

2.5.3 诺丽果金融家蛋糕配方响应面分析

采用Design Expert 8.0.6对表8中的规范化综合评分进行分析，得到多元线性回归方程Y=2.644 2-0.332 5A-0.246 9B-0.252 1C-0.337 5AB-0.615 5AC-0.180 25BC-0.807 23A2-0.340 48B2-0.486 48C2。回归模型方差分析结果见表10，可以得出：响应面回归模型P＜0.001，为极显著；失拟项0.803 2＞0.05，差异不显著，R2=0.948 5说明二次项模型中预测值与试验真实值之间的相关性达94.85%，校正系数为0.8823，说明只有11.77%的变异不能被该回归模型解释，模型拟合较好，该试验适用于响应面分析。

表10 回归方程的显著性检验及方差分析结果Table 10 Significance testing and variance analysis of regression equations

2.5.4 各因素交互作用的响应面分析

利用Design Expert 8.0.6软件进行数据统计分析，各自变量对诺丽果金融家蛋糕规范化综合评分交互影响的曲面图及等高线见图4。诺丽果粉与黄油添加量、诺丽果粉与糖粉添加量响应面曲面图坡度陡峭，说明两者交互作用变化明显。整体图形显示，诺丽果粉添加量对规范化综合评分影响最大，糖粉添加量影响较大，黄油添加量影响最小。此结论与方差分析结果一致。

图4 各因素之间的交互作用对规范化综合评分影响的响应面图Fig.4 Responsesurfacegraphsshowinginteraction effectsof every twofactors on standardized comprehensivescores

2.5.5 验证性试验结果

数据结果和回归方程得到的结果显示，诺丽果粉添加量为19.08%、黄油添加量为114.44%、糖粉添加量为117.02%时，规范化综合评分最高，为2.712 5。考虑到实际可操作性，将诺丽果粉添加量定为20%、黄油添加量120%、糖粉添加量120%，与预测值相比，相对误差仅为0.13%。说明该测定结果稳定，回归方程具有较高的准确性，因子分析与响应面结合可以对诺丽果金融家蛋糕的配方进行优化分析。

2.5.6 理化检测结果

参考GB/T31059—2014《裱花蛋糕》[18]和GB7099—2015《食品安全国家标准 糕点、面包》[19]中的相应规定，对最优条件下的诺丽果金融家蛋糕进行理化检测，得到蛋糕干燥失重31.005%，总糖含量32.87%，脂肪含量16.18%，过氧化值（以脂肪计）0.12 g/100 g，菌落总数2×103CFU，各项指标均符合国家标准。

3 结论

通过对诺丽果金融家蛋糕操作工艺进行单因素试验与正交试验分析，确定最佳工艺参数为：烘烤温度165℃，烘烤时间15 min，蛋白搅打时间7 min。通过配方单因素和响应面试验优化并结合因子分析确定蛋糕最佳配方为：以低筋面粉为100%基准的基础配方，诺丽果粉添加量20%，黄油添加量120%，糖粉添加量120%。在此条件下制作的诺丽果金融家蛋糕理化指标均符合国家指标，并且含糖量、油脂含量与过氧化值有所降低，营养更加均衡。外形完整有弧度、色泽良好、口感松软、组织蓬松、气孔均匀、香味浓郁。