响应面法优化罗汉果、魔芋粉慕斯蛋糕配方研究

洪文龙，许俊齐，桑梓莹，曹 淼，戴照琪

(江苏农林职业技术学院 茶与食品科技学院，江苏 句容 212400)

罗汉果是葫芦科多年生藤本植物[1]。罗汉果内含丰富的罗汉果甜苷、多种氨基酸和维生素等成分[2]，其具有镇咳、平喘、抗氧化、保肝、降血糖、调节免疫以及抗癌等活性[3-4]。其中罗汉果甜苷又俗称为甜味素，并且因为甜度高且热量低而作为甜味剂深受人们喜爱且广泛使用，在医学上常常作为肥胖者和糖尿病患者的代用糖[5]。

魔芋属于根茎类植物，是目前发现的唯一能大量提供葡聚糖的经济作物[6-7]。其对减少心血管病发作、降低血压、减肥、美容、保健、通便等都有一定作用[8]。此外，魔芋粉具有悬浮性、增稠性、凝胶性、乳化性、亲水性、稳定性和成膜性等多种特性，可以作为各种食品添加剂，广泛应用于食品工业中[9]。

慕斯是一种奶冻式的甜点，通常是加入奶油与凝固剂来制造浓稠冻状的效果[10]。

本研究将罗汉果液和魔芋粉与奶油等混合后，制成慕斯蛋糕，赋予慕斯蛋糕多重功效。罗汉果的甜味可以减少糖的使用，魔芋粉的粘性可以减少凝固剂的使用，两种成分的加入，不仅可改善慕斯蛋糕口感、也使产品更加细腻稳定。满足了人们对营养型食品、绿色环保食品、健康食品的追求，并能较好的保持慕斯蛋糕原本的风味[12]。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

1.1.1试验材料

魔芋粉，亳州宝丰生物技术有限公司；罗汉果，湖南佳沐生物科技有限公司；安佳淡奶油，上海正孝商贸有限公司；明胶，浙江温州德源胶业有限公司；鸡蛋，湖北神地农业科贸有限公司；白砂糖，山东滕州市奥华食品厂；卫岗高钙牛奶，南京卫岗乳业有限公司；柠檬，四川安岳县东禾农业开发有限公司。

1.1.2试验仪器及设备

TCS-S04-100电子分析天平，佰伦斯；SINMAG SM-5L台式搅拌机；CH2176H电磁炉，格兰仕；BC/BD-388A冰柜，海尔；DM-3 kg电子天平，酷贝；6寸铝合金蛋糕磨具；80目304不锈钢筛子；DF-EP0821M煮茶器，联创；Stable Micro Systems TA.XT Express质构仪。

1.2 试验方法

1.2.1罗汉果与魔芋粉慕斯蛋糕的预配方

牛奶70 g、蛋黄50 g、白砂糖50 g、柠檬汁5 g、罗汉果液30 g(60℃水浸泡去壳后的罗汉果20 min)、明胶6 g、魔芋粉4 g、淡奶油300 g。

1.2.2制作流程

(1)将牛奶、罗汉果液与蛋黄混合拌匀，加入白砂糖，搅拌成混合糊。

(2)混合糊隔水加热，边加热边搅拌，加热至80℃，糖全部溶解，呈现稠状。

(3)在混合糊中加入用冷水泡好的明胶和用60℃水调成糊状的魔芋粉搅拌均匀至完全混合。

(4)混合糊冷却到40℃后，加入柠檬汁搅拌均匀，过筛备用。

(5)淡奶油打发至6分发；将打发好的淡奶油加入到混合糊中，搅拌均匀。

(6)搅拌均匀的混合糊倒入用锡箔纸包好的慕斯磨具中冷藏4 h。

(7)从冰柜取出脱模切块。

1.2.3罗汉果液的制备

将罗汉果洗净去壳后(料液比为1∶3)，用煮茶器设置温度20～100℃(以20℃为间隔)分别煮制不同温度罗汉果液，时间分别设置为10、20 min，煮制完成后，对罗汉果液进行感官评价，确定罗汉果的最优处理方式。

1.2.4单因素试验

本试验对影响慕斯蛋糕的3个主要因素：淡奶油添加量、牛奶与罗汉果液添加比例、明胶与魔芋粉添加比例分别进行研究。淡奶油添加量260、280、300、320、340 g；牛奶与罗汉果液添加比例5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1；明胶与魔芋粉添加比例6∶4、4∶6、3∶7、5∶5、7∶3。采用单一变量控制法进行单因素试验，考察各因素对慕斯蛋糕品质的影响，对成品进行感官评定及均质性检验。

1.2.5响应面法优化慕斯蛋糕配方

在单因素试验结果基础上，分别以感官评价和均质性为指标，采用3因素3水平响应面设计方法，确定影响慕斯蛋糕主要的影响因素淡奶油的含量、牛奶与罗汉果液的比例、明胶与魔芋粉的比例，响应面试验因素水平表见表1。

表1 响应面试验因素水平表

1.3 指标测定方法

1.3.1罗汉果处理方法与评分标准

将罗汉果洗净去壳后，用煮茶器设置不同温度及时间煮制罗汉果液，并进行感官评价。感官评分标准见表2，采用描述性感官分析[13]的评分法进行打分，评分采用百分制。

表2 罗汉果液感官评价表

1.3.2慕斯蛋糕感官评价

邀请10名成员进行品尝，以蛋糕样品的气味、外观，口感等感官指标为依据，进行逐一评分，经过整理后对10名成员的分数取平均值，记作该组蛋糕样品的感官评分。感官评分标准见表3，采用描述性感官分析的评分法[14]进行打分，评分采用十分制。

表3 罗汉果与魔芋粉慕斯蛋糕感官评价表

1.3.3均质性的检测方法[15]

慕斯蛋糕测试在物性测试仪上装上P/5 mm探头；在T.A.Setting中选择测试参数，预检测速度为1.50 mm/s，测试速度为1.00 mm/s，测试后速度为1.00 mm/s，目标模型为Distance，距离为8.000 mm，触发力为5.0g。结束后绘制对应的曲线。

1.4 数据的处理与分析

制作响应面试验的过程中，采用Design Expert.V8.0.6处理数据，并进行显著性水平的分析。

2 结果与分析

2.1 罗汉果处理方式对其感官评分的影响

罗汉果处理感官评价得分见表4。

表4 罗汉果处理感官评价

由表4分析得出，罗汉果的煮制温度及时间对罗汉果液的口感、外观及气味均存在一定的影响。当控制罗汉果浸泡温度为60℃，浸泡时间为20 min时，感官得分优于其他试验组，其综合评分达95分。分析原因在于，温度过低不能浸出罗汉果汁液，温度过高，则容易形成浮渣，影响感官得分。鉴于此，确定罗汉果的最佳浸泡温度为60℃，浸泡20 min。

2.2 淡奶油含量对慕斯蛋糕感官和均质性的影响

预配方中的其他成分不变，选取淡奶油5个梯度，分别为260、280、300、320、340 g，进行试验，结果如图1所示。

图1 淡奶油添加量对慕斯蛋糕感官及均质性影响

淡奶油的添加赋予蛋糕松软口感，由图1分析可知，随着淡奶油添加量的增加，慕斯蛋糕的感官评分值及均质性均呈现先增大后减小的趋势。当淡奶油添加量为为280 g时蛋糕样品的感官评分值及均质性都达到了最高点，分别为8.6及265.042，此时蛋糕的口感细腻且质地均匀，而当淡奶油添加量超过280 g时，制得蛋糕成品出现塌陷，奶油味过重。据此，认为最佳添加量为280 g。

2.3 牛奶与罗汉果液添加比例对慕斯蛋糕品质的影响

预配方中的其他成分不变，选取牛奶与罗汉果液添加比例5个梯度，分别为5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1，进行试验，结果如图2所示。

图2 牛奶与罗汉果液比例对慕斯蛋糕的感官和均质性影响

牛奶与罗汉果液添加比例对慕斯蛋糕感官评分及均质性皆有显著影响[16]，具体见图2。当添加比例控制为8∶2时，蛋糕样品感官评价得分和均质性都达到了最高分值，分别为9.1及271.554。若牛奶及罗汉果液添加量过大时，蛋糕水分过大，性状较为黏软，感官分值及均质性较低。

2.4 明胶与魔芋粉比例对慕斯蛋糕品质的影响

预配方中的其他成分不变，选取明胶与魔芋粉添加比例5个梯度，分别为6∶4、4∶6、3∶7、5∶5、7∶3进行试验，结果如图3所示。

图3 明胶与魔芋粉添加比例对慕斯蛋糕的感官与均质性影响

明胶是胶原部分水解而得到的一类蛋白质，明胶与胶原具有同源性。魔芋粉作为食品增稠粘结剂。两者的合理比例，可起到良好的塑型作用。由图3可知，当控制明胶与魔芋粉比例为3∶7时，蛋糕样品的感官评分及均质性都达到了最高点。

2.5 响应面试验的设计及其结果处理分析

在单因素试验的基础上，进行响应面试验[17-18]，结果见表5。

2.5.1回归模型的建立分析

用Design Expert.V8.0.6软件对表5中制作的蛋糕样品得出的感官评分和均质性的数据进行分析，得出三个主要影响因素与感官评价响应值和三个主要影响因素与均质性响应值之间的结果见表6及回归方程：

表5 响应面曲面试验设计与结果

表6 回归方程方差分析表

Y感官=5.14+0.21A-0.17B+0.29C-

0.33AB+0.40AC+0.17BC+

1.51A2+1.48B2+1.06C2

Y均质性=234.14+2.28A-2.60B+3.80C-

3.67AB+4.59AC+3.53BC+

19.73A2+18.24B2+12.93C2

另外，从表6回归模型系数显著性检验结果可知，感官评分模型中一次项A、B、C，P值都为极显著；交互项AB、AC为极显著，BC为显著；二次项A2、B2和C2的P值也为极显著。均质性模型中一次项A、B、C，P值均为极显著；交互项AB、AC、BC为极显著；二次项A2、B2和C2的P值也为极显著。表明各个影响因素对于罗汉果与魔芋粉慕斯蛋糕的感官评分及均质性的影响程度较大，不是简单的线性关系。

2.5.2响应面感官评分与均质性评分图形及分析

响应面感官评分与均质性评分图形及分析[19-20]见图4、图5。图4及图5是根据回归方程而制作的响应面三维图，反映影响慕斯蛋糕感官评分因素之间的交互作用。响应曲面坡度越陡峭，说明响应值受到相应因素变化的影响越显著。由图4、图5可知，响应面图形陡峭，表明三因素间的交互作用对慕斯蛋糕感官评分值及均质性的影响均显著，与表6的数据分析结果一致。

图4 各两因素交互作用对蛋糕感官评分影响的响应面图

图5 各两因素交互作用对蛋糕均质性影响的响应面图

2.5.3配方的优化组合及验证

按照响应面试验所得结果和多项式方程，利用 Design-Expert V8.0.6软件计算，结合感官和均质性，得出最佳条件为：淡奶油300 g、明胶∶魔芋粉3∶7、牛奶∶罗汉果液7∶3时，感官得分为7.2，运用公式计算的感官得分为7.23，均质性为281.261，运用公式计算的均质性为280.69。感官与均质性预测值与Design-Expert V8.0.6软件计算的结果基本吻合，表明该试验数据可行且有效。

3 结论

通过单因素试验表明，在淡奶油含量为280 g，牛奶与罗汉果液比例为8∶2，明胶与魔芋粉比例为3∶7时，慕斯蛋糕的感官分值及均质性都达到了最佳水平，且质地均匀细腻，口感较好。在单因素试验研究的基础上，设计3因素3水平进行响应面试验，进一步优化试验方案。试验模型表现极显著性(P<0.01)，准确度和精密度均较高。得出最佳的罗汉果与魔芋粉慕斯蛋糕的配方为，淡奶油300 g、明胶∶魔芋粉3∶7、牛奶∶罗汉果液7∶3，感官得分为7.2，均质性为281.261与Design Expert.V8.0.6软件计算的感官预测值和均质性预测值较为吻合，因此该试验设计方法可行有效。