響應(yīng)面法優(yōu)化馬鈴薯戚風(fēng)蛋糕工藝

烹飪行業(yè)的發(fā)展一直是世界的中心。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)食品的需求不僅滿足于食品和服裝的解決，而且人們的飲食習(xí)慣逐漸向綠色、健康、美味和安全的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的加工食品熱量、糖和碳含量很高，不能滿足消費(fèi)者的需求。越來越多的消費(fèi)者傾向于選擇低熱量、少糖的烘焙食品馬蹄，沙草科荸薺屬植物，下球莖可食用，也可以入藥，在我國有著悠久的種植栽培歷史，東南亞、美洲、歐洲及大洋洲均有種植。馬蹄營養(yǎng)價(jià)值豐富，據(jù)測定，每100g的鮮馬蹄含水分68g，碳水化合物21.8g，蛋白質(zhì)1.5g，脂肪0.1g，粗纖維0.5g，鈣5mg，磷68mg，鐵0.5mg，胡蘿卜素0.01mg，維生素B因此，將兩者相結(jié)合，研制一款馬蹄戚風(fēng)蛋糕，這種蛋糕有馬蹄風(fēng)味且有戚風(fēng)蛋糕傳統(tǒng)的口感質(zhì)地，滿足了消費(fèi)者對(duì)烘焙食品的要求，豐富了烘焙食品的品種，對(duì)烘焙食品的發(fā)展具有積極的意義，也有一定的經(jīng)濟(jì)效益。1材料和方法1.1材料和機(jī)器低筋面粉，新鮮雞蛋，色拉油，白砂糖，塔塔粉（購于超市），馬蹄（購于市場），電子秤，打蛋器，打漿機(jī)，烤箱。1.2工藝馬蹄戚風(fēng)蛋糕的制作流程如圖1所示。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1感官評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)馬蹄戚風(fēng)蛋糕的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參考《糕點(diǎn)通則》（GB/T20977-2007），分別從色澤（20分）、外型（20分）、內(nèi)部組織（20分）、彈性（20分）、氣味和滋味（20分）等5個(gè)方面進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。選定10位經(jīng)過訓(xùn)練的10名食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生，對(duì)馬蹄戚風(fēng)蛋糕進(jìn)行感官評(píng)測，評(píng)測標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。1.3.2單因素實(shí)驗(yàn)方法為了選出馬蹄戚風(fēng)蛋糕的最佳配方，對(duì)馬蹄汁添加量、白砂糖添加量、低筋面粉添加量以及雞蛋添加量4個(gè)影響蛋糕質(zhì)量的因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，每個(gè)因素選擇5個(gè)水平，見表2，根據(jù)感官評(píng)價(jià)得分選出得分最高的3個(gè)水平。1.3.3響應(yīng)面試驗(yàn)條件優(yōu)化根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以蛋糕感官評(píng)定綜合得分為響應(yīng)值，根據(jù)Box-benhnken8.0設(shè)計(jì)原理，確定中心組合試驗(yàn)的因素與水平。通過響應(yīng)面設(shè)計(jì)對(duì)加工工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，見表3。試驗(yàn)以感官評(píng)分為響應(yīng)值，并確定各因素條件的最佳組合。2結(jié)果與分析2.1白砂糖添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響由圖2可知，當(dāng)馬蹄汁用量小于50g時(shí)，隨著馬蹄汁的添加，蛋糕的感官評(píng)分呈現(xiàn)上升趨勢，當(dāng)馬蹄汁用量達(dá)到50g時(shí)，感官評(píng)分最高，而且感官評(píng)價(jià)員品嘗后略帶愉悅。馬蹄汁用量越多，蛋糕顏色越深，馬蹄汁味道越濃，但當(dāng)用量超過50g時(shí)，蛋糕的口感逐漸變差，感官評(píng)分下降。這是由于當(dāng)馬蹄汁添加量不斷增加時(shí)，蛋糕的氣味刺鼻，馬蹄汁的味道掩蓋了蛋糕本身的香氣，所以此時(shí)感官評(píng)分明顯下降。所以選擇馬蹄汁用量為50g，作為響應(yīng)面研究數(shù)據(jù)。由圖3可知，當(dāng)白砂糖用量低于55g感官評(píng)分隨著白砂糖用量的增加而增加，產(chǎn)品的甜度明顯增加，且蛋糕的蓬松度也在不斷增強(qiáng)，做出的產(chǎn)品富有彈性、氣孔細(xì)密、質(zhì)感好。當(dāng)白砂糖用量達(dá)到55g時(shí)，蛋糕的感官評(píng)價(jià)具有最高綜合得分，蛋糕疏松程度正好，口感細(xì)膩，具有蛋糕特有的風(fēng)味和香氣。但在白砂糖用量高于55g時(shí)，評(píng)定總分隨著白砂糖用量的增加而下降，這是由于添加白砂糖過多會(huì)使烘焙過程中的美拉德反應(yīng)過于劇烈，產(chǎn)生過多的焦糖化顏色，使蛋糕的色澤變差；味道上會(huì)產(chǎn)生過多的焦糖味，口感過于甜膩，整體甜味和馬蹄風(fēng)味無法達(dá)到平衡，并且蛋糕冷卻后過多的白砂糖會(huì)使蛋糕返砂硬化。由圖4可知，當(dāng)?shù)徒蠲娣塾昧吭龃髸r(shí)，蛋糕的感官評(píng)分先增加后又降低，當(dāng)?shù)徒蠲娣塾昧繛?0g時(shí)，出現(xiàn)最高感官得分。此時(shí)蛋糕的口感和色澤俱佳。當(dāng)?shù)徒蠲娣塾昧砍^70g時(shí)，蛋糕的感官評(píng)定綜合得分下降，這是由于低筋面粉用量太大，蛋糕味道略微偏酸，蛋糕因此含水較多，蛋糕色澤變淡，產(chǎn)生不良的風(fēng)味和色澤，降低了蛋糕的感官評(píng)分。因此的最佳低筋面用量為70g，此時(shí)感官評(píng)分最佳。在蛋糕中加入雞蛋，可以增加香氣，使蛋糕更加軟滑，味道和口感更好。由圖5可知，感官評(píng)分隨雞蛋添加量的增加先升高后降低。雞蛋用量過少，會(huì)使蛋糕的氣孔過大，不細(xì)膩，口感過硬；雞蛋用量過多，面糊太稀，蛋糕不容易成型。因此，當(dāng)加入雞蛋添加劑用量為150g時(shí)，蛋糕的感官評(píng)分是最高的，此時(shí)蛋糕的軟硬適中、彈性好、色澤金黃、口感最佳。2.2反應(yīng)優(yōu)化試驗(yàn)2.2.1糕感官評(píng)分的回歸模型根據(jù)表4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使用Box-behnken進(jìn)行多元回歸擬合，構(gòu)建馬蹄戚風(fēng)蛋糕感官評(píng)分對(duì)馬蹄汁添加量、白砂糖添加量、低筋面粉添加量、雞蛋添加量的二次多項(xiàng)回歸模型：Y=61.18-1.59A+1.00B-0.43C-2.67D-0.025AB+0.58AC+0.075AD-0.57BC+0.12CD-3.32A2.2.2參數(shù)顯著性分析利用Box-behnken方差分析，對(duì)回歸模型及各參數(shù)顯著性進(jìn)行驗(yàn)證，分析結(jié)果如表5，由表5中可知，模型了（Prob>F）值為0.0001，這說明了該回歸模型高度顯著。其中模型中的A、B、D、A2.2.3低筋面粉添加量對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響利用Design-expert軟件繪制響應(yīng)面曲線圖及等高線圖，進(jìn)行直觀的分析。從圖6可以看出，馬蹄汁添加量對(duì)蛋糕影響顯著，從40g開始感官評(píng)分隨著馬蹄汁添加量而增加，當(dāng)用量較大達(dá)到了55g時(shí)，對(duì)蛋糕的品質(zhì)有較大影響，感官評(píng)分也開始下降；白砂糖對(duì)蛋糕的影響顯著，從45g開始隨著白砂糖用量的增多，感官評(píng)分也在上升，直到55g左右感官評(píng)分開始下降；馬蹄汁添加量與白砂糖添加量的交互作用對(duì)蛋糕影響不太明顯。圖7中看出，低筋面粉對(duì)蛋糕的影響不顯著，隨著低筋面粉用量的增加，感官評(píng)分也在提高，直到約70g時(shí)感官評(píng)分開始下降；低筋面粉添加量和馬蹄汁添加量的交互作用對(duì)蛋糕的影響顯著。圖8中看出，雞蛋對(duì)蛋糕品質(zhì)的影響顯著，從100g用量開始感官評(píng)分不斷上升，當(dāng)雞蛋用量達(dá)到160g后，感官評(píng)分在逐步下降，馬蹄汁添加量和雞蛋添加量的交互作用對(duì)蛋糕的品質(zhì)影響顯著。從圖9中看出，白砂糖添加量和低筋面粉添加量的交互作用顯著。圖10、圖11中看出，白砂糖添加量與雞蛋添加量交互作用，低筋面粉添加量和雞蛋添加量交互作用對(duì)蛋糕的品質(zhì)影響不顯著。利用Design-expert軟件對(duì)二次多項(xiàng)式方程求解，得出馬蹄戚風(fēng)蛋糕最優(yōu)配方為：馬蹄汁添加量47.460g，白砂糖添加量55.944g，低筋面粉添加量69.818g，雞蛋添加量133.646g，預(yù)測蛋糕感官評(píng)分為61.814分，實(shí)驗(yàn)采用馬蹄汁添加量47g、白砂糖添加量56g、低筋面粉添加量70g、雞蛋添加量134g進(jìn)行驗(yàn)證，最終得分61.3分，與理論值基本相符，表明該模型有效。3最佳工藝配方的確定通過單因素試驗(yàn)、Box-behnken8.0中心組合設(shè)計(jì)原理和響應(yīng)面分析法對(duì)馬蹄戚風(fēng)蛋糕配方進(jìn)