響應面試驗優化玫瑰棗泥蛋糕工藝

周航，鐘志惠，陳泗林，張松

（四川旅游學院，四川成都610100）

響應面試驗優化玫瑰棗泥蛋糕工藝

周航，鐘志惠，陳泗林，張松*

（四川旅游學院，四川成都610100）

為得出玫瑰棗泥蛋糕的最佳工藝條件，試驗在單因素篩選的基礎上，選取棗泥添加量、泡打粉添加量、烘烤時間為自變量，感官評定得分為響應值，利用Box-Behnken中心組合設計原理和響應面分析法，對玫瑰棗泥蛋糕的工藝進行優化。確定其最優工藝參數為：低筋面粉200 g，雞蛋200 g，大豆油160 g，紅糖100 g，玫瑰花8 g，棗泥220 g、泡打粉5 g，在上火200℃/底火160℃條件下烘烤時間20 min。在此條件下生產的蛋糕礦物質含量豐富，組織均勻細膩，具有良好的口感。

響應面；蛋糕；工藝優化

玫瑰是食藥兼優的花卉，具有良好的食用價值和保健功能[1]。在中國一直作為名貴藥材，廣泛用于中醫處方配藥。中醫認為，玫瑰花葉甘微苦，性溫，無毒，入肝脾二經。《食物本草》謂其“主利肺脾，益肝膽，食之芳香甘美，令人神爽”。玫瑰香氣濃郁，是一款適合女性的功能性食品原料。尉芹等[2]檢測玫瑰花黃酮類含量高達8.165%，黃酮類化合物具有多種生物活性，有較強的抗氧化自由基作用。此外玫瑰花中還含有較多的膳食纖維成分，可以改善便秘，利于減肥[3]。

紅棗一直被視為滋補佳品，有“天然的維生素丸”之稱[4]，現代醫學研究表明，紅棗有明顯的抗疲勞、增強機體免疫能力的功效，能補中益氣，養血壯神、美容護膚、延緩衰老[5-6]，是藥食同源的食材之一。紅糖是甘蔗的莖經壓榨取汁煉制而成的赤色結晶體。紅糖性溫、味甘，入脾，有化瘀生津、散寒活血、暖胃健脾的功效，特別適女性、兒童及貧血病人食用[7]。

紙杯蛋糕市場前景廣闊，深受消費者歡迎。本研究是以玫瑰、棗泥為主要原料，以紅糖代替傳統配方中的白糖，采用植物大豆油代替黃油，開發出的一款具有養血安神，美容養顏保健功能蛋糕，所得產品風味獨特，營養豐富，具有廣闊的市場前景。

1 材料與工藝

1.1 原料

紅棗：阿瓦提縣多浪紅棗果品有限公司；玫瑰花（干制）：濟南萬豐玫瑰制品有限公司；太古紅糖：太古糖業（中國）有限公司；低筋小麥粉：大成良友食品（上海）有限公司；大豆油：中糧東海糧油工業（張家港）有限公司；泡打粉：桂林市紅星化工有限公司；雞蛋：市售，常規普通原料。

1.2 設備

香山EK813電子秤（精確至1 g）：廣東香山衡器集團股份有限公司；力豐B-20攪拌機：廣州市番禺力豐食品機械廠制造；XYF-3K遠紅外線食品烤爐：廣州紅菱電熱設備有限公司；中號卷邊烘焙紙杯（上寬口6.8 cm×下寬4.8 cm×高 3.8 cm）。

1.3 基本配方

根據前期試驗，設定玫瑰棗泥蛋糕基本配方如表1。

表1 玫瑰棗泥蛋糕基本配方Table 1 Criteria for sensory evaluation of rose petal jujube cup cakes

1.4 工藝流程

1.5 操作要點

1.5.1 棗泥和玫瑰花瓣制備

玫瑰花（干制）去花柄、花蒂、花托不用，取花瓣備用。將紅棗洗凈后，加水沒過紅棗煮20 min，煮至紅棗能脫核時瀝水，待冷卻至室溫后去核壓成泥備用。

1.5.2 制作步驟

按基礎配方稱量好原料。冷卻后的棗泥和玫瑰花瓣倒入攪拌機，6檔～8檔快速攪拌，攪拌過程中分次加大豆油，將棗泥和油充分乳化攪拌均勻備用。將雞蛋倒入攪拌桶中，加入紅糖，6檔～8檔高速攪拌，在攪拌過程中，紅糖快速溶于蛋液，并不斷拌入空氣，形成蛋糖混合的泡沫結構，蛋糖混合物體積膨脹到原來的2倍～3倍左右（判定標準：蛋液在指尖豎起尖峰，2 s后慢慢下垂或有明顯的白色紋理不消失即可，不能打發過度），將油棗泥、玫瑰花加入打發的蛋液中慢速混勻，然后加入過篩面粉、泡打粉輕輕攪拌混合成均勻發松的面糊。

1.5.3 烘烤、冷卻包裝

調制好的面糊及時裝入烘烤紙杯，每個重量60 g，輕輕抖動紙杯排除里面不均勻的大氣泡。（此配方大約分量為13杯）烤箱預熱，烘烤溫度上火200℃/下火160℃，將蛋糕放入烤箱中烘烤至成熟后取出，后放于通風透氣處冷卻至室溫后進行包裝和檢測。

1.6 試驗設計

1.6.1 單因素試驗設計

參照基礎配方，經過前期預試驗，選取對品質產生較大影響的4項：棗泥的添加量、泡打粉的添加量、玫瑰的添加量、烘烤時間為試驗因素，通過蛋糕比容、烘焙損失率的測定和感官得分探討其對玫瑰棗泥蛋糕感官效果和品質的影響，篩選出最佳參數，再在此基礎上設計響應面試驗[8]。

1.6.2 響應面優化工藝設計

根據相關性以及顯著性分析結果，篩選出顯著影響感官評分的原料，選取感官評分（模糊綜合評價法）作為最終的評分標準。在單因素的試驗基礎上，選擇泡打粉的添加量、玫瑰添加量、烘烤時間為自變量，設定上下限。響應面法試驗因素與水平見表2，利用響應面法設計出三因素三水平的響應面試驗，確定玫瑰棗泥蛋糕的最佳工藝參數。

表2 響應面試驗因素水平表Table 2 Factors and levels of response surface experiment

1.7 指標與檢測方法

1.7.1 玫瑰棗泥蛋糕感官評價標準

蛋糕的感官品質評價參考GB/T24303-2009《糧油檢驗小麥粉蛋糕烘焙品質實驗海綿蛋糕法》進行評定，將蛋糕的色澤表現、香味、組織形態、滋味口感、彈韌性和綜合感覺6項主要決定蛋糕質量的指標作為感官評定項目，選取11名學習食品專業經訓練并有經驗的感官評價人員組成品評小組，對蛋糕進行感官評價，采用百分制對玫瑰棗泥蛋糕的感官質量進行評分，結果取平均值，評分標準見表3。

1.7.2 蛋糕比容的測定

參考郝月慧等[9]對蛋糕比容的測定方法。采用小米置換法測定蛋糕比容。

計算公式為：蛋糕比容（mL/g）=蛋糕體積（mL）/蛋糕質量（g）

1.7.3 烘焙損失率的測定

將烘焙前單個蛋糕面糊重量與烘焙后單個蛋糕的重量進行對比。

表3 玫瑰棗泥蛋糕感官評定標準Table 3 Criteria for sensory evaluation of rose petal jujube cup cakes

烘焙損失率/%=[烘焙前單個蛋糕面糊重量（g）-烘焙后單個蛋糕的重量（g）]/烘焙前單個蛋糕面糊重量（g）×100

1.7.4 礦物質元素的測定

蛋糕樣品委托廣州化聯質量檢測技術有限公司進行礦物質元素測定，采用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）[10]測定。

1.7.5 數據處理

試驗所得數據由SPSS 17.0和Design-Expert 8.0軟件處理。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 棗泥添加量對蛋糕品質的影響

棗泥能夠增加蛋糕的香味和色澤，提升蛋糕的口感。根據前期的預試驗，選擇棗泥量分別為180、200、220、240、260 g進行單因素試驗考查對品質的影響，結果見圖1。

圖1 棗泥添加量對蛋糕品質的影響Fig.1 Effect of the amount of added jujube mud

由圖1可知，隨著棗泥添加量的增加，蛋糕比容逐漸降低，烘焙損失率無明顯變化，蛋糕的顏色隨著棗泥量的增加而變深，感官評定得分呈先增加后降低的趨勢。棗泥量為220 g時，感官評分達到最高值，此時蛋糕比容1.69 mL/g。棗泥量在200 g～240 g范圍內，感官評分間差異顯著（P＜0.05）。

2.1.2 玫瑰添加量對蛋糕品質的影響

玫瑰已廣泛應用在烘焙產品的研究與開發中。添加玫瑰的蛋糕玫瑰香味突出，能夠提升蛋糕的口感和檔次。在多次試驗基礎上，選擇干玫瑰花瓣量分別為2、4、6、8、10 g 進行單因素試驗，其結果如圖 2 所示。

圖2 玫瑰添加量對蛋糕品質的影響Fig.2 Effect of the amount of added rose petal

試驗表明，隨著玫瑰花瓣添加量的增大，蛋糕玫瑰香味突出，比容變化不明顯，感官評分呈現先一直增加后突然降低的趨勢，當玫瑰量為8 g時，感官評分達到最高值，玫瑰量繼續增加到10 g后，感官評分反而降低，究其原因，玫瑰量添加過大后，成品蛋糕中花瓣過多，影響咀嚼口感，帶來不良的感官體驗，導致評分下降。

2.1.3 泡打粉添加量對蛋糕品質的影響

泡打粉能增加產品體積，產生松軟的組織，增加產品的美味感。試驗選擇泡打粉添加量分別為：0、2.5、5、7.5、10 g進行單因素試驗考查對蛋糕品質的影響，其結果如圖3所示。

從結果可以看出，隨著泡打粉添加量的變化，蛋糕感官評分間差異顯著（P＜0.05），不添加泡打粉的蛋糕，口感較緊實，蛋糕膨松度和松軟度不夠。隨著泡打粉添加量的增大，蛋糕體積增大明顯，比容增大，泡打粉量為10 g時，蛋糕在烘烤成形之前就因為膨脹太大而塌陷，蛋糕質地松散易碎，內部氣孔粗大，堿味突出，感官評分最低。

2.1.4 烘烤時間對蛋糕品質的影響

圖3 泡打粉添加量對蛋糕品質的影響Fig.3 Effect of the amount of added baking powder

烘烤的時間與溫度是蛋糕制作中重要一環。蛋糕面糊送入烤箱后，黏稠狀乳化液轉變成固相凝膠體，蛋糕內部組織形成多孔洞的瓤狀結構，使蛋糕松軟有彈性；而面糊表面在烘烤高溫下，糖類發生焦糖化反應，顏色變深，散發出蛋糕特有的香味；泡打粉在加熱過程中產生氣體，形成蛋糕疏松結構。根據前期預試驗，選擇烘烤溫度為上火200℃，下火160℃，烘烤時間分別為 16、18、20、22、24 min 進行單因素試驗考查其對蛋糕品質的影響，其結果如圖4所示。

圖4 烘烤時間對蛋糕品質的影響Fig.4 Effect of the amount of added baking time

結果發現，蛋糕比容間差異不顯著，16 min～22 min之間感官評分間差異顯著（P＜0.05）。烘烤16 min后取出的蛋糕未完全成熟，內部黏糊組織并未完全凝結，烘烤18 min時蛋糕內部無黏糊組織，但顏色較淺，24 min時，蛋糕顏色較深，表皮發硬，蛋糕底部焦黑，品嘗口感差。

2.2 響應面法優化試驗結果

2.2.1 響應面試驗設計及結果分析

根據設計的試驗方案，以不同的棗泥添加量、泡打粉添加量、烘烤時間進行17次試驗。其中12個試驗點為析因點，自變量取值由A、B、C構成；余下為區域中心點，中心點試驗重復5次用于估計試驗誤差。試驗方案采用以感官評分為響應值的單一試驗結果，利用Box-Behnken設計矩陣回歸擬合綜合感官評分與各個響應因素之間的回歸方程，具體響應數據結果見表4。

表4 響應面試驗設計結果Table 4 Experimental results of response surface analysis

用軟件對表4中數據進行二次多元回歸擬合分析，得到感官綜合評分對響應面因素的二次多項回歸方程如下：Y=+88.53+0.54A-1.42B-0.43C+1.30AB-0.70AC+0.79BC-2.95A2-3.36B2-2.99C2

表5 回歸模型方差分析表Table 5 The analysis of variance for the experimental results

方程回歸模型的決定系數R2為0.9779，P＜0.0001，說明模型達到極顯著水平，失擬項P為0.810 6，影響不顯著，說明該方程擬合度良好。因此，可以應用此方程描述各響應變量和響應值的關系，以評價各因素對相應值影響的顯著性[11]。在所選取的三因素水平范圍內，F值的大小代表各因素對蛋糕感官評分影響的強弱，F值越大，說明影響作用越強，按照對結果影響排序為：B泡打粉添加量＞A棗泥添加量＞C烘烤時間。

2.2.2 響應面圖形分析

根據回歸方程作出響應面圖，觀察圖像分析3個因素對感官得分的影響，結果見圖5～圖7。

圖5 棗泥添加量與泡打粉添加量的交互作用對綜合感官評分的影響Fig.5 Surface plots of sensory results affected by jujube mud addition and bakingpowder addition

圖6 棗泥添加量與烘烤時間的交互作用對綜合感官評分的影響Fig.6 Surface plots of sensory results affected by jujube mud addition and baking time

響應面圖能直接反應各因素與響應值的關系及各個因素間的相互作用，響應面坡度越陡、等高線密集成橢圓形表明兩個因素交互作用的影響越大[12]。從圖5～圖7可以看出，3個響應面均為開口向下的凸行曲線，說明響應值存在極大值，說明配方的最優條件存在于所設計的因素水平范圍內。

2.2.3 玫瑰棗泥蛋糕最佳工藝參數的確定

圖7 泡打粉添加量與烘烤時間的交互作用對綜合感官評分的影響Fig.7 Surface plots of sensory results affected by baking powder addition and baking time

通過Design Expert 8.0對所得回歸方程求解，固定低筋面粉添加量為200 g，雞蛋添加量為200 g，大豆油添加量為160 g，紅糖添加量為100 g，玫瑰花添加量為8 g。在選取的試驗范圍內得出的玫瑰棗泥蛋糕最佳工藝條件為棗泥添加量221.15 g、泡打粉添加量4.47 g、烘烤時間19.79 min。在此條件下，感官評定得分可達88.72。根據實際操作的可行性，將工藝條件調整為棗泥添加量220 g、泡打粉添加量5 g、烘烤時間20 min。對此條件進行3次驗證試驗，所得玫瑰棗泥蛋糕感官評分平均分為89.11，接近預測值88.72，因此，基于響應面法所得的最佳配方準確可靠，具有實際應用價值。

2.3 玫瑰棗泥蛋糕礦物質元素的測定結果

玫瑰棗泥蛋糕礦物質元素的測定結果見表6。

表6 玫瑰棗泥蛋糕礦物質元素含量Table 6 The mineral content of rose petal jujube cup cakes

從表6可以看出，蛋糕中的鉀含量最高，為392.3 mg/kg，鉀參與細胞新陳代謝和酶促反應，維持滲透壓和酸堿平衡，選擇玫瑰棗泥蛋糕作為人們的食品之一，可以有效補充鉀；此外蛋糕中含豐富的鈣、磷元素，特別是鈣含量比普通海綿蛋糕[13]增加了49.6%，比螺旋藻蜂巢蛋糕[14]增加了79%，鈣是我國人民最易缺乏的營養素，其缺乏癥嚴重影響兒童、青少年和老年人的身體健康，對于大多數缺鈣的人來說，玫瑰棗泥蛋糕是很好的補鈣食品，能夠更大地滿足其人體對鈣的需求。

3 結論

經過試驗分析，確定了玫瑰棗泥蛋糕的最優工藝參數為：低筋面粉200 g，雞蛋200 g，大豆油160 g，紅糖100 g，玫瑰花8 g，棗泥220 g、泡打粉5 g、烘烤時間20 min。在此條件下進行驗證試驗產品色香味俱佳，感官評分可達89.11分。該蛋糕風味獨特，組織均勻細膩，富含多種營養成分和礦物質元素，具備功能性和保健價值，具有廣闊的市場前景。

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Processing Conditions Optimization of Rose Petal Jujube Cup Cakes by Response Surface Methodology

ZHOU Hang，ZHONG Zhi-hui，CHEN Si-lin，ZHANG Song*
（Sichuan Tourism University，Chengdu 610100，Sichuan，China）

This study aimed to optimize the processing conditions of brown sugar rose petaljujube paste cake，using the combinationofsingle factor experiment and the response surface methodology.The amount of added jujube mud，baking powder addition and baking time were used as independent variable，and the sensory evaluation scores as the response value，based on the single factor experiment.The optimum processing parameters were obtained by the Box-Behnken central composite design principles and response surface methodology.The result showed thatthe products were good intexture，taste and mineral contents with the optimum processing parametersof cake flour 200 g，egg 200 g，soybean oil 160 g，brown sugar 100 g，rose petal 8 g，jujube mud 220 g，baking powder 5 g，under the conditions of baking time 20 min and the baking temperature range 200℃/160℃.

response surface methodology；cake；processing optimization

2017-06-26

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.18.016

四川省教育廳川研中心項目（CC16Z11）；四川省教育廳自然科學資助項目（17ZB0322）

周航（1978—），女（漢），講師，碩士，研究方向：焙烤工藝與飲食文化。

*通信作者：張松（1978—），男（漢），講師，研究方向：面點工藝與食品加工。