響應面法優化有機巧克力慕斯的工藝配方

顧瑜萍，朱建玲

1.上海科技管理學校（上海 200433）；2.珍得（上海）實業有限公司（上海 200090）

慕斯，又稱充氣的凝乳，是將奶油打發后，與其他風味原料混合，加入魚膠粉、黃油、檸檬汁或巧克力等，經過低溫冷卻而制成的甜品，具有可塑性，口感膨松如棉[1]。慕斯作為一種高級甜品，其品種很多，有各種水果慕斯、巧克力慕斯等[2]。很多研究者在普通慕斯的基礎上對其制作工藝進行改良或優化，如李楊等[3]在慕斯中加入具有保健功效的抹茶粉制作抹茶慕斯，王宏等[4]在慕斯中添加蘋果，制成營養豐富的蘋果慕斯；王娜[5]對其研發的益生菌慕斯進行配方優化等。慕斯制品中，以巧克力慕斯最為有名[2]，如比利時巧克力慕斯[6]、黑/白巧克力慕斯，很多烘焙房和甜品店還推出藍莓巧克力慕斯、酸奶巧克力慕斯等，有研究則嘗試研發添加益生菌和益生元的巧克力慕斯[7]。

傳統的巧克力慕斯制作一般采用巧克力、奶油、牛奶、魚膠粉、蛋黃、白糖或糖粉等為原料，現在此基礎上對原料進行甄選。試驗中的巧克力選用由有機可可豆制作而成的有機巧克力；奶油的選擇上，從健康和營養的角度出發，更青睞于動物性稀奶油；糖類選用以天然生產工藝制作而成的金砂糖，濃郁的蔗香味為有機巧克力慕斯增添更多的風味；雞蛋的選擇上，采用谷物喂養、蛋香醇厚的鮮雞蛋，健康營養有保障。

試驗以有機巧克力、動物性稀奶油、金砂糖和鮮雞蛋為原料，不額外添加魚膠粉、香精等，制作有機巧克力慕斯，并借助Box-Behnken響應面法對其工藝配方進行優化。力求滿足消費者對健康甜食的需求，并推動有機巧克力行業發展。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

有機巧克力（珍得（上海）實業有限公司）；安佳超高溫滅菌攪打稀奶油（恒天然商貿（上海）有限公司）；蔗香金砂糖（太古糖業（中國）有限公司）；正大鮮雞蛋（正大食品（CP）京東自營旗艦店）。

1.2 儀器和設備

KME201S 型萬能蒸烤箱（意大利寧諾斯（LAINOX）公司）；VFM20C型攪拌機（上海埃普船舶廚具有限公司）；AHM-P125A型手持電動打蛋器（ACA北美電器）；KD-160型臺秤和KD-200型磅秤（百利達（上海）商貿有限公司）；Fluke59型手持式紅外測溫儀（美國福祿克FLUKE公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 巧克力慕斯制作工藝流程

打蛋→加糖→加熱→過濾→打發→加巧克力漿→加奶油→澆注→成型→脫模

1.3.2 操作說明

打蛋：于無油無水的干凈容器中打入雞蛋，用不銹鋼攪拌棒打散。

加糖：在雞蛋液中加入金砂糖。

加熱：混合攪拌雞蛋液和金砂糖，隔水加熱，升溫至70～80 ℃。

過濾：用孔徑0.850 mm篩過濾，濾去蛋膜等雜質，使巧克力慕斯成品更加細膩。

打發：先低速打發，再中高速打發，打發至發白即可；在單因素試驗和優化試驗中，原料用量較少，可直接用手持電動打蛋器進行打發。

加巧克力漿：加入有機巧克力漿液，快速攪拌均勻；可提前將有機巧克力塊置于蒸烤箱中熔化，巧克力漿45 ℃左右保溫，備用。

加奶油：加入打發好的奶油，快速攪拌均勻；動物奶油用前再打發，打發時無需添加額外的蔗糖或糖粉，打發至六分發即可。

澆注：將混合好的有機巧克力慕斯液倒入慕斯模具。

成型：將有機巧克力慕斯置于-18 ℃冰柜中（4 h以上），冷凍成型。

脫模：控制好脫模的力度和手法，可在澆注前為模具加上透明軟圍邊，便于脫模。

1.3.3 有機巧克力慕斯的感官評價

對有機巧克力慕斯的感官評價，由評價小組（食品專業的2名學生、2名教師和2名巧克力制作師）負責，感官評分采用小組均分。借鑒GB/T 31059—2014《裱花蛋糕》中對慕斯蛋糕的感官要求，制定適合產品的感官評價指標與配分范圍，有機巧克力慕斯感官評價表如表1所示。

表1 有機巧克力慕斯感官評價表

1.3.4 有機巧克力可可固形物含量的選擇

根據普通巧克力慕斯制作配方中各原料的用料比，確定原料用量較少的預試驗配方：有機巧克力500 g、動物性稀奶油900 g、金砂糖250 g和雞蛋液500 g。

根據可可固形物含量和有機巧克力現有產品，選擇100%純黑巧克力、80%黑巧克力、70%黑巧克力、60%黑巧克力和50%牛奶巧克力各500 g，借助預試驗配方，制作有機巧克力慕斯；按照感官評價表進行感官評定，根據結果選定一種有機巧克力作為工藝配方中的原料巧克力。

1.3.5 單因素試驗

以有機巧克力慕斯的感官評價為評分指標，在預試驗配方基礎上進行單因素試驗，分別考察有機巧克力用量（300，400，500，600和700 g）、動物性稀奶油用量（700，800，900，1 000和1 100 g）、金砂糖用量（100，200，300，400和500 g）和雞蛋液用量（300，400，500，600和700 g）這4個因素對有機巧克力慕斯感官品質的影響。

1.3.6 響應面試驗設計

在單因素試驗結果的基礎上，借助Design Expert 8.0.6.1軟件中的Box-Behnken設計，以感官評分為響應值（Y），以有機巧克力用量（x1）、動物性稀奶油用量（x2）、金砂糖用量（x3）和雞蛋液用量（x4）為響應因素，設計四因素三水平的響應面分析方法進行試驗設計及數據分析，其編碼及水平見表2。

表2 試驗因素水平及編碼

2 結果與分析

2.1 有機巧克力可可固形物含量的選擇

借助預試驗配方，采用不同可可固形物含量的有機巧克力制作巧克力慕斯，由圖1可知，隨著可可固形物含量增高，感官評分先逐漸增加再下降，采用80%黑巧克力為原料時，有機巧克力慕斯的感官評分達到較高的86分，色澤和口感較好。采用50%牛奶巧克力時，巧克力慕斯成品組織較稀薄，口感過于甜膩，色澤不夠濃郁；采用100%純黑巧克力時，巧克力慕斯顏色較深，組織厚實，口感較差，有些許苦味，感官評分最低。因此，綜合考慮感官評價分值和有機巧克力的營養、口感，選取可可固形物含量80%的有機黑巧克力作為產品工藝配方中的原料巧克力。

2.2 單因素試驗結果分析

2.2.1 有機巧克力用量對感官評分的影響

有機巧克力用量對感官評分的影響如圖2所示，隨著有機巧克力用量增加，感官評分先升高再下降，有機巧克力用量為500 g時分值達到最高。有機巧克力用量較少時，成品表面不夠光潔，巧克力色不濃郁，組織帶有稀疏感，缺少醇厚的口感，脫模不夠完整；有機巧克力用量偏多時，成品顏色偏深，表面會有些許裂紋，組織偏厚、偏硬，缺乏柔滑細膩的口感。

圖1 有機巧克力可可固形物含量的選擇

圖2 有機巧克力用量對感官評分的影響

2.2.2 動物性稀奶油用量對感官評分的影響

動物性稀奶油用量對感官評分的影響如圖3所示，隨著稀奶油用量增加，感官評分先升高再下降，動物性稀奶油用量為1 000 g時分值達到最高。稀奶油用量較少時，成品顏色偏深，組織顯得干硬，缺乏細膩柔滑的口感；稀奶油用量偏多時，成品顏色偏淡，組織有稀松感，缺乏軟糯的口感，脫模不夠完整。

圖3 動物性稀奶油用量對感官評分的影響

2.2.3 金砂糖用量對感官評分的影響

金砂糖用量對感官評分的影響如圖4所示，隨著金砂糖用量增加，感官評分先升高再下降，金砂糖用量為300 g時分值達到最高。金砂糖用量較少時，甜度不夠，組織不夠細膩；金砂糖用量偏多時，受金砂糖顏色影響，成品顏色偏深，組織偏厚，口感帶有些許澀味。

2.2.4 雞蛋液用量對感官評分的影響

雞蛋液用量對感官評分的影響如圖5所示，隨著雞蛋液用量增加，感官評分先緩慢升高再下降，雞蛋液用量為500 g時分值達到最高。雞蛋液用量較少時，成品組織較為粗糙，不夠細膩、嫩滑；雞蛋液用量偏多時，成品組織略帶稀薄，口感不夠軟糯。

圖4 金砂糖用量對感官評分的影響

圖5 雞蛋液用量對感官評分的影響

2.3 響應面法優化試驗結果

2.3.1 響應面法試驗設計與結果

在單因素試驗結果的基礎上，以有機巧克力慕斯的感官評分為響應值（Y），以有機巧克力（x1）、動物性稀奶油（x2）、金砂糖（x3）和雞蛋液（x4）的用量為自變量，進行響應面優化試驗，試驗設計與結果如表3所示。

應用Design Expert 8.0.6.1對試驗數據進行多元回歸擬合分析，得到感官評分（Y）對有機巧克力用量（x1）、動物性稀奶油用量（x2）、金砂糖用量（x3）和雞蛋液用量（x4）的二次回歸方程模型為Y=93.80-0.92x1-1.67x2+1.17x3-0.75x4+0.50x1x2-2.00x1x3+0.75x1x4-1.50x2x3-1.00x2x4-0.50x3x4-7.90x12-5.02x22-8.28x32-4.65x42。

運用軟件對29個響應值進行回歸分析，得到方差分析結果（見表4）。

由表4可知，模型的F=62.39，p＜0.000 1，表明回歸模型極顯著；失擬項p＞0.05（影響不顯著），相關系數R2=0.984 2，校正決定系數R2adj=0.968 5，信噪比25.573＞4，說明該模型可行，且擬合程度良好，可用該模型分析響應值的變化和預測有機巧克力慕斯的最佳工藝配方。

由表4還可知，模型一次項x1、x2和x3，二次項x12、x22、x32、x42和交互項x1x3、x2x3對Y均具有極顯著影響；一次項x4對Y影響顯著，其他交互項對Y影響均不具顯著性。利用三維響應曲面圖能較直觀地解釋各變量和變量之間對響應值的影響。

表3 試驗設計及結果

表4 回歸模型的方差分析

圖6是依據二次多元回歸模擬方程所作的響應曲面，一般響應曲面越陡，則說明該因素對響應值的影響越顯著，兩因素之間的交互作用越顯著。

從圖6（b）和（d）可以看出，金砂糖與有機巧克力、動物性稀奶油與金砂糖的交互作用很強烈，結合回歸模型的方差分析表，得出在優化區域中各因素對有機巧克力慕斯感官評分影響的顯著程度，動物性稀奶油對感官評分的影響最為顯著，表現為隨奶油用量而變化的響應曲面較陡，x2的F值最大，其次是金砂糖用量，再者為有機巧克力用量，影響作用最小的因素是雞蛋液用量，在圖6（c）、（e）和（f）中表現為隨著雞蛋液用量變化，響應曲面比較平滑。

圖6 四因素交互作用對感官評分影響的響應曲面

2.3.2 驗證試驗

通過響應面軟件分析選出有機巧克力慕斯的最佳工藝配方為有機巧克力用量499.93 g、動物性稀奶油用量981.00 g、金砂糖用量343.31 g和雞蛋液用量467.77 g，此條件下感官評分預測值為92.78分。為檢驗響應面法所得結果的準確性和可靠性，考慮到便于實際制作，將工藝配方的數值修正為有機巧克力用量500 g、動物性稀奶油用量980 g、金砂糖用量345 g和雞蛋液用量470 g。為兼顧有機巧克力慕斯的營業售賣，將配方參數擴大5倍，重復制作3次，獲得的有機巧克力慕斯成品的感官評分均值高達94分，與預測值相近，比預試驗配方制作的成品感官評分高出8分，所以基于響應曲面法所得的優化工藝配方參數準確可靠。

3 結論

試驗以有機巧克力、動物性稀奶油、金砂糖和鮮雞蛋為原料制作有機巧克力慕斯，通過單因素試驗、Box-Behnken響應面優化試驗，以感官評分為依據獲得優化工藝配方：可可固形物含量80%有機黑巧克力用量500 g、動物性稀奶油用量980 g、金砂糖用量345 g和雞蛋液用量470 g。利用此配方制作的有機巧克力慕斯成品，巧克力色澤濃郁，組織細膩均勻、軟糯香甜。該有機巧克力慕斯產品既可裝飾后作為慕斯制品出售，也可作為巧克力慕斯蛋糕的夾心，為消費者提供更多選擇。產品為慕斯新品的研發提供參考，也為烘焙食品行業發展增添活力。