響應面法優化羅漢果、魔芋粉慕斯蛋糕配方研究

洪文龍，許俊齊，桑梓瑩，曹 淼，戴照琪

(江蘇農林職業技術學院 茶與食品科技學院，江蘇 句容 212400)

羅漢果是葫蘆科多年生藤本植物[1]。羅漢果內含豐富的羅漢果甜苷、多種氨基酸和維生素等成分[2]，其具有鎮咳、平喘、抗氧化、保肝、降血糖、調節免疫以及抗癌等活性[3-4]。其中羅漢果甜苷又俗稱為甜味素，并且因為甜度高且熱量低而作為甜味劑深受人們喜愛且廣泛使用，在醫學上常常作為肥胖者和糖尿病患者的代用糖[5]。

魔芋屬于根莖類植物，是目前發現的唯一能大量提供葡聚糖的經濟作物[6-7]。其對減少心血管病發作、降低血壓、減肥、美容、保健、通便等都有一定作用[8]。此外，魔芋粉具有懸浮性、增稠性、凝膠性、乳化性、親水性、穩定性和成膜性等多種特性，可以作為各種食品添加劑，廣泛應用于食品工業中[9]。

慕斯是一種奶凍式的甜點，通常是加入奶油與凝固劑來制造濃稠凍狀的效果[10]。

本研究將羅漢果液和魔芋粉與奶油等混合后，制成慕斯蛋糕，賦予慕斯蛋糕多重功效。羅漢果的甜味可以減少糖的使用，魔芋粉的粘性可以減少凝固劑的使用，兩種成分的加入，不僅可改善慕斯蛋糕口感、也使產品更加細膩穩定。滿足了人們對營養型食品、綠色環保食品、健康食品的追求，并能較好的保持慕斯蛋糕原本的風味[12]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

1.1.1試驗材料

魔芋粉，亳州寶豐生物技術有限公司；羅漢果，湖南佳沐生物科技有限公司；安佳淡奶油，上海正孝商貿有限公司；明膠，浙江溫州德源膠業有限公司；雞蛋，湖北神地農業科貿有限公司；白砂糖，山東滕州市奧華食品廠；衛崗高鈣牛奶，南京衛崗乳業有限公司；檸檬，四川安岳縣東禾農業開發有限公司。

1.1.2試驗儀器及設備

TCS-S04-100電子分析天平，佰倫斯；SINMAG SM-5L臺式攪拌機；CH2176H電磁爐，格蘭仕；BC/BD-388A冰柜，海爾；DM-3 kg電子天平，酷貝；6寸鋁合金蛋糕磨具；80目304不銹鋼篩子；DF-EP0821M煮茶器，聯創；Stable Micro Systems TA.XT Express質構儀。

1.2 試驗方法

1.2.1羅漢果與魔芋粉慕斯蛋糕的預配方

牛奶70 g、蛋黃50 g、白砂糖50 g、檸檬汁5 g、羅漢果液30 g(60℃水浸泡去殼后的羅漢果20 min)、明膠6 g、魔芋粉4 g、淡奶油300 g。

1.2.2制作流程

(1)將牛奶、羅漢果液與蛋黃混合拌勻，加入白砂糖，攪拌成混合糊。

(2)混合糊隔水加熱，邊加熱邊攪拌，加熱至80℃，糖全部溶解，呈現稠狀。

(3)在混合糊中加入用冷水泡好的明膠和用60℃水調成糊狀的魔芋粉攪拌均勻至完全混合。

(4)混合糊冷卻到40℃后，加入檸檬汁攪拌均勻，過篩備用。

(5)淡奶油打發至6分發；將打發好的淡奶油加入到混合糊中，攪拌均勻。

(6)攪拌均勻的混合糊倒入用錫箔紙包好的慕斯磨具中冷藏4 h。

(7)從冰柜取出脫模切塊。

1.2.3羅漢果液的制備

將羅漢果洗凈去殼后(料液比為1∶3)，用煮茶器設置溫度20～100℃(以20℃為間隔)分別煮制不同溫度羅漢果液，時間分別設置為10、20 min，煮制完成后，對羅漢果液進行感官評價，確定羅漢果的最優處理方式。

1.2.4單因素試驗

本試驗對影響慕斯蛋糕的3個主要因素：淡奶油添加量、牛奶與羅漢果液添加比例、明膠與魔芋粉添加比例分別進行研究。淡奶油添加量260、280、300、320、340 g；牛奶與羅漢果液添加比例5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1；明膠與魔芋粉添加比例6∶4、4∶6、3∶7、5∶5、7∶3。采用單一變量控制法進行單因素試驗，考察各因素對慕斯蛋糕品質的影響，對成品進行感官評定及均質性檢驗。

1.2.5響應面法優化慕斯蛋糕配方

在單因素試驗結果基礎上，分別以感官評價和均質性為指標，采用3因素3水平響應面設計方法，確定影響慕斯蛋糕主要的影響因素淡奶油的含量、牛奶與羅漢果液的比例、明膠與魔芋粉的比例，響應面試驗因素水平表見表1。

表1 響應面試驗因素水平表

1.3 指標測定方法

1.3.1羅漢果處理方法與評分標準

將羅漢果洗凈去殼后，用煮茶器設置不同溫度及時間煮制羅漢果液，并進行感官評價。感官評分標準見表2，采用描述性感官分析[13]的評分法進行打分，評分采用百分制。

表2 羅漢果液感官評價表

1.3.2慕斯蛋糕感官評價

邀請10名成員進行品嘗，以蛋糕樣品的氣味、外觀，口感等感官指標為依據，進行逐一評分，經過整理后對10名成員的分數取平均值，記作該組蛋糕樣品的感官評分。感官評分標準見表3，采用描述性感官分析的評分法[14]進行打分，評分采用十分制。

表3 羅漢果與魔芋粉慕斯蛋糕感官評價表

1.3.3均質性的檢測方法[15]

慕斯蛋糕測試在物性測試儀上裝上P/5 mm探頭；在T.A.Setting中選擇測試參數，預檢測速度為1.50 mm/s，測試速度為1.00 mm/s，測試后速度為1.00 mm/s，目標模型為Distance，距離為8.000 mm，觸發力為5.0g。結束后繪制對應的曲線。

1.4 數據的處理與分析

制作響應面試驗的過程中，采用Design Expert.V8.0.6處理數據，并進行顯著性水平的分析。

2 結果與分析

2.1 羅漢果處理方式對其感官評分的影響

羅漢果處理感官評價得分見表4。

表4 羅漢果處理感官評價

由表4分析得出，羅漢果的煮制溫度及時間對羅漢果液的口感、外觀及氣味均存在一定的影響。當控制羅漢果浸泡溫度為60℃，浸泡時間為20 min時，感官得分優于其他試驗組，其綜合評分達95分。分析原因在于，溫度過低不能浸出羅漢果汁液，溫度過高，則容易形成浮渣，影響感官得分。鑒于此，確定羅漢果的最佳浸泡溫度為60℃，浸泡20 min。

2.2 淡奶油含量對慕斯蛋糕感官和均質性的影響

預配方中的其他成分不變，選取淡奶油5個梯度，分別為260、280、300、320、340 g，進行試驗，結果如圖1所示。

圖1 淡奶油添加量對慕斯蛋糕感官及均質性影響

淡奶油的添加賦予蛋糕松軟口感，由圖1分析可知，隨著淡奶油添加量的增加，慕斯蛋糕的感官評分值及均質性均呈現先增大后減小的趨勢。當淡奶油添加量為為280 g時蛋糕樣品的感官評分值及均質性都達到了最高點，分別為8.6及265.042，此時蛋糕的口感細膩且質地均勻，而當淡奶油添加量超過280 g時，制得蛋糕成品出現塌陷，奶油味過重。據此，認為最佳添加量為280 g。

2.3 牛奶與羅漢果液添加比例對慕斯蛋糕品質的影響

預配方中的其他成分不變，選取牛奶與羅漢果液添加比例5個梯度，分別為5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1，進行試驗，結果如圖2所示。

圖2 牛奶與羅漢果液比例對慕斯蛋糕的感官和均質性影響

牛奶與羅漢果液添加比例對慕斯蛋糕感官評分及均質性皆有顯著影響[16]，具體見圖2。當添加比例控制為8∶2時，蛋糕樣品感官評價得分和均質性都達到了最高分值，分別為9.1及271.554。若牛奶及羅漢果液添加量過大時，蛋糕水分過大，性狀較為黏軟，感官分值及均質性較低。

2.4 明膠與魔芋粉比例對慕斯蛋糕品質的影響

預配方中的其他成分不變，選取明膠與魔芋粉添加比例5個梯度，分別為6∶4、4∶6、3∶7、5∶5、7∶3進行試驗，結果如圖3所示。

圖3 明膠與魔芋粉添加比例對慕斯蛋糕的感官與均質性影響

明膠是膠原部分水解而得到的一類蛋白質，明膠與膠原具有同源性。魔芋粉作為食品增稠粘結劑。兩者的合理比例，可起到良好的塑型作用。由圖3可知，當控制明膠與魔芋粉比例為3∶7時，蛋糕樣品的感官評分及均質性都達到了最高點。

2.5 響應面試驗的設計及其結果處理分析

在單因素試驗的基礎上，進行響應面試驗[17-18]，結果見表5。

2.5.1回歸模型的建立分析

用Design Expert.V8.0.6軟件對表5中制作的蛋糕樣品得出的感官評分和均質性的數據進行分析，得出三個主要影響因素與感官評價響應值和三個主要影響因素與均質性響應值之間的結果見表6及回歸方程：

表5 響應面曲面試驗設計與結果

表6 回歸方程方差分析表

Y感官=5.14+0.21A-0.17B+0.29C-

0.33AB+0.40AC+0.17BC+

1.51A2+1.48B2+1.06C2

Y均質性=234.14+2.28A-2.60B+3.80C-

3.67AB+4.59AC+3.53BC+

19.73A2+18.24B2+12.93C2

另外，從表6回歸模型系數顯著性檢驗結果可知，感官評分模型中一次項A、B、C，P值都為極顯著；交互項AB、AC為極顯著，BC為顯著；二次項A2、B2和C2的P值也為極顯著。均質性模型中一次項A、B、C，P值均為極顯著；交互項AB、AC、BC為極顯著；二次項A2、B2和C2的P值也為極顯著。表明各個影響因素對于羅漢果與魔芋粉慕斯蛋糕的感官評分及均質性的影響程度較大，不是簡單的線性關系。

2.5.2響應面感官評分與均質性評分圖形及分析

響應面感官評分與均質性評分圖形及分析[19-20]見圖4、圖5。圖4及圖5是根據回歸方程而制作的響應面三維圖，反映影響慕斯蛋糕感官評分因素之間的交互作用。響應曲面坡度越陡峭，說明響應值受到相應因素變化的影響越顯著。由圖4、圖5可知，響應面圖形陡峭，表明三因素間的交互作用對慕斯蛋糕感官評分值及均質性的影響均顯著，與表6的數據分析結果一致。

圖4 各兩因素交互作用對蛋糕感官評分影響的響應面圖

圖5 各兩因素交互作用對蛋糕均質性影響的響應面圖

2.5.3配方的優化組合及驗證

按照響應面試驗所得結果和多項式方程，利用 Design-Expert V8.0.6軟件計算，結合感官和均質性，得出最佳條件為：淡奶油300 g、明膠∶魔芋粉3∶7、牛奶∶羅漢果液7∶3時，感官得分為7.2，運用公式計算的感官得分為7.23，均質性為281.261，運用公式計算的均質性為280.69。感官與均質性預測值與Design-Expert V8.0.6軟件計算的結果基本吻合，表明該試驗數據可行且有效。

3 結論

通過單因素試驗表明，在淡奶油含量為280 g，牛奶與羅漢果液比例為8∶2，明膠與魔芋粉比例為3∶7時，慕斯蛋糕的感官分值及均質性都達到了最佳水平，且質地均勻細膩，口感較好。在單因素試驗研究的基礎上，設計3因素3水平進行響應面試驗，進一步優化試驗方案。試驗模型表現極顯著性(P<0.01)，準確度和精密度均較高。得出最佳的羅漢果與魔芋粉慕斯蛋糕的配方為，淡奶油300 g、明膠∶魔芋粉3∶7、牛奶∶羅漢果液7∶3，感官得分為7.2，均質性為281.261與Design Expert.V8.0.6軟件計算的感官預測值和均質性預測值較為吻合，因此該試驗設計方法可行有效。