无糖淮山药蛋糕的研制

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(1. 江苏财经职业技术学院粮食工程与管理系,江苏淮安 223003; 2. 江苏食品药品职业技术学院食品营养与工程学院,江苏淮安 223001)

淮山药为薯蓣科植物薯蓣(DioscoreaoppositaThunb. )的块茎,属多年生缠绕草质藤本,其性平、味甘,补脾养胃,生精益肺。它富含淀粉、蛋白质、多糖、氨基酸及微量元素、皂甙、黏液质、胆碱、止权素等,具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗衰老、增强免疫等多种功能,它既是一味中药,又是一种常见蔬菜,对人体健康有着重要意义[1 - 2]。

蛋糕是一种常见的辅餐食品,深受消费者喜爱。但目前市场上的蛋糕热量较高,缺乏维生素、矿物质、膳食纤维及其它功能成分[3 - 4]。而用淮山药、木糖醇、麦芽糖醇(液体)研制的无糖淮山药蛋糕,不仅有淮山药独特清香、营养保健功能,而且满足糖尿病、高血糖患者等特殊人群的饮食需要,还提高淮山药综合开发利用价值。无糖食品,传统的认知是没有糖的食品,是给糖尿病患者吃的食品。但就国家标准来讲,根据中国国家标准《预包装特殊膳食用食品标签通则》规定,“无糖”的要求是指固体或液体食品中每100g或100mL的含糖量不高于0. 5g。也就是说,无糖产品只是糖含量比蔗糖产品少,可以有效控制血糖的快速增长。因此本实验以淮山药、木糖醇、麦芽糖醇等为原辅料,开发研制无糖淮山药蛋糕。通过单因素实验确定影响产品品质因素,用正交实验确定产品最佳配方参数,并用SPSS软件进行分析,得出产品最佳工艺配方,研制出色泽自然、富有营养、新鲜无糖淮山药蛋糕,对淮山药的精深加工、食品产业技术革新奠定了基础。

1 材料与方法

1. 1 材料与仪器

淮山药 市售,粗细均匀,无病虫害、损伤及霉变;面粉 江苏省淮安新丰面粉有限公司;鲜鸡蛋、大豆油 市售;植酸、L - 抗坏血酸、乙二胺四乙酸二钠(EDTA - 2Na)、柠檬酸 郑州天华食品添加剂有限公司,均为分析纯;木糖醇、麦芽糖醇、安赛蜜、甜蜜素、SP蛋糕油、无铝泡打粉 市售,食品级。

BSA - CW电子精密天平 北京赛多利斯天平有限公司;SQ2119多功能食品加工机 上海帅佳电子科技有限公司;JML型胶体磨 温州市兴盛轻工机械有限公司;B20型打蛋机 广州市立丰食品机械厂;SM - 603T型电烤炉 新麦机械(无锡)有限公司。

1. 2 实验方法

1. 2. 1 工艺流程

1. 2. 2 操作要点 热烫[5]将淮山药浸没于70 ～ 80℃热水中热烫10min,钝化酶活性。

去皮、切片[5]用不锈钢刀操作,要求快速将去皮的淮山药浸入准备好的护色液中,切片厚度3 ～ 4mm;淮山药皮富含皂甙、多糖等多种营养保健成分,皮和料头不可丢弃,应综合利用,可用于提取皂甙、多糖等。

护色[5]采用无硫护色,其护色液配方为植酸0. 15g/kg、L - 抗坏血酸0. 2g/kg、柠檬酸10g/kg、EDTA- 2Na 0. 2g/kg。

打浆、胶磨:用滤网除去护色液表面漂浮的杂质,将淮山药片和护色液按1∶ 1的重量进行打浆,随后用胶体磨把山药浆磨细,冷藏备用。

搅打蛋液:将全蛋、木糖醇、麦芽糖醇(液体)放入搅拌缸隔水加热至糖醇溶解,装上钢丝网打蛋器以快速搅打至蛋液呈浓稠松发状、色泽呈乳白色、以手勾起大约2s滴一滴时即可。

蛋糊搅打起发:将无铝泡打粉与面粉混匀、过筛,加入搅打好的蛋液中,以慢速拌匀即可;加入蛋糕油,快速搅打至蛋糊达最大体积;再依次加入大豆油、山药浆、水慢速拌匀即可。

入模烘烤:搅打完成的蛋糊立即装模,在160℃烘烤30min,然后升温到180℃直至蛋糕成熟。

1. 3 实验设计

1. 3. 1 单因素实验设计 根据文献调查[6 - 8]及初步实验,选定山药浆、木糖醇、麦芽糖醇(液体)、无铝泡打粉、SP蛋糕油五个因素,设计单因素实验。

其他原辅料用量为:面粉100g,鲜鸡蛋200g,大豆油20g,水10g,安赛蜜、甜蜜素的用量依糖醇的用量而定。

1. 3. 1. 1 山药浆用量单因素实验设计 准确称取山药浆60、80、100、120、140、160g,并准确称取木糖醇60g,麦芽糖醇40g,泡打粉2. 0g,蛋糕油10g,按照工艺流程及加工要点进行实验,分别对产品进行感官评价。

1. 3. 1. 2 木糖醇用量单因素实验设计 准确称取木糖醇10、20、30、40、50、60g,并准确称取山药浆120g,麦芽糖醇40g,泡打粉2. 0g,蛋糕油10g,按照工艺流程及加工要点进行实验,分别对产品进行感官评价。

1. 3. 1. 3 麦芽糖醇用量单因素实验设计 准确称取麦芽糖醇30、40、50、60、70、80g,并准确称取山药浆120g,木糖醇60g,泡打粉2. 0g,蛋糕油10g,按照工艺流程及加工要点进行实验,分别对产品进行感官评价。

1. 3. 1. 4 泡打粉用量单因素实验设计 准确称取泡打粉1. 6、1. 8、2. 0、2. 2、2. 4、2. 6g,并准确称取山药浆120g,木糖醇60g,麦芽糖醇40g,蛋糕油10g,按照工艺流程及加工要点进行实验,分别对产品进行感官评价。

1. 3. 1. 5 蛋糕油用量单因素实验设计 准确称取蛋糕油7、8、9、10、11g,并准确称取山药浆120g,木糖醇60 g,麦芽糖醇40g,泡打粉2. 0g,按照工艺流程及加工要点进行实验,分别对产品进行感官评价。

1. 3. 2 正交实验设计 以山药浆用量、木糖醇用量、麦芽糖醇用量、泡打粉用量为正交因素,结合加入量、膨松度、经济性等指标,建立L9(34)正交实验。通过正交实验确定无糖淮山药蛋糕最优配方,实验因素水平参见表1。

表1 正交因素水平实验设计Table 1 Factors and levels in the L9(34)orthogonal array design

直接运用SPSS软件进行正交设计[9],所有实验重复3次,分别平行取样。数据分析采用SPSS软件进行处理。

1. 4 品质评定

1. 4. 1 感官评价 蛋糕品质评定以蛋糕感官质量评分为主,以蛋糕比容为参考,综合评定最佳配方。从蛋糕的色泽、外观、组织结构、滋味与口感4方面评定产品的质量,由10位具有一定食品专业知识的人员根据蛋糕的感官质量指标进行评分。具体评定指标见表2。

1. 4. 2 蛋糕比容的测定 参考文献[10]，菜籽替代法,蛋糕的比容按下列公式计算:

1. 4. 3 理化卫生指标的测定 各项理化卫生指标按照《糕点通则》GB/T 20977 - 2007进行检测评价。

2 结果与分析

2. 1 单因素实验结果

2. 1. 1 山药浆添加量 由图1可知,山药浆添加量对蛋糕感官品质和比容的影响均比较明显。当山药浆添加量为120g时感官评分最高,随后稍有降低。蛋糕的比容随山药浆添加量的增加而降低,比容小于3. 0的蛋糕疏松程度达不到蛋糕产品要求。另外,山药价格较高,对生产成本影响显著。因此,在设计正交实验时山药浆添加量选择80 ～ 120g较好。

表2 感官质量评分标准Table 2 Sensory evaluation standards

图1 山药浆用量对蛋糕品质的影响Fig. 1 The effect of adding quantity of Dioscorea opposita Thunb paste to the sense quality of cake

2. 1. 2 木糖醇添加量 由图2可知,当木糖醇添加量为60g时感官评分最高(蛋糕比容也符合产品要求),随后稍有降低。另外,木糖醇价格较高,对生产成本影响显著。因此,在设计正交实验时木糖醇添加量选择50 ～ 70g较好。

图2 木糖醇用量对蛋糕品质的影响Fig. 2 The effect of adding quantity of xylitol to the sense quality of cake

2. 1. 3 麦芽糖醇添加量 由图3可知,麦芽糖醇对无糖淮山药蛋糕感官品质和比容的影响与木糖醇相类似,且麦芽糖醇对感官品质的影响更为显著。本实验所用麦芽糖醇是液体型,其甜度为所用木糖醇的25% ～ 30%,成本较低。因此,麦芽糖醇的添加量选择40 ～ 60g进行正交实验比较合适。

图3 麦芽糖醇用量对蛋糕品质的影响Fig. 3 The effect of adding quantity of maltitol to the sense quality of cake

2. 1. 4 泡打粉添加量 由图4可知,随着泡打粉添加量的增加,无糖淮山药蛋糕的感官品质先升高后降低,当泡打粉添加量为2. 0g时最大(用量过多蛋糕内部气孔会大而多,组织状态和口感反而不好),而蛋糕比容随泡打粉添加量增大而增加。考虑到泡打粉作为食品添加剂,在满足使用效果的情况下其用量越少越好,故泡打粉的添加量选择1. 6 ～ 2. 0g进行正交实验较合适。

图4 泡打粉用量对蛋糕品质的影响Fig. 4 The effect of adding quantity of baking powder to the sense quality of cake

2. 1. 5 蛋糕油添加量 由图5可知,蛋糕油添加量对无糖淮山药蛋糕感官品质和比容的影响效果趋势一致,但对比容影响效果更显著。当蛋糕油用量为10g时,蛋糕的感官品质和比容均很好。为此本实验蛋糕油用量为10g。

图5 蛋糕油用量对蛋糕品质的影响Fig. 5 The effect of adding quantity of cake oil to the sense quality of cake

表4 以感官评分为指标的正交实验方差分析Table 4 The variance analysis of orthogonal experiment

注:aR2=0. 915(调整后的R2=0. 877)。

2. 2 正交实验优化

2. 2. 1 正交实验 根据以上单因素实验结果,其中,蛋糕油的用量对产品品质的影响变化较小,故选择山药浆用量(A)、木糖醇用量(B)、麦芽糖醇用量(C)、泡打粉用量(D)四个因素,并依据单因素实验结果(蛋糕油用量10g),各选三个水平进行正交实验,其结果见表3、表4。

表3 正交实验设计及结果Table 3 The design and results of orthogonal experiment

2. 2. 2 以感官评分为指标的方差分析 采用SPSS软件对9组实验数进行方差分析,见表4,得到III型平方和和显著性分析,山药浆用量的F=41. 664,p<0. 01,差异极显著;木糖醇用量的F=0. 767,p>0. 05,差异不显著;麦芽糖醇用量的F=6. 206,p<0. 01,差异极显著;泡打粉的F=47. 859,p<0. 01,差异极显著。F检验结果表明,除木糖醇用量对无糖蛋糕品质不具有显著影响外,不同的山药浆用量、麦芽糖醇用量、泡打粉用量对无糖蛋糕品质都有极显著的影响。

由表3、表4可知,各因素对无糖淮山药蛋糕品质影响作用的顺序为D(泡打粉用量)>A(山药浆用量)>C(麦芽糖醇用量)>B(木糖醇用量),无糖淮山药蛋糕最佳配方为A2B3C2D2,即正交实验最优结果为:山药浆100g,木糖醇70g,麦芽糖醇50g,泡打粉用量为1. 8g时,产品品质最佳。

为验证正交实验所得最佳组合的可靠性,对最优组合进行了三次平行实验,所得无糖山药海绵蛋糕的感官评分均值为96. 9(比容为3. 60),比正交实验中感官评分最高的组合(实验号6)高,故选用A2B3C2D2作为最优组合。

2. 2. 3 理化卫生指标 产品的理化卫生指标检验结果为水分43%;蛋白质10%;总糖0. 3%;酸值(以脂肪计)2. 1mg/g;过氧化值(以脂肪计)0. 15mg/kg;铅(以Pb计)0. 02mg/kg;砷(以As计)0. 02mg/kg;细菌总数90cfu/g;大肠菌群数2MPN/100g;致病菌未检出。

3 结论

通过正交实验并采用SPSS软件对实验数据进行方差分析,除木糖醇用量对无糖蛋糕品质不具有显著影响外,不同的山药浆用量、麦芽糖醇用量、泡打粉用量对无糖蛋糕品质都有极显著的影响,各因素对无糖淮山药蛋糕品质影响作用的顺序为泡打粉用量>山药浆用量>麦芽糖醇用量>木糖醇用量,无糖淮山药蛋糕生产的最佳工艺条件为:以面粉100g、鲜鸡蛋200g、木糖醇70g、液体麦芽糖醇50g、无铝泡打粉1. 8g、大豆油20g、山药浆100g、蛋糕油10g、水10g等为原辅料,经蛋液搅打、蛋糊搅打起发、入模、160℃烘烤30min,然后升温到180℃直至蛋糕成熟。该配方生产的无糖淮山药蛋糕色泽自然,品质最佳。

本次实验选择淮山药、木糖醇等作为主要原辅料,通过单因素实验与正交实验,研究各因素对产品质量的影响,而实验中的烘烤时间、温度对蛋糕品质的影响尚需进一步研究。

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