响应面试验优化玫瑰枣泥蛋糕工艺

周航，钟志惠，陈泗林，张松

（四川旅游学院，四川成都610100）

响应面试验优化玫瑰枣泥蛋糕工艺

周航，钟志惠，陈泗林，张松*

（四川旅游学院，四川成都610100）

为得出玫瑰枣泥蛋糕的最佳工艺条件，试验在单因素筛选的基础上，选取枣泥添加量、泡打粉添加量、烘烤时间为自变量，感官评定得分为响应值，利用Box-Behnken中心组合设计原理和响应面分析法，对玫瑰枣泥蛋糕的工艺进行优化。确定其最优工艺参数为：低筋面粉200 g，鸡蛋200 g，大豆油160 g，红糖100 g，玫瑰花8 g，枣泥220 g、泡打粉5 g，在上火200℃/底火160℃条件下烘烤时间20 min。在此条件下生产的蛋糕矿物质含量丰富，组织均匀细腻，具有良好的口感。

响应面；蛋糕；工艺优化

玫瑰是食药兼优的花卉，具有良好的食用价值和保健功能[1]。在中国一直作为名贵药材，广泛用于中医处方配药。中医认为，玫瑰花叶甘微苦，性温，无毒，入肝脾二经。《食物本草》谓其“主利肺脾，益肝胆，食之芳香甘美，令人神爽”。玫瑰香气浓郁，是一款适合女性的功能性食品原料。尉芹等[2]检测玫瑰花黄酮类含量高达8.165%，黄酮类化合物具有多种生物活性，有较强的抗氧化自由基作用。此外玫瑰花中还含有较多的膳食纤维成分，可以改善便秘，利于减肥[3]。

红枣一直被视为滋补佳品，有“天然的维生素丸”之称[4]，现代医学研究表明，红枣有明显的抗疲劳、增强机体免疫能力的功效，能补中益气，养血壮神、美容护肤、延缓衰老[5-6]，是药食同源的食材之一。红糖是甘蔗的茎经压榨取汁炼制而成的赤色结晶体。红糖性温、味甘，入脾，有化瘀生津、散寒活血、暖胃健脾的功效，特别适女性、儿童及贫血病人食用[7]。

纸杯蛋糕市场前景广阔，深受消费者欢迎。本研究是以玫瑰、枣泥为主要原料，以红糖代替传统配方中的白糖，采用植物大豆油代替黄油，开发出的一款具有养血安神，美容养颜保健功能蛋糕，所得产品风味独特，营养丰富，具有广阔的市场前景。

1 材料与工艺

1.1 原料

红枣：阿瓦提县多浪红枣果品有限公司；玫瑰花（干制）：济南万丰玫瑰制品有限公司；太古红糖：太古糖业（中国）有限公司；低筋小麦粉：大成良友食品（上海）有限公司；大豆油：中粮东海粮油工业（张家港）有限公司；泡打粉：桂林市红星化工有限公司；鸡蛋：市售，常规普通原料。

1.2 设备

香山EK813电子秤（精确至1 g）：广东香山衡器集团股份有限公司；力丰B-20搅拌机：广州市番禺力丰食品机械厂制造；XYF-3K远红外线食品烤炉：广州红菱电热设备有限公司；中号卷边烘焙纸杯（上宽口6.8 cm×下宽4.8 cm×高 3.8 cm）。

1.3 基本配方

根据前期试验，设定玫瑰枣泥蛋糕基本配方如表1。

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

1.4 工艺流程

1.5 操作要点

1.5.1 枣泥和玫瑰花瓣制备

玫瑰花（干制）去花柄、花蒂、花托不用，取花瓣备用。将红枣洗净后，加水没过红枣煮20 min，煮至红枣能脱核时沥水，待冷却至室温后去核压成泥备用。

1.5.2 制作步骤

按基础配方称量好原料。冷却后的枣泥和玫瑰花瓣倒入搅拌机，6档～8档快速搅拌，搅拌过程中分次加大豆油，将枣泥和油充分乳化搅拌均匀备用。将鸡蛋倒入搅拌桶中，加入红糖，6档～8档高速搅拌，在搅拌过程中，红糖快速溶于蛋液，并不断拌入空气，形成蛋糖混合的泡沫结构，蛋糖混合物体积膨胀到原来的2倍～3倍左右（判定标准：蛋液在指尖竖起尖峰，2 s后慢慢下垂或有明显的白色纹理不消失即可，不能打发过度），将油枣泥、玫瑰花加入打发的蛋液中慢速混匀，然后加入过筛面粉、泡打粉轻轻搅拌混合成均匀发松的面糊。

1.5.3 烘烤、冷却包装

调制好的面糊及时装入烘烤纸杯，每个重量60 g，轻轻抖动纸杯排除里面不均匀的大气泡。（此配方大约分量为13杯）烤箱预热，烘烤温度上火200℃/下火160℃，将蛋糕放入烤箱中烘烤至成熟后取出，后放于通风透气处冷却至室温后进行包装和检测。

1.6 试验设计

1.6.1 单因素试验设计

参照基础配方，经过前期预试验，选取对品质产生较大影响的4项：枣泥的添加量、泡打粉的添加量、玫瑰的添加量、烘烤时间为试验因素，通过蛋糕比容、烘焙损失率的测定和感官得分探讨其对玫瑰枣泥蛋糕感官效果和品质的影响，筛选出最佳参数，再在此基础上设计响应面试验[8]。

1.6.2 响应面优化工艺设计

根据相关性以及显著性分析结果，筛选出显著影响感官评分的原料，选取感官评分（模糊综合评价法）作为最终的评分标准。在单因素的试验基础上，选择泡打粉的添加量、玫瑰添加量、烘烤时间为自变量，设定上下限。响应面法试验因素与水平见表2，利用响应面法设计出三因素三水平的响应面试验，确定玫瑰枣泥蛋糕的最佳工艺参数。

表2 响应面试验因素水平表Table 2 Factors and levels of response surface experiment

1.7 指标与检测方法

1.7.1 玫瑰枣泥蛋糕感官评价标准

蛋糕的感官品质评价参考GB/T24303-2009《粮油检验小麦粉蛋糕烘焙品质实验海绵蛋糕法》进行评定，将蛋糕的色泽表现、香味、组织形态、滋味口感、弹韧性和综合感觉6项主要决定蛋糕质量的指标作为感官评定项目，选取11名学习食品专业经训练并有经验的感官评价人员组成品评小组，对蛋糕进行感官评价，采用百分制对玫瑰枣泥蛋糕的感官质量进行评分，结果取平均值，评分标准见表3。

1.7.2 蛋糕比容的测定

参考郝月慧等[9]对蛋糕比容的测定方法。采用小米置换法测定蛋糕比容。

计算公式为：蛋糕比容（mL/g）=蛋糕体积（mL）/蛋糕质量（g）

1.7.3 烘焙损失率的测定

将烘焙前单个蛋糕面糊重量与烘焙后单个蛋糕的重量进行对比。

表3 玫瑰枣泥蛋糕感官评定标准Table 3 Criteria for sensory evaluation of rose petal jujube cup cakes

烘焙损失率/%=[烘焙前单个蛋糕面糊重量（g）-烘焙后单个蛋糕的重量（g）]/烘焙前单个蛋糕面糊重量（g）×100

1.7.4 矿物质元素的测定

蛋糕样品委托广州化联质量检测技术有限公司进行矿物质元素测定，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）[10]测定。

1.7.5 数据处理

试验所得数据由SPSS 17.0和Design-Expert 8.0软件处理。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 枣泥添加量对蛋糕品质的影响

枣泥能够增加蛋糕的香味和色泽，提升蛋糕的口感。根据前期的预试验，选择枣泥量分别为180、200、220、240、260 g进行单因素试验考查对品质的影响，结果见图1。

图1 枣泥添加量对蛋糕品质的影响Fig.1 Effect of the amount of added jujube mud

由图1可知，随着枣泥添加量的增加，蛋糕比容逐渐降低，烘焙损失率无明显变化，蛋糕的颜色随着枣泥量的增加而变深，感官评定得分呈先增加后降低的趋势。枣泥量为220 g时，感官评分达到最高值，此时蛋糕比容1.69 mL/g。枣泥量在200 g～240 g范围内，感官评分间差异显著（P＜0.05）。

2.1.2 玫瑰添加量对蛋糕品质的影响

玫瑰已广泛应用在烘焙产品的研究与开发中。添加玫瑰的蛋糕玫瑰香味突出，能够提升蛋糕的口感和档次。在多次试验基础上，选择干玫瑰花瓣量分别为2、4、6、8、10 g 进行单因素试验，其结果如图 2 所示。

图2 玫瑰添加量对蛋糕品质的影响Fig.2 Effect of the amount of added rose petal

试验表明，随着玫瑰花瓣添加量的增大，蛋糕玫瑰香味突出，比容变化不明显，感官评分呈现先一直增加后突然降低的趋势，当玫瑰量为8 g时，感官评分达到最高值，玫瑰量继续增加到10 g后，感官评分反而降低，究其原因，玫瑰量添加过大后，成品蛋糕中花瓣过多，影响咀嚼口感，带来不良的感官体验，导致评分下降。

2.1.3 泡打粉添加量对蛋糕品质的影响

泡打粉能增加产品体积，产生松软的组织，增加产品的美味感。试验选择泡打粉添加量分别为：0、2.5、5、7.5、10 g进行单因素试验考查对蛋糕品质的影响，其结果如图3所示。

从结果可以看出，随着泡打粉添加量的变化，蛋糕感官评分间差异显著（P＜0.05），不添加泡打粉的蛋糕，口感较紧实，蛋糕膨松度和松软度不够。随着泡打粉添加量的增大，蛋糕体积增大明显，比容增大，泡打粉量为10 g时，蛋糕在烘烤成形之前就因为膨胀太大而塌陷，蛋糕质地松散易碎，内部气孔粗大，碱味突出，感官评分最低。

2.1.4 烘烤时间对蛋糕品质的影响

图3 泡打粉添加量对蛋糕品质的影响Fig.3 Effect of the amount of added baking powder

烘烤的时间与温度是蛋糕制作中重要一环。蛋糕面糊送入烤箱后，黏稠状乳化液转变成固相凝胶体，蛋糕内部组织形成多孔洞的瓤状结构，使蛋糕松软有弹性；而面糊表面在烘烤高温下，糖类发生焦糖化反应，颜色变深，散发出蛋糕特有的香味；泡打粉在加热过程中产生气体，形成蛋糕疏松结构。根据前期预试验，选择烘烤温度为上火200℃，下火160℃，烘烤时间分别为 16、18、20、22、24 min 进行单因素试验考查其对蛋糕品质的影响，其结果如图4所示。

图4 烘烤时间对蛋糕品质的影响Fig.4 Effect of the amount of added baking time

结果发现，蛋糕比容间差异不显著，16 min～22 min之间感官评分间差异显著（P＜0.05）。烘烤16 min后取出的蛋糕未完全成熟，内部黏糊组织并未完全凝结，烘烤18 min时蛋糕内部无黏糊组织，但颜色较浅，24 min时，蛋糕颜色较深，表皮发硬，蛋糕底部焦黑，品尝口感差。

2.2 响应面法优化试验结果

2.2.1 响应面试验设计及结果分析

根据设计的试验方案，以不同的枣泥添加量、泡打粉添加量、烘烤时间进行17次试验。其中12个试验点为析因点，自变量取值由A、B、C构成；余下为区域中心点，中心点试验重复5次用于估计试验误差。试验方案采用以感官评分为响应值的单一试验结果，利用Box-Behnken设计矩阵回归拟合综合感官评分与各个响应因素之间的回归方程，具体响应数据结果见表4。

表4 响应面试验设计结果Table 4 Experimental results of response surface analysis

用软件对表4中数据进行二次多元回归拟合分析，得到感官综合评分对响应面因素的二次多项回归方程如下：Y=+88.53+0.54A-1.42B-0.43C+1.30AB-0.70AC+0.79BC-2.95A2-3.36B2-2.99C2

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

方程回归模型的决定系数R2为0.9779，P＜0.0001，说明模型达到极显著水平，失拟项P为0.810 6，影响不显著，说明该方程拟合度良好。因此，可以应用此方程描述各响应变量和响应值的关系，以评价各因素对相应值影响的显著性[11]。在所选取的三因素水平范围内，F值的大小代表各因素对蛋糕感官评分影响的强弱，F值越大，说明影响作用越强，按照对结果影响排序为：B泡打粉添加量＞A枣泥添加量＞C烘烤时间。

2.2.2 响应面图形分析

根据回归方程作出响应面图，观察图像分析3个因素对感官得分的影响，结果见图5～图7。

图5 枣泥添加量与泡打粉添加量的交互作用对综合感官评分的影响Fig.5 Surface plots of sensory results affected by jujube mud addition and bakingpowder addition

图6 枣泥添加量与烘烤时间的交互作用对综合感官评分的影响Fig.6 Surface plots of sensory results affected by jujube mud addition and baking time

响应面图能直接反应各因素与响应值的关系及各个因素间的相互作用，响应面坡度越陡、等高线密集成椭圆形表明两个因素交互作用的影响越大[12]。从图5～图7可以看出，3个响应面均为开口向下的凸行曲线，说明响应值存在极大值，说明配方的最优条件存在于所设计的因素水平范围内。

2.2.3 玫瑰枣泥蛋糕最佳工艺参数的确定

图7 泡打粉添加量与烘烤时间的交互作用对综合感官评分的影响Fig.7 Surface plots of sensory results affected by baking powder addition and baking time

通过Design Expert 8.0对所得回归方程求解，固定低筋面粉添加量为200 g，鸡蛋添加量为200 g，大豆油添加量为160 g，红糖添加量为100 g，玫瑰花添加量为8 g。在选取的试验范围内得出的玫瑰枣泥蛋糕最佳工艺条件为枣泥添加量221.15 g、泡打粉添加量4.47 g、烘烤时间19.79 min。在此条件下，感官评定得分可达88.72。根据实际操作的可行性，将工艺条件调整为枣泥添加量220 g、泡打粉添加量5 g、烘烤时间20 min。对此条件进行3次验证试验，所得玫瑰枣泥蛋糕感官评分平均分为89.11，接近预测值88.72，因此，基于响应面法所得的最佳配方准确可靠，具有实际应用价值。

2.3 玫瑰枣泥蛋糕矿物质元素的测定结果

玫瑰枣泥蛋糕矿物质元素的测定结果见表6。

表6 玫瑰枣泥蛋糕矿物质元素含量Table 6 The mineral content of rose petal jujube cup cakes

从表6可以看出，蛋糕中的钾含量最高，为392.3 mg/kg，钾参与细胞新陈代谢和酶促反应，维持渗透压和酸碱平衡，选择玫瑰枣泥蛋糕作为人们的食品之一，可以有效补充钾；此外蛋糕中含丰富的钙、磷元素，特别是钙含量比普通海绵蛋糕[13]增加了49.6%，比螺旋藻蜂巢蛋糕[14]增加了79%，钙是我国人民最易缺乏的营养素，其缺乏症严重影响儿童、青少年和老年人的身体健康，对于大多数缺钙的人来说，玫瑰枣泥蛋糕是很好的补钙食品，能够更大地满足其人体对钙的需求。

3 结论

经过试验分析，确定了玫瑰枣泥蛋糕的最优工艺参数为：低筋面粉200 g，鸡蛋200 g，大豆油160 g，红糖100 g，玫瑰花8 g，枣泥220 g、泡打粉5 g、烘烤时间20 min。在此条件下进行验证试验产品色香味俱佳，感官评分可达89.11分。该蛋糕风味独特，组织均匀细腻，富含多种营养成分和矿物质元素，具备功能性和保健价值，具有广阔的市场前景。

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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

四川省教育厅川研中心项目（CC16Z11）；四川省教育厅自然科学资助项目（17ZB0322）

周航（1978—），女（汉），讲师，硕士，研究方向：焙烤工艺与饮食文化。

*通信作者：张松（1978—），男（汉），讲师，研究方向：面点工艺与食品加工。