菊粉玉米蛋糕的品质优化

周大宇，李怡莹，蔚彦平，侯 昱，崔 哲，崔怀田，刘瑞琦，李禹枢，朱丹实，刘 贺*，

（1.渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁 锦州 121013；2.阜新和润生物技术有限公司，辽宁 阜新 123000）

0 引言

菊粉是一种复杂的聚合多糖碳水化合物，在菊芋的块茎、菊苣根中含量较高.菊粉主要应用领域在食品和制药方面.菊粉在食品领域中，作为脂肪或糖的代替物、增稠剂等［1］，改善食品的质构性状、提高其加工性能［2］.菊粉在制药领域的用途包括蛋白质的稳定、改良药物的传递以及菊粉的生理和疾病修饰作用，其可进一步应用于结肠特异性药物给药以及稳定和改良疫苗制剂［3］.其具有增强免疫力、降血糖、提高营养物的生物利用率、维持脂类代谢平衡等多种生理活性［4］.

玉米（Zea mays L.）是中国重要的粮食作物，有 “软黄金” 之美誉［5］.其含有72.2 g糖类、8.5 g蛋白质、4.3 g脂肪、210 mg磷、22 mg钙和1.6 mg铁［6］.其具有预防高血压、预防冠心、降低胆固醇及防癌抗癌等营养保健作用［7-8］.

蛋糕是人们日常生活中常见的休闲食品，具有质地松软、香味浓郁、方便食用、等特点［9］.菊粉和玉米粉虽然营养丰富，不过菊粉与蛋白质的相互作用以及玉米粉的粗糙口感会对蛋糕的品质造成很大的影响.因此，本文研究了以小麦粉和玉米粉为主原料，通过单因素试验和正交试验对菊粉玉米蛋糕的配方进行了优化.在此配方下制作出的菊粉玉米蛋糕满足消费者对营养价值、保健功能的要求，增加菊粉、玉米粉的附加值，有利于提高蛋糕制品的经济效益.

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菊粉：阜新和润生物技术有限公司；小麦粉：深圳南海粮食工业有限公司；玉米粉：沈阳新佳食品销售有限公司；植物油：金龙鱼大豆油；泡打粉、白砂糖、鸡蛋、塔塔粉、食盐：市售.其中小麦粉含有11%蛋白质、1.6%脂肪、73.5%碳水化合物等；玉米粉含有7.5%蛋白质、3.2%脂肪、71.9%碳水化合物等；菊粉来自菊苣根茎，含有8.3%碳水化合物、88%膳食纤维等.

AR224CN电子天平：上海奥豪斯仪器有限公司；JA21002型精密电子天平：上海舜宇恒平科技仪器有限公司；DHG-9240A型电热鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司；JB-2A型磁力搅拌器：上海雷磁创益仪器仪表有限公司；TA.XT-Plus型质构仪：英国Stable Micro System公司；YXD60型远红外电热食品烤炉：上海宝珠机械科技发展有限公司.

1.2 实验方法

1.2.1 菊粉玉米蛋糕的制作

1.2.1.1 工艺流程

1.2.1.2 操作要点

菊粉溶解：将菊粉用适量的热水溶解，静置至室温.

蛋黄糊调制：将蛋清、蛋黄进行分离.在蛋黄中分两次加入植物油、白砂糖、食盐、菊粉溶液，搅打均匀至蛋黄液体没有油水分离的现象.后分三次筛入混合好的小麦粉、玉米粉和泡打粉，用硅胶刮刀快速切拌搅匀，至光滑细腻无面粉颗粒.

蛋白霜调制：将搅拌器调至中高速搅打蛋清，在搅打过程中分三次加入白砂糖与塔塔粉.持续搅打至干性发泡，即搅拌器提起时蛋白尖端可以竖立不下垂的状态.

调糊搅拌：用硅胶刮刀先取1/3蛋白霜加入调制好的蛋黄糊中，用刮刀上下翻动搅拌均匀，动作要轻且快；将搅拌好的蛋黄糊倒入剩余蛋白当中，继续采用翻拌的方式搅拌，直至面糊均匀一致，入模.

蛋糕焙烤、冷却：将烤箱的温度调至185℃，预热5 min，将蛋糊倒入涂油植物油的模具，焙烤温度为上火180℃，下火200℃，焙烤时间为55 min左右.出炉后立即倒扣冷却避免塌陷.

1.2.1.3 基础配方

菊粉玉米蛋糕的基础配方为：鸡蛋180 g、小麦粉100 g、水65 g、白砂糖100 g、植物油50 g、食盐1 g、泡打粉1 g、塔塔粉1 g.

1.2.2 单因素试验设计

在工艺条件和其他添加辅料添加量相同的情况下，从小麦粉与玉米粉配比、菊粉添加量、鸡蛋添加量三个方面进行单因素试验设计.其中，小麦粉与玉米粉配比为5∶0，4∶1、3∶2、3∶1、1∶1；菊粉添加量为1 g、2 g、3 g、4 g、5 g；鸡蛋添加量为60 g、120 g、180 g、240 g、300 g.按表1依次改变其中一个因素的取值，依据1.2.1的方法制作蛋糕，进行单因素实验，并考察各因素对蛋糕品质的影响.

表1 菊粉玉米蛋糕单因素水平

1.2.3 正交试验设计

在单因素试验的基础上，以小麦粉与玉米粉配比、菊粉添加量和鸡蛋添加量作为影响蛋糕品质的主要因素，以蛋糕的感官评分为指标，进行3因素3水平正交试验确定菊粉玉米蛋糕最佳配方，原料配比正交试验因素水平设计见表2.

表2 原料配比正交试验因素水平设计

1.2.4 测定方法

1.2.4.1 感官评分方法

由10位专业人员作为食品评定小组，从成品蛋糕的色泽、外观形态、内部结构、弹韧性、气味、口感及口味和杂质7个方面对蛋糕进行感官评价，满分为100分，制定了菊粉玉米蛋糕的感官评分标准见表3.

表3 感官评分标准

1.2.4.2 蛋糕比容测定

采用菜籽替代法测定其比容.成品蛋糕冷却结束，测量其质量为M；把菜籽和蛋糕一起装入量筒中，记录体积V1，取出蛋糕，记录剩下菜籽的体积V2［10］，即测得蛋糕的体积V为：V=V1−V2.再采用公式蛋糕比容（cm3/g）= 蛋糕体积V（cm3）/蛋糕质量M（g）即可算得.

1.2.4.3 蛋糕水分的测定

参照GB 5009.3−2016中的直接干燥法.

1.2.4.4 蛋糕质构的测定

利用TA.XT-Plus型质构仪对取自蛋糕中心部分的25 mm×25 mm×25 mm的块状进行质构特性分析，在TPA模式下，采用P50探头进行试验，测定条件为：测试前速度2.0 mm/s；测试中速度1.0 mm/s；测试后速度5.0 mm/s；压缩距离40%［11］，测定菊粉玉米蛋糕的质构参数有硬度、弹性、粘聚性.

1.2.5 数据处理

所有试验数据重复3次，计算平均值.采用Origin 9.0和SPSS 17.0软件对试验数据进行处理和分析.

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 小麦粉与玉米粉配比对蛋糕品质的影响

以小麦粉和玉米粉的总量为100 g恒定不变.小麦粉与玉米粉配比对蛋糕品质的影响结果如图1，2，3.由图1，2，3可知，在小麦粉和玉米粉的比例5∶0、4∶1、3∶2、3∶1和1∶1中，菊粉玉米蛋糕的硬度逐渐增加，弹性和粘聚性逐渐下降，蛋糕的比容也出现明显的减小，蛋糕的含水量在小麦粉与玉米粉配比为4∶1时最大，后随着玉米粉添加量的增多，含水量逐渐减小，蛋糕的感官品质也下降很多.Maneini研究发现，蛋糕品质与硬度是负相关的关系；而与粘聚性、弹性是正相关的关系［11］.玉米粉在加工中难以糊化，会冲淡面粉面筋的浓度，而且玉米粉中存在吸水性差、膨润性弱的纤维素，使面粉中的面筋蛋白无法充分吸水膨胀，阻碍其形成网状结构［12］.由于玉米粉中缺乏面筋蛋白，故与小麦粉混合形成的面糊粘弹性较差，同时因玉米粉中的颗粒较为粗糙，添加较多玉米粉使制作的蛋糕成品产生沙质口感、发干、表面孔隙粗大，而添加少量的玉米粉，对蛋糕的品质并没有很大的影响.故混合粉中小麦粉与玉米粉最佳配比为4∶1，其蛋糕品质与空白试验蛋糕品质相差不大，可以提高蛋糕的营养水平，且不对蛋糕品质造成很大影响.

2.1.2 菊粉添加量对蛋糕品质的影响

菊粉添加量对蛋糕品质的影响结果如图4，5，6.由图4，5，6可知，在菊粉添加量1～5 g中，菊粉玉米蛋糕的硬度逐渐增大，弹性逐渐下降，粘聚性整体处于下降趋势，蛋糕的比容也出现明显的减小，蛋糕的含水量一直处在30%上下浮动，蛋糕的感官评分在菊粉添加量为1 g和2 g时差异不大，之后随着菊粉添加量的增加出现评分降低的情况.菊粉的添加可使面团中自由水和紧密结合水含水率增大，弱结合水含水率减小，说明菊粉既可与面筋蛋白相结合，增加网络结构的紧密性，促进了蛋白质与水分的相互作用；也可作为稀释物质，形成障碍层，抑制了淀粉与水分的相互作用［13］.因菊粉吸湿性强、活性羟基较多、聚合度较高，所以形成的面团黏度增大，不利于面团膨胀，从而增加焙烤食品的硬度［14］.同时，因其极强的吸湿性，对成品蛋糕的感官品质有相反影响，故菊粉的添加量选择2 g，既可以使蛋糕营养丰富，又不会过多的影响蛋糕的品质.

2.1.3 鸡蛋添加量对蛋糕品质的影响

鸡蛋添加量对蛋糕品质的影响结果如图7，8，9.由图7，8，9可知，在鸡蛋添加量60～300 g中，菊粉玉米蛋糕的硬度逐渐减小，水分逐渐增加，粘聚性先增大后减小，在添加量为240 g时达到最大值，比容为先增大后减小，在添加量为180 g时达到最大值，蛋糕的弹性处在54%上下浮动，蛋糕的感官评分先随着鸡蛋添加量的增加逐渐提高，后降低.新鲜蛋液的添加量一旦过多，会因为水分过多而产生蛋糕中间塌陷的，同时会产生过重的蛋腥味，从而掩盖玉米的特殊香味；而新鲜蛋液的添加量过少，蛋糕的体积变化不大，蛋白的起发效果不明显，组织不够充分蓬松，持气力低，会产生硬结［15］.由图8可知，随着鸡蛋添加量的增加，蛋糕的感官评分并非呈现逐渐上升的趋势，相反，鸡蛋添加量过多会出现蛋糕口感粘腻，不清爽的现象.再从蛋糕的制作成本方面考虑，研究确定鸡蛋的添加量为180 g.

2.2 正交试验结果与分析

在单因素的基础上，选择小麦粉与玉米粉配比、菊粉添加量、鸡蛋添加量三个单因素进行3因素3水平正交试验，以感官评分为评定指标，试验结果见表4.

表4 正交试验结果与分析

由表4可知，影响菊粉玉米蛋糕感官评分的因素主次顺序为RA>RB>RC，即小麦粉与玉米粉配比>菊粉添加量>鸡蛋添加量.通过极差分析得到最佳配方为A1B2C1，即小麦粉与玉米粉质量比为4∶1，菊粉添加量为2 g，鸡蛋添加量为120 g.根据蛋糕的整体外观条件以及内部组织结构、感官综合评分等，从耗能节省的角度，比较理想的组合为小麦粉与玉米粉配比4∶1，菊粉添加量为2 g，鸡蛋添加量为120 g.

根据2.1单因素试验结果与分析可得出，当全粉质量总和为100 g时，小麦粉与玉米粉最佳配比为4∶1；最佳菊粉添加量为2 g；最佳鸡蛋添加量为180 g.而根据正交试验结果与分析得出的最佳配方中，最佳鸡蛋添加量为120 g.由此可见，在单因素试验中，鸡蛋少量的增加会使得蛋糕的膨松度、水分、比容都有部分的提升，但在总体配方中的感官评分上的差异并非明显，甚至有所下降，所以，根据成本计算以及感官评分等角度考虑，选择鸡蛋添加量为120 g.所以，菊粉玉米蛋糕的最佳组合为小麦粉与玉米粉配比4∶1，菊粉添加量为2 g，鸡蛋添加量为120 g.

3 结论

本试验以小麦粉、玉米粉为主料进行菊粉玉米蛋糕的制作，以小麦粉与玉米粉配比、菊粉添加量和鸡蛋添加量三个因素进行单因素试验，在此基础上，将筛选的各个因素合适的变量进行正交优化，结果表明，菊粉玉米蛋糕的最佳配方为小麦粉与玉米粉配比为4∶1，即小麦粉80 g、玉米粉20 g，菊粉添加量为2 g，鸡蛋添加量为120 g，水65 g，植物油50 g，白砂糖100 g，泡打粉1 g，塔塔粉1 g，食盐1 g.在此配方下制得的菊粉玉米蛋糕，其孔泡均匀细密，口感绵软细腻，外观微凸，稍稍隆起，无开裂破碎粘壁的现象，非常符合质量要求，并具有一定的营养保健功能，是一种值得推广的健康焙烤食品.