响应面法优化芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕制作工艺

郭志芳 ，贾 娟

（1.河南工业大学漯河工学院，河南漯河 462002；2.漯河职业技术学院，河南漯河 462002）

芝麻叶（sesamae folia）是油料作物芝麻的副产物，我国芝麻的总产量位居世界第一位，其副产物芝麻叶一般用作佐料或制成罐头产品，且主要在河南地区食用，开发利用并不充分。芝麻叶不仅香气浓郁，而且富含钾、钙、磷、铁等矿物质元素，氨基酸、黄酮、多酚和亚麻酸含量较高，其他营养成分也较为均衡，是珍贵的蔬菜资源，极具开发利用价值[1-2]。洋葱作为蔬菜可食药两用，营养丰富，具有抗菌、降血糖、降血脂、防治癌症、美容抗衰老等生理活性，资源丰富，相关产品的开发具有良好的经济效益，因此受到研究者的青睐[3]。

当前，我国糕点市场规模不断扩大，传统糕点的品种、风味已不能满足市场消费需求，低糖、高营养的果蔬类咸味糕点越来越受到消费者的欢迎。本研究在戚风蛋糕的基础配方中添加了芝麻叶和洋葱汁，同时以食盐取代白砂糖，通过单因素试验确定了影响产品品质的因素，并采用响应面法确定了产品的最佳配方，研制出了咸香适口、口感丰润，且具有芝麻叶和洋葱天然风味的营养保健功能型健康食品——芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕，不仅丰富了糕点的种类，而且提高了芝麻叶和洋葱的利用价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

芝麻叶，漯河市郊区采集。低筋小麦粉、食盐、鲜鸡蛋，市售。玉米油，福临门非转基因压榨玉米油。

1.2 仪器与设备

COSUAICS-2000 高速多功能粉碎机，武义海纳电器有限公司；FSF 型微型粉碎机，上海嘉定粮油检测仪器厂；飞利浦HR1863/00 榨汁机，莱克电气股份有限公司；JA2003 型电子天平，上海雷韵试验仪器制造有限公司；ATZ 家用10 kg 型刻度盘秤，永康市太阳衡器有限公司；打蛋机，三金VFM-7，山东长源厨房设备有限公司；YTH系列红外线高级食品烘炉，顺德市荣基厨具电器实业有限公司；8 寸铝制活底模具、筛网、盆等其他器具。

1.3 方法

1.3.1 蛋糕制作基本配方

因蛋糕配方要求干性材料和湿性材料用量比例均衡（干湿平衡），故试验设计原则为在其他原辅料用量不变的前提下，低筋粉与芝麻叶粉质量总和不变，洋葱汁和水的质量总和不变。采用的戚风蛋糕基础配方为粉类材料（低筋粉+芝麻叶粉）120 g，蛋清200 g，蛋黄90 g，玉米油80 g，液体材料（水+洋葱汁）80 g，塔塔粉2.5 g。

1.3.2 工艺流程

芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕的制作工艺如图1 所示。

1.3.3 操作要点

（1）芝麻叶粉、洋葱汁的制备

芝麻叶粉的制备：在芝麻采收前20～30 d 采摘芝麻下部新鲜、无病虫的芝麻叶进行加工。先将芝麻叶洗净，用0.1%小苏打和1.5%左右的食盐混合液浸泡3～5 min进行护色。捞出来沥干水，沸水漂烫3～4 min 后再捞出用凉水冷却。沥干水后，在干燥通风的地方晾干，再用高速多功能粉碎机粉碎成芝麻叶粉，过100 目筛备用[4]。

洋葱汁的制备：选择新鲜、饱满、组织脆嫩的洋葱，清洗干净，去皮切块，放入榨汁机中榨汁，弃去果渣，留洋葱汁备用。

（2）原辅料的准备

将原辅料称量好，其中蛋清放入无油无水的打发盆中，低筋粉过筛后与芝麻叶粉混匀，洋葱汁与水混匀[5]。

（3）打发蛋清

将蛋清高速打发，当蛋清泡沫丰富时加入塔塔粉，继续使用高速打发至出现“鱼眼”状，拎起打蛋器，蛋清呈鸡尾弓状即可[6-7]。

（4）调制蛋黄面糊

在容器中放入洋葱汁水、玉米油、食盐，用蛋抽搅拌至食盐溶解，筛入低筋粉和芝麻叶粉混匀的原料，以“Z”字形手法用蛋抽搅拌均匀，防止面糊起筋，最后加入蛋黄并搅匀即可。

（5）翻拌面糊

将1/3 的打发蛋清与蛋黄面糊翻拌均匀，再倒入剩余的2/3 打发蛋清，以同样的手法翻拌均匀[8]。

（6）入模

将面糊注入8 寸活底圆形模具中，大约八分满，用橡皮刮刀把表面刮平，震出大气泡，放入预热好的烤箱中[9]。

（7）烘烤

烤箱上下火160 ℃左右，烤制50 min。

（8）冷却、脱模

将蛋糕从烤箱中取出后震出部分热气，再倒扣冷却，充分冷却后再脱模[10]。

1.4 芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕制作工艺优化

1.4.1 单因素试验

根据预试验结果，芝麻叶粉添加量设置为5、10、15、20、25、30 g，洋葱汁添加量设置为30、40、50、60、70、80 g，食盐添加量设置为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 g，以感官质量评分为考察指标，分别考察芝麻叶粉添加量、洋葱汁添加量、食盐添加量三个因素对戚风蛋糕品质的影响。

1.4.2 响应面优化试验

在单因素试验的基础上，确定响应面试验因素及水平，以产品的感官评分为综合指标，对芝麻叶粉添加量（A）、洋葱汁添加量（B）、食盐添加量（C）进行响应面试验，确定芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕的最佳配方，响应面试验因素水平设计方案见表1。

表1 Box-Behnken 响应面试验方案Table 1 Test design of Box-Behnken response surface

1.5 测定指标与方法

1.5.1 感官质量评定

将待评分的蛋糕切成数块，由20 位研发员组成评审小组，按表2 所示的戚风蛋糕评分标准逐个品尝打分，满分10 分，最后取平均值[11]。

表2 芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕感官评分标准Table 2 Sensory scoring criteria of salted chiffon cake with sesame leaves and onions

1.5.2 蛋糕比容

蛋糕比容的计算公式见式（1）。

1.6 数据处理

试验数据采用Microsoft Office Excel 2010 和Design Expert 8.0.6 软件处理分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 芝麻叶粉添加量对蛋糕品质的影响

当洋葱汁添加量为70 g、食盐添加量为0.8 g 时，考察芝麻叶粉添加量对蛋糕品质的影响，结果如图2 所示。由图可知，随着芝麻叶粉添加量的增加，蛋糕的感官评分呈现先增加后减少的趋势，当添加量为20 g 时，感官评分最高，达到9.5 分，故确定芝麻叶粉最佳添加量为20g。

图2 不同芝麻叶粉添加量对蛋糕品质的影响Fig.2 Effect of different sesame leaves powder content on cake quality

2.1.2 洋葱汁添加量对蛋糕品质的影响

当芝麻叶粉添加量为20 g、食盐添加量为0.8 g 时，考察洋葱汁添加量对蛋糕品质的影响，结果如图3 所示。由图可知，随着洋葱汁添加量的增加，蛋糕的感官评分呈现先增加后减少的趋势，当添加量为70 g 时，感官评分最高，为9.5 分，故确定洋葱汁最佳添加量为70g。

图3 不同洋葱汁添加量对蛋糕品质的影响Fig.3 Effect of different amount of onion juice on cake quality

2.1.3 食盐添加量对蛋糕品质的影响

当芝麻叶粉添加量为20 g、洋葱汁添加量为70 g时，考察食盐添加量对蛋糕品质的影响，如图4 所示。由图可知，随着食盐添加量的增加，蛋糕的感官评分呈现先增加后减少的趋势，当添加量为0.8 g 时，感官评分最高，为9.4 分，故确定食盐最佳添加量为0.8 g。

图4 不同食盐添加量对蛋糕品质的影响Fig.4 Effect of different salt content on cake quality

2.2 响应面试验结果分析

2.2.1 响应面试验结果

根据单因素试验结果，选择芝麻叶粉添加量（A）、洋葱汁添加量（B）、食盐添加量（C）为因变量，感官评分（Y）作为响应值，设计三因素三水平的响应面试验，利用响应面对芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕工艺参数进行优化[12]。响应面试验结果见表3。

表3 响应面试验结果Table 3 The results of response surface experimental design

使用Design-Expert 8.0.6 软件对表3 中感官评分进行多元回归拟合，得到二次多项回归方程：感官评分Y=9.48+0.21A-0.14B+0.025C-0.23AB-0.30AC-0.100BC-0.53A2-0.33B2-0.70C2。

此模型F=17.20，P＜0.05，无显著性差异，说明试验结果中非正常误差较小，可由此模型得到蛋糕感官评分。由表4 结果可知，Y（感官评分）试验回归模型，P＜0.001，结果影响极显著，表明模型对数据有较好的拟合作用，失拟项P=0.072 4＞0.05，结果不显著，可以用该方程代替真实点对试验结果进行分析。相关系数R2=0.9567，说明95.67%以上的变化可由自变量解释，仅有4.33%的变化不被解释。结果表明，本试验因素芝麻叶粉添加量（A）、洋葱汁添加量（B）、食盐添加量（C）对蛋糕感官评分的主次影响顺序为A＞B＞C。二次项A2、C2对响应值影响极显著，二次项B2对响应值影响很显著，一次项A 和交互项AC影响显著，其余项影响不显著。

表4 回归模型方差分析Table 4 Analysis of variance of regression model

2.2.2 响应面交互作用分析

为进一步考察影响蛋糕感官评分的各因素间的交互性，采用Design-Expert 8.0.6 软件对试验数据进行处理，得到回归方程的响应面图，见图5。在控制其他因素不变的条件下，分析其余两因素对感官评分的影响。

由图5 可知，所有响应面均呈凸起状，各响应面的响应值随其对应的各因素值的增大而呈现先增加到极值而后减小或保持平衡；该模型有稳定点，即最大值。由图5 可知，各因素间有一定的交互作用，其中AC 交互显著、AB 和BC 交互不显著。

运用回归方程对芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕的工艺条件进行优化，预测戚风蛋糕的最佳工艺条件为芝麻叶粉添加量21.35g，洋葱汁添加量67.00 g，食盐添加量0.80 g。在此条件下，戚风蛋糕感官评分的理论值为9.529 16。根据实际制作的情况，对最优工艺条件调整芝麻叶粉添加量为21 g，洋葱汁添加量为67 g，食盐添加量为0.8 g。根据上述试验条件进行3 次验证试验，所得戚风蛋糕的感官评分为9.496，试验结果与预测值无显著性差异，表明通过响应面法优化所得的芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕工艺参数具备可靠性和可操作性。

图5 各因素交互作用对蛋糕感官评分影响的等高线图及响应曲面图Fig.5 Contour plot and response surface of the interaction of various factors on the sensory score of cake

2.3 蛋糕比容的测定

分别对按戚风蛋糕基础配方和按芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕最佳配方制作出的蛋糕进行比容测定[1]，测定值分别为4.212 cm3/g 和4.178 cm3/g，可以看出，芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕比容与基础配方戚风蛋糕比容基本相当，有较好的膨松口感。

3 结论

试验研究表明，芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕的最佳配方为低筋粉99 g，芝麻叶粉21 g，蛋清200 g，蛋黄90 g，玉米油80 g，洋葱汁67 g，水13 g，塔塔粉2.5 g，食盐0.8 g，以该配方制作出的芝麻叶洋葱咸味戚风蛋糕，葱香扑鼻、咸而不腻、膨松清爽，有芝麻叶的香气，同时兼有芝麻叶和洋葱的营养，低糖低热，迎合了现代人对食物的营养需求，同时为果蔬类咸味糕点的开发提供了思路。