麦麸高纤低糖蛋糕研制

任莉晓，吴 涛，张 民，刘 锐，隋文杰

（天津科技大学食品科学与工程学院，教育部食品生物技术工程研究中心，天津300457）

麦麸是小麦面粉生产过程中最重要的副产物，约占全麦谷物的25%[1]，是我国重要的农副产品资源。麦麸富含膳食纤维，并且可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维含量之比约为1∶9，是公认的天然食物纤维。麦麸蛋白质营养价值高，消化率高达90%，是一种优质蛋白质来源。麦麸还含有丰富的维B、维E和矿物质，营养价值较为全面。木糖醇是一种天然甜味剂，甜度与蔗糖相当，但热量远小于蔗糖。木糖醇可以稳定体内血糖水平、抑制肥胖，同时可以预防龋齿、促进益生菌的增殖、改善肠道功能[2-3]。将木糖醇代替蔗糖添加到食品中，可以有效降低产品的总糖含量及热量，符合人体健康需要。

蛋糕具有迷人香气、入口软绵的特点，深受消费者喜爱。但是，传统配方的蛋糕脂肪和蔗糖的含量高，热量高且营养结构单一，缺少有益于人体健康的微量元素及膳食纤维，并不适合食用过多，尤其是有糖尿病、高血脂等疾病的人群。目前，健康低热量的饮食观念深入人心，消费者的营养健康需求推动蛋糕的加工朝着低脂、低糖、高纤的方向发展。

试验将麦麸与低筋面粉为主要原料，木糖醇为甜味剂研发一款健康美味、营养丰富的高纤低糖蛋糕。该产品提高了麦麸的附加值，符合现代人的健康需求，具有广阔的市场开发前景。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

麦麸，山东发达面粉集团有限公司提供；木糖醇，展艺集团有限公司提供；低筋面粉，金龙鱼粮油食品股份有限公司提供；玉米油，西王食品有限公司提供；鸡蛋，正大食品有限公司提供；泡打粉，安琪酵母股份有限公司提供。

WJX-250型高速多功能粉碎机，上海理达仪器厂产品；EGK100F型手持打蛋器，荣事达小家电有限公司产品；YXD-50型烤箱，山东兴都商用厨具有限公司产品；打粉机，上海缘沃工贸有限公司产品；打浆机，九阳股份有限公司产品；JD10002型电子分析天平，沈阳龙腾电子有限公司产品；B2B型冰箱，青岛海尔集团产品。

1.2 试验方法

1.2.1 原料预处理

将麦麸筛选，保证其洁净无杂质，并进行粉碎处理，过100目筛，备用。

1.2.2 工艺流程

原辅料处理→打蛋→拌粉→注模→烘烤→脱膜→麦麸蛋糕。

1.2.3 操作要点

（1）打发蛋清。白砂糖分3次加入，打发至蛋白呈白霜状，快速搅拌至蛋清能竖起，且体积为原来蛋清体积的3倍左右。

（2）拌粉。加入牛奶、玉米油搅拌均匀后再加入过筛的低筋面粉、麦麸、泡打粉。搅拌均匀成为面糊。将打发的蛋清取1/3，加入蛋黄糊中，搅拌均匀后加入剩余蛋白霜。

（3）注模。入模前，将模具清理干净并刷上一层植物油，防止蛋糕黏模。注入面糊量大约为模具的2/3，完成后立即入模进行烘烤。

（4）烘烤。入模后放入烤炉中开始烘烤。烤炉提前10 min开启烤箱上下火130℃预热，烘烤温度为130℃，烘烤时间为25 min。

（5）脱膜。将烤制好的蛋糕倒扣，冷却至室温后脱膜，密封装于聚乙烯袋中。

1.2.4 模糊数学综合评判法

确定因素集U：选择外观形态、质地结构、色泽、风味、口感5项指标组成因素集U，即U=（外观形态u1，质地结构u2，色泽u3，风味u4，口感u）5。

确定评语集V：经感官评价小组讨论后，确定麦麸蛋糕的评价等级为4个等级，评语集V=（优v1，良v2，中v3，差v）4。

确定质量因素权重集K：选用用户调查法[4]，统计出麦麸蛋糕各指标的权重值，可得权重集X=｛0.15，0.21，0.14，0.21，0.29｝。

模糊变换及综合评分：根据模糊矩阵变换原理：Yi为第i号样品的综合评分值；K为权重集；Ai为模糊矩阵。将综合评判结果集Yj分别乘以其对应的等级分值（分别赋予分值100，80，60，40）并进行加和，计算每个样品的模糊感官评分。

1.2.5 麦麸蛋糕感官评分标准

感官评价小组由10名味觉灵敏且经过感官培训的食品专业研究生组成评价小组，感官评价标准参考20977—2007《糕点通则》的评价标准进行制定。对麦麸蛋糕外观形态、质地结构、色泽、风味、口感等方面进行观察或品尝后按照模糊数学评判方法进行评分。

麦麸蛋糕感官评定标准见表1。

表1 麦麸蛋糕感官评定标准

1.2.6 麦麸蛋糕质构特性的测定

采用食品物性分析仪测定各组麦麸蛋糕的质构特性[5]。将冷却脱模后的麦麸蛋糕切取2块长宽高均为2 cm的正方体并编号。采用圆柱形直径为36 cm的探头，设置参数为量程力15 N，形变量50%，测试速度3 mm/s，触发力为5 g。记录咀嚼性、硬度、内聚性、弹性等数据，每组样品测试3次，取其平均值。

1.2.7 麦麸蛋糕工艺的研究

参照基础配方：以低筋面粉和麦麸总质量为100%，鸡蛋蛋清、鸡蛋蛋黄、牛奶及泡打粉的添加量分别固定为120%，50%，50%，5%，焙烤温度为130℃，时间为30 min。在预试验的基础上，选取麦麸、木糖醇、玉米油添加量3个因素，分析研究对蛋糕的感官评分和质构的影响。其中，麦麸的添加量设为10%，20%，30%，40%，50%共5个水平；木糖醇添加量设为60%，70%，80%，90%，100%共5个水平；玉米油添加量设为10%，20%，30%，40%，50%共5个水平。

在单因素试验基础上，以感官评分为响应值，进行三因素三水平响应面试验设计，优化蛋糕的工艺配方。

响应面试验因素与水平设计见表2。

表2 响应面试验因素与水平设计/%

1.2.8 麦麸蛋糕基本成分及能量计算

麦麸蛋糕水分、脂肪、蛋白质、膳食纤维测定参照国标方法进行。采用换算方法计算碳水化合物含量[6]，并根据所测的主要成分含量计算蛋糕能量：能量=蛋白质含量×17+脂肪含量×37+碳水化合物含量×17。

1.2.9 数据处理与统计分析

所有试验均重复3次，采用Excel 2016进行数据整理，试验数据的差异显著性和方差分析借助SPSS 13.0软件分析，图像采用Origin 9.0绘制。

2 结果与分析

2.1 麦麸添加量对产品感官评分及质构的影响

不同麦麸添加量对麦麸蛋糕感官评分的影响见图1。

图1 不同麦麸添加量对麦麸蛋糕感官评分的影响

作为蛋糕的主要原料，麦麸添加量对蛋糕的质地结构及风味口感影响较大。由图1可知，随着麦麸添加量的增加，蛋糕的感官评分呈先上升后下降的趋势。一定量的麦麸可以赋予蛋糕麦香味，并且对蛋糕色泽、外观产生影响。麦麸添加量为30%时，蛋糕带有浓郁的麦香风味，风味口感最好；当继续添加麦麸时，蛋糕内部孔径变大，外观开始干裂，麦麸风味过重掩盖了蛋糕原有的风味，感官评分降低。

麦麸添加量对麦麸蛋糕质构的影响见表3。

表3 麦麸添加量对麦麸蛋糕质构的影响

随着麦麸添加量的增加，麦麸蛋糕的硬度和咀嚼性明显提高，且组间差异显著，但麦麸添加量对回复性的影响变化不明显。当麦麸添加量大于30%时，蛋糕的硬度、咀嚼性显著性增加，结合感官评价人员对硬度的评价结果，蛋糕硬度在120 g左右，弹性大于0.950为可接受水平。综合营养与感官评价人员的可接受水平，后续试验中麦麸添加量选择30%，40%，50%。

2.2 木糖醇添加量对产品感官评分及质构的影响

木糖醇添加量对麦麸蛋糕感官评分的影响见图2。

图2 木糖醇添加量对麦麸蛋糕感官评分的影响

蛋糕中加入木糖醇可以在焙烤过程中发生美拉德反应，改善表皮颜色，增加香气。由图2可知，当木糖醇添加量较少时，麦麸蛋糕的甜味缺失，口感不佳；当木糖醇添加量较高时，味道过于甜腻，掩盖住了麦麸蛋糕原有的麦香味；当木糖醇的添加量为80%时，蛋糕的甜度适中、弹性较好、感官评分最高。

木糖醇添加量对麦麸蛋糕感官评分的影响见表4。

表4 木糖醇添加量对麦麸蛋糕感官评分的影响

木糖醇可以削弱面糊的结构形态，减缓蛋白质之间形成面筋蛋白，还能降低淀粉的凝胶化，使蛋糕口感柔软细腻[3]。随着木糖醇添加量的增加，蛋糕的硬度增加，弹性值先升高后降低。添加一定量的木糖醇可以促进蛋白打发，糖晶体将空气包裹到蛋白糊中，受热膨胀，使蛋糕蓬松。木糖醇添加量过多时，在搅拌打发过程中空气拌入不足，损害了蛋糕的蓬松性，使硬度增加，弹性下降。综合以上分析，后续试验中木糖醇添加量选择70%，80%，90%。

2.3 玉米油添加量对产品感官评分及质构的影响

玉米油添加量对麦麸蛋糕感官评分的影响见图3。

蛋糕中添加玉米油可以有效锁住蛋糕里的水分，使蛋糕的口感更细腻柔软。由图3可知，随着玉米油添加量增多，感官评分先升后降。当玉米油添加量超过30%时，麦麸蛋糕就会产生油腻的口感，感官品质下降。由显著性分析可以看出，玉米油添加量对麦麸蛋糕的影响相对较小。

图3 玉米油添加量对麦麸蛋糕感官评分的影响

玉米油添加量对麦麸蛋糕质构的影响见表5。

表5 玉米油添加量对麦麸蛋糕质构的影响

由表6可知，随着玉米油添加量的增多，蛋糕的硬度和咀嚼性上升，可能是因为油脂过多加入会降低蛋清的起泡性和稳定性。蛋糕的弹性增加，可能是玉米油增加蛋糕的体积，帮助蛋黄的乳化[7]。综合以上分析，后续试验中玉米油添加量选择20%，30%，40%。

2.4 响应面优化结果

响应面试验设计及结果见表6。

通过Design Expert软件对表6进行回归拟合分析，得到的回归模型如下：

表6 响应面试验设计及结果

为查验该回归方程的准确性，对以感官评价为目标函数的二次回归方程进行方差分析。

回归模型的显著性检验和方差分析见表8。

A、B、A2、B2、C2达到极显著水平（p＜0.01）。同时可以看出，模型的F值为29.68，p＜0.000 1，表明该回归模型差异极显著，选择的模型有意义；模型失拟项的F值为1.04，p值为0.464 6，说明使用该方程的拟合效果很好，可利用该回归方程进行预测分析；通过F检验可知得到各因素对麦麸蛋糕的影响为麦麸添加量＞木糖醇添加量＞玉米油添加量。

根据回归方程分析结果可预测麦麸蛋糕的最优试验配方为麦麸添加量36.585%，木糖醇添加量77.25%，玉米油添加量29.35%，模型预测的感官评分预测值为81.53分。为方便试验、减小系统误差，调整最优试验配方为麦麸添加量36%，木糖醇添加量77%，玉米油添加量29%。对响应面优化得出的结果进行验证，得到蛋糕3次的平均感官评分值为80.97分。与模型预测值非常接近，说明模型预测性良好，可以用于麦麸蛋糕的配方优化。

表7 回归模型的显著性检验和方差分析

2.5 麦麸蛋糕基本成分及能量计算

麦麸蛋糕基本成分见表8。

图8麦麸蛋糕基本成分

由表8可知，膳食纤维含量为6.39±0.24 g/100 g，其能量为1 334 kJ/100 g，经查阅相关的资料，与市售的同类型蛋糕的相比，该麦麸蛋糕具有营养、低脂、低热量且达到高纤的标准，属于低热量高纤食品。

3 结论

通过单因素试验与响应面分析法得到了麦麸蛋糕的最佳制备工艺：在基础配方的基础上添加麦麸36%，木糖醇77%，玉米油29%，在130℃下焙烤30 min，此配方制备的蛋糕麦香味浓郁、口感较好。与市售的同类型蛋糕的相比，麦麸蛋糕具有营养价值高、低脂、低热量且达到了高纤的标准，属于低热量高纤低糖食品。