响应面法优化发酵银杏果粉蜂蜜戚风蛋糕的制作工艺

王海波，张 静，姚 芳，圣 雅

（江苏农牧科技职业学院食品科技学院，江苏 泰州 225300）

银杏果又称白果，营养丰富，含淀粉（60%）、蛋白质类（13%）、糖类（7%）、脂肪类（4%），还含有多种维生素和微量元素，以及银杏黄酮、银杏内酯、银杏多肽、银杏酸等多种活性成分[1-4]，具有抗氧化、抗菌、益智健脑、提高免疫力[3-8]等多方面的食疗作用和药用价值，在功能食品领域具有巨大的发展潜力。但是，由于其苦涩味和毒性，银杏果的应用受到较多的影响。

发酵银杏果粉是银杏果经过酶和乳酸菌协同发酵后制备的，研究结果[9-12]表明，发酵过后的银杏果粉中可溶蛋白、黄酮、多酚等抗氧化成分含量显著增加，有毒成分银杏酸含量显著降低，而且发酵过后的风味也得到了大大改善，为银杏果资源的开发利用提供了基础。

当前，我国糕点市场规模不断扩大，且我国烘焙食品行业市场规模有很大的发展空间[13-14]，传统烘焙产品的口感已经不能满足大众场消费需求，营养健康、低糖低脂，且具有保健成分的烘焙产品越来越受到消费者的追捧[15]。在传统戚风蛋糕的配方基础上研究添加发酵银杏果粉和蜂蜜，通过单因素试验确定了对产品品质影响较大的因素，并通过响应面法确定了产品的最佳配方，研制出了口感细腻、美味适口、营养价值高，且含有一定保健成分的新型戚风蛋糕，不仅丰富了烘焙产品的种类，而且提高了银杏果的利用价值，具有很好的开发前景，有利于提高焙烤产品的经济收益。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

发酵银杏果粉，江苏农牧科技学院团队自制；蜂蜜，江苏中药科技园提供；鸡蛋，江苏科技畜牧园提供；低筋面粉、绵白糖，市售。

1.2 仪器与设备

SJ2-923型电烤炉、SM-5L型厨师机，无锡新麦机械有限公司产品。

1.3 蛋糕加工方法

1.3.1 蛋糕制作基本配方

①蛋黄糖30 g、水（牛奶）100 g、色拉油100 g；②低筋粉213 g、泡打粉5 g；③蛋黄160 g；④蛋白375 g；⑤蛋白糖200 g、食盐3 g、塔塔粉5 g。

1.3.2 加工工艺流程

②料+发酵银杏果粉混合→①料+蜂蜜搅拌乳化+③→蛋黄糊；

蛋黄糊+蛋白糊混合物→装盘→烘烤→冷却→脱膜→包装。

1.3.3 操作要点

（1）原料选择与处理。根据基础配方选取材料，选用新鲜干净的鸡蛋，将蛋黄、蛋白分离，蛋白中尽量不要混有蛋黄，将低筋面粉、发酵银杏果粉、食盐、泡打粉混合均匀，过筛备用。

（2）蛋黄糊的制备。将绵白糖、色拉油、水、蜂蜜搅打乳化均匀后，加入过筛后的低筋面粉和发酵银杏果粉，搅拌至无面粉疙瘩后加入蛋黄，继续搅拌，面糊呈现细腻均匀即可。

（3）蛋白的打发。将塔塔粉和1/3的蛋白糖加入蛋清中，用厨师机慢速打发至鱼眼形的大泡，再加入1/3的蛋白糖，快速打发至湿性发泡，再加入剩余的绵白糖，打发至蛋白硬性发泡，慢速搅拌排除大气泡。

（4）蛋黄糊和蛋白的混合。取1/3打发好的蛋白添加到蛋黄糊中，用长柄刮刀搅拌均匀，将混匀后的部分倒入剩下2/3的蛋白中充分混合，放置备用。

（5）装模与烘烤。装入30 cm×30 cm方盘模具，用刮板刮平上表面，振动模具排除气泡。烘烤时，设定烤箱的温度为上火180℃，下火165℃，烘烤18 min，蛋糕表面呈深黄色即可出炉。

（6）冷却与包装。蛋糕出炉后，倒扣在冷却网上进行冷却。产品冷却达到室温后包装，减少冷凝水的产生，冷凝水过多会影响产品质量和保藏时间。

1.4 发酵银杏果粉蜂蜜戚风蛋糕制作工艺优化

1.4.1 单因素试验

通过预试验，依次考查发酵银杏果粉用量、蜂蜜用量、烘烤温度、烘烤时间等主要因素对发酵银杏果粉蜜蜂戚风蛋糕的比容和感官评分的影响。

1.4.2 响应面优化试验

在单因素试验的基础上，选取发酵银杏果粉用量（A），蜂蜜用量（B）烘烤温度（C）和烘烤时间（D）为主要因素，以蛋糕比容和感官评分之和总评分为感应值，根据Box-behnken原理，利用Design Expert 8.0.6软件进行响应面设计来优化产品制作工艺[15-17]。

响应面试验因素与水平设计见表1。

表1 响应面试验因素与水平设计

1.5 测定指标与方法

1.5.1 感官质量评定（70分）

根据GB 7099—2015、GBT 20977—2007和GBT 24303—2009进行感官评价[18-20]。

1.5.2 蛋糕比容（30分）

根据GB/T 24303—2009进行比容测定[20]。

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 发酵银杏果粉用量对蛋糕品质的影响

发酵银杏果粉用量对蛋糕品质的影响见图1。

图1 发酵银杏果粉用量对蛋糕品质的影响

考查发酵银杏果粉用量对戚风蛋糕比容和感官评分的影响。由图1可知，随着发酵银杏果粉用量的增加，感官评分先升高再下降，蛋糕的比容得分变化不大，当发酵银杏果粉用量为30 g时，蛋糕的品质最佳，感官评分高达67.10分，综合评价达到93.10分。分析原因可能是发酵银杏果粉用量过大时，蛋糕中发酵银杏果粉异味过重，口感不润滑，状态不稳定。故选取发酵银杏果粉用量为25，30，35 g 3个水平进行响应面试验。

2.1.2 蜂蜜用量对蛋糕品质的影响

蜂蜜用量对蛋糕品质的影响见图2。

考查蜂蜜用量对蛋糕比容和感官评分的影响。由图2可知，随着蜂蜜用量的增加，蛋糕的比容和感官评分均先上升再下降，在蜂蜜用量为50 g时，蛋糕比容得到29分，感官评价得到67.70分，均达到最高值。原因可能是蜂蜜用量太多时，蛋糕颜色太深，口感和味道也会受到一定的的影响，还有可能造蛋糕成内部弹性和韧性的变化；蜂蜜用量较少时，蛋糕的甜味降低。故选取蜂蜜用量为45，50，55 g的3个水平进行响应面试验。

图2 蜂蜜用量对蛋糕品质的影响

2.1.3 烘烤温度对蛋糕品质的影响

烘烤温度对蛋糕品质的影响见图3。

图3 烘烤温度对蛋糕品质的影响

以上火为主要考查因素，下火低于上火15℃条件设置。由图3可知，随着烘烤温度的升高，感官评分呈先增加再下降的趋势，蛋糕比容的得分持续增高，分析原因是当烘烤温度过高时，蛋糕外表面水分迅速蒸发，淀粉急速糊化生成糊精，大部糊精又因受高温发生了糖分的焦化作用，形成了脆、酥、的焦淀粉，导致蛋糕外部酥脆掉渣，内部塌陷黏牙。上火达到180℃时，蛋糕的感官评价取得67.4分，此时蛋糕的内部气孔均匀，弹性较好，不黏牙，综合评价93.4分和185℃时总评差别不大。根据感官评价得分，选取烘烤温度为175，180，185℃3个水平进行响应面试验。

2.1.4 烘烤时间对蛋糕品质的影响

烘烤时间对蛋糕品质的影响见图4。

图4 烘烤时间对蛋糕品质的影响

烘烤时间是蛋糕制作中一个关键的因素。由图4可知，随着烘烤时间的延长，蛋糕的比容得分和感官评分呈均先升高后降低的趋势。当烘烤时间为18 min时，感官评价达到最高值67分，此时蛋糕表面光滑、内部气孔均匀光滑细腻、口感纯正润滑。当烘烤时间为21 min时，比容得分取得最高值28分，18 min和21 min两者的综合评分差距较小。分析原因，随着烘烤时间的增加，蛋糕的硬度增加，蛋糕松散发干掉渣，感官评分较低。依据蛋糕比容和感官评分结果，选取烘烤时间18，21，24 min的3个水平进行响应面试验。

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，选取发酵银杏果粉用量（A）、蜂蜜用量（B）、烘烤温度（C）和烘烤时间（D）为因变量，蛋糕比容得分和感官评分之和的总评分（Y）作为响应值，设计四因素三水平的响应面试验，利用响应面对发酵银杏果粉蜂蜜戚风蛋糕工艺参数进行优化。

发酵银杏果粉蜂蜜戚风蛋糕响应面试验结果见表2。

使用Design Expert 8.0.6软件对表2中总评分进行多元回归拟合，得到二次多项回归方程：

表2 发酵银杏果粉蜂蜜戚风蛋糕响应面试验结果

响应面回归结果及方差分析见表3，回归模型方差分析见表4。

表4 回归模型方差分析

对以上响应面回归模型进行分析，一次项B、C及二次项A2、B2、C2、D2的p值均小于0.01，回归模型中的F=20.01，且p＜0.000 1表明发酵银杏果粉蜂蜜戚风蛋糕的总评分与因素之间的回归方程极显著。确定系数R2=0.952 4，调整确定系数R2Adj=0.904 8，失拟项p为0.254 6，说明模型拟合程度非常高。根据F值大小可知对总评影响因素排序为C＞B＞D＞A。模型的信噪比（AdeqP）为13.364＞4，说明该模型的可信度非常高，具有一定的参考价值。

2.2.2 响应面交互作用分析

为进一步考查影响蛋糕品质的各因素间的相互影响，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。在控制其他因素不变的条件下，分析其他两因素对总评分的影响。

各因素交互作用对蛋糕总评分影响的响应曲面图见图5。

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，结合表3，交互作用AD＞AC＞AB=BC＞BD＞CD。

图5 各因素交互作用对蛋糕总评分影响的响应曲面图

表3 响应面回归结果及方差分析

运用回归方程对发酵银杏果粉蜂蜜戚风蛋糕的工艺条件进行优化，预测发酵银杏果粉蜂蜜戚风蛋糕的最佳工艺条件为发酵银杏果粉用量33.25 g，蜂蜜用量45.35 g，烘烤温度182.2℃，烘烤时间18 min，在此条件下，发酵银杏果粉蜂蜜戚风蛋糕的总评分的理论值为95.82分。保证配方不变、其他工艺一致的情况下，考虑实际操作的可行性，对最优工艺条件调整为发酵银杏果粉用量33.3 g，蜂蜜用量45.4 g，烘烤温度182℃，烘烤时间18 min，根据上述试验条件进3次验证试验，所得戚风蛋糕的综合评分为94.23分，试验结果基本接近预测值，可靠性高，有一定的参考价值。

3 结论

试验研究表明，在基础配方绵白糖230 g，低筋粉213 g，蛋黄160 g，蛋白375 g，水（牛奶）100 g，色拉油100 g，食盐3 g，泡打粉5 g，塔塔粉5 g基础上，发酵银杏果粉蜂蜜戚风蛋糕的最佳工艺条件为发酵银杏果粉用量33.3 g，蜂蜜用量45.4 g，烘烤温度182℃，烘烤时间18 min，以该配方制作出的发酵银杏果粉蜂蜜戚风蛋糕香气扑鼻、甜而不腻、膨松清爽，迎合了现代人对食物的营养需求，同时为银杏果开发利用提供了思路。