响应面法优化桑黄猴头菇银耳复合蛋糕加工工艺

裴隆彬 ，傅金奕 ，林金福 ，廖鸿祯 ，陈美霞 *，魏奇 *

1. 宁德师范学院生命科学学院（宁德 352100）；2. 闽东水产品精深加工福建省高校工程研究中心（宁德 352100）；3. 闽东特色生物资源福建省高校工程研究中心（宁德 352100）；4. 科技厅产学研合作示范基地（宁德 352100）

食用菌是一种高营养价值的食品。我国是生产和消费食用菌的大国。食用菌已成为我国第六大种植产业[1]。食用菌中含有丰富的蛋白质、碳水化合物、脂类、维生素和多种微量元素[2]。已有研究表明食用菌具有抗氧化、抗肿瘤、降血糖和调节血脂等药理作用[3-4]。食用菌可用于健康的食品开发。郭玲玲等[5]以山药和猴头菇为原料，研制出的猴头菇山药蛋糕口感软糯，具有猴头菇香气。该猴头菇山药蛋糕具有高营养价值和良好的口感。罗青等[6]研制出的香菇低糖蛋糕具有保健作用，并且能够延长蛋糕的货架期。张欣[7]研究发现采用银耳浆制作的蛋糕具有低糖和低脂的特点。王晶星[8]以黑木耳为原料，研究发现黑木耳添加量2%时，黑木耳蛋糕口感松软糕，并且具有一定弹性。

桑黄是我国的传统中药材，关于桑黄的最早记载于《神农百草经》和李时珍的《本草纲目》。桑黄的药用作用主要为止泻、脾虚泄泻、利五脏、排毒和活血。有研究表明，桑黄具有抗肿瘤、保肝、增强机体免疫等作用[9]。银耳因其高营养价值深受消费者喜爱，市场上已有多种银耳加工品，如银耳鲜露、银耳羹和银耳莲子饮料等产品[10-13]。猴头菇营养高，保健功能良好，其相关产品具有较大的发展潜力和研发价值[14]。

蛋糕作为休闲食品，老少皆宜。但是传统蛋糕含糖量高。经常摄入高糖食物，容易导致肥胖等慢性代谢疾病发生，不利于人体的健康[15-16]。因此，此次研究通过加入药食两用的桑黄粉、猴头菇粉、银耳粉，旨在开发营养平衡、光泽度诱人的食用菌复合蛋糕，由此增加蛋糕的营养价值。该研究对食用菌复合蛋糕的进一步开发具有一定的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

桑黄（合肥在固商贸有限公司）；银耳、猴头菇（福建盛耳食品有限公司）；低筋面粉、玉米胚芽油、牛奶、细砂糖、鸡蛋（宁德市永辉超市）。

1.2 仪器与设备

HC-700型高速多功能粉碎机（康市天祺盛世工贸有限公司）；KX-30J601型烤箱（九阳股份有限公司）；DDQ-B01K1型打蛋机（小熊厨房电器有限公司）；YP802N型电子天平（上海市精密科学仪器有限公司）；DHG-9070A型鼓风干燥箱（上海飞越实验仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 蛋糕的配方

食用菌6.5%、蛋清29%、蛋黄16%、低筋面粉20%、牛奶15%、玉米胚芽油4.5%、细砂糖9%。

1.3.2 工艺流程

原辅料称量→打发蛋清→面糊调制→倒入模具→烘烤→冷却→成品

1.3.3 蛋糕制作方法

将细砂糖加入蛋清中进行打发，备用。玉米胚芽油、低筋面粉、牛奶和蛋黄依次加入打发好的蛋清中，充分混匀后制成面糊。往面糊中加入桑黄粉、猴头菇粉和银耳粉。将制备好的面糊倒入蛋糕模具中，于150 ℃烤箱烘烤28 min。

1.4 单因素试验

1.4.1 桑黄添加量的确定

将相同目数的桑黄粉，按添加量0.7%，1.4%，2.1%，2.8%和3.5%分别加入蛋糕中，其余条件相同，并进行感官评价。

1.4.2 猴头菇加量的确定

将相同目数的猴头菇粉，按添加量0.7%，1.4%，2.1%，2.8%和3.5%分别加入蛋糕中，其余条件相同，并进行感官评价。

1.4.3 银耳添加量的确定

将相同目数的银耳粉，按添加量0.35%，0.7%，1.4%，2.1%和2.8%分别加入蛋糕中，其余条件相同，并进行感官评价。

1.4.4 响应面试验

在单因素试验基础上，根据Box-Behnken中心组合试验设计原理，以感官评分为响应值，选取桑黄添加量（A）、猴头菇添加量（B）和银耳添加量（C）进行三因素三水平响应面优化试验，具体因素水平编码见表1。将蛋糕随机均匀地分给20名学生，对外观、组织、弹柔性、口感4个方面进行评分，具体评分标准详见表2。

表1 响应面因素水平编码 单位：%

表2 桑黄银耳猴头菇复合蛋糕感官评分标准

1.4.5 数据处理

所有试验进行3次重复试验。采用SPSS 20软件进行数据处理和分析，采用Design-Expert 11软件进行响应面优化试验设计和数据统计。

2 结果与分析

2.1 不同桑黄添加量对蛋糕的影响

由图1可知，当桑黄添加量2.1%时，蛋糕的口感细腻，并且外观呈现巧克力色，桑黄特殊的香气浓郁，蛋糕的组织形态完整，不易回缩。当桑黄添加量为2.1%时，蛋糕的感官评分最高。当桑黄添加量为0.7%和1.4%时，蛋糕的香气不足，外观发生形变并且容易收缩。当桑黄添加量为2.8%和3.5%时，此时蛋糕的桑黄味道过于浓郁，具有苦涩味。

图1 桑黄添加量对复合蛋糕的影响

2.2 不同猴头菇添加量对蛋糕的影响

如图2所示，蛋糕的口感随着猴头菇添加量的增加而降低。当猴头菇添加量大于2.1%时，蛋糕的表面干硬，回弹力减小。当猴头菇添加量为1.4%时，蛋糕的组织疏松，口感湿润。当猴头菇添加量为2.1%时，蛋糕的综合感官评分最高，消费者接受度高。

图2 猴头菇添加量对复合蛋糕的影响

2.3 不同银耳添加量对蛋糕的影响

由图3可知，当猴头菇添加量为0.7%时，蛋糕的组织疏松，口感湿润。当银耳添加量为2.1%，2.8%和3.5%时，蛋糕的气孔紧密，其口感差，回弹力小，感官评分低。当银耳添加量1.4%时，外观完整，气孔均匀，综合感官评分最高。

图3 银耳添加量对复合蛋糕的影响

2.4 响应面优化试验设计结果及方差分析

根据单因素试验结果，选择桑黄粉添加量（A）、猴头菇添加量（B）、银耳添加量（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，利用响应面对桑黄猴头菇银耳复合蛋糕工艺参数进行优化。响应面试验结果如表3所示。

表3 响应面试验结果

通过多元回归拟合，得到二次多项回归方程：感官评分Y=75.20+1.5A-0.62B+0.12C-0.50AB+1.00AC-1.75BC-2.73A2-0.98B2-0.97C2。

由表4可知：响应面回归模型，P=0.009 0＜0.05，说明该模型具有极显著性差异，失拟项P=0.159 7＞0.05，失拟项不显著，可说明该模型拟合度较好。桑黄添加量（A）（P＜0.01）；猴头菇添加量与银耳添加量（BC）的之间的交互作用具有显著性差异（P＜ 0.05）。桑黄添加量与猴头菇添加量（AB）和桑黄添加量与银耳添加量（AC）均不具有显著差异（P＞0.05）。

表4 回归模型方差分析

2.5 各因素间的交互作用分析

如图4所示，食用菌复合蛋糕的感官评分随桑黄添加量、猴头菇添加量和银耳添加量的改变而呈现先升高后下降趋势。桑黄添加量和猴头菇添加量这2个因素之间的交互作用不显著（P＞0.05）。桑黄添加量和银耳添加量这2个因素的交互作用不显著（P＞0.05），等高图呈圆形。猴头菇添加量和银耳添加量等高线呈椭圆形，表明这2个因素的交互作用显著。通过响应面优化软件建立数字模型，确定模型的最优条件：桑黄添加量2.54%、猴头菇添加量2.8%、银耳添加量0.7%。此时的感官评分为76.57分。根据试验的实际情况，将最优条件调整为桑黄添加量2.5%、猴头菇添加量3%、银耳添加量1%。根据上述配方条件进行验证性试验，得到的感官评分为75.20分，试验结果与预测结果相差不大，表明优化过的桑黄猴头菇银耳复合蛋糕具有可靠性和合理性。

图4 各因素交互作用对食用菌复合蛋糕感官评分影响的响应面和等高线图

3 结论

食用菌复合蛋糕是一种美味的健康食品，不仅美味并且还具有高营养价值。食用菌复合蛋糕是将食用菌子实体粉末加入到蛋糕中，该食用菌复合蛋糕能够丰富蛋糕的种类并且具有良好的保健作用：有较多报道发现食用菌可以用于蛋糕的制作；郝慧敏[17]采用猴头菇为原料研制出具有保健功能的无糖戚风蛋糕；张莹丽等[18]结合茯苓和紫薯制成的紫薯茯苓蛋糕口感香甜，具有良好的风味和色泽；曹淼等[19]研制的猴头菇海绵蛋糕口感柔软疏松，色泽金黄。然而，关于桑黄蛋糕的文献报道相对较少。该试验以桑黄、猴头菇、银耳为原料，通过感官评分作为指标，研究桑黄添加量、银耳添加量、猴头菇添加量对蛋糕品质的影响。食用菌复合蛋糕的最佳配方为桑黄2.5%、猴头菇3%、银耳1%、蛋清29%、蛋黄16%、低筋面粉20%、牛奶15%、玉米胚芽油4.5%、细砂糖9%。在此条件下食用菌复合蛋糕的感官评分为75.20分，接近模型预测值（76.57分）。该配方所制得的桑黄猴头菇银耳复合蛋糕营养价值高，口感细腻，具有诱人的巧克力色泽。该研究结果有助于增加传统蛋糕的营养价值，并且能够促进我国食用菌精深加工的发展。