响应面法优化青汁猕猴桃山药蛋糕的工艺研究

◎ 任伟伟，张艾青，刘希凤，徐衍胜

（山东畜牧兽医职业学院，山东 潍坊 261061）

便秘是幼儿常见的病症之一[1]，表现为排便困难或肠蠕动缓慢。幼儿便秘多是由于膳食结构不合理导致，会影响幼儿生长发育，降低其生活质量[2]。在膳食中添加润肠通便的食材，对幼儿的健康成长有重要作用。

青汁是以大麦若叶为主要原料制作的饮品，含有丰富的蛋白质、膳食纤维、维生素、矿物质和叶绿素等，有利于体内新陈代谢，有润肠通便、降低血压、血脂、血糖、增强免疫力的作用[3]。猕猴桃又称奇异果，被誉为“水果之王”，其质地柔软，口感酸甜，味道被描述为草莓、香蕉、菠萝三者的混合。猕猴桃富含维生素C和脂溶性膳食纤维，有清热降火、润燥通便之效，能有效预防便秘。不仅如此，猕猴桃还含有猕猴桃碱、蛋白水解酶、单宁果胶和糖类等有机物，以及钙、钾、硒、锌、锗等微量元素和人体所需的17种氨基酸等，有降低胆固醇、促进消化、止渴利尿和保护心脏的作用[3-6]。山药质地细腻、风味鲜美，含有淀粉酶、多酚氧化酶、黏蛋白、皂苷和多种营养素，营养丰富，并具有健脾益胃、助消化等食疗功能[7-10]。3种食材的结合，不但可以预防幼儿便秘，也可以为幼儿的生长发育提供丰富的营养。

在全面放开“二孩”的大环境下，幼儿产品的需求日益增长。食品行业中，幼儿零食产品缺乏特色，营养单一，没有竞争优势，并且现在家长对孩子食物的选择非常谨慎，这对幼儿食物的品质提出了更高的要求，不再局限于口感口味，更加追求健康、营养、特色。本文以猕猴桃、青汁粉、山药为原料，添加营养强化剂维生素D和钙，制成健康美味、营养价值高的青汁猕猴桃山药蛋糕。产品色泽青绿，打破传统蛋糕单一的颜色，口味独特，既有猕猴桃的甜酸清爽，也有青汁清新的青草味，并且做成幼儿喜欢的米老鼠卡通形象，符合现代人对幼儿食品特色的追求，具有广阔的市场开发前景。

1 材料与方法

1.1 材料

低筋粉、玉米淀粉、青汁粉、猕猴桃、山药、鸡蛋、维生素D3、L-乳酸钙、玉米油、白砂糖和柠檬。

1.2 仪器与设备

破壁机（JP05D），浙江苏泊尔股份有限公司生产；打蛋机（DDQ-A01G1），小熊电器股份有限公司生产；新麦烤炉（SM2-523），新麦机械（中国）有限公司生产；电子天平（AUW120D），岛津企业管理（中国）有限公司生产。

1.3 试验方法

1.3.1 加工工艺

青汁猕猴桃山药蛋糕的加工工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程图

1.3.2 操作要点

结合预实验，以低筋面粉质量为基准（100%），确定青汁猕猴桃山药蛋糕的基本配方：低筋面粉100%、玉米淀粉15%、青汁粉20%、猕猴桃100%、山药20%、鸡蛋150%、玉米油30%、白砂糖15%、维生素D310 μg和L-乳酸钙600 mg。

（1）原辅料预处理。按基础配方选取原料，选用新鲜洁净的鸡蛋，将蛋黄、蛋白分离，蛋白装入无油无水的干净盆内；猕猴桃榨汁、过滤后备用；山药蒸熟、打泥后备用；低筋面粉中加入青汁粉、玉米淀粉后过筛，加入山药泥，并分次加入猕猴桃汁，混合搅拌均匀成面粉糊。

（2）蛋黄面糊调制。蛋黄中依次加入白砂糖、玉米油，搅打均匀，再加入混合好的面粉糊，搅拌至落下的液体像绸缎一样，至形成的纹路能很快消失。

（3）蛋白调制。蛋白中挤入几滴新鲜的柠檬汁，用打蛋机搅打至抬起打蛋头可拉起1～2 cm长且挺直不弯曲的尖角，制成蛋白霜。

（4）蛋黄面糊和蛋白的混合调制。先取1/3蛋白霜，添加到蛋黄面糊中翻拌均匀，再将剩下的蛋白霜加入并仔细翻拌均匀。

（5）装模。将蛋糕面糊装入裱花袋中，挤入刷好油的米奇型模具中，装入量为模具的70%～80%为宜，以防烘烤后体积膨胀溢出，然后用力振荡模具以排出气泡。

（6）烘烤及冷却。烤箱预热，烘烤温度为上火200 ℃，下火温度为180 ℃，烘烤时间20 min左右；刚出炉的蛋糕，倒扣在干净的操作台上进行冷却，以保持蛋糕的外形完整，即获得成品。

1.3.3 单因素试验

按照1.3.1青汁猕猴桃山药蛋糕加工工艺，以青汁猕猴桃山药蛋糕的感官评分为指标，依次对4个主要影响因素，即青汁粉添加量（10%、20%、30%、40%和50%）、猕猴桃添加量（80%、90%、100%、110%和120%）、山药添加量（5%、10%、15%、20%和25%）和鸡蛋添加量（110%、130%、150%、170%和190%）进行单因素试验。

1.3.4 响应面试验

在单因素试验基础上，进行了3因素3水平响应面试验[11-13]。试验因素水平设计见表1。

表1 响应面试验因素水平表

1.3.5 青汁猕猴桃山药蛋糕的感官评定

将蛋糕切成大小合适的数块，邀请10位食品专业且有感官品评经验的教师和学生组成品评小组，按照表2中评分标准对各项进行品评打分，汇总后取平均值，总分为100分[14]。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 青汁粉添加量对蛋糕品质的影响

青汁粉主要影响蛋糕的颜色和风味，其添加量对青汁猕猴桃山药蛋糕感官品质的影响如图2所示。

表2 青汁猕猴桃山药蛋糕感官评分标准表

图2 青汁粉添加量对蛋糕品质的影响图

由图2可以看出，随着青汁粉添加量的增多，青汁猕猴桃山药蛋糕的感官评分先升高后降低，当青汁粉添加量为20%时，感官评分最高，蛋糕的色泽和风味最佳。当添加量低于20%时，蛋糕的色泽略淡，青汁的风味不突出，被猕猴桃的风味掩盖；当添加量过高时，蛋糕的色泽偏深，青汁风味过重，整体风味不和谐。

2.1.2 猕猴桃添加量对蛋糕品质的影响

猕猴桃添加量对青汁猕猴桃山药蛋糕感官品质的影响见图3。

由图3可知，青汁猕猴桃山药蛋糕的感官评分随猕猴桃添加量的增多呈先升高后降低的趋势，猕猴桃添加量为100%时，感官评分最高。猕猴桃添加量过低时，蛋糕颜色稍浅，表面有开裂，内部稍粗糙，口感偏硬，猕猴桃风味不突出；猕猴桃添加量过高时，蛋糕内部有黏连，孔隙不清，猕猴桃的味道偏重，蛋糕风味不柔和。

图3 猕猴桃添加量对蛋糕品质的影响图

2.1.3 山药添加量对蛋糕品质的影响

山药添加量对青汁猕猴桃山药蛋糕感官品质的影响如图4所示。

图4 山药添加量对蛋糕品质的影响图

由图4可知，随着山药添加量的增加，青汁猕猴桃山药蛋糕的感官评分先增加后减少。山药添加量低于20 %时，山药的味道被青汁和猕猴桃的味道掩盖；山药添加量过高时，蛋糕的柔软度较差，偏硬，口感不佳，蛋糕内部山药容易成块。

2.1.4 鸡蛋添加量对蛋糕品质的影响

鸡蛋是蛋糕制作中不可或缺的基本材料，不仅能提供丰富的营养还具有起泡使蛋糕蓬发的功能。鸡蛋添加量对蛋糕品质的影响见图5。

由图5可知，鸡蛋添加量为150%时，蛋糕的感官评分最高。当鸡蛋添加量较低时，蛋糕面糊中空气包裹量也少，蛋糕无法充分蓬发，口感偏硬，且蛋糕香气不强烈；当鸡蛋添加量过高时，蛋糕的蛋腥味过重，蛋糕过于蓬松，且水分过多，使蛋糕出现下陷现象。

图5 鸡蛋添加量对蛋糕品质的影响图

2.2 响应面试验结果

响应面试验利用Design-Expert软件的中心组合设计原理，以感官评分为响应值，研究感官评分与各个试验因素的关系，建立回归方程式，具体响应数据结果见表3。

表3 响应面试验设计与结果表

用软件对表3中数据进行二次多元回归拟合分析，得到感官评分对响应面因素的二次多项回归方程为Y=84.48-1.64A-1.07B-2.09C-0.83AB+0.65AC+0.88BC-2.72A2-1.09B2-1.46C2。方程回归分析结果及方差分析见表4，回归模型方差分析见表5。

表4 响应面回归结果及方差分析表

表5 回归模型方差分析表

由表4可知，方程回归模型的决定系数R2为0.932 8且P＜0.01，说明模型达到极显著水平，失拟项P为0.278 8，影响不显著，说明该方程拟合度良好。因此，可以应用此方程描述各响应变量和响应值的关系，以评价各因素对相应值影响的显著性。各因素对感官评分的影响排序为鸡蛋添加量（C）＞青汁粉添加量（A）＞猕猴桃添加量（B）。

此外，由表5回归模型方差分析可得，模型的信噪比（Adeq P）为10.233，当信噪比＞4时，认为该模型信号充足，由此说明该模型的可信度和拟合度非常高，具有一定的参考价值。

根据回归方程，该模型可以预测出青汁猕猴桃山药蛋糕的最佳工艺参数：以低筋粉100%为基准，青汁粉添加量18.49%、猕猴桃添加量96.10%、鸡蛋添加量140%，此时青汁猕猴桃山药蛋糕的感官评分为86.21分。

验证实验将响应因素值调整为青汁粉添加量18%、猕猴桃添加量96%、鸡蛋添加量140%，经过3组平行验证实验，得到青汁猕猴桃山药蛋糕的平均感官评分为86.4分，与预测值的误差为0.23%，可靠性高。

3 结论

通过单因素试验和响应面试验优化确定青汁猕猴桃山药蛋糕的最佳配方为低筋面粉100%、玉米淀粉15%、青汁粉18%、猕猴桃96%、山药15%、鸡蛋140%、玉米油30%、白砂糖15%、维生素D310 μg和L-乳酸钙600 mg。烘烤温度为上火200 ℃，下火温度为180 ℃，烘烤时间20 min。在此配方和条件下制作的蛋糕色泽青绿，口感松软，既有猕猴桃的甜酸清爽，也有青汁清新的青草味，感官品质最佳。

青汁猕猴桃山药蛋糕是专门针对1～3岁幼儿研发的产品，蛋糕松软细腻，适合幼儿食用；做成米老鼠的卡通形象，能引起幼儿兴趣；所用青汁粉、猕猴桃、山药等原料绿色、健康、营养，同时添加维生素D和钙，使产品能满足幼儿成长发育的营养需求。因此，青汁猕猴桃山药蛋糕必将受到广大消费者的欢迎和青睐。