響應(yīng)面法確定南瓜百合蛋糕配方

效碧亮 梁福萍

蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院，甘肅 蘭州，730050

前言

百合集補(bǔ)品、藥品、食品于一身[1]，既可食用，也可藥用。然而，近幾年百合產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并不容樂觀，主要因價(jià)格高、深加工產(chǎn)品種類少、宣傳力度嚴(yán)重不夠等阻礙了消費(fèi)者對(duì)其的認(rèn)識(shí)、消費(fèi)以及產(chǎn)業(yè)鏈的良性發(fā)展。為了研發(fā)百合深加工產(chǎn)品，拓寬百合產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，課題組利用百合良好的增稠性、吸水性以及持水性特性開發(fā)了百合糕點(diǎn)。百合蛋糕是一款營(yíng)養(yǎng)豐富、低脂、無黃油起酥油 、低糖的健康型產(chǎn)品。旨在改善營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和零添加黃油或起酥油等，以避免長(zhǎng)期食用起酥油、黃油中反式脂肪酸[2]而帶來的危害如肥胖病、糖尿病等。然而該產(chǎn)品的開發(fā)存在一大技術(shù)難題，口感缺乏非常好的松軟度和彈性，為此，課題組經(jīng)多次試驗(yàn)與摸索，本著零添加、純自然的原則終于解決了問題，即添加南瓜。

南瓜的營(yíng)養(yǎng)豐富，藥用價(jià)值高[3-4]，如南瓜多糖、鈷、Vc、葫蘆巴堿[5]等，其中南瓜多糖、鈷均具有降糖作用，且南瓜具有較好的加工適應(yīng)性[6]。百合蛋糕中南瓜的加入不僅巧妙地解決了這一技術(shù)難題，同時(shí)更加豐富了百合蛋糕的營(yíng)養(yǎng)、有效改善了營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，使得百合蛋糕營(yíng)養(yǎng)更豐富、結(jié)構(gòu)更合理，至于這一結(jié)果原理需進(jìn)一步研究。為了確定南瓜百合蛋糕最佳配方，本文采用響應(yīng)面，以南瓜量、加糖量、加水量、加油量為四個(gè)因素，確定最佳比例。此次研究可為南瓜百合的研究提供一定理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，同時(shí)為南瓜其他深加工產(chǎn)品奠定一定理論基礎(chǔ)。

1.材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

低筋粉：專用蛋糕面粉。新鮮百合：來自蘭州市七里河區(qū)西果園。南瓜：市購(gòu)。

1.1.2 儀器

分層式烘焙箱 YXD-10 上海紅連機(jī)械電器制造有限公司、打蛋器 HM-955 佛山市新寶網(wǎng)絡(luò)科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 南瓜百合蛋糕制作工藝流程

百合 → 預(yù)處理 → 蒸煮20分鐘 → 搗碎 → 百合泥。南瓜 → 預(yù)處理 → 蒸煮20分鐘 → 搗碎 → 南瓜泥。打蛋 (白砂糖分兩次放入，打蛋要充分) → 調(diào)糊 (攪拌不要太快，容易形成面筋) → 消泡 → 倒模 → 烘焙 → 冷卻

1.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)

選取南瓜用量、糖用量、水用量、植物油用量4個(gè)因素設(shè)計(jì)了響應(yīng)面試驗(yàn), 因素水平見表1。

表1 南瓜百合蛋糕配方因素水平表Table1 The Factor level table of pumpkin lily coke formula

1.2.3 感官評(píng)定

待烘焙的百合蛋糕冷卻30min后，分別請(qǐng)10名食品專業(yè)同學(xué)組成的感官評(píng)定小組進(jìn)行品嘗，對(duì)百合蛋糕的色澤、外觀形狀、內(nèi)部組織、口感和風(fēng)味等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，滿分為100分，取其算術(shù)平均值作為最終的感官評(píng)定結(jié)果。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示：

表2 感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard

2.結(jié)果與分析

2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)

2.1.1 方差分析與可行度分析只，分別為：陰性對(duì)照組，口服液低、中、高劑量組（2.5、5.0、15.0mL/kg·BW）。適應(yīng)性喂養(yǎng)3天后正式試驗(yàn)，連續(xù)給藥30天。

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table3 The result of response surface design

表4 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析Table4 The variance analysis of response surface test

表3 響應(yīng)面試驗(yàn)感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table3 The result of response surface design

由表4、5可知：回歸方程模型p值小于0.0001，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于極顯著水平0.01，說明回歸方程模型極顯著。失擬項(xiàng)p=0.1267，大于顯著水平0.05，不顯著，相關(guān)系數(shù)R2=0.9254，校正相關(guān)系數(shù)R2Adj=0.8508，變異系數(shù)（CV%）為6.75%，小于15%，模式各項(xiàng)檢驗(yàn)值一致表明該模型擬合程度良好，故可使用該模型來分析和預(yù)測(cè)最佳工藝條件。

由表4可見，一次項(xiàng)南瓜加入量對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)有著顯著影響，糖加入量有極顯著影響，加水量與加油量無顯著影響，交互作用南瓜量與加水量（AC）之間有極顯著的影響，二次項(xiàng)均為極顯著。南瓜的加入可很好的改善百合蛋糕的松軟度和彈性，入口細(xì)膩、疏松、富有彈性。因以南瓜泥的方式加入，其含水量較高，加入過多產(chǎn)品出現(xiàn)塌陷、粘黏、無彈性的現(xiàn)象。蛋糕是適宜干粉的制品，南瓜泥卻是濕料，若過多的加入同樣導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)下降。蛋糕中糖的主要作用是改善產(chǎn)品的滋味，使其香甜以及維持和穩(wěn)定雞蛋的泡發(fā)性，因糖既具有甜味，又具有黏度。配料中百合、南瓜均含有一定糖分和黏度，因此南瓜百合蛋糕中糖5%的變化會(huì)引起極顯著影響，糖加入量不宜過多或過少。

對(duì)一次項(xiàng)p值的大小進(jìn)行比較，確定各試驗(yàn)因素對(duì)南瓜百合蛋糕品質(zhì)影響的主次順序?yàn)椋杭犹橇浚灸瞎狭浚炯铀浚炯佑土俊?/p>

結(jié)果表明各配料含量對(duì)百合蛋糕感官品質(zhì)的影響不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，且該模型擬合程度也良好。為了明確各因素對(duì)響應(yīng)值得影響，運(yùn)用DESIGN EXPERT 內(nèi)部的響應(yīng)面回歸程序，對(duì)于表中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了回歸分析，得到了下面的二次多項(xiàng)式的擬合方程，該方程表達(dá)了百合蛋糕品質(zhì)與各因素之間的規(guī)律：

y=-60.517+4.380A+6.650B+4.313C+3.939D-0.045AB-0.128AC+0.015AD-0.005BC+7.10516E-017BD-0.0175CD-0.131A2-0.132 B2-0.137C2-0.089D2

通過模型系數(shù)顯著性檢驗(yàn)結(jié)果，對(duì)方程進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化方程為：

y=-60.517+4.380A+6.650B+4.313C+3.939D-0.045AB-0.128AC-0.131A2-0.132 B2-0.137C2-0.089D2式中：A——南瓜量，B——糖含量，C——水含量，D——油含量

由優(yōu)化方程得出：以雞蛋量為基準(zhǔn)，當(dāng)南瓜泥量為其17%、加糖量為其20%、加水量為其7%、加油量為其19%時(shí)，制得的產(chǎn)品品質(zhì)最佳。

2.1.2 交互作用及相應(yīng)面

圖1, 2 南瓜量和加糖量交互作用對(duì)南瓜百合蛋糕品質(zhì)的影響Fig.1,2 The effect of interaction of pumpkin and sugar quantity on the quality of pumpkin lily coke

圖3,4 南瓜量和加水量交互作用對(duì)南瓜百合蛋糕品質(zhì)的影響Fig.3,4 The effect of interaction of pumpkin and water quantity on the quality of pumpkin lily

圖5,6 南瓜量和加油量交互作用對(duì)南瓜百合蛋糕品質(zhì)的影響Fig.5,6 The effect of interaction of pumpkin and oil quantity on the quality of pumpkin lily coke

圖7,8 加糖量和加水量交互作用對(duì)南瓜百合蛋糕品質(zhì)的影響Fig.7,8 The effect of interaction of sugar and water quantity on the quality of pumpkin lily coke

圖9,10 加糖量和加油量交互作用對(duì)南瓜百合蛋糕品質(zhì)的影響Fig.9,10 The effect of interaction of sugar and oil quantity on the quality of pumpkin lily coke

圖11,12 加水量和加油量交互作用對(duì)南瓜百合蛋糕品質(zhì)的影響Fig.11,12 The effect of interaction of water and oil quantity on the quality of pumpkin lily coke

由以上交互作用圖可以看出，等高線圖橢圓程度最明顯的為南瓜加入量與加水量之間交互作用圖，與表4種AC的p值小于0.0001相一致，說明南瓜加入量與加水量的交互作用極顯著。既南瓜的加入量受水的影響，同理水的加入量受到南瓜量的影響。其次為南瓜量與糖加入量交互作用等高線，其p值為0.076，基本接近顯著水平0.05，說明這兩者也有一定的交互作用。其余各因素之間的交互作用基本不顯著，等高線圖基本為圓形。

2.2 驗(yàn)證試驗(yàn)

通過實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ头治觯贸瞿瞎习俸系案庵谱髯罴雅浞綖椋阂噪u蛋的量為基準(zhǔn)，百合泥定為其50%，低筋面粉為其40%的條件下，南瓜泥量為其17%、加糖量為其20%、加水量為其7%、加油量為其19%，此時(shí)南瓜百合蛋糕的感官評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)值為83.29，desirability（有利條件）為1.000，且desirability值越大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果越優(yōu)[7]。按照上述各最優(yōu)條件，重復(fù)三次試驗(yàn)，制得百合干的實(shí)測(cè)ΔE?值為85+0.75，與理論值相差不大，充分驗(yàn)證了模型的正確性和可靠性，表明響應(yīng)面法適用于南瓜百合蛋糕最佳配方的優(yōu)化。

3.結(jié)論

通過響應(yīng)面試驗(yàn)，以南瓜量、加糖量、加水量、加油量為四個(gè)因素，確定了南瓜百合蛋糕最佳配方。結(jié)果表明：以雞蛋的量為基準(zhǔn)，百合泥定為其20%，低筋面粉為其40%的情況下，南瓜泥量為其17%、加糖量為其20%、加水量為其7%、加油量為其19%，制得的產(chǎn)品品質(zhì)最佳，相對(duì)低糖、低脂、零添加人造油，高含量南瓜、百合、多不飽和脂肪酸亞麻酸或亞油酸等營(yíng)養(yǎng)配料和成分。不僅適宜正常人群食用，也適宜高血糖、高血脂等人適量食用。本產(chǎn)品的開發(fā)為我省百合、南瓜資源的綜合利用開辟了一條新途徑，為百合、南瓜深加工產(chǎn)業(yè)鏈提供一定技術(shù)支撐，為功能性蛋糕的開發(fā)提供一定理論基礎(chǔ)，南瓜百合蛋糕的研究具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。