摘要
本研究以小麦粉、薏米荞麦混合粉、白砂糖和鸡蛋作为主要原料，经科学加工，制成不含色素及防腐剂的杂粮蛋糕。采用单因素实验和正交试验，确定探讨了薏米荞麦粉添加量,白砂糖用量，鸡蛋以及大豆油用量对薏米荞麦戚风蛋糕的感官质量影响。试验得出薏米荞麦戚风蛋糕的最佳生产工艺及配方：主要原料以小麦粉100％计，其他原辅料为鸡蛋200％，蛋糕油5％，大豆油30％，白砂糖100％，薏米荞麦粉35%，泡打粉1.5％，盐1.5％，水45％。制作出的蛋糕内部呈淡黄色，口感绵软细腻，香甜松喧，具有很好的营养和保健价值。
关键词：薏米；荞麦；戚风蛋糕
1 前言
1.1 课题来源
黑龙江八一农垦大学自选课题。
1.2 国内外研究现状
焙烤食物是指使用粮食为基础材料，选用焙烤加工的工艺而制成的食品[1]。随着经济全球化的发展，人们生活水平的提高，人们对食物的感官及质量提出了进一步的要求，尤其是焙烤食品中的蛋糕和面包，西方家庭通常拿其作为主食，为了满足大家的需求，因此最近几年来烘焙食物的品种也变得越来越繁多，烘焙行业在全世界飞速发展，无论是在质量上，还是在数量，生产工艺及技术上，都在一直提高，市场规模总体呈现扩大趋向[2]。
焙烤行业在亚洲发展时间不长，人们普遍认知度不高，但其已经成为西方国家生活餐桌上不可缺少的食品，焙烤行业已经发展了数百年，市场规模早已逐步稳定，近几年在亚洲居民对焙烤食品的接受程度不断提升。随着近些年焙烤技术的发展和工艺流程的完善，焙烤食品以其种类繁多，口味适宜，造型多样，方便携带的众多优点越来越受到消费者的喜爱。随着我国经济发展的越来越好和人们平均收入的持续增加，焙烤行业总体销售收入呈逐步上升趋势。
近些年富贵病的普遍发生引起了人们对食品的营养均衡的重视，而焙烤食品作为现代化人们经常食用的食物，焙烤食品的发展趋势直接影响到人们的身体状况。因此生产适合人体需求模式的营养均衡食品显得尤为重要，更是开发焙烤食品的根本趋势。
膳食纤维在杂粮中含量较高，不仅有可溶,还有不可以被人体利用吸收的粗纤维，所以其通便作用十分明显，其次杂粮中微量元素含量高，可为人们供应充足的铁，钙，硒，锌，而这些微量元素正是人们很难从精白面中获取的。而其中蛋糕作为一种营养丰富、细腻绵软深受消费者的喜爱的焙烤食品，一直存在着蛋糕口味单一、热量较高，缺乏矿物质、维生素、膳食纤维及其它功能成分的缺陷[3-5]。所以研发一款人们喜爱并含有一定量杂粮成分的蛋糕产品，对经济和社会有着深远的意义。将杂粮添加至焙烤食品中，研制成杂粮焙烤产品，完善焙烤食品原本微量元素缺乏的缺点。
戚风蛋糕作为市场上最常见的一款蛋糕产品，属海绵蛋糕类型，质地非常轻柔，以低筋粉、鸡蛋、糖、油及泡打粉为基本材料，面糊调制是把蛋黄和蛋白分开，利用打蛋器把蛋白搅拌得蓬松且柔软，再加入面糊，这样调制面糊的蛋糕称为戚风蛋糕[6]。由于戚风蛋糕具有体积膨松、结构轻柔、口感滋润嫩爽、口味香甜等特点，深受广大消费者的喜爱。随着人们生活水平的提高，戚风蛋糕也朝着健康平衡营养的方向发展[7]，所以戚风保健蛋糕的开发也成为现在人们研究的热点。因此我决定开发添加薏米的戚风荞麦蛋糕。
1.3 薏米荞麦戚风蛋糕的保健功能
薏米又名薏苡或薏仁等。薏米属禾本科植物，因其营养价值高，故又被人们称为禾本科植物之王。在我国的土地上，世人栽培薏米的历史悠远长久，被众人认为是我国药食皆佳的粮种之一。根据实验分析，薏米含碳水化合物79.2%，蛋白质18%～21%，脂肪4%～6%，还拥有多种维生素（尤其是B族维生素）和人体所需的矿物质和氨基酸等，营养非常丰富[8]。薏米在人体中十分易消化，常用于滋补疗养生息。经医学研究证实，薏米有防癌的功用。薏米在日本被视为典型的"抗癌食品”[9]，所含的薏苡仁脂、薏苡仁内脂为抗癌的主要有效成分，可以有效抑制癌细胞的增殖。除此之外，在薏米中不饱和脂肪酸的含量较高，它能够有效缓解血液中的过多的胆固醇，增加细胞通透性，防止动脉和心肌组织硬化[10]。所以作为药食两用型功能性原材料，薏米正逐渐成为人们喜爱的营养又健康的食品，国内外学者均对薏米的进一步加工进行了大量的研究试验，发展前景十分好[11]。
荞麦是一种药食同用的粮食作物。荞麦含有19种氨基酸，它不含有胆固醇，所含的脂肪酸也多为不饱和脂肪酸，不仅具有极高的稳定性，其抗氧化也十分显著；它含有大量的矿物质元素及微量元素，丰富的常见维生素，另外其中含有生物类黄酮和类黄酮化合物[12]。另外，膳食纤维在荞麦中的百分比为2%左右，在人体中膳食纤维是不可被消化酶分解的，它可以促进人体胃肠蠕动，具有持水性，吸油性，膨胀性及吸附性。
1.4 实验的目的及意义
在戚风蛋糕中添加薏米荞麦制成薏米荞麦戚风蛋糕，使其具有相应的杂粮功效及作用，以弥补小麦粉的营养成分和膳食纤维的缺失，增加蛋糕的微量元素含量，使消费者吃的更健康。薏米和荞麦作为杂粮，膳食纤维含量高，因此作为戚风蛋糕的配料，容易出现蛋糕表面凹陷，口感不细腻等现象。严重影响产品质量，现对薏米荞麦粉，白砂糖，鸡蛋，大豆油对蛋糕的感官影响进行讨论。以薏米荞麦粉为主要原料，在制作过程中添加不同量的白砂糖，鸡蛋及大豆油，结合正交试验，研究着四种因素的添加量对薏米荞麦戚风蛋糕的感官影响，确定薏米荞麦戚风蛋糕的最佳工艺配方。研制出一种组织细腻，块状饱满，甜度适中，营养丰富，具有杂粮功效及作用的戚风蛋糕产品。
2 材料与仪器
2.1 材料
低筋面粉，蛇口南顺面粉有限公司；白砂糖，漳州山峰食品有限公司；鸡蛋，薏米粉，大庆北京华联超市；大豆油，九三粮油工业集团有限公司；盐，苏州乐丰食品有限公司；蛋糕油，东莞市添之彩食品厂；泡打粉，安琪酵母股份有限公司。
2.2 设备
DDQ-B01K1型手持电动搅拌机，广东小熊电器有限公司；CKTF-32GS型远红外线食品烤炉，伟仕达电器实业有限公司；KF-168型电子计价秤，凯丰集团有限公司。
3 试验方法
3.1 薏米荞麦戚风蛋糕工艺制作流程
①鸡蛋黄、泡打粉、食盐、水、食用油 制成蛋浆；
②薏米荞麦粉、面粉过筛(80目) 调制面糊；
③鸡蛋清、白砂糖 慢速搅拌 快速搅拌 蛋白霜；
①+②+③ 混合 浇模 烘烤 脱模 成品。
3.2 薏米荞麦戚风蛋糕工艺制作要点
(1)准备材料
薏米粉，面粉需要过80目筛，将新鲜鸡蛋洗净擦干表面水分，敲碎壳后，用蛋清分离器，将蛋清蛋黄分离，注意蛋清中不得带入蛋黄，盛蛋白的盆要保证无水无油，最好使用不锈缸盆。
（2）打浆
将蛋黄先缓慢搅拌1 min，加入白砂糖总量的1/5搅拌均匀，不要把蛋黄打发，然后加入水，大豆油，泡打粉，蛋糕油及食盐，再继续搅拌5 min，制成蛋浆。
（3）调糊
把杂粮粉，面粉均匀加入蛋浆中，缓慢搅打，均匀混合即可。不要过度搅拌，以免面粉起筋影响蛋糕的起发，时间控制在2 min之内。完成的面糊不可放置过久，以防面粉下沉，致使烤制出的蛋糕不细腻，有气泡，影响蛋糕品质。
（4）打发蛋清
将打蛋器冲洗干净并擦干水分以后，分三次加入白砂糖，将蛋白打发到能够拉出直立尖角的干性发泡状态即可。
（5）混合
向蛋黄糊中倒入三分之一的蛋白，用橡皮刮刀轻轻翻拌均匀，从底部往上翻拌，直到蛋黄糊和蛋白糊完全混合均匀。切忌画圈搅拌，防止蛋白消泡。
（6）浇模成型
混合后应马上倒入模具中，防止蛋糊中面粉下沉，蛋糕发生板结倒入模具面糊量要为模具容量的一半或六分，拿刮板将面糊抹平，轻震几下，减少气泡。
（7）烘烤
浇模后应立即烘烤，烤箱需预热，上火为170～180 ℃，下火为130～150 ℃。焙烤35 min时，将竹签插到蛋糕底部，通过检查拔出的竹签上有没有粘附物料来可判断蛋糕熟透。
（8）冷却脱模
从烤炉拿出后，放置在实验台上，轻微震荡一下，再倒放置冷却网上冷却，防止变形。冷却至室温即可脱模。
3.3 感官评价
依据蛋糕品质评定方法的相关标准，制定薏米荞麦戚风保健蛋糕品质评分标准及分数分配表见表1[13]。随机抽取10人组成测评组，根据蛋糕的色泽（20分）、形态（20分）、组织结构（30分）、滋味和口感（30分），共计100分，对产品打分，然后取平均值，评价其产品品质。
表1 感官评分标准
Table 1 Sensory evaluation standard
评分项目
评分细则
满分分值
色泽
表面油润，表皮呈金黄色，色泽明亮（16～20分）；介于中间（12～15分）；色发暗，发灰，有斑点（1～11）
20
组织结构
内部组织结构均匀细密，切面呈细密蜂窝状，无大气泡，无硬块（16～20分）；有大气泡，质地硬，（12～15分）；切面粗糙，有很多大气泡，有硬块（1～11）
20
滋味和口感
滋味纯正，甜度适宜，细腻绵软（30～21）;绵软性差，稍有黏牙感（20～11）；口感粗糙，松散发干，蛋腥味明显（10～1）
30
形态
外形完整，块型饱满，不粘边，无破裂，无崩顶（30～21）;块状略有收缩变形，有开裂，表面粗糙，边缘有粘边（20～11）；表面粗糙，开裂严重，边缘粘边明显（10～1）
30
4 结果与讨论
4.1 薏米荞麦粉添加量对蛋糕品质的影响
薏米和荞麦的表皮坚硬，烹调困难，人体无法全面吸收其营养成分，因其口感粗糙，故将其粉碎应用到食品比较适合。杂粮的营养价值很高，但添加量的多少可以决定产品的品质。杂粮粉添加量太少，蛋糕的营养强化作用得不到保证；添加量过多，口感不够绵软，致使产品的品质降低。因为薏米质地细腻，荞麦质地较粗糙，且它们中营养成分各有优缺，为了均衡营养互相弥补，突出杂粮口感，所以在蛋糕的制作中我们选择将薏米荞麦以各50%的比例混合制成杂粮粉。在低筋面粉100 g,鸡蛋100%，白砂糖100%，蛋糕油5%，大豆油40%，泡打粉1.5%，盐1.5%，水60%的条件下，分别以5%,15%,25%,35%,45%杂粮粉添加量(杂粮粉中薏米粉和荞麦粉各占50%)进行比较试验。
薏米荞麦粉添加量对蛋糕品质的影响见图1。
图1 薏米荞麦添加量对蛋糕品质的影响
Fig. 1The influence of coix seed and buckwheat powder adding quantity on cake quality
由图1可知，随杂粮粉添加量的增加，薏米荞麦戚风蛋糕的感官评分先显著增加后显著减少。杂粮粉用量较少时，产品杂粮风味不明显。当杂粮粉添加量达到35％时产品表明为金黄色、内部组织细腻，杂粮风味浓郁。当杂粮粉的用量继续增加时，产品色泽虽然较好，但蛋糕起发性差，海绵状的结构不够细密，口感稍干、不细腻。这可能是由于过多的杂粮粉起到了削弱面筋的作用，导致内部结构发软、塌陷。
另外，添加杂粮粉的蛋糕焙烤时应比正常产品时间稍长，否则蛋糕中心难以烤熟，出炉后容易塌陷。综上所述，进一步优化试验时薏米粉添加量选择在25％～45%。
4.2 白砂糖添加量对蛋糕品质的影响
白砂糖会在焙烤期间发生焦糖化作用，使蛋糕具有特殊的香气与色泽，还会影响鸡蛋的稳定性及蛋糊的黏度。糖添加量过少时，甜味不够，风味较差；糖添加量过大时，蛋糕口感会过于甜腻[14]。
在低筋面粉100 g，鸡蛋100%，杂粮粉35%，蛋糕油5%，泡打粉1.5%，食盐1.5%，大豆油40%，水60%的条件下分别以80%,90%,100%,110%,120%的白砂糖添加量进行比较试验。
白砂糖添加量对蛋糕品质的影响见图2。
Fig. 2The influence of sugar powder adding quantity on cake quality
从图2可以看出，白砂糖主要是对产品的甜度、色泽、弹韧性有影响。随着白砂糖添加量的增加，感官评分先升高再降低，白砂糖添加量低时，产品口感偏淡，颜色淡黄色，可能是由于白砂糖添加量少导致美拉德反应和焦糖化反应产物偏少，从而造成蛋糕上色不足；白砂糖添加量高时，蛋液黏度过大，不能裹入充足的空气使蛋糕弹韧性缺陷，还会造成产品口感过甜，影响其感官品质。因此，白砂糖添加量初步选为90%～110%。
4.3 鸡蛋添加量对蛋糕品质的影响
鸡蛋有良好的乳化性和起泡性。在低筋面粉100 g，白砂糖100%，杂粮粉35%，蛋糕油5%，泡打粉1.5%，食盐1.5%，大豆油40%，水60%的条件下分别以50%,100%,150%,200%,250%的鸡蛋添加量进行比较试验。鸡蛋添加量对蛋糕品质的影响见图3。
Fig.3The influence of egg amount on cake quality
由图3可知，感官评价分值随着鸡蛋添加量的增加先升高再降低，鸡蛋添加量味200%时薏米戚风蛋糕感官评分最高。鸡蛋添加量较低时，蛋糕组织结构不规整，口感较差，可能是由于鸡蛋添加量较少导致美拉德反应产物不足，且蛋白不足导致气泡较少，组织不够蓬松。鸡蛋添加偏多时蛋糕的腥味过重，口感不好，增加了面糊中水分含量，降低了蛋糕的弹性，表面凹陷不平，感官品质较差[15]。因此，初步选定鸡蛋添加量为150%～250%。
4.4 大豆油的添加量对蛋糕品质的影响
添加油脂在蛋糕中可以保持蛋糕的口感细腻性和组织的柔软性，同时使产品具有特殊风味，戚风蛋糕一般添加的是清淡无味的植物油，本产品添加大豆油的目的就在于前者。在低筋面粉100 g，白砂糖100%，杂粮粉35%，蛋糕油5%，泡打粉1.5%，食盐1.5%，鸡蛋200%，水60%的条件下分别以20%,25%,30%,35%,40%的大豆油添加量进行比较试验。大豆油添加量对蛋糕品质的影响见图4。
由图4可知，随大豆油添加量的增加，薏米荞麦戚风蛋糕的综合评分先逐步增加后显著减少。当大豆油添加量为35%时，薏米荞麦戚风蛋糕的感官评价分值最高，口感润滑绵软。含油量对蛋糕品质影响较大：含油量过少时，产品组织粗糙、不够细腻；含油量较高时油脂有消泡作用，当大豆油添加量超过35％后，产品蓬松降低，产品出炉后易塌陷，蛋糕口感稍显油腻，且油多对健康影响较大，还增加了成本。因此，初步选定大豆油添加量为30%～40%。
Fig4 The influence of oil additives on cake quality
4.5 正交试验
根据前期的单因素试验基础，确定出最重要的因素，进行正交试验设计，采用正交试验法，以产品的感官评价得分为综合指标，对薏米荞麦粉添加量（A）、白砂糖添加量（B）、鸡蛋添加量（C）、大豆油添加量（D） 4 个因素进行正交试验，得到薏米荞麦戚风蛋糕的最优配方，因此本实验采用四因素三水平L9(34)的正交实验，进行优化选择。正交试验见表2，结果见3。
表2 正交实验因素水平表
Table 2 Factors and levels of orthogonal experiment
因素
杂粮粉添加量（%）
白砂糖添加量（%）
鸡蛋添加量（%）
大豆油添加量（%）
1
25
90
150
30
2
35
100
200
35
3
45
110
250
40
表3 正交试验及试验结果分析
Table 3 Results and analysis of L9(34) orthogonal experiment
实验号
实验因素
实验结果
1
A
1
B
1
C
D
感官评分
1
1
85.5
2
1
2
2
2
83.7
3
1
3
3
3
77.7
4
2
1
2
3
88.5
5
2
2
3
1
89.1
6
2
3
1
2
82.8
7
3
1
3
2
80.8
8
3
2
1
3
83.9
9
3
3
2
1
81.6
K1
246.9
254.4
252.2
256.2
K2
260.4
256.7
253.8
247.3
K3
246.4
242.1
247.6
250.1
K1
82.3
84.8
84.1
85.4
K2
86.8
85.6
84.6
82.4
K3
82.1
80.7
82.5
83.4
R
4.7
4.9
2.1
3.0
根据表3数据，对各因素的K、k及R的大小进行计算。然后根据极差R的大小，进行因素的主次排队，并做出因素与指标的关系图。
主 次
B A D C
图5因素的主次排序
Fig. 5 Factors of primary and secondary order
图6 因素与水平的关系
Fig. 6 The factors and levels of relationship
从图5和图6可知，影响杂粮的添加量对薏米荞麦戚风蛋糕的四个因素中，四个因素对产品感官指标的影响程度为B>A>D>C，即白砂糖添加量>薏米荞麦添加量>大豆油添加量>鸡蛋添加量。由正交试验结果可知薏米荞麦戚风蛋糕的最佳配方为A2B2C2D1。
按最佳因素配方，进行最佳水平实验，得到的产品感官评价分值为91，证明适合作为最佳配方。最佳配方即为，即薏米荞麦粉35%、白砂糖100%，鸡蛋200%，大豆油30%。
5 结论
本实验采用感官评价及正交实验等方法，研究了不同百分比的薏米荞面粉，白砂糖，鸡蛋和大豆油添加量对薏米荞麦戚风蛋糕的品质影响。得出最佳配方：主要原料以小麦粉100％计，其他原辅料为鸡蛋200％，蛋糕油5％，大豆油30％，白砂糖100％，薏米荞麦粉35%，泡打粉1.5％，盐1.5％，水45％。在此工艺条件下制作出的薏米荞麦戚风蛋糕色泽明亮，内部组织结构均匀，蛋香浓厚，甜度适中，无破碎，块状饱满，具有较好的感官品质。
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