紫薯又名黑薯，为旋花科草本植物，肉质呈现紫色或深紫色[1-2]。紫薯富含多糖、黄酮类、花青素等活性物质，且富含硒元素，具有抗氧化、清除自由基、抗癌、防癌、调节肠道微生态、降血压、降血糖、降血脂及防动脉硬化等功效，具有“抗癌大王”的称号[3-6]，已成为食品行业开发应用的热点。茯苓，俗称云苓，是拟层孔菌科真菌茯苓的干燥菌核，为药食同源的食材[7-8]。茯苓含茯苓多糖、β-茯苓聚糖、茯苓酸、卵磷脂及甾醇等，具有提高机体免疫力、清除自由基、降低脂质过氧化、降低脂褐质形成、延缓衰老、抑制肿瘤等功效[9-12]。以紫薯或茯苓为食材的产品研发有诸多报道，但将两种复合作为食品基料的研究尚未报道。本研究在传统蛋糕中添加紫薯和茯苓，结合感官评定，在单因素试验基础上进行正交试验，确定紫薯茯苓蛋糕的最佳配方，以期研制出兼具紫薯和茯苓的风味、营养和养生保健作用的紫薯茯苓蛋糕，使消费者能够健康地享用美味蛋糕，同时为紫薯和茯苓的深加工开辟了一条新路径。
1 材料与方法
1.1 材料
茯苓粉：广州紫云轩药业有限公司；泡打粉：安琪酵母股份有限公司；紫薯、糖粉、鸡蛋、植物油、牛奶等：许昌市胖东来超市。
1.2 仪器设备
FW-100高速万能粉碎机：北京科伟永兴仪器有限公司；FA2104B电子天平：上海佑科仪器仪表有限公司；N35D食品烤箱：佛山乐米高五金电器有限公司；CX-6632打蛋器：中山市灿欣电器制品有限公司；TMS-Pro物性分析仪：北京盈盛恒泰科技有限责任公司；案板、刮板、刀具、碗、筷子、蛋糕模具（4寸）、木铲：市售。
1.3 操作要点
1.3.1 原材料的准备
将紫薯蒸熟后剥皮并捣碎成泥，将白糖用高速万能粉碎机打磨成粉状，选用新鲜的牛奶和鸡蛋，选用品质优良的植物油，茯苓粉、泡打粉应注意是否受潮结块。
1.3.2 称量
在保证试验器具洁净、无水珠残留的前提下，准确称量所需材料，为试验做好准备。
1.3.3 搅打
蛋黄搅打：先搅打分离好的蛋黄，并将蛋黄和糖粉混匀，之后分3次加入植物油；再加入牛奶搅拌均匀；最后将紫薯泥和过筛后的茯苓粉、泡打粉混合后加入已经搅打好的蛋液中，搅拌均匀，蛋黄面糊备用。
蛋白搅打：用打蛋器慢速打发蛋白到鱼眼泡状，此时加入1/3的糖粉；继续搅打至褶皱形成，此时再加入1/3的糖粉；最后间歇搅打到阻力较大时，加入最后1/3的糖粉，继续搅打，直到蛋白呈现干性发泡状态，此时蛋白搅打完成[13-14]。
1.3.4 混合
先把打发好的1/3蛋白倒入蛋黄面糊中并搅拌均匀，接着把剩下的蛋白加入到蛋黄面糊中，搅成均匀的蛋糕糊[15]。
1.3.5 注模
将植物油涂抹到模具内，倒入的蛋糕糊量是模具的2/3。
1.3.6 烘烤
烤箱的温度为上火180℃，下火170℃，预热10 min后，将蛋糕糊放入烤箱内烘烤40 min。
1.3.7 冷却
新鲜出炉的蛋糕应该及时倒扣冷却，室温冷却后便可脱模[16]。
1.4 单因素试验
紫薯茯苓蛋糕的基本配方：鸡蛋60 g、糖粉24 g、紫薯泥 65 g、茯苓粉 10 g、泡打粉 1.7 g、牛奶 10 g、植物油12 g，烘烤条件：上火180℃、下火170℃、时间为40 min。本试验以基础配方为依据，考察紫薯泥添加量（55、60、65、70、75 g）、糖粉添加量（20、22、24、26、28 g）、植物油添加量（8、10、12、14、16 g）和泡打粉添加量（0.9、1.1、1.3、1.5、1.7 g）对紫薯茯苓蛋糕品质的影响。从而确定出最佳的紫薯泥添加量、最佳的糖粉添加量、最佳的植物油添加量和最佳的泡打粉添加量。
1.5 正交试验
在单因素试验结果的基础上，按照基础配方和工艺流程，根据紫薯泥添加量、糖粉添加量、植物油添加量和泡打粉添加量进行L9（34）四因素三水平正交试验，通过感官指标综合考察4个因素对紫薯茯苓蛋糕的影响，以得到理想的紫薯茯苓蛋糕配方。试验因素和水平见表1。
表1 因素水平表
Table 1 Factor and level table
水平 A紫薯泥添加量/g D泡打粉添加量/g 1 55 22 8 1.3 2 60 24 10 1.5 3 65 26 12 1.7 B糖粉添加量/g C植物油添加量/g
1.6 物性分析试验
物性检测主要选用半径为36 mm的圆柱型探头、测试速度设为60 mm/min、感应量程设为0.1 N、形变量设为50%、间隔时间设为2 s、样品高度设为40 mm对所做蛋糕进行质地剖面分析测试。做5个平行试验，得到硬度、内聚性、弹性、胶黏性和咀嚼性5个特征参数，并取平均值[17]。
1.7 感官评分标准
随机选取10位有经验的食品专业人员，从组织形态（20分）、色泽（20分）、风味（20分）、弹韧性（20分）和外观（20分）5个方面对紫薯茯苓蛋糕进行感官评定。
感官评定各项目之和为100分，各个总分的平均值即为紫薯茯苓蛋糕的最终感官评分。
紫薯茯苓蛋糕感官评分标准见表2。
表2 紫薯茯苓蛋糕的感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation standards of cake made with purple potato and tuckahoe
得分组织形态（20分） 细腻，孔径大小均匀，呈海绵状 良好（13～20）不够细腻，孔径过大或者过小 一般（7～12）不细腻，没气孔，欠饱满 较差（1～6）色泽（20分） 色泽鲜亮诱人 良好（13～20）色泽过于鲜亮或者暗淡 一般（7～12）颜色暗淡 较差（1～6）风味（20分） 风味协调，甜度适中，有淡淡的紫薯味道 良好（13～20）风味一般，偏甜或者不甜 一般（7～12）风味不协调，过甜 较差（1～6）弹韧性（20分） 均匀柔和、有弹性不死硬 良好（13～20）较均匀、弹性不大 一般（7～12）不均匀、无弹性 较差（1～6）外观（20分） 外形完整，光滑，无塌陷，无破损 较差（13～20）外形完整，但表面粗糙，有破损 一般（7～12）外形不完整，表面粗糙，有破损 较差（1～6）项目 评定标准
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 紫薯泥添加量对紫薯茯苓蛋糕感官品质的影响
当紫薯泥的添加量分别为 55、60、65、70、75 g 时，紫薯茯苓蛋糕的感官评分结果见图1。
图1 紫薯泥添加量对蛋糕感官品质的影响
Fig.1 Effect of adding amount of sweet potato mud on the sensory quality of cake
由图1可知感官评分最高时紫薯泥的添加量是60 g，此时整个蛋糕的内部结构良好，色泽诱人，口感和风味最佳；当紫薯泥添加量为55 g时，蛋糕的紫薯风味不够明显；当紫薯泥添加量高于60 g的时候，蛋糕具有怡人的紫薯香，可是口感过于粗糙、内部黏烂软糯，主要体现在蛋糕内部细密蜂窝状结构不突出，口感不够细腻，颜色过深，风味变差。
2.1.2 糖粉添加量对紫薯茯苓蛋糕感官品质的影响
当糖粉的添加量分别为 20、22、24、26、28 g 时，紫薯茯苓蛋糕的感官评分结果见图2。
图2 糖粉添加量对蛋糕感官品质的影响
Fig.2 Effect of adding amount of sugar powder on the sensory quality of cake
由图2可知当蛋糕的品质达到最好时对应糖粉添加量是24 g，此时蛋糕的甜味和香气适中；当糖粉的添加量低于24 g时，蛋糕甜味不明显，口味过淡，蛋糕的品质和口感随着糖粉添加量的增加而呈现上升的趋势；当糖粉的添加量大于24 g时，蛋糕的感官品质随着糖粉添加量的增加而呈现下降的趋势，此时蛋糕的甜度逐渐增加，口感甜腻，蛋糕的整体感官评分受到影响。
2.1.3 植物油加量对紫薯茯苓蛋糕感官品质的影响
当植物油的添加量分别为 8、10、12、14、16 g 时，紫薯茯苓蛋糕的感官评分结果见图3。
图3 植物油添加量对蛋糕感官品质的影响
Fig.3 Effect of adding amount of oil on the sensory quality of cake
由图3可知当蛋糕的感官评分最高时对应的植物油添加量是10 g，此时的蛋糕的光泽和油润感增加，蛋糕的蓬松度及保湿性较好，蛋糕的整体口感最好；当植物油的添加量低于10 g时，蛋糕的柔软度不够、细腻度不够，蛋糕比较干硬，影响整体口感；当植物油的添加量高于10 g时，蛋糕的感官品质随着植物油添加量的增加而呈现下降的趋势，蛋糕的口感过于油腻，保湿性过强，使蛋糕内部结构过于紧实，蓬松度不够[18]。
2.1.4 泡打粉加量对紫薯茯苓蛋糕感官品质的影响
当泡打粉的添加量分别为 0.9、1.1、1.3、1.5、1.7 g时，紫薯茯苓蛋糕的感官评分结果见图4。
图4 泡打粉添加量对蛋糕感官品质的影响
Fig.4 Effect of adding amount of baking powder on the sensory quality of cake
由图4得出泡打粉的最佳添加量是1.5 g，此时蛋糕的蓬松度较好，整体品质较好；添加量低于1.5 g时，蛋糕的品质和口感随着泡打粉添加量的增加而呈现上升的趋势，但蛋糕的整体形态不够蓬松，口感不够松软；添加量高于1.5 g时，蛋糕成品可能会有大量气体溢出，出现塌陷，使产品的蓬松感消失，影响蛋糕的品质和感官评分结果[19-20]。
2.2 正交试验
根据单因素试验结果，对紫薯泥添加量（A）、糖粉添加量（B）、植物油添加量（C）和泡打粉添加量（D）进行四因素三水平的正交试验，正交试验结果见表3。
由表3正交试验中的极差分析可知，各个因素对紫薯茯苓蛋糕品质影响的大小顺序为D＞B＞C＞A，即泡打粉的添加量＞糖粉的添加量＞植物油的添加量＞紫薯泥的添加量，结果表明泡打粉的添加量是影响紫薯茯苓蛋糕组织状态、口感和品质优劣的主要因素。紫薯茯苓蛋糕的最佳因素组合配比为A2B3C3D3，即紫薯泥添加量为60 g，糖粉添加量为26 g，植物油添加量为12 g，泡打粉添加量为1.7 g。
表3 正交试验结果
Table 3 Orthogonal experiment results
感官评分1 1 1 1 1 79.67 2 1 2 2 2 82.33 3 1 3 3 3 87.50 4 2 1 2 3 85.50 5 2 2 3 1 79.83 6 2 3 1 2 86.00 7 3 1 3 2 84.00 8 3 2 2 3 85.60 9 3 3 1 1 80.33 K1 249.30 249.17 251.27 239.83 K2 251.33 247.76 248.16 252.33 K3 249.93 253.83 251.33 258.60 k1 83.17 83.06 83.76 79.94 k2 83.78 82.59 82.72 84.11 k3 83.31 84.61 83.78 86.20 R 0.16 2.02 1.06 6.26因素主次 D＞B＞C＞A最佳组合配比 A2B3C3D3试验号 A紫薯泥添加量B糖粉添加量C植物油添加量D泡打粉添加量
2.3 最优配方的验证试验
通过表3中的K值得到的紫薯茯苓蛋糕的最佳组合配比是A2B3C3D3，此结果与正交试验感官评分所得到的最佳组合配比A1B3C3D3相比，存在着紫薯泥添加量的差异。将两种配方通过3组重复试验进行比较，结果见表4。
表4 验证试验
Table 4 Validation test
最佳组合 感官评分A2B3C3D3 96 A1B3C3D3 94
由表4可知，A2B3C3D3的感官评分为96，A1B3C3D3的感官评分为94，A2B3C3D3的感官评分结果比A1B3C3D3高，验证试验的结果表明：紫薯茯苓蛋糕的最优配方为A2B3C3D3。
2.4 物性检测结果分析
验证试验后，对正交最优配方和感官最优配方下做出来的紫薯茯苓蛋糕进行物性检测，结果见表5。
一般情况下硬度值、咀嚼性的指标越大，制作出的蛋糕硬度越大，弹性差、缺乏绵软、爽口的感觉；而弹性指标越大，蛋糕口感柔软，不粘牙；内聚性则越小越好[21-22]。表5中的结果可进一步证明在最佳配方A2B3C3D3下制作出来的蛋糕口感更加松软、不粘牙、易咀嚼，风味独特，口感细腻，适宜各种人群食用，尤其适合儿童和老年人。
表5 紫薯茯苓蛋糕物性参数
Table 5 Physical parameters of cake made with purple potato and tuckahoe
样品 硬度/N 内聚性 弹性/mm 胶黏性/N 咀嚼性/mJ A1B3C3D3 3.48 0.58 12.29 1.82 22.51 A2B3C3D3 2.98 0.52 13.23 1.66 20.33
3 结论
在单因素试验、正交试验、验证试验和物性检测之后，结合感官评分结果，经过数据分析得到最佳配方：紫薯泥 60 g、茯苓粉 10 g、糖粉 26 g、鸡蛋 60 g、植物油12 g、泡打粉1.7 g、牛奶10 g。在此配方下做出的紫薯茯苓蛋糕，口感绵软细腻、紫薯香味浓郁、质地松软有弹性、组织状态均匀、味道纯正，将会有广阔的市场前景。
[1] 范振宇,程浩华,樊迎,等.紫薯醋酿造工艺优化[J].中国调味品,2019,44(5):80-85
[2] 张冬梅,何忠宝,刘淑英.添加谷朊粉的紫薯吐司面包配方优化及品质分析[J].食品科技,2019,44(4):172-177
[3]Sun H,Mu T,Liu X,et al.Purple Sweet Potato(Ipomoea batatas L.)Anthocyanins:Preventive Effect on Acute and Subacute Alcoholic Liver Damage and Dealcoholic Effect[J].J Agric Food Chem,2014,62(11):2364-2373
[4] 单联刚,李红涛,马林.木糖醇紫薯海绵蛋糕的配方优化[J].食品工业科技,2016,37(16):296-301
[5] 贾君,曹淼.蛹虫草紫薯曲奇饼干的研制[J].保鲜与加工,2019,19(1):84-88
[6] 柴琦,李燮昕,宋燕飞,等.紫薯麦芬蛋糕的研制[J].粮食加工,2016,41(2):50-52
[7] 胡二坤,张首玉.茯苓糙米黑豆馒头品质改良研究[J].食品研究与开发,2017,38(13):118-123
[8] 张怡,王美琪.茯苓玫瑰无糖韧性饼干的研制[J].食品工程,2018(2):36-39
[9] Wang Y,Mo Q,Li Z,et al.Effects of degree of carboxymethylation on physicochemical and biological properties of pachyman[J].International journal of biological macromolecules,2012,51(5):1052-1056
[10]李寿建,汪琦,刘奇正,等.茯苓生物学研究和菌核栽培现状及展望[J].菌物学报,2019,38(9):1395-1406
[11]张首玉,段飞.无糖茯苓保健蛋糕的工艺研究[J].农产品加工,2016(10):24-27
[12]张首玉,胡二坤.茯苓糙米黑豆保健馒头研制[J].粮食与油脂,2016,29(10):18-20
[13]豆康宁,石晓,赵永敢,等.鸡蛋搅打对海绵蛋糕品质的影响研究[J].现代面粉工业,2014,28(2):30-31
[14]卢元翠.戚风蛋糕制作工艺及常见问题解析[J].现代农业科技,2013(10):281-282
[15]Demirkesen I,Sumnu G,Sahin S.Quality of Gluten-Free Bread Formulations Baked in Different Ovens[J].Food and Bioprocess Technology,2013,6(3):746-753
[16]薛长风,裴志胜,文攀,等.高纤维低糖南瓜黄秋葵蛋糕的研制[J].食品工业,2018,39(4):57-61
[17]马德军.粘弹性食品材料物性检测系统研究[D].无锡:江南大学,2015
[18]汪慧琴.鱼糜面包的研制及其品质研究[D].厦门:集美大学,2016
[19]张雅娜,郭丽,柴云雷,等.蓝莓渣膳食纤维蛋糕的配方优化[J].食品工业科技,2018,39(24):222-226,233
[20]李英,李立红,李学军,等.姜汁胡萝卜蛋糕的研制[J].食品工业,2018,39(6):76-81
[21]汪磊,周坚,于巍.蛋糕预混合粉淀粉添加的研究[J].粮食与饲料工业,2009(6):9-10,19
[22]杨天一.小麦谷蛋白对面包品质影响的研究[D].无锡:江南大学,2017