板栗作为一种天然、健康、营养的食材，已有3 000余年栽培历史，是我国重要的“木本粮食”之一[1-2]。信阳作为有名的板栗之乡，每年出产板栗将近百万斤，板栗的淀粉含量较高（37.82%～53.16%），蛋白质含量为6.15%～12.44%，但缺乏面筋蛋白，无法嵌入淀粉颗粒，且含有脂肪、维生素等多种对人体有益的营养素[3-4]。板栗能够有效降低人体血糖、血压等，板栗多糖具有免疫及抗肿瘤、抗衰老、降血脂等生理活性功能[5]。微波蛋糕与传统蛋糕的加工方式不同，以微波烘烤代替传统的加热方式，通过微波和带电离子、极性分子间的相互作用来产生热，通过简单操作即可制作出美味、可口的蛋糕，更加符合现代人们生活需求[6]。目前板栗加工食品主要有板栗面包、板栗粉面皮、板栗汁、板栗调味酱，而对板栗蛋糕预拌粉的研究相对较少[7-8]。预拌粉是指按配方将烘焙所用的部分原辅料预先混合，消费者通过简单操作即可得到营养价值较高的蛋糕，降低了制作难度和失败率。
本文主要探讨信阳板栗在微波蛋糕预拌粉中的应用，研制出以信阳板栗粉为主要原料的微波蛋糕预拌粉，通过正交试验确定最佳板栗预拌粉配方，并对打发时间、浆料比重、蛋糕比容、感官品质、质构等指标进行测定，最终确定板栗微波蛋糕预拌粉最佳配方，从而增加板栗粉的有效利用率，提高微波蛋糕的品质，为研制微波蛋糕预拌粉提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
板栗粉：市售；中筋面粉：河南省雪健实业有限公司；全脂奶粉：中国雀巢食品有限公司；蛋清粉（食品级）：亳州市众意蛋业有限责任公司；纯净水：信阳农林学院中心实验室自制；分子蒸馏单甘脂（食品级）：佳力士添加剂（海安）有限公司；黄原胶（食品级）：新疆梅花氨基酸有限公司；泡打粉：天津市鸿禄食品有限公司；粉末油脂：武汉和力兴经贸食品有限公司；糖粉；江西巧嫂食品有限公司。
1.2 仪器与设备
FA2104电子天平：上海良平仪器仪表有限公司；DDQ-B02F1打蛋器：小熊电器股份有限公司；CS-700万能粉碎机：武义海纳电器有限公司；G80F23CSL微波炉：格兰仕电器有限公司；TMS-PRO质构仪：北京盈盛科技有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 板栗微波蛋糕加工流程
本试验所采用的蛋糕原辅料与水的配比为预拌粉∶纯净水=5∶4（质量体积比）。将基础配方A粉（蛋清粉、糖粉、分子蒸馏单甘脂、黄原胶、泡打粉）混合均匀，加水混合后慢速搅拌均匀，待糖粉全部溶化后，将提前配好的复合添加剂B粉（板栗粉、中筋粉、粉末油脂、全脂奶粉）加入A粉中加速搅拌，调制蛋糕糊，将蛋糕糊灌模到一次性蛋糕纸杯中，浆料量占容器体积2/3，轻轻振动排出气泡。将蛋糕糊放置微波炉选择蛋糕烘烤模式，烘烤3 min～4 min后冷却至室温（20℃～25℃），即得到成品。
1.3.2 预拌粉基础配方设计
板栗粉添加量直接影响蛋糕品质。本试验根据文献[9-10]的方法并结合前期预试验结果，确定板栗粉、糖粉、蛋清粉和全脂奶粉的添加量，以100 g中筋粉为基础，对板栗粉、糖粉、蛋清粉和全脂奶粉添加量进行正交试验，通过检测打发时间、蛋糕比容、感官评分等指标，并对正交试验结果进行分析，确定最佳板栗微波蛋糕预拌粉产品配方。每次做3次平行试验，取平均值。基础配方因素水平见表1。
表1 预拌粉基础配方L9（34）试验因素与水平
Table 1 Experimental factors and levels of basic formula L9（34）of premixed powder
水平D全脂奶粉添加量/%1因素A板栗粉添加量/%B糖粉添加量/%C蛋清粉添加量/%20 30 5 3 2 25 35 10 6 3 30 40 15 9
1.3.3 预拌粉添加剂配方设计
在预拌粉基础配方的基础上，对分子蒸馏单甘酯、黄原胶、泡打粉、粉末油脂添加量进行正交试验，通过正交试验考察蛋糕比容、感官评分2个指标，确定最佳预拌粉添加剂配方。复合添加剂配方因素水平见表2。
表2 复合添加剂配方L9（34）试验因素与水平
Table 2 Experimental factors and levels of compound additive formula L9（34）
水平D粉末油脂添加量/%1因素A分子蒸馏单甘脂添加量/%B黄原胶添加量/%C泡打粉添加量/%2 0.5 2.5 10 2 1.0 3.0 20 3 4 6 1.5 3.5 30
1.3.4 感官评定
选择10位接受过专业训练的评定人员对蛋糕的外观、色泽、组织结构和口感4个方面进行感官评定[11]，评分标准见表3。
表3 感官评价
Table 3 Sensory evaluation
项目 满分 评分标准 评分外观 30 形状规则完整，无裂纹、无焦糊，无崩顶21～30形状较为完整，无明显裂纹，稍有塌陷 11～20形状不完整，明显裂纹、严重塌陷 1～10色泽 20 表面金黄色，色泽均匀，无斑点 11～20表面色泽较深，有斑点 6～10颜色深，有较多斑点 1～5组织结构 30 切面呈细密的蜂窝状，无空洞，无硬块 21～30内部空洞不均匀，弹性小，有硬块 11～20截面组织气孔大而且不均匀，无弹性 1～10口感 20 板栗味适中，绵软细腻，无颗粒感，不粘牙11～20板栗风味过浓，有颗粒感，稍粘牙，稍甜或稍淡6～10松散发干，粘牙，很甜或无甜味 1～5
1.3.5 浆料比重测定
一定体积蛋液泡沫质量与同体积水的质量之比即为比重，当达到最小值时，即为“最适点”[12]。浆料比重计算公式如下。
1.3.6 蛋糕比容测定
蛋糕体积的测定采用小米排重法。利用2个同容积的容器，第一个装满小米，第二个放入称重后的蛋糕；然后将第一个容器中的小米倒入第二个容器，装满摇实。用直尺将小米刮平，量出未装完的小米体积即为蛋糕体积[13]。
P/（mL/g）=V/m
式中：P 为蛋糕比容，mL/g；V 为蛋糕体积，mL；m为蛋糕质量，g。
1.3.7 打发时间的确定
浆料从快速打发开始至打发到最大体积所需要的时间（min）。
1.3.8 蛋糕质构测定
使用质构仪对产品进行质构分析，记录其质构变化，仪器参数为高度4.5 cm、压缩程度60%、压缩速度60 mm/min。每个样品测定3次平行，取其平均值[14-15]。
1.4 数据统计分析
本试验中所有数据均为3次相同水平重复试验数据的平均值，采用Excel 2010统计分析数据，计算标准差，数据结果以平均值±标准差表示；采用Origin 9软件处理数据和作图。
2 结果与分析
2.1 预拌粉的基础配方优化
预拌粉的基础配方正交试验结果见表4。
表4 预拌粉基础配方L9（34）正交试验结果
Table 4 Orthogonal experiment results of premixed powder basic formula
编号123456789打发时间浆料比重蛋糕比容感官评分k1k2k3Rk1k2k3Rk1k2k3Rk1k2k3R因素指标A板栗粉添加量 B糖粉添加量 C蛋清粉添加量D全脂奶粉添加量 打发时间/s 浆料比重 蛋糕比容/（mL/g） 感官评分1 346±1 1.291±0.002 0.373±0.003 49.34±1.19 1 2 1 1 1 2 2 310±1 1.291±0.001 0.873±0.001 50.31±1.21 1 298±1 1.291±0.001 0.783±0.003 53.32±1.05 2 3 3 3 3 2 3 315±1 1.296±0.002 1.424±0.002 55.81±1.23 2 219±2 1.285±0.001 1.623±0.003 46.83±1.08 2 1 2 3 1 1 2 301±1 1.374±0.003 1.932±0.004 49.01±1.11 3 295±1 1.294±0.001 1.168±0.001 54.34±0.98 3 2 3 3 2 1 3 262±1 1.498±0.002 2.242±0.003 58.04±1.05 3 1 2 1 277±1 1.346±0.002 1.214±0.001 54.32±1.24 318 308 303 281 因素主→次 B＞A＞C＞D 278 264 301 302 278 303 271 292 最优组合 A1B1C1D2 40 44 32 21 1.138 1.337 1.388 1.307 因素主→次 A＞C＞B＞D 1.318 1.276 0.943 1.238 1.379 1.223 1.219 1.291 最优组合 A1B3C2D2 0.241 0.114 0.169 0.069 0.676 1.031 1.516 1.070 因素主→次 A＞B＞D＞C 1.660 1.579 1.170 1.324 1.541 1.125 1.191 1.438 最优组合 A2B2C1D3 0.984 0.548 0.346 0.413 22.367 20.333 20.833 20.033 因素主→次 A＞B＞C＞D 20.200 21.762 21.867 20.467 20.100 20.667 20.567 21.567 最优组合 A1B2C2D3 2.167 1.434 1.300 1.234
板栗粉具有很高的营养价值和保健功能，但面筋含量低，适当添加会减弱面团筋力，导致弱化度增加，弱化度越大，越有利于提高烘培蛋糕绵软性，使蛋糕成型[16]。板栗粉添加量在整个预拌粉配方中直接影响蛋糕品质[17]。
板栗粉添加量是产品质量的关键影响因素，随着板栗粉添加量增加，打发时间延长，物料黏稠度增加，浆料比重加大。蛋糕比容先增大后减小，板栗蛋糕的感官评分逐渐减小，当板栗粉的添加量为A1时感官评分最高。综合考虑A1为最优水平，即板栗粉添加量20%。
糖粉添加量对蛋糕烘烤时体积膨胀的速度，表面色泽、香气均有一定影响。添加量较大，烘烤时体积过度膨胀，导致蛋糕过于蓬松，添加量过小，蛋糕体积膨胀较慢，表面色泽较浅，风味差[18]。糖粉添加量对蛋糕的感官和比容影响较大，随着糖粉添加量增大，蛋糕比容与感官评分先增加后减小。当糖粉添加量为35%时，蛋糕比容和感官评分达到峰值，因此糖粉添加量选择35%较为适宜。
蛋清粉在加水后形成蛋清液，利用蛋白的起泡性，经过快速搅打包裹进大量空气与其他物料一起形成蛋泡糊[19]。随着蛋清粉添加量增加，蛋糕感官评分先增加后减小，当蛋清粉添加量为15%时蛋糕感官评分达到峰值，而打发时间随着蛋清粉添加量的增加而缩短。浆料比重随着蛋清粉添加量的增加先减小后增加，蛋清粉添加量为10%时浆料比重最小，综合考虑蛋清粉添加量选择10%较适宜。
全脂奶粉可提高蛋糕的营养价值，延缓蛋糕老化过程，对蛋糕品质影响较小。随着全脂奶粉添加量增加，蛋糕感官评分逐渐升高，从打发时间和浆料比重角度，可不做考虑。因此全脂奶粉添加量选择9%较适宜。
综合以上分析，本试验的优化组合为A1B2C2D3，即板栗粉添加量20%、糖粉添加量35%、蛋清粉添加量10%、全脂奶粉添加量9%。但此优化组合不在9次正交试验中，因此同时选取正交试验中各项指标较佳的3个组合进行对比验证试验，结果见表5。
表5 预拌粉基础配方验证试验结果
Table 5 Validation results of premixed powder basic formula
注：同列不同小写字母表示具有显著差异（p＜0.05）。
试验结果打发时间/s 浆料比重 蛋糕比容/（mL/g） 感官评分A1B1C1D2 247±2c 1.156±0.002bc 1.440±0.002ab 54.5±1.6d A1B3C2D2 292±1ab 1.264±0.002ab 1.480±0.003ab 63.0±1.4bc A2B2C1D3 322±1a 1.158±0.001bc 1.425±0.003ab 75.5±1.1ab A1B2C2D3 307±1ab 1.448±0.002a 1.554±0.003a 77.0±1.1a组合条件
由表5可知，从4个方面综合分析各组合蛋糕的品质，组合A1B2C2D3，即板栗粉添加量20%、糖粉添加量35%、蛋清粉添加量10%、全脂奶粉添加量9%，在此组合下制作的蛋糕感官评分和蛋糕比容均高于其他组合，感官评分为77.0、蛋糕比容1.554 mL/g、打发时间为307 s、浆料比重1.448。综合分析，A1B2C2D3即为最优组合。
2.2 复合添加剂配方优化
复合添加剂正交试验结果见表6。
表6 预拌粉复合添加剂配方L9（34）正交试验结果分析
Table 6 Analysis of orthogonal experiment results of L9（34）of premixed powder compound additive formula
因素 指标试验号A分子蒸馏单甘脂添加量B黄原胶添加量C泡打粉添加量D粉末油脂添加量蛋糕比容/（mL/g） 感官评分1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 1 1 2.513±0.003 64.0±1.4 1 2 2 2 2.288±0.002 65.8±1.4 1 3 3 3 2.632±0.003 62.3±1.0 2 3 2 1 1.866±0.002 69.0±1.6 2 2 3 1 1.984±0.002 71.5±1.5 2 1 1 2 1.887±0.002 64.3±1.5 3 3 3 2 2.369±0.003 75.6±1.4 3 2 1 3 1.917±0.002 78.0±1.3 93 1 2 1 2.643±0.002 59.0±1.5蛋糕比容k1 2.48 2.35 1.97 2.38 因素主→次 A＞C＞B＞D k2 1.91 2.06 2.26 2.18 k3 2.31 2.29 2.33 2.14 最优组合 A1B1C3D1 R 0.57 0.29 0.36 0.24感官评分k1 21.6 22.1 23.6 22.9 因素主→次 A＞B＞D＞C k2 23.2 24.7 22.9 23.4 k3 25.6 23.6 23.8 24.0 最优组合 A3B2C3D3 R 4.0 2.6 0.9 1.1
由表6可知，以蛋糕比容为指标，分子蒸馏单甘脂添加量对板栗微波蛋糕比容影响最大，其次为泡打粉添加量和黄原胶添加量，最后为粉末油脂添加量，最优水平组合为A1B1C3D3。以感官评分为指标，各因素对感官评分影响的主次顺序为A＞B＞D＞C，分子蒸馏单甘脂添加量对板栗微波蛋糕的感官评分影响最大，其次为黄原胶添加量和粉末油脂添加量，泡打粉添加量影响最小，最优水平组合为A3B2C3D3。
2.3 验证试验
2组试验结果均不在优化组合9组试验中故选取正交试验各项指标最佳的组合A3B3C3D2与2组因素组合最佳试验分别测定微波蛋糕比容及感官评分，同时以微波蛋糕预拌粉最佳基础配方A1B2C2D3，即不使用复配添加剂作为对照，进行验证试验，结果见表7和图1。
图1 质构分析测定结果
Fig.1 Results of texture analysis
表7 微波蛋糕验证试验对比
Table 7 Compares the experimental validation
注：同列不同小写字母表示具有显著差异（p＜0.05）。
组合条件感官评分蛋糕比容/（mL/g）A1B2C2D3 88.3±1.31ab 1.611±0.002c A1B1C3D1 91.7±1.25a 2.234±0.002a A3B2C3D3 84.3±1.74b 2.184±0.001ab A3B3C3D2 82.4±1.63b 2.163±0.003ab
由表7可知，3个组合的感官评分和蛋糕比容均高于预拌粉基础配方，说明通过添加适量的添加剂能够改变蛋糕内分子状态，使蛋糕更加蓬松，有效提高蛋糕的品质。随着分子蒸馏单甘脂添加量和黄原胶添加量的增加，蛋糕的感官评分和比容逐渐下降，这可能是由于黄原胶添加量过高会使蛋糕糊持泡能力下降，从而导致蛋糕比容下降[20]。当分子蒸馏单甘脂添加量为2%、黄原胶添加量为0.5%、泡打粉添加量为3.5%、粉末油脂添加量为10%时，感官评分为91.7，比容为2.234 mL/g，均高于其他组合，能够使成品蛋糕组织更为蓬松，松软适度，口感最佳，即添加剂组合为A1B1C3D1。
由图1可知，不同组合的成品硬度逐渐下降，弹性无明显变化。预拌粉蛋糕硬度和弹性均高于其他组合，这是由于板栗粉会增加面糊的黏度，导致蛋白质分子吸附于界面上难以展开，从而减小了泡沫体积与界面面积，致使蛋糕的硬度增大[21]。分子蒸馏单甘脂添加量为2%、黄原胶添加量为0.5%、泡打粉添加量为3.5%、粉末油脂添加量为10%时，蛋糕的硬度和弹性适中，这是由于分子蒸馏单甘脂的增加使蛋糕组织蓬松。黄原胶是一种天然多糖大分子，阻碍淀粉羟基之间的缔结，减少淀粉重结晶，从而增大蛋糕的持水能力、降低硬度[22]。综合比容、感官及质构分析，微波蛋糕预拌粉的最优添加剂配方为A1B1C3D1。
3 结论
本试验以面粉和板栗粉为主要原料，采用正交试验方法，确定微波蛋糕预拌粉的基础配方和复合添加剂最优组合。试验结果表明，以100 g中筋面粉为基准，板栗粉添加量20%、蛋清粉添加量10%、糖粉添加量35%、全脂奶粉添加量9%、黄原胶添加量0.5%、分子蒸馏单甘脂添加量2%、泡打粉添加量3.5%、粉末油脂添加量10%，在此配方下制作的板栗微波蛋糕表面圆润，色泽均匀，外形饱满，蛋糕组织结构细密，甜味适中，松软度好，具有适宜的板栗蛋糕风味。
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