紫菜蛋糕制作工艺优化.docx

摘 要本试验以紫菜、面粉、纯牛奶和鸡蛋为原料，对紫菜蛋糕制作工艺的泡打粉添加量、紫菜添加量、细砂糖添加量、烘焙温度、烘焙时间进行单因素试验，对紫菜添加量、烘焙温度、烘焙时间进行响应面试验，以感官评价得分为指标，研究对紫菜蛋糕制作工艺的影响，结果表明：当泡打粉量为0.5%、紫菜量1.4%、细砂糖量40%、烘焙温度为175、烘焙时间20min时，感官得分92.21分。成品表面有淡淡的绿色,光滑无焦糊，形态方正,薄厚均匀,甜度适中,柔软而具有弹性，具有蛋糕和紫菜的特有风味。关键词：紫菜；蛋糕；优化；感官评定AbstractThis experiment uses laver, flour, pure milk and eggs as raw materials. A single-factor test was conducted on the addition amount of baking powder, the addition amount of laver, the addition amount of fine sugar, the baking temperature, and the baking time of the laver cake production process. Temperature and baking time were used for response surface test, and the sensory evaluation score was used as an indicator to study the influence on the laver cake production process. The results showed that when the baking powder amount was 0.5%, the laver amount was 1.4%, the fine sugar amount was 40%, and the baking temperature was At 175 ° C and a baking time of 20 minutes, the sensory score was 92.21. The surface of the finished product is light green, smooth and non-burnt, square in shape, uniform in thickness, moderate in sweetness, soft and elastic, and has the unique flavor of cake and seaweed.Key word: Laver; cake; optimization; sensory evaluation目录1 引 言11.1 研究背景11.2 国内外研究现状21.3 研究目的和意义31.4 研究的主要内容31.5 尚待研究的问题32 材料和方法42.1 实验原料42.2 实验设备42.3 实验方法52.3.1 工艺步骤52.3.2 操作要点52.3.3 单因素优化实验52.3.4 响应面分析实验62.3.5产品质量评定63 结果与分析73.1 单因素实验73.1.1 泡打粉量优化实验73.1.2 紫菜量优化实验83.1.3 细砂糖量优化实验93.1.4 烘烤温度优化实验93.1.5 烘烤时间优化实验103.2 响应面法分析实验结果113.2.1 感官评价回归及方差分析结果113.2.2因素间的交互关系123.2.3 验证试验144 结 论14参 考 文 献14致 谢16紫菜蛋糕制作工艺的优化1 引 言1.1 研究背景紫菜（Pyropia/Porphyra spp.）是一类生长在潮间带的海藻，其分布范围涵盖了寒带、温带、亚热带和热带海域1。紫菜的生活史具有叶状体(配子体)世代和丝状体(孢子体)世代2。紫菜是我国重要的经济栽培海藻，经加工成的制品具有很高的出口价值。目前世界上已知的紫菜种类有130多种3，我国现已记录定名的紫菜属有24种及其变种。而长江以南的福建等地产的坛紫菜年产量约占全国的70%4。紫菜自古被誉为理想的营养佳品之一5。早在隋唐时期，孟铣在食疗本草一书中就指出:“紫菜生南国中，正青色，附石，取而干之则紫菜”，作为一种营养丰富、味道鲜美的食用海藻，在我国和东亚诸国具有悠久的历史。其拥有着巨大的食用价值6-7、药用价值8、保健价值9和生态价值10。随着紫菜养殖业的扩大，近年来已有很多学者致力于紫菜遗传发育及紫菜优良品系选育工作的研究，为深入认识紫菜生长规律及紫菜栽培事业的发展提供了有利的条件11。但是除了种质，紫菜的病烂也是一个问题12。紫菜的病烂是由多种因素造成的，如温度、光照、海水盐度等。紫菜所在的栽培地多为沿海，在秋季时极易受高温气候影响，紫菜刚见苗就在高水温的水域时间过长，影响单孢子的放散与附着，容易引发紫菜烂芽、脱苗。近几年，由于紫菜养殖业的飞速发展，一些养殖户以获得更大利润为目的而盲目加大紫菜养殖密度，缩小了养殖筏架的间距，科学合理的养殖模式被忽略，导致了紫菜的烂苗率大大的增加。而且为了方便经常忽略了网帘的清洗，使附着的杂藻和污泥留在网帘之上，影响了紫菜的生长，更容易使紫菜发生病烂。虽然现在紫菜的育苗选苗技术及其栽培技术发展迅速，但对它们的推广稍显滞后。许多个体紫菜养殖户的紫菜种质老化，大部分种苗都是附近海域生产的，且多年反复养殖，使种苗的质量优势下降，紫菜更容易发病。栽培技术也由于技术人员稀少，难以将紫菜的栽培技术推广到所有的紫菜养殖户。紫菜是一种高蛋白海藻13，其蛋白质含量和变化趋势因产地、品种等因素改变。紫菜的碳水化合物占其干重的20-45%14，含有大量的膳食纤维及多糖，而紫菜里的膳食纤维还能增加肠胃蠕动，维持肠道功能15。关于紫菜中氨基酸的含量曾繁杰等16的研究结果表明:坛紫菜和条斑紫菜中氨基酸组成和含量没有明显差异，氨基酸总量都在33-40%，多数样品在35g上。牛犇等17营养成分分析结果表明，其适宜加工成各种家常菜肴及休闲食品以满足人体日常营养需求。根据紫菜采收期的不同，紫菜的营养成分也会有所差距。随着采收期的延后，紫菜的营养物质会逐渐减少18。第一次长成的紫菜被称为头紫菜，产量非常少，但口感最佳，鲜味浓郁，它的营养价值也最高。陈胜军等证实了低值紫菜也有较高的营养价值，具有较大的产品附加值升值空间19。紫菜在我国沿海地区大量种植，是我国重要的经济栽培海藻，经加工成的制品还具有很高的出口价值。目前紫菜的食用方式在我国较为单一，尤其是在内陆地区，人们在日常生活中食用紫菜较少并且多为紫菜汤。紫菜无论是从营养性，还是从保健性来看，都是一种高质量的食品原料20。紫菜还有降血压、降血脂、防止动脉硬化和脑血栓改善肠道菌群及肠道微环境等多种功能。蛋糕是一种从西方传来的面食，是以面粉、糖、鸡蛋为主要原料，通过烘烤制成的点心。由于其糖和油脂含量较高，通常是甜味21。1.2 国内外研究现状紫菜在我国沿海地区大量种植，是我国重要的经济栽培海藻，经加工成的制品还具有很高的出口价值。经济的高速发展使得人们生活水平不断提高，消费观念也发生了转变。人们关心的食品话题由原来的便宜、美味转变为安全、营养、卫生，这也是未来食品发展的前提要求。紫菜是国内的常见植物，不仅易获取，且都含有大量活性物质，满足口欲的同时还可以达到保健功效。紫菜不仅是营养丰富、味道鲜美的天然功能食品，经加工成的制品还具有很高的出口价值。紫菜生产量极大而成本颇低，但将其开发的方向单薄，市场均一，尤其是在内陆地区，人们在日常生活中食用紫菜较少并且多为紫菜汤。1.3 研究目的和意义紫菜味道鲜美，富含丰富的维生素和矿物质，周惠萍等22证明了紫菜多糖具有明显的抗凝血活性，还且能降低血液的粘滞性，所以紫菜在食品和医药领域具有广阔的前景。迄今为止由紫菜开发研制而来的食品玲琅满目，但能集色、香、味、形俱佳还富含营养的功能性食品却不多。随着人们经济的发展，对食品的要求也与日俱增，相对的，熟练的制作食品和提高食品的营养、价值则是食品专业学生的必修课。紫菜生产量极大而成本颇低，但将其开发的方向单薄，市场均一。若与烘焙食品结合，加大对紫菜资源的开发又给烘焙食品市场增加了一种具有紫菜鲜味的独特蛋糕，具有潜在的市场。戚风蛋糕的生产量相比于其他食品的生产在中国不断增加且趋于稳定，存在巨大的发展空间，在研制各式优质和创新的烘焙食品的道路上，对紫菜蛋糕制作工艺的研制后的制作工艺条件无疑可以为我烘焙制品和紫菜深加工产品的开发奠定一定的理论基础。本文对紫菜蛋糕发酵工艺的研制进行研究，目的是提高自身的制作食品技能和研制得出紫菜蛋糕制作工艺的最佳条件，并从实验中得出紫菜蛋糕的一些感官品质特性。1.4 研究的主要内容本文是以紫菜、鸡蛋、面粉和纯牛奶为原料，对紫菜蛋糕制作工艺的泡打粉量、紫菜量、细砂糖量、烘焙温度、烘焙时间进行单因素试验，对紫菜量、烘焙温度、烘焙时间进行响应面试验，以感官评价得分为指标，研究对紫菜蛋糕制作工艺的影响，并最终得出最优的制作工艺条件和口感好，风味佳，营养含量高的紫菜蛋糕的研究。1.5 尚待研究的问题研发出一款产品的同时，也要保证它的外观，我们的紫菜蛋糕在制作中并没有做好外观的美化，需要进一步的设计，外观优化在本文并未进行探讨，尚待研究。 2 材料和方法2.1 实验原料实验原料见表2-1。表2-1 实验原料原料名称产地/公司低筋面粉新乡市新良粮油加工有限责任公司细砂糖佛山市层层高食品有限公司泡打粉安琪酵母股份有限公司玉米油山东良友工贸股份有限公司紫菜霞浦县盛熠工贸有限公司纯牛奶内蒙古金川伊利乳业有限责任公司鸡蛋、食用盐市售2.2 实验设备实验原料见表2-2。表2-2 实验设备设备名称型号公司冰箱BCD-218博西华家用电器有限公司打蛋器CX-6619志高有限公司烤箱MG38CB-AA广东美的厨房电器制造有限公司电子天平YP802N上海精密科学仪器有限公司2.3 实验方法2.3.1 工艺步骤细砂糖、食用盐 分离（蛋黄蛋清）打蛋调糊混合注模烘烤脱模 面粉、泡打粉、纯牛奶、玉米油、紫菜2.3.2 操作要点（1）原料预处理：将蛋清和蛋黄分离，紫菜粉碎成粉末状。（2）打蛋：在蛋清中加入细砂糖和食用盐，搅打约20min，当蛋清发泡后体积增大到23倍（蛋糊表面画出清晰的纹路时）停止，成为蛋白霜。（3）调糊：在蛋黄中加入纯牛奶和玉米油静置一段时间，然后加入过筛后的面粉和泡打粉，搅拌成均匀的蛋黄糊。在蛋黄糊中加入粉碎的紫菜粉，搅拌均匀。（4）混合：将面糊倒入蛋白霜中拌匀。（5）注模：把蛋糕糊注入烤模，注入量为模的八分满即可。（6）烘烤：把烤盘送入预热好175的烤箱，烘烤20min。（7）脱模：将烘烤好的蛋糕冷却一小段时间后脱模。2.3.3 单因素优化实验（1） 泡打粉量优化试验在紫菜量2%，细砂糖添加量30%，烘烤时间20min，烘烤温度180，泡打粉选择添加量分别为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%，研究泡打粉量对紫菜蛋糕感官评分的影响。（2） 紫菜量优化试验在泡打粉量0.5%，细砂糖添加量30%，烘烤时间20min，烘烤温度180，紫菜选择添加量分别为1%、1.5%、2%、2.5%、3%，研究其对紫菜蛋糕感官评分的影响。（3） 细砂糖量优化试验根据上面单因素实验结果，取泡打粉添加量0.5%，紫菜量1.5%，烘烤时间20min，烘烤温度180，细砂糖选择添加量分别为10%、20%、30%、40%、50%，研究其对紫菜蛋糕感官评分的影响。（4） 烘烤温度优化试验根据上面单因素实验结果，取泡打粉添加量0.5%，紫菜量1.5%，细砂糖添加量40%，烘烤时间20min，烘烤温度分别为165、170、175、180、185，研究其对紫菜蛋糕感官评分的影响。（5） 烘烤时间优化试验根据上面单因素实验结果，取紫菜量1.5%，泡打粉添加量0.5%，细砂糖添加量40%，烘烤温度为175，烘烤时间分别为10min、15min、20min、25min、30min，研究其对紫菜蛋糕感官评分的影响。2.3.4 响应面分析实验由上实验结果得知，泡打粉添加量、细砂糖糖添加量对感官评价的影响不显著，所以选定紫菜添加量、烘烤温度、烘烤时间进行响应面分析设计，因素水平如表2-3所示。表2-3 响应面实验因素水平水平因素A紫菜添加量/%B烘烤温度/C烘烤时间/min-11.01701501.517520+12.0180252.3.5产品质量评定（1） 感官评定随机请10名宁德师范学院的学生根据紫菜的口感，色泽，组织结构和气味进行感官评分，以百分计。感官评分标准表见表2-2。表2-2感官评定标准表色泽（20分）外形（20分）甜度（20分）组织结构（20分）口感（20分）表面油润,顶和墙部呈金黄色,底部呈棕红色。色彩鲜艳,富有光泽,无焦糊和黑斑。（16-20分）形态方正,薄厚均匀,表面有细密的小麻点不粘边,无破碎,无崩顶。（16-20分）适中（16-20分）起发均匀,柔软而具弹性,不死硬,切面呈细密的峰窝状,无大空洞,无硬块。（16-20分）蛋香味纯正口感松软孴甜,不撞嘴不粘牙,具有蛋糕和紫菜的特有风味（16-20分）表面不油润，呈深棕红色或背灰色,火色不均匀,有焦边或黑斑。（11-15分）块形不太圆整,细小麻点不明显,稍有崩顶破碎。（11-15分）过甜或过淡（11-15分）起发稍差,不细密,发硬,偶尔能发现大空洞但为数不多。（11-15分）蛋香味及松软桯度稍差没有明显的特有风味（11-15分）表面呈棕黑色,底部黑斑很多。（1-10分）崩顶破损严重（1-10分）不甜（1-10分）杂质太多,无弹性,有面疙瘩。（1-10分）味道不纯正有一位（1-10分）2.4 统计软件本实验数据采用Design-Expert10软件进行分析。3 结果与分析3.1 单因素实验3.1.1 泡打粉量优化实验由图3-1所示，当紫菜蛋糕的泡打粉添加量在0.1%-0.5%时，其感官评分随着添加量的增加而增加；当紫菜蛋糕的泡打粉添加量在0.5%以上时，其感官评分随着添加量的增加而降低。当泡打粉添加量在0.5%，口感细腻清爽，使其感官得分最大。因此，添加量最适值为0.5%。图3-1 泡打粉量对紫菜蛋糕感官评分的影响3.1.2 紫菜量优化实验图3-2 紫菜添加量对紫菜蛋糕感官评分的影响由图3-2所示，随着紫菜添加量在1%-1.5%，紫菜蛋糕的感官评分增加，鸡蛋香味较浓，几乎没有紫菜的鲜味；当紫菜添加量在1.5%左右时，感官评分达到最高点，气味协调，有浓郁鸡蛋香味和紫菜鲜味；当添加量大于10%时，紫菜添加量过多导致蛋糕内部组织不细腻，影响品质，且将蛋香味覆盖，气味不协调。因此，紫菜的最佳添加量为1.5%。3.1.3 细砂糖量优化实验图3-3 细砂糖添加量对紫菜蛋糕由图3-3所示，糖能够提高水的渗透压，降低游离水的作用。随着细砂糖添加量的增加，紫菜蛋糕的感官评分先是呈现上升趋势后开始下降。当细砂糖添加量为40%时，感官评分最高。这可能是因为当细砂糖添加量过少，蛋糕甜味淡，色泽不佳；细砂糖添加过量，口感越发甜腻，色泽也会受美拉德反应的影响变暗。因此，细砂糖的最佳添加量为40%。3.1.4 烘烤温度优化实验由图3-4所示，随着温度的升高，感官评分先是呈现上升趋势后开始下降，当焙烤温度为175时，感官评分最高，这可能是因为焙烤温度较低时，蛋糕内部的水分较多，造成蛋糕有轻微气泡现象且口感不松软，当温度过高时，蛋糕表面的水分散发太快，导致蛋糕出现烤焦且表面龟裂的现象，色泽不均匀，口感较硬。因此，最佳的烘烤温度为175。图3-4 烘烤温度对紫菜蛋糕感官评分的影响3.1.5 烘烤时间优化实验图3-5 烘烤时间对紫菜蛋糕感官评分的影响由图3-5所示，随着烘烤时间的延长，感官评分先是呈现上升趋势后开始下降，在烘烤时间为20min时感官评分最高。这可能是因为焙烤时间较短时，蛋糕内部的水分较多，造成蛋糕有轻微气泡现象且口感不松软，当烘烤时间过长时，蛋糕表面的水分散发太快，导致蛋糕出现烤焦且表面龟裂的现象，色泽不均匀，口感较硬。因此，烘烤的最佳时间为20min。3.2 响应面法分析实验结果通过单因素实验的结果，发现泡打粉和细砂糖对感官评分的影响相比其他三个因素较不显著，因此选择了紫菜添加量、烘烤温度、烘烤时间三个单因素进行响应面分析，响应面试验结果及分析见表3-1。表3-1 响应面试验分析结果试验号A B C 感官评分10009021017531107541-10765000886-10176701-1808-1108190-1-1811000090887789827078110001210-11300014-10-115-10016011170-11 753.2.1 感官评价回归及方差分析结果利用Design-Expert软件得到感官评分与紫菜添加量（A）、烘烤温度（B）、烘烤时间（C）的多元回归方程为：Y89.0-0.75A +1.50B-2.00C-3.00AB4+1.00AC+1.00BC-7.25A2-6.25B2-4.25C2。分析回归方差结果及显著性差异，得出R²0.9737，R²adj0.9399，表明该方程对试验的拟合较好。由此可知所选的三因素对感官评分的影响大小为C>B>A。 表3-2感官评价回归及方差分析结果方差来源平方和自由度均方F值P值显著性模型611.38967.9328.820.0001*A紫菜添加量4.514.51.910.2096B烘烤温度181187.640.0280*C烘烤时间3213213.580.0078*AB3613615.270.0058*AC4141.700.2339BC4141.700.2339A2221.321221.3293.89<0.0001*B2164.471164.4769.78<0.0001*C276.05176.0532.260.0008*残差16.5072.36失拟项12.5034.174.170.1008绝对误差4.0041.00总和627.88163.2.2因素间的交互关系各因素交互作用的响应面等高线见如下图。图3-5 紫菜添加量与烘烤温度对紫菜蛋糕感官评分的影响由图3-5可以看出在设计范围内，随烘烤温度的增加，感官评分先是升高后降低，温度在175时，感官评分最高，之后开始迅速下降。等高线较趋于椭圆形，说明紫菜和烘烤温度的交互作用对感官评价的影响非常显著。图3-6 紫菜添加量与烘烤时间对紫菜蛋糕感官评分的影响由图3-6可以看出在设计范围内，改变烘焙时间，感官评分先是呈现上升趋势后开始下降，时间在20min时，感官评分最高，等高线较趋于椭圆形，说明烘烤时间和烘烤温度的交互作用对感官评价的影响显著。图3-7 烘烤温度与烘烤时间对紫菜蛋糕感官评分的影响 由图3-7可知，改变烘焙温度，感官评分先是呈现上升趋势后开始下降，烘烤时间同焙烤温度一样，并且等高线呈椭圆形，说明烘烤温度和焙烤时间的交互作用对感官影响显著。从图中响应面及等高线情况可知：对感官评价而言，在试验设计范围内响应值均有最高值，紫菜添加量（A）和烘烤温度（B）、紫菜添加量（A）和烘烤时间（C）、烘烤温度（B）和烘烤时间（C）之间交互作用显著。3.2.3 验证试验在响应面试验中最高感官评分达到90分，而通过响应面优化得到的感官评分最高为94分，因此将两个试验结果再次进行比较，得到最好优化结果为紫菜量1.4%、烘烤温度175、烘烤时间20 min，之后进行3次平行试验得到感官评分平均92.21分。4 结 论（1）在查阅了大量蛋糕的文献后，确定了对泡打粉添加量、紫菜添加量、细砂糖添加量、焙烤温度、焙烤时间等5个因素进行单因素实验，再运用响应面法，通过分析各因素对产品综合评分影响的显著性，得到紫菜添加量和烘烤温度、烘烤温度和烘烤时间之间交互作用非常显著，并得到紫菜蛋糕配方的最适为：当泡打粉量为0.5%、紫菜量1.4%、细砂糖量40%、烘烤温度175、烘烤时间20min，之后再进行3次平行试验得到，感官评分平均92.21分。（2）通过响应面试验优化确定了感官评分（Y）与紫菜添加量（A）、烘烤温度（B）、烘烤时间（C）的二次回归拟合方程为：Y89.0-0.75A+1.50B-2.00C-3.00AB4+1.00AC+1.00BC-7.25A2-6.25B2-4.25C2。该模型具有统计学意义（P0.0001<0.05），失拟项（P0.1008>0.05）不显著，R²0.9737，R²adj0.9399，表示回归方程拟合较好，此配方得到的成品紫菜蛋糕表面表面有淡淡的绿色,光滑无焦糊，形态方正,薄厚均匀,甜度适中,柔软而具有弹性，具有蛋糕和紫菜的特有风味。从口感和营养价值上符合现代社会的需求。参 考 文 献1沈月新.水产食品学M.北京:中国农业出版社,2001.2范晓,韩丽君,郑乃余.我国常见食用海藻的营养成分分析M.中国海洋药物,1993.3施之新,谢树莲,华栋.中国淡水藻志:红藻门·褐藻门(第十三卷)M.北京:科学出版社,2006.4曹进,王建平,王世成等.卟啉类化合物:药理和营养特性的小结J.药用食品杂志,2016,19(2):111-119 .5施之新,谢树莲,华栋.中国淡水藻志:红藻门·褐藻门(第十三卷)M.北京:科学出版社,2006.6王民生.中国古代利用海藻的考证J.中国渔业经济,2001(4):51-52.7孙庆海,孙圆圆,陈海风等.食用海藻的市场调查J.中国渔业经济,2005(2):4748.8Pati M P,Sharma S D,Nayak L,et al.Uses of seaweedand its application to human welfare:a reviewJ.Microbi-al Diversity and Biotechnology in Food Security,2016,8(10):12-20.9Antonio M,Andrea S,Nunziacarla S,et al.Gracilaria gracilis,source of agar:a short reviewJ.Current OrganicChemistry,2017,21(5):380-38610李岩,付秀梅.中国大型海藻资源生态价值分析与评估J.中国渔业经济,2015,33(2):57-6211曾呈奎,王素娟,刘思俭等.海藻栽培学M.上海:上海科学技术出版社,1984.12李晓霞.坛紫菜养殖病烂的原因探析及其对策J.中国水产,2009,(4):57-5813杨贤庆,黄海潮,潘创,等.紫菜的营养成分、功能活性及综合利用研究进展J.食品与发酵工业,2020,46(5):306。14BHAKTI T,AVINASH M.Nutraceutical potential of seaweed polysaccharides:structure,bioactivity,safety,and toxicityJ.FoodScience and Food Safety,2019,18(3):817-83.15陈海敏,骆其君,裴鲁青等.紫菜粉对小鼠肠道排便功能的影响J.营养学报,2009,31(6):591-595.16曾繁杰,蒋金丽.中国坛紫菜和条斑紫菜中的氨基酸组成和营养价值的研究J.海洋与湖沼,1981,12（6）：522-530.17牛犇,刘青梅,章雅琴.果仁夹心调味海苔的研制J.食品工业,2016,37(1):149-152. 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