陳曦，李曉宇，李會，趙金金，徐虹

（北京工商大學食品與健康學院，北京市食品添加劑工程技術研究中心，北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，北京100048）

蓮子為睡蓮科植物的成熟種子，已被列入我國衛(wèi)生部公布的首批藥食兩用名單中。蓮子紅衣是蓮子殼與蓮子之間的一層紅褐色種皮，據(jù)《本草綱目》和《中華藥典》記載，其味苦而澀，性涼無毒，入心、脾二經(jīng)，具有多種保健功能。工業(yè)上生產(chǎn)蓮子一般要經(jīng)過干燥、分級、去殼、除皮、去芯等步驟，蓮子紅衣粉是在除皮過程中產(chǎn)生的。工業(yè)上常用的機械磨皮法損耗率為4%左右，即每生產(chǎn)100 kg蓮子，就有4 kg蓮子紅衣粉產(chǎn)生，而我國為產(chǎn)蓮大國，每年蓮產(chǎn)銷量上百萬噸，因而會產(chǎn)生大量的蓮子紅衣粉。目前對于蓮子紅衣粉尚無有效地利用方式，只能大量的廢棄從而造成環(huán)境污染。據(jù)前期研究測定，蓮子紅衣粉中營養(yǎng)成分均衡，膳食纖維含量高達23.96%。蛋白質含量與豆渣中蛋白質含量相近，且蓮子紅衣蛋白中含有18種氨基酸，包括人體必需的9種氨基酸，氨基酸種類齊全，礦物質元素含量豐富[1]。

戚風蛋糕是一種質地柔軟、香味濃郁、營養(yǎng)豐富、易消化吸收的方便食品，深受人們的喜愛[2]。本試驗擬將蓮子紅衣與戚風蛋糕相結合，研發(fā)一款營養(yǎng)價值高的新型蛋糕，以提升蓮子加工副產(chǎn)物的綜合利用價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蓮子紅衣粉：杭州三湘貿(mào)易公司；白砂糖：福建好日子食品有限公司；食用鹽：江蘇省瑞豐鹽業(yè)有限公司；雞蛋：慈溪正大蛋業(yè)有限公司；低筋蛋糕粉：山東信中食品有限公司；泡打粉：沈陽鐵強食品銷售有限公司；檸檬：市售；牛奶：益海嘉里食品營銷有限公司；色拉油：山東三星玉米科技有限公司。

1.2 儀器與設備

Y2002電子天平：上海浦春計量儀器有限公司；DSL-6H三力達烤箱：廣州市粵盟廚具有限公司；HM-945打蛋器：廣東東菱電器有限公司。

1.3 蓮子紅衣戚風蛋糕工藝流程

1.4 蓮子紅衣戚風蛋糕質量評定

選擇10位接受過專業(yè)訓練的評定人員對蛋糕外形、質地結構、色澤、滋味和彈韌性5個方面對蓮子紅衣戚風蛋糕進行感官評定，評分標準見表1。

表1 感官評價標準Table 1 Sensory evaluation form

續(xù)表1 感官評價標準Continue table 1 Sensory evaluation form

1.5 蓮子紅衣戚風蛋糕制作配方優(yōu)化

根據(jù)前期單因素試驗中的最優(yōu)條件（蓮子紅衣粉添加量35%、蛋黃糖含量58.3%、蛋白糖含量42.0%、蛋黃與蛋白質量比2∶5），設置正交試驗3個水平，采用L9（34）進行正交試驗設計，具體因素見表2。

1.6 蓮子紅衣戚風蛋糕制作工藝優(yōu)化

在前期單因素試驗的基礎上，選擇烘烤溫度（E）、烘烤時間（F）、打蛋清時間（G）3個因素，根據(jù)單因素試驗最優(yōu)值（烘焙溫度180℃、烘烤時間25 min、打蛋清時間210 s），分別設值正交試驗3個水平，進行正交試驗設計，具體因素水平見表3。

表3 工藝優(yōu)化正交因素水平設計Table 3 Orthogonal factor level design for process condition optimization

1.7 蓮子紅衣戚風蛋糕營養(yǎng)成分測定方法

銅、鐵、錳、鋅含量的測定根據(jù)GB 5009.268—2016《食品安全國家標準食品中多元素的測定》中電感耦合等離子質譜法進行；鈣含量的測定根據(jù)GB5009.92—2016《食品安全國家標準食品中鈣的測定》中火焰原子吸收光譜法進行；鎂含量的測定根據(jù)GB 5009.241—2017《食品安全國家標準食品中鎂的測定》中火焰原子吸收光譜法進行；鉀、鈉含量的測定根據(jù)GB 5009.91—2017《食品安全國家標準食品中鉀、鈉的測定》中火焰原子吸收光譜法進行；水分含量的測定根據(jù)GB 5009.3—2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》中直接干燥法進行；灰分含量的測定根據(jù)GB 5009.4—2016《食品安全國家標準食品中灰分的測定》中總灰分的測定方法進行；蛋白質含量的測定根據(jù)GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中凱式定氮法進行；脂肪含量的測定根據(jù)GB 5009.6—2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》中索氏抽提法進行；總膳食纖維的測定根據(jù)GB 5009.88—2014《食品安全國家標準食品中膳食纖維的測定》中酶重量法進行；維生素B2的測定根據(jù)GB 5009.85—2016《食品安全國家標準食品中維生素B2的測定》中高效液相色譜法進行；維生素PP總含量（以煙酸計）的測定根據(jù)GB 5009.89——2016《食品安全國家標準食品中煙酸和煙酰胺的測定》中微生物法進行。

1.8 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均為平行試驗3次后的平均值，采用Microsoft Excel 2017處理數(shù)據(jù)及作圖，SPSS 26軟件分析數(shù)據(jù)，采用單因素ANOVA分析，結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 蓮子紅衣戚風蛋糕優(yōu)化配方試驗結果

在前期試驗中發(fā)現(xiàn)，蓮子紅衣粉添加量、蛋黃糖含量、蛋白糖含量、蛋黃與蛋白質量比4個因素對蛋糕品質的影響較大，因此以感官評分為指標進行了正交優(yōu)化試驗，結果見表4。

表4 配方優(yōu)化正交試驗結果Table 4 Orthogonal experiment results of formula optimization

續(xù)表4 配方優(yōu)化正交試驗結果Continue table 4 Orthogonal experiment results of formula optimization

從表4中R值看出，蓮子紅衣粉添加量對蛋糕的感官評分影響較大，當添加量過高時，蛋糕中蓮子紅衣的苦澀味明顯，口感不細膩，且外觀易變形。而添加量較少則不能賦予蛋糕獨特的風味及豐富的營養(yǎng)價值。從表4中k值得出，當蓮子紅衣粉與低筋蛋糕粉以35%比例充分混合使用時，效果最佳。

糖是蛋糕制作中的主要原料之一，若糖用量太少蛋糕不甜，由糖參與的美拉德反應不易發(fā)生，會使蛋糕顏色過淺，而糖用量過大會使蛋糕過甜且在烘焙中美拉德反應過于充分，導致產(chǎn)品表面形成的金黃色過深甚至產(chǎn)生棕褐色[3]。從表4中R值得出，蛋黃糖含量對蛋糕的感官評分影響不大，從k值得出，最佳蛋黃糖含量為70.0%。

蛋白糖含量對感官評分影響最大。蛋糕制作過程中加入白砂糖可以賦予產(chǎn)品甜度，增進蛋糕的風味，此外白砂糖與蛋清混合共同攪打，可以有助于維持蛋清所產(chǎn)的氣泡的穩(wěn)定性，使蛋白糊色澤發(fā)亮，均勻一致，隨著蛋白中白砂糖添加量的增加，產(chǎn)品的甜度明顯增加，且蛋糕的蓬松度也在不斷增強，做出的產(chǎn)品富有彈性、氣孔細密、質感好、能保持良好的組織形態(tài)，但糖添加量過多會使產(chǎn)品甜膩，影響口感[4]。從表4中k值可以確定最佳蛋白糖添加量為37.3%。

蛋液的起泡性影響食品結構的膨松程度，凝膠性質則影響最終產(chǎn)品的外形與質構，而蛋液的乳化性質則對產(chǎn)品的口感改善及內部結構有著很重要的影響[5]。因此將蛋白液與蛋黃液按照不同于全蛋液的比例進行混合，其功能性質會發(fā)生變化，同時也會影響到其在食品中的應用[6]。蛋白添加過多，蛋糕中間水分過多出現(xiàn)下陷現(xiàn)象，且蛋腥味過重，會掩蓋蓮子紅衣粉獨特的風味；而蛋白添加過少，蛋糕的體積變化小，面糊的黏度下降，持氣力低，組織不蓬松，出現(xiàn)硬結現(xiàn)象。從表4中的k值可知，在蛋黃與蛋白質量比為2∶5時，取得的感官評分最高，證明效果最好。

綜上所述，對蓮子紅衣戚風蛋糕感官評分影響的主次順序為C（蛋白糖含量）＞A（蓮子紅衣粉添加量）＞D（蛋黃與蛋白質量比）＞B（蛋黃糖含量），其優(yōu)化配方為蓮子紅衣添加量35%，蛋黃糖含量70.0%、蛋白糖含量37.3%、蛋黃與蛋白質量比2∶5。

對優(yōu)化后的最佳配方進行驗證試驗，即蓮子紅衣粉添加量35%，蛋黃糖含量70.0%、蛋白糖含量37.3%、蛋黃與蛋白質量比2∶5，得到的蓮子紅衣戚風蛋糕呈淡紫色、組織細膩、香甜綿軟，感官評分為85.6，高于正交試驗中的最高感官評分，證實正交設計所得優(yōu)化配方是合理的。

2.2 蓮子紅衣戚風蛋糕制作工藝優(yōu)化試驗結果

在前期試驗中發(fā)現(xiàn)，烘烤溫度、烘烤時間、打蛋清時間對蛋糕品質的影響較大，因此以感官評分為指標進行正交優(yōu)化試驗，結果見表5。

表5 工藝優(yōu)化正交試驗結果Table 5 Orthogonal experimental results of process condition optimization

烘焙溫度對蛋糕成品的口感和外觀至關重要。如果烘烤溫度過低會導致面糊表層凝固慢，烘烤時蛋糕體積增長快，但在烘烤后期出爐冷卻時，蛋糕體積會縮?。欢绻婵緶囟冗^高，蛋糕表皮顏色過深、容易焦化，影響蛋糕的感官評分。同時蛋糕表面沒有足夠的時間進行膨脹，會在較短的時間內發(fā)生硬化，疏松狀的結構難以形成[7]。由表5中k值可知，最優(yōu)烘烤溫度為170℃。

選擇適宜的烘烤時間烘焙蛋糕，有助于蛋糕形成好看的外觀色澤和均勻細小的氣孔。由表5中k值可知，最優(yōu)烘烤時間為24 min。

從表5中的R值可以看出打蛋清時間對戚風蛋糕的品質影響較大。蛋糕面糊在攪拌過程中不斷地拌入空氣是蛋糕蓬松柔軟的主要原因，拌入的空氣多，烤出的蛋糕體積就大，組織也較松軟。如果打蛋清時間較長，會拌入太多的空氣，蛋糕的體積超過標準大小，會在面糊中形成大量面筋，影響蛋糕的漲發(fā)，導致蛋糕在烘烤時內部組織變得粗糙、氣孔多，蛋糕水分損失多、蛋糕質地干燥[8]。通過表5中G因素的k值可知，最優(yōu)打蛋清時間為210 s。

綜上所述，對蓮子紅衣戚風蛋糕感官評分影響的主次順序為G（打蛋清時間）、E（烘烤溫度）、F（烘烤時間），最終確定烘烤溫度170℃、烘烤時間24 min、打蛋清時間210 s為最優(yōu)工藝條件。

在最佳配方的基礎上，對優(yōu)化后的最佳工藝進行驗證試驗，即烘烤溫度170℃、烘烤時間24 min、打蛋清時間210 s，得到的蓮子紅衣戚風蛋糕不粘牙、易咀嚼、風味獨特，感官評分為92.2，高于正交試驗中的最高感官評分，證實正交設計所得優(yōu)化制作工藝是合理的。

2.3 營養(yǎng)成分分析

為證明所制作出的蓮子紅衣戚風蛋糕更具有營養(yǎng)，對最佳配方和工藝條件下制作的蓮子紅衣戚風蛋糕進行營養(yǎng)成分分析，同時選擇了市面上4種戚風蛋糕進行比較，結果如表6所示。

表6 蓮子紅衣戚風蛋糕與其它市售蛋糕的主要營養(yǎng)成分比較Table 6 Comparison of main nutrients among chiffon cake made with red-skin of lotus seed and other cakes in market

由表6可知，蓮子紅衣戚風蛋糕所含能量、脂肪和碳水化合物均低于4款知名品牌產(chǎn)品，蛋白質含量高于4款知名品牌產(chǎn)品。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活水平有了顯著提高和改善，但缺乏微量營養(yǎng)素狀況仍較為嚴重[9]。超重、肥胖等慢性疾病人群的隱性饑餓，都與微量營養(yǎng)素的缺乏密切相關[10]。蓮子紅衣粉中含有豐富的微量營養(yǎng)素和膳食纖維[1]，經(jīng)測定蓮子紅衣戚風蛋糕中也含有多種微量營養(yǎng)素，如銅、鐵、錳、鋅、鈣、鎂、鉀、維生素B2、維生素PP等，并依據(jù)中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量計算了營養(yǎng)素參考值，結果見表7。

表7 蓮子紅衣戚風蛋糕中礦物質元素含量及其它營養(yǎng)成分Table 7 The contents of mineral elements and other nutrients in chiffon cake made with red-skin of lotus seed

由表7可知，錳的含量（1.34 mg/100 g）尤為豐富，是適宜攝入量（adequate intakes，AI）的 38.3%，錳對維持人體心腦血管健康有一定作用，可以加速細胞中脂肪氧化，減少脂肪堆積，改善動脈粥樣硬化，除此之外，還具有預防骨質疏松，降低癌癥發(fā)病率等功效[11]。鈣是人體生命活動必需的礦物質元素，是骨骼和牙齒重要組成部分，在人體中積極參與骨骼肌和心肌的收縮、神經(jīng)反應、免疫吞噬等重要的生理活動[12]，蓮子紅衣戚風蛋糕中鈣含量為（110.70±2.07）mg/100 g，是推薦攝入量（recommended nutrient intake，RNI）的 13.8%，可與乳制品相媲美[13]。鉀的含量為（213.00±2.43）mg/100 g，是AI的10.7%，鉀除了參與糖類和蛋白質的代謝外，還可維持神經(jīng)肌肉的興奮性，缺鉀可能降低中樞神經(jīng)、心血管等的功能，并且豐富的鉀有助于降低由于攝入過多的鈉引起的高血壓[14]。鎂可調節(jié)細胞鉀鈉分布，具有維持骨骼生長等功能，還是機體內多種酶的激活劑[15]，蓮子紅衣戚風蛋糕中鎂的含量為（34.90±0.63）mg/100 g，是RNI的10.0%。鋅也是維持機體功能的重要礦物元素，具有促進組織再生、提高免疫力的作用[16]，還可作為補充劑提高兒童食欲，蓮子紅衣戚風蛋糕中鋅的含量為RNI的8.1%。銅含量為（0.18±0.02）mg/100 g，是RNI的9.0%，銅是體內多種酶的組成成分，參與細胞氧化以及造血過程，對內分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)具有調節(jié)作用[17]。鐵能維持機體內正常的造血功能，參與體內氧的運輸和組織呼吸過程[18]，缺鐵性貧血在我國依然是常見的營養(yǎng)素缺乏癥，蓮子紅衣戚風蛋糕中鐵含量（1.60±0.06）mg/100 g，為 RNI的10.7%。維生素B2參與體內的抗氧化防御系統(tǒng)和藥物代謝，在谷物的精加工過程中損失較大[19]，蓮子紅衣戚風蛋糕中維生素 B2的含量（0.26±0.00）mg/100 g，是RNI的18.6%。維生素PP具有降低血清膽固醇和增強胰島素效能的作用，缺乏時易發(fā)生皮炎、腸炎及神經(jīng)炎等疾病[20]，蓮子紅衣戚風蛋糕中維生素PP的含量為（0.86±0.01）mg/100 g，是 RNI的 6.1%。此外，蓮子紅衣戚風蛋糕還含有一定量的膳食纖維，有助于腸道健康。由此可見，蓮子紅衣戚風蛋糕是良好的微量營養(yǎng)素補充來源。

3 結論

本研究以感官評分結果為指導，通過正交試驗、驗證試驗和營養(yǎng)成分分析試驗，開發(fā)研制了一款蓮子紅衣戚風蛋糕，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析得到最佳配方及工藝條件：蓮子紅衣粉添加量35%、蛋黃糖含量70.0%、蛋白糖含量37.3%、蛋黃與蛋白質量比2∶5、烘烤溫度170℃、烘烤時間24 min、打蛋清時間210 s。在此條件下制作的蓮子紅衣戚風蛋糕，高蛋白、低熱量、微量營養(yǎng)素豐富、色澤喜人、口感細膩、風味獨特，具有良好的市場競爭力。