响应面法优化有机巧克力慕斯的工艺配方

顾瑜萍，朱建玲

1.上海科技管理学校（上海 200433）；2.珍得（上海）实业有限公司（上海 200090）

慕斯，又称充气的凝乳，是将奶油打发后，与其他风味原料混合，加入鱼胶粉、黄油、柠檬汁或巧克力等，经过低温冷却而制成的甜品，具有可塑性，口感膨松如棉[1]。慕斯作为一种高级甜品，其品种很多，有各种水果慕斯、巧克力慕斯等[2]。很多研究者在普通慕斯的基础上对其制作工艺进行改良或优化，如李杨等[3]在慕斯中加入具有保健功效的抹茶粉制作抹茶慕斯，王宏等[4]在慕斯中添加苹果，制成营养丰富的苹果慕斯；王娜[5]对其研发的益生菌慕斯进行配方优化等。慕斯制品中，以巧克力慕斯最为有名[2]，如比利时巧克力慕斯[6]、黑/白巧克力慕斯，很多烘焙房和甜品店还推出蓝莓巧克力慕斯、酸奶巧克力慕斯等，有研究则尝试研发添加益生菌和益生元的巧克力慕斯[7]。

传统的巧克力慕斯制作一般采用巧克力、奶油、牛奶、鱼胶粉、蛋黄、白糖或糖粉等为原料，现在此基础上对原料进行甄选。试验中的巧克力选用由有机可可豆制作而成的有机巧克力；奶油的选择上，从健康和营养的角度出发，更青睐于动物性稀奶油；糖类选用以天然生产工艺制作而成的金砂糖，浓郁的蔗香味为有机巧克力慕斯增添更多的风味；鸡蛋的选择上，采用谷物喂养、蛋香醇厚的鲜鸡蛋，健康营养有保障。

试验以有机巧克力、动物性稀奶油、金砂糖和鲜鸡蛋为原料，不额外添加鱼胶粉、香精等，制作有机巧克力慕斯，并借助Box-Behnken响应面法对其工艺配方进行优化。力求满足消费者对健康甜食的需求，并推动有机巧克力行业发展。

1 材料与方法

1.1 试验原料

有机巧克力（珍得（上海）实业有限公司）；安佳超高温灭菌搅打稀奶油（恒天然商贸（上海）有限公司）；蔗香金砂糖（太古糖业（中国）有限公司）；正大鲜鸡蛋（正大食品（CP）京东自营旗舰店）。

1.2 仪器和设备

KME201S 型万能蒸烤箱（意大利宁诺斯（LAINOX）公司）；VFM20C型搅拌机（上海埃普船舶厨具有限公司）；AHM-P125A型手持电动打蛋器（ACA北美电器）；KD-160型台秤和KD-200型磅秤（百利达（上海）商贸有限公司）；Fluke59型手持式红外测温仪（美国福禄克FLUKE公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 巧克力慕斯制作工艺流程

打蛋→加糖→加热→过滤→打发→加巧克力浆→加奶油→浇注→成型→脱模

1.3.2 操作说明

打蛋：于无油无水的干净容器中打入鸡蛋，用不锈钢搅拌棒打散。

加糖：在鸡蛋液中加入金砂糖。

加热：混合搅拌鸡蛋液和金砂糖，隔水加热，升温至70～80 ℃。

过滤：用孔径0.850 mm筛过滤，滤去蛋膜等杂质，使巧克力慕斯成品更加细腻。

打发：先低速打发，再中高速打发，打发至发白即可；在单因素试验和优化试验中，原料用量较少，可直接用手持电动打蛋器进行打发。

加巧克力浆：加入有机巧克力浆液，快速搅拌均匀；可提前将有机巧克力块置于蒸烤箱中熔化，巧克力浆45 ℃左右保温，备用。

加奶油：加入打发好的奶油，快速搅拌均匀；动物奶油用前再打发，打发时无需添加额外的蔗糖或糖粉，打发至六分发即可。

浇注：将混合好的有机巧克力慕斯液倒入慕斯模具。

成型：将有机巧克力慕斯置于-18 ℃冰柜中（4 h以上），冷冻成型。

脱模：控制好脱模的力度和手法，可在浇注前为模具加上透明软围边，便于脱模。

1.3.3 有机巧克力慕斯的感官评价

对有机巧克力慕斯的感官评价，由评价小组（食品专业的2名学生、2名教师和2名巧克力制作师）负责，感官评分采用小组均分。借鉴GB/T 31059—2014《裱花蛋糕》中对慕斯蛋糕的感官要求，制定适合产品的感官评价指标与配分范围，有机巧克力慕斯感官评价表如表1所示。

表1 有机巧克力慕斯感官评价表

1.3.4 有机巧克力可可固形物含量的选择

根据普通巧克力慕斯制作配方中各原料的用料比，确定原料用量较少的预试验配方：有机巧克力500 g、动物性稀奶油900 g、金砂糖250 g和鸡蛋液500 g。

根据可可固形物含量和有机巧克力现有产品，选择100%纯黑巧克力、80%黑巧克力、70%黑巧克力、60%黑巧克力和50%牛奶巧克力各500 g，借助预试验配方，制作有机巧克力慕斯；按照感官评价表进行感官评定，根据结果选定一种有机巧克力作为工艺配方中的原料巧克力。

1.3.5 单因素试验

以有机巧克力慕斯的感官评价为评分指标，在预试验配方基础上进行单因素试验，分别考察有机巧克力用量（300，400，500，600和700 g）、动物性稀奶油用量（700，800，900，1 000和1 100 g）、金砂糖用量（100，200，300，400和500 g）和鸡蛋液用量（300，400，500，600和700 g）这4个因素对有机巧克力慕斯感官品质的影响。

1.3.6 响应面试验设计

在单因素试验结果的基础上，借助Design Expert 8.0.6.1软件中的Box-Behnken设计，以感官评分为响应值（Y），以有机巧克力用量（x1）、动物性稀奶油用量（x2）、金砂糖用量（x3）和鸡蛋液用量（x4）为响应因素，设计四因素三水平的响应面分析方法进行试验设计及数据分析，其编码及水平见表2。

表2 试验因素水平及编码

2 结果与分析

2.1 有机巧克力可可固形物含量的选择

借助预试验配方，采用不同可可固形物含量的有机巧克力制作巧克力慕斯，由图1可知，随着可可固形物含量增高，感官评分先逐渐增加再下降，采用80%黑巧克力为原料时，有机巧克力慕斯的感官评分达到较高的86分，色泽和口感较好。采用50%牛奶巧克力时，巧克力慕斯成品组织较稀薄，口感过于甜腻，色泽不够浓郁；采用100%纯黑巧克力时，巧克力慕斯颜色较深，组织厚实，口感较差，有些许苦味，感官评分最低。因此，综合考虑感官评价分值和有机巧克力的营养、口感，选取可可固形物含量80%的有机黑巧克力作为产品工艺配方中的原料巧克力。

2.2 单因素试验结果分析

2.2.1 有机巧克力用量对感官评分的影响

有机巧克力用量对感官评分的影响如图2所示，随着有机巧克力用量增加，感官评分先升高再下降，有机巧克力用量为500 g时分值达到最高。有机巧克力用量较少时，成品表面不够光洁，巧克力色不浓郁，组织带有稀疏感，缺少醇厚的口感，脱模不够完整；有机巧克力用量偏多时，成品颜色偏深，表面会有些许裂纹，组织偏厚、偏硬，缺乏柔滑细腻的口感。

图1 有机巧克力可可固形物含量的选择

图2 有机巧克力用量对感官评分的影响

2.2.2 动物性稀奶油用量对感官评分的影响

动物性稀奶油用量对感官评分的影响如图3所示，随着稀奶油用量增加，感官评分先升高再下降，动物性稀奶油用量为1 000 g时分值达到最高。稀奶油用量较少时，成品颜色偏深，组织显得干硬，缺乏细腻柔滑的口感；稀奶油用量偏多时，成品颜色偏淡，组织有稀松感，缺乏软糯的口感，脱模不够完整。

图3 动物性稀奶油用量对感官评分的影响

2.2.3 金砂糖用量对感官评分的影响

金砂糖用量对感官评分的影响如图4所示，随着金砂糖用量增加，感官评分先升高再下降，金砂糖用量为300 g时分值达到最高。金砂糖用量较少时，甜度不够，组织不够细腻；金砂糖用量偏多时，受金砂糖颜色影响，成品颜色偏深，组织偏厚，口感带有些许涩味。

2.2.4 鸡蛋液用量对感官评分的影响

鸡蛋液用量对感官评分的影响如图5所示，随着鸡蛋液用量增加，感官评分先缓慢升高再下降，鸡蛋液用量为500 g时分值达到最高。鸡蛋液用量较少时，成品组织较为粗糙，不够细腻、嫩滑；鸡蛋液用量偏多时，成品组织略带稀薄，口感不够软糯。

图4 金砂糖用量对感官评分的影响

图5 鸡蛋液用量对感官评分的影响

2.3 响应面法优化试验结果

2.3.1 响应面法试验设计与结果

在单因素试验结果的基础上，以有机巧克力慕斯的感官评分为响应值（Y），以有机巧克力（x1）、动物性稀奶油（x2）、金砂糖（x3）和鸡蛋液（x4）的用量为自变量，进行响应面优化试验，试验设计与结果如表3所示。

应用Design Expert 8.0.6.1对试验数据进行多元回归拟合分析，得到感官评分（Y）对有机巧克力用量（x1）、动物性稀奶油用量（x2）、金砂糖用量（x3）和鸡蛋液用量（x4）的二次回归方程模型为Y=93.80-0.92x1-1.67x2+1.17x3-0.75x4+0.50x1x2-2.00x1x3+0.75x1x4-1.50x2x3-1.00x2x4-0.50x3x4-7.90x12-5.02x22-8.28x32-4.65x42。

运用软件对29个响应值进行回归分析，得到方差分析结果（见表4）。

由表4可知，模型的F=62.39，p＜0.000 1，表明回归模型极显著；失拟项p＞0.05（影响不显著），相关系数R2=0.984 2，校正决定系数R2adj=0.968 5，信噪比25.573＞4，说明该模型可行，且拟合程度良好，可用该模型分析响应值的变化和预测有机巧克力慕斯的最佳工艺配方。

由表4还可知，模型一次项x1、x2和x3，二次项x12、x22、x32、x42和交互项x1x3、x2x3对Y均具有极显著影响；一次项x4对Y影响显著，其他交互项对Y影响均不具显著性。利用三维响应曲面图能较直观地解释各变量和变量之间对响应值的影响。

表3 试验设计及结果

表4 回归模型的方差分析

图6是依据二次多元回归模拟方程所作的响应曲面，一般响应曲面越陡，则说明该因素对响应值的影响越显著，两因素之间的交互作用越显著。

从图6（b）和（d）可以看出，金砂糖与有机巧克力、动物性稀奶油与金砂糖的交互作用很强烈，结合回归模型的方差分析表，得出在优化区域中各因素对有机巧克力慕斯感官评分影响的显著程度，动物性稀奶油对感官评分的影响最为显著，表现为随奶油用量而变化的响应曲面较陡，x2的F值最大，其次是金砂糖用量，再者为有机巧克力用量，影响作用最小的因素是鸡蛋液用量，在图6（c）、（e）和（f）中表现为随着鸡蛋液用量变化，响应曲面比较平滑。

图6 四因素交互作用对感官评分影响的响应曲面

2.3.2 验证试验

通过响应面软件分析选出有机巧克力慕斯的最佳工艺配方为有机巧克力用量499.93 g、动物性稀奶油用量981.00 g、金砂糖用量343.31 g和鸡蛋液用量467.77 g，此条件下感官评分预测值为92.78分。为检验响应面法所得结果的准确性和可靠性，考虑到便于实际制作，将工艺配方的数值修正为有机巧克力用量500 g、动物性稀奶油用量980 g、金砂糖用量345 g和鸡蛋液用量470 g。为兼顾有机巧克力慕斯的营业售卖，将配方参数扩大5倍，重复制作3次，获得的有机巧克力慕斯成品的感官评分均值高达94分，与预测值相近，比预试验配方制作的成品感官评分高出8分，所以基于响应曲面法所得的优化工艺配方参数准确可靠。

3 结论

试验以有机巧克力、动物性稀奶油、金砂糖和鲜鸡蛋为原料制作有机巧克力慕斯，通过单因素试验、Box-Behnken响应面优化试验，以感官评分为依据获得优化工艺配方：可可固形物含量80%有机黑巧克力用量500 g、动物性稀奶油用量980 g、金砂糖用量345 g和鸡蛋液用量470 g。利用此配方制作的有机巧克力慕斯成品，巧克力色泽浓郁，组织细腻均匀、软糯香甜。该有机巧克力慕斯产品既可装饰后作为慕斯制品出售，也可作为巧克力慕斯蛋糕的夹心，为消费者提供更多选择。产品为慕斯新品的研发提供参考，也为烘焙食品行业发展增添活力。