Development of a formulation for chocolate cake with maca and yacon flours

This work describes the development of an optimized chocolate cake formulation with partial substitution of wheat flour by a mixture of yacon flour and maca flour. The chosen tubercles are functional foods with benefits to human health, as antioxidant activity and prebiotic effect. The influence of the proportions of the flours, as the amount of water added to the batter, were evaluated through the results of sensory analysis, colorimetry, texture profiling and specific volume. The simplex-centroid experimental design was proposed for the three mixture variables (flours proportions) and one process variable (amount of water added to the batter) in three distinct levels. The consumers were segmented through the k-means technique, grouped by their overall acceptability of the cakes. A regression model for the overall acceptability was constructed for both groups, with a R2adjusted of 92.5 % for group 1 and 98.9 % for group 2. The sequential simplex method was used to optimize the formulation for group 1 (49 % wheat, 37 % yacon, 14 % maca and 140 mL of water) and, group 2 (35 % wheat, 65 % yacon, 0 % maca and 120 mL of water). It was proposed a third formulation with greater maca content (32 %) and minimal effect on overall acceptability for both groups. In general, the sensory evaluation results indicated that the presence of yacon increases the acceptability of the cakes, even when maca was added, which alone showed less desirable. A significant correlation was observed between the overall acceptability of the cakes and their flavor. In addition, the sensory evaluation of color was found strongly correlated to darker cakes and saturated browns. The free-choice profiling was applied to the three optimized formulations along with two control formulations. The data acquired was evaluated with common components and specific weights analysis. The results, presented as similarity map and subject space, made directly observable the effects of wheat substitution by yacon and maca over the sensory characteristics of the produced cakes. The correlation of the common components with the consumers’ attributes was used for sensory description of samples. Thus, a greater proportion of maca enhances the brown color, but also the burnt aroma and taste of the cakes. Whereas, a higher proportion of yacon produces a better appearance, softness, sweetness and increased chocolate flavor. This corroborates the claim that the replacement of wheat by yacon in the produced cakes brings improvements to their sensory characteristics, while adding maca is clearly deleterious to them.CAPESNeste trabalho foi desenvolvida uma formulação otimizada de bolo de chocolate com substituição parcial da farinha de trigo por uma mistura de farinha de yacon e maca peruana. Os tubérculos escolhidos são alimentos com propriedades funcionais benéficas à saúde, como ação antioxidante e efeito prebiótico. A influência das proporções das farinhas e a quantidade de água acrescentada à massa foram avaliadas através de análise sensorial, colorimetria, perfil de textura e volume específico. Foi aplicado um planejamento experimental do tipo simplex-centroid, para as proporções das três farinhas, com a quantidade de água como uma variável de processo avaliada em três níveis distintos. De acordo com os resultados do atributo aceitabilidade geral dos bolos, os julgadores foram segmentados em dois grupos pela técnica do k-means. Após a segmentação foram construídos modelos de regressão para aceitabilidade geral média de cada grupo sendo obtido valores de R2ajustado de 92,5 % para o grupo 1 e 98,9 % para o grupo 2. Através da otimização pelo método simplex sequencial foi determinada uma formulação otimizada para o grupo 1 (49 % de trigo, 37 % de yacon, 14,0 % de maca e 140,0 mL de água) e outra para o grupo 2 (35 % de trigo, 65 % de yacon, 0,0 % de maca e 120,0 mL de água). Além dessas formulações, foi proposta uma terceira mistura com o maior teor de maca (32 %) que não alterasse significativamente a aceitação geral de ambos os grupos. De maneira geral, os resultados da avaliação sensorial indicaram que a presença do yacon aumenta o grau de aceitação do bolo, mesmo com a adição da maca que se mostrou sensorialmente menos aceita. Foi identificada uma correlação significativa entre a aceitação geral dos bolos e seu sabor. Assim também, a cor sensorial foi diretamente relacionada a bolos mais escuros e com maior saturação do marrom. As três formulações otimizadas em conjunto com duas formulações controle foram utilizadas em uma análise de perfil livre. Os resultados da análise de perfil livre foram submetidos à análise de componentes comuns com pesos específicos, cujos resultados, na forma de um gráfico de consenso e de saliências, tornaram observáveis os efeitos diretos da substituição do trigo pelo yacon e pela maca, sobre as propriedades sensoriais dos bolos produzidos. A correlação das componentes comuns com os atributos dos julgadores foi utilizada para a descrição sensorial das amostras. Assim, uma maior proporção de maca intensifica a cor marrom, o aroma e sabor de queimado. Já uma maior proporção de yacon produz uma melhor aparência, maciez, sabor doce e de chocolate. Isto corrobora a afirmação que a substituição do trigo pelo yacon nos bolos produzidos traz melhorias às suas características sensoriais, enquanto a adição de maca traz prejuízos sensíveis às mesmas