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A indústria de alimentos tem demonstrado interesse em fontes alternativas de ingredientes, como o polvilho azedo, um derivado da mandioca, e o subproduto da indústria de suco, albedo de laranja, que vêm agregar valor econômico e nutricional ao produto. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência da concentração de açúcar, polvilho azedo e albedo de laranja na formulação de um bolo de chocolate. Foram adotadas concentrações delineadas por planejamento fatorial 2³, tendo como variáveis independentes: polvilho azedo (X, de 14,90 a 40,10 %), açúcar (Y, de 74,80 a 125,20 %) e farinha de albedo da laranja (Z, de 4,15 a 8,35 %); como variáveis dependentes, os atributos da análise sensorial, utilizando escala hedônica estruturada de nove pontos. As formulações otimizada, padrão (100 % trigo) e comercial foram avaliadas quanto às características físico-químicas e sensoriais, por meio de teste de aceitação e teste de intenção de compra. Os valores sensoriais apresentaram médias entre 5 (não gostei/nem desgostei) e 8 (gostei muito). As diferentes formulações apresentaram diferenças significativas (p < 0,05) em relação aos parâmetros sensoriais e a escolha da formulação ideal foi feita a partir da aceitação em relação à impressão global, sendo significativa a concentração de açúcar e farinha de albedo de laranja. Assim, a formulação otimizada apresentou 27,5 % de polvilho azedo, 130 % de açúcar e 6 % de farinha de albedo de laranja. No teste sensorial comparativo, os bolos apresentaram diferença significativa (p < 0,05) para os atributos aparência e aroma. As características físico-químicas dos bolos comercial, padrão e otimizado mostraram influência significativa (p < 0,05) para os parâmetros umidade e proteínas. The food industry has shown interest in alternative sources of ingredients such as fermented cassava starch derived from cassava, and orange albedo, a byproduct of the juice industry, which aggregate nutritional and economic value to the product. This study aimed to evaluate the influence of the concentrations of sugar, fermented cassava starch and orange albedo in the formulation of a chocolate cake. The concentrations adopted were defined by a 2³ factorial design, taking as the independent variables: fermented cassava starch (X, from 14.90 to 40.10 %), sugar (Y, from 74.80 to 125.20 %) and orange albedo flour (Z, 4.15 to 8.35 %), and the sensory analysis attributes as the dependent variables, using a nine point hedonic scale. The optimized formulation, standard (100 % wheat) and commercial one were evaluated for their physicochemical characteristics, sensory acceptance and purchasing intent. The sensory results showed that the averages were between 5 (neither liked/nor disliked) and 8 (liked a lot). The sensory parameters of the different formulations showed significant differences (p < 0.05), and the optimal formulation was chosen according to the overall impression, the sugar and orange albedo flour concentrations being significant. Thus the optimized formulation contained 27.5 % of fermented cassava starch, 6 % orange albedo and 130 % sugar. In the comparative sensory test, the cakes presented significant difference (p < 0.05) for the attributes of appearance and aroma. The physicochemical characteristics showed a significant influence (p < 0.05) on the parameters of moisture and protein contents.