陸玉婷 駱家珍 陳婕 陸江宇 卓桑

摘要：以羅漢果奶茶為研究對(duì)象，在對(duì)4種穩(wěn)定劑進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)確定添加范圍的基礎(chǔ)上，采用單純形重心設(shè)計(jì)法優(yōu)化進(jìn)行了復(fù)配分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在穩(wěn)定劑的添加量為羧甲基纖維素鈉0.0460%、卡拉膠0.0365%、瓜爾膠0.0463%的復(fù)配條件下，羅漢果奶茶穩(wěn)定效果最佳，得到羅漢果奶茶的實(shí)際離心沉淀為1.410%。

關(guān)鍵詞：羅漢果奶茶;穩(wěn)定劑;單純形重心設(shè)計(jì)法

中圖分類號(hào)：TS 275A DOI：10.16375/j.cnki，cn45-1395/t，2020.02.016

0引言

羅漢果（Momordica grosvenonri）是葫蘆科多年生藤本植物羅漢果的干燥果實(shí)，具有清熱止咳、潤(rùn)腸通便、清熱解暑、促進(jìn)胃腸機(jī)能、抑制哮喘等功效，其中，羅漢果奶茶為本課題組自主研發(fā)的一款具有保健作用的養(yǎng)身飲品，以龍眼肉、羅漢果、牛奶、冬瓜茶為主要原料制作，口感好，不加糖，適用于肥胖、糖尿病患者，可長(zhǎng)期飲用，但是奶茶的儲(chǔ)存過程中，容易出現(xiàn)沉淀及懸浮等問題，對(duì)奶茶的口感、性狀、質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，而穩(wěn)定劑的研發(fā)和應(yīng)用則能很好的解決這一問題，如今奶茶行業(yè)快速發(fā)展帶來高效益的同時(shí)，也對(duì)穩(wěn)定劑的種類以及穩(wěn)定效果提出更高要求，從單獨(dú)使用一種穩(wěn)定劑到聯(lián)合使用兩種以上的穩(wěn)定劑，穩(wěn)定效果也在增強(qiáng)，但是復(fù)配穩(wěn)定劑一般都要經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)探索，才能找出最佳的添加量及復(fù)配比例，因此，只有選出適宜的穩(wěn)定劑，探究出最佳的比例及添加量，這樣對(duì)奶茶飲料的質(zhì)量和口感才能有好保證，本實(shí)驗(yàn)先通過對(duì)4種穩(wěn)定劑的單因素實(shí)驗(yàn)確定添加范圍，再采用{3.2}單純形重心設(shè)計(jì)法優(yōu)化進(jìn)行復(fù)配分析，從而得到羅漢果奶茶穩(wěn)定效果最佳的配方。

1材料與方法

1.1材料與儀器

實(shí)驗(yàn)中所使用的材料與儀器見表1、表2。

1.2羅漢果奶茶的工藝流程

1.3方法

1.3.1穩(wěn)定劑的單因素實(shí)驗(yàn)

選用4種常見穩(wěn)定劑：CMC-Na（羧甲基纖維素鈉）、瓜爾膠、卡拉膠、黃原膠進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，在羅漢果奶茶中加入穩(wěn)定劑，4種穩(wěn)定劑的添加量分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），密封條件下冷藏2d后進(jìn)行離心，測(cè)定離心沉淀率（重復(fù)測(cè)量3次取平均值），并測(cè)定其分層度。

1.3.2穩(wěn)定劑復(fù)配實(shí)驗(yàn)

在單因素的結(jié)果下選出3種穩(wěn)定性能較好的穩(wěn)定劑，利用單純形重心設(shè)計(jì)法進(jìn)行復(fù)配優(yōu)化，檢測(cè)的指標(biāo)是在密封條件下冷藏2d測(cè)定的離心沉淀率，重復(fù)3次取其平均值。

1.3.3穩(wěn)定性的分析指標(biāo)

離心沉淀率：取50mL己制備好的羅漢果奶茶于50mL的離心管中，在4000r/min的轉(zhuǎn)速下離心30min，棄去上清液，按式（1）測(cè)定離心沉淀率：

奶茶分層度：將配置好的奶茶放入瓶中，置于冰箱中密封冷藏2d，觀察奶茶的分層度，假設(shè)奶茶均勻分散，無分層沉淀的現(xiàn)象，則其分層度為0%;而當(dāng)出現(xiàn)分層沉淀時(shí)，用尺子測(cè)量奶茶的總高度以及沉淀分層的厚度，按式（2）計(jì)算分層度：

奶茶分層度=沉淀厚度/奶茶總高度x100%（2）

2結(jié)果與分析

2.1穩(wěn)定劑的離心條件

選取黃原膠、卡拉膠、CMC-Na、瓜爾膠4種穩(wěn)定劑，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，添加量均為0.05%，分別在0°c、5°c、10°c、15°c、20°c、25°c條件下，以4000r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心如表3所示，由表3可以看出，當(dāng)離心機(jī)溫度為20°c時(shí)，卡拉膠和瓜爾膠得到的離心沉淀率最低，而CMC-Na的離心率在10°C-25°c之間差別不大，基于此，將穩(wěn)定劑單因素實(shí)驗(yàn)的離心溫度設(shè)為20°c為宜。

不同添加量下4種穩(wěn)定劑的分層度如表4所示，從表4可以看出，在實(shí)驗(yàn)選擇范圍內(nèi)，黃原膠的添加量在0.05%-0.20%時(shí)，分層度隨添加量的增加而增大，在0.15%-0.20%時(shí)增大幅度尤為明顯，黃原膠的添加量在0.20%-0.25%時(shí)，分層度隨添加量的增加而減小;在0.25%～0.30%時(shí)，又隨添加量的增加而增大，卡拉膠的添加量在0.05%-0.20%時(shí)，分層度隨添加量的增加而增大，在0.20%-0.30%時(shí)，隨添加量的增加而減小，CMC-Na的添加量在0.05%-0.30%時(shí)，分層度隨添加量的增加而增大，在0.15%-0.20%時(shí)，增大幅度明顯，因此該穩(wěn)定劑的添加量上限應(yīng)為0.15%，瓜爾膠的添加量在0.05%-0.30%之間，分層度隨添加量的增加而增大。

2.2穩(wěn)定劑單因素實(shí)驗(yàn)

2.2.1黃原膠單因素實(shí)驗(yàn)

由圖1可以看出：黃原膠的添加量在0.05%-0.10%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而增大，黃原膠的添加量在0.10%-0.15%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而降低，黃原膠的添加量在0.15%-0.20%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而增大，增大的幅度較為明顯，黃原膠的添加量在0.20%-0.30%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而降低，綜合分層度與離心沉淀率考慮，由于黃原膠分層度較大，離心沉淀率較大，對(duì)奶茶的穩(wěn)定效果較為不利，因此不用于復(fù)配。

2.2.2卡拉膠單因素實(shí)驗(yàn)

由圖2可以看出：卡拉膠的添加量在0.05%-0.20%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而增大，其中離心沉淀率在0.15%-0.20%的添加量階段增大幅度比較明顯，卡拉膠添加量在0.20%～0.25%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而降低，卡拉膠添加量在0.25%-0.30%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而增加，結(jié)合分層度與離心沉淀率綜合考慮，因此選擇0.05%的添加量為卡拉膠添加量的下限，其上限的添加量則為0.20%。

2.2.3CMC-Na單因素實(shí)驗(yàn)

由圖3可以看出：CMC-Na的添加量在0.05%-0.10%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而增大，CMC-Na的添加量在0.10%-0.15%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而降低，CMC～a的添加量在0.15%-0.20%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而增大，增大幅度較為明顯，CMC～a的添加量在0.20%-0.30%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而緩慢降低，結(jié)合分層度與離心沉淀率綜合考慮，選擇添加量0.05%為CMC～a穩(wěn)定劑的下限添加量，0.15%則為其上限添加量，

2.2.4瓜爾膠單因素實(shí)驗(yàn)

由圖4可以看出：瓜爾膠的添加量在0.05%-0.20%時(shí)，羅漢果奶茶的離心沉淀率隨瓜爾膠添加量的增加而增大，其中離心沉淀率在0.15%-0.20%的添加量階段增加幅度較為明顯，在瓜爾膠的添加量在0.20%～0.25%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而降低，瓜爾膠的添加量在0.25%-0.30%時(shí)，離心沉淀率隨添加量的增加而增大，綜合分層度與離心沉淀率一起考慮，選擇添加量0.05%作為瓜爾膠添加量的下限，上限即選擇添加量為0.15%。

2.3穩(wěn)定劑復(fù)配結(jié)果

將3種穩(wěn)定劑卡拉膠、CMC～Na、瓜爾膠按混料回歸{3.2}單純形重心設(shè)計(jì)方案，其中x1為卡拉膠，X2為瓜爾膠、X3為CMC-Na-由穩(wěn)定劑的單因素實(shí)驗(yàn)可知：0.05%≤a1≤0.20%，0.05%≤a2≤0.15%，0.05%≤a3≤0.15%（a1.a2、a3、分別代表卡拉膠、瓜爾膠、CMC-Na添加量的使用范圍），由于復(fù)配時(shí)不同穩(wěn)定劑聯(lián)合使用可能存在協(xié)同交互作用，如果是以單因素實(shí)驗(yàn)的添加量使用范圍內(nèi)來進(jìn)行單純形重心設(shè)計(jì)，則總的穩(wěn)定劑添加量會(huì)超出穩(wěn)定劑添加量正常使用的許可范圍，故而本實(shí)驗(yàn)選擇將穩(wěn)定劑單因素實(shí)驗(yàn)得到的添加量范圍做減半處理，即0.025%≤a1≤0.100%，0.025%≤a2≤0.075%，0.025%≤a3≤0.075%，Z=下限+（上限-下限）×Xi，見表5。

采用Excel中的規(guī)劃求解對(duì)求得的回歸方程求解最小值：當(dāng)X1=0.154.X2=0.426.X3=0.420時(shí)，回歸方程求得最小離心沉淀率為1.3630%，而對(duì)應(yīng)穩(wěn)定劑的實(shí)際添加量則為：卡拉膠0.0365%，瓜爾膠0.0463%，CMC-a為0.0460%。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：在羅漢果奶茶制作中分別加入卡拉膠0.0365%，瓜爾膠0.0463%，CMC-Na為0.0460%作為復(fù)配穩(wěn)定劑，然后將產(chǎn)品冷藏2d后，測(cè)定其離心沉淀率，重復(fù)3次得到羅漢果奶茶的離心沉淀率為1.37%、1.42%、1.44%，實(shí)際平均離心率為1.41%，按照單純形重心設(shè)計(jì)法優(yōu)化的穩(wěn)定劑復(fù)配比例，制作了3批樣品，得到羅漢果奶茶的離心沉淀率為1.42%、1.50%、1.52%，平均離心沉淀率為1.48%。

3三批樣品理化性質(zhì)的測(cè)定

按照單純形重心設(shè)計(jì)法求出來的穩(wěn)定劑添加量，復(fù)制3批樣品，并測(cè)定3批樣品理化性質(zhì)，見表6.

4結(jié)論

以羅漢果、龍眼、冬瓜茶磚、牛奶為原料，在已確定羅漢果奶茶最佳工藝配方的情況下，對(duì)羅漢果奶茶的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，研究結(jié)果為：

從單因素實(shí)驗(yàn)法中，在研究了CMC-Na、黃原膠、卡拉膠、瓜爾膠這4種不同穩(wěn)定劑對(duì)羅漢果奶茶的穩(wěn)定性影響和分層度的結(jié)果中，篩選出穩(wěn)定性效果較好的3種穩(wěn)定劑，并且確定了每種穩(wěn)定劑較適合的添加范圍：卡拉膠的添加量范圍是0.05%-0.20%，瓜爾膠的添加量范圍是0.05%-0.15%，羧甲基纖維素鈉的添加量范圍是0.05%-0.15%。

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，{3.2}單純形重心設(shè)計(jì)法優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)卡拉膠、CMC-Na、瓜爾膠添加量分別為0.0365%、0.0463%、0.0460%，總的添加量為0.07885%時(shí)，羅漢果奶茶的理論離心沉淀率為1.363%，實(shí)際離心沉淀率為1.41%，此時(shí)羅漢果奶茶穩(wěn)定性最佳，且穩(wěn)定劑添加量較低，通過該實(shí)驗(yàn)方法得到的穩(wěn)定劑配方可靠，穩(wěn)定性較好，避免了對(duì)產(chǎn)品的口感及風(fēng)味的影響，并且克服了單一穩(wěn)定劑的不足，符合羅漢果奶茶生產(chǎn)實(shí)踐的要求。