羅漢果奶茶穩定劑的復配研究

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象，在對4種穩定劑進行單因素實驗確定添加范圍的基礎上，采用單純形重心設計法優化進行了復配分析，實驗結果顯示：在穩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%的復配條件下，羅漢果奶茶穩定效果最佳，得到羅漢果奶茶的實際離心沉淀為1.410%。

關鍵詞：羅漢果奶茶;穩定劑;單純形重心設計法

中圖分類號：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，具有清熱止咳、潤腸通便、清熱解暑、促進胃腸機能、抑制哮喘等功效，其中，羅漢果奶茶為本課題組自主研發的一款具有保健作用的養身飲品，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，可長期飲用，但是奶茶的儲存過程中，容易出現沉淀及懸浮等問題，對奶茶的口感、性狀、質量產生較大的影響，而穩定劑的研發和應用則能很好的解決這一問題，如今奶茶行業快速發展帶來高效益的同時，也對穩定劑的種類以及穩定效果提出更高要求，從單獨使用一種穩定劑到聯合使用兩種以上的穩定劑，穩定效果也在增強，但是復配穩定劑一般都要經過多次的實驗探索，才能找出最佳的添加量及復配比例，因此，只有選出適宜的穩定劑，探究出最佳的比例及添加量，這樣對奶茶飲料的質量和口感才能有好保證，本實驗先通過對4種穩定劑的單因素實驗確定添加范圍，再采用{3.2}單純形重心設計法優化進行復配分析，從而得到羅漢果奶茶穩定效果最佳的配方。

1材料與方法

1.1材料與儀器

實驗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穩定劑的單因素實驗

選用4種常見穩定劑：CMC-Na（羧甲基纖維素鈉）、瓜爾膠、卡拉膠、黃原膠進行單因素實驗，在羅漢果奶茶中加入穩定劑，4種穩定劑的添加量分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%（質量分數），密封條件下冷藏2d后進行離心，測定離心沉淀率（重復測量3次取平均值），并測定其分層度。

1.3.2穩定劑復配實驗

在單因素的結果下選出3種穩定性能較好的穩定劑，利用單純形重心設計法進行復配優化，檢測的指標是在密封條件下冷藏2d測定的離心沉淀率，重復3次取其平均值。

1.3.3穩定性的分析指標

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的轉速下離心30min，棄去上清液，按式（1）測定離心沉淀率：

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，假設奶茶均勻分散，無分層沉淀的現象，則其分層度為0%;而當出現分層沉淀時，用尺子測量奶茶的總高度以及沉淀分層的厚度，按式（2）計算分層度：

奶茶分層度=沉淀厚度/奶茶總高度x100%（2）

2結果與分析

2.1穩定劑的離心條件

選取黃原膠、卡拉膠、CMC-Na、瓜爾膠4種穩定劑，進行單因素實驗，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的轉速進行離心如表3所示，由表3可以看出，當離心機溫度為20°c時，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，將穩定劑單因素實驗的離心溫度設為20°c為宜。

不同添加量下4種穩定劑的分層度如表4所示，從表4可以看出，在實驗選擇范圍內，黃原膠的添加量在0.05%-0.20%時，分層度隨添加量的增加而增大，在0.15%-0.20%時增大幅度尤為明顯，黃原膠的添加量在0.20%-0.25%時，分層度隨添加量的增加而減小;在0.25%～0.30%時，又隨添加量的增加而增大，卡拉膠的添加量在0.05%-0.20%時，分層度隨添加量的增加而增大，在0.20%-0.30%時，隨添加量的增加而減小，CMC-Na的添加量在0.05%-0.30%時，分層度隨添加量的增加而增大，在0.15%-0.20%時，增大幅度明顯，因此該穩定劑的添加量上限應為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穩定劑單因素實驗

2.2.1黃原膠單因素實驗

由圖1可以看出：黃原膠的添加量在0.05%-0.10%時，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，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，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，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，對奶茶的穩定效果較為不利，因此不用于復配。

2.2.2卡拉膠單因素實驗

由圖2可以看出：卡拉膠的添加量在0.05%-0.20%時，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，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，離心沉淀率隨添加量的增加而增加，結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單因素實驗

由圖3可以看出：CMC-Na的添加量在0.05%-0.10%時，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，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，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，離心沉淀率隨添加量的增加而緩慢降低，結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瓜爾膠單因素實驗

由圖4可以看出：瓜爾膠的添加量在0.05%-0.20%時，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，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，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穩定劑復配結果

將3種穩定劑卡拉膠、CMC～Na、瓜爾膠按混料回歸{3.2}單純形重心設計方案，其中x1為卡拉膠，X2為瓜爾膠、X3為CMC-Na-由穩定劑的單因素實驗可知：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），由于復配時不同穩定劑聯合使用可能存在協同交互作用，如果是以單因素實驗的添加量使用范圍內來進行單純形重心設計，則總的穩定劑添加量會超出穩定劑添加量正常使用的許可范圍，故而本實驗選擇將穩定劑單因素實驗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中的規劃求解對求得的回歸方程求解最小值：當X1=0.154.X2=0.426.X3=0.420時，回歸方程求得最小離心沉淀率為1.3630%，而對應穩定劑的實際添加量則為：卡拉膠0.0365%，瓜爾膠0.0463%，CMC-a為0.0460%。

驗證實驗：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%作為復配穩定劑，然后將產品冷藏2d后，測定其離心沉淀率，重復3次得到羅漢果奶茶的離心沉淀率為1.37%、1.42%、1.44%，實際平均離心率為1.41%，按照單純形重心設計法優化的穩定劑復配比例，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的測定

按照單純形重心設計法求出來的穩定劑添加量，復制3批樣品，并測定3批樣品理化性質，見表6.

4結論

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，對羅漢果奶茶的穩定性進行研究，研究結果為：

從單因素實驗法中，在研究了CMC-Na、黃原膠、卡拉膠、瓜爾膠這4種不同穩定劑對羅漢果奶茶的穩定性影響和分層度的結果中，篩選出穩定性效果較好的3種穩定劑，并且確定了每種穩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%。

在單因素試驗的基礎上，{3.2}單純形重心設計法優化實驗結果顯示：當卡拉膠、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，羅漢果奶茶的理論離心沉淀率為1.363%，實際離心沉淀率為1.41%，此時羅漢果奶茶穩定性最佳，且穩定劑添加量較低，通過該實驗方法得到的穩定劑配方可靠，穩定性較好，避免了對產品的口感及風味的影響，并且克服了單一穩定劑的不足，符合羅漢果奶茶生產實踐的要求。