貝母乳飲料的穩(wěn)定性研究

相炎紅，劉曉風(fēng)，* ，王浩云，楊明俊，王永剛

（1.蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730050;2.蘭州一中，甘肅蘭州 730000）

貝母乳飲料的穩(wěn)定性研究

相炎紅1，劉曉風(fēng)1，*，王浩云2，楊明俊1，王永剛1

（1.蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州730050;2.蘭州一中，甘肅蘭州 730000）

以貝母和牛乳為主要原料制成貝母乳飲料，研究了乳化劑、穩(wěn)定劑對貝母乳飲料穩(wěn)定性的影響。在單因素實驗的基礎(chǔ)上，選擇果膠、CMC－Na和復(fù)合乳化劑作為實驗因素，進(jìn)行Box－Behnken中心組合實驗設(shè)計，采用響應(yīng)面法（RSM）評估貝母乳飲料的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，穩(wěn)定劑和乳化劑的最佳用量為果膠0.13%、CMC－Na 0.05%、復(fù)合乳化劑0.10%時，貝母乳飲料的沉淀率為3.08%。

貝母乳，穩(wěn)定性，響應(yīng)面法

貝母為百合科多年生草本植物，品種主要有川貝母、浙貝母、伊貝母等。其鱗莖可供藥用，具有清熱化痰，潤肺止咳，散結(jié)消腫的功效［1－4］。牛乳營養(yǎng)全面、容易消化吸收，含有多種人體所必需的氨基酸、維生素、礦物質(zhì)和微量元素。貝母乳飲料是以貝母和純牛奶為主要原料，輔以適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑和乳化劑，而研制的天然貝母乳飲料。它不僅有牛乳的營養(yǎng)，而且有貝母的藥用價值，是一種具有開發(fā)價值的新型乳飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

貝母 甘肅眾友藥業(yè)集團(tuán)有限公司;牛乳 市售，伊利袋裝純牛乳;白砂糖 市售，食用級;穩(wěn)定劑、乳化劑 食用級。

HH－4數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司;DT1000電子天平 江蘇常熟市衡器廠;SHB－IIIA型循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工有限公司;TDL－5－A型離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 貝母預(yù)處理 將貝母去除雜質(zhì)，粉碎。

1.2.2.2 貝母提取 將粉碎后的貝母準(zhǔn)確稱取6g，加1∶40的水，沸水浴提取3次，每次提取時間為30min，合并提取液，過濾并濃縮至60mL（即每10mL濃縮液含生藥材貝母1g）。

1.2.2.3 乳化劑溶解 把乳化劑加入到80℃以上的水中，讓其溶解，備用。

1.2.2.4 穩(wěn)定劑溶解 將穩(wěn)定劑與白砂糖混合溶解，備用。

1.2.2.5 配料 將貝母、純牛乳、乳化劑、白砂糖和穩(wěn)定劑，按照一定比例調(diào)配。

1.2.2.6 殺菌冷卻 將成品置于80℃恒溫水浴鍋中滅菌30min，然后冷卻至室溫。

1.2.3 單因素實驗

1.2.3.1 穩(wěn)定劑的選擇 將各種穩(wěn)定劑按相同添加量添加，在相同加工工藝條件下生產(chǎn)，觀察成品離心后的穩(wěn)定狀況。

1.2.3.2 乳化劑的復(fù)配 將乳化劑SE（HLB=15）和單甘脂（3.8）進(jìn)行復(fù)合，在復(fù)合乳化濟(jì)添加量為0.1%時，觀察二者不同配比的乳化劑的乳化效果。

1.2.4 穩(wěn)定劑復(fù)配優(yōu)化實驗 根據(jù)Box－Behnken中心組合實驗設(shè)計原理，選取兩種對貝母乳飲料的穩(wěn)定效果較好的穩(wěn)定劑果膠（x1），CMC－Na（x2）和復(fù)合乳化劑（SE∶GMS 2∶3）（x3）進(jìn)行中心組合實驗，并結(jié)合單因素實驗條件選取合理用量水平，以樣品的沉淀率為響應(yīng)值，分析各因素對貝母乳飲料的影響，確定穩(wěn)定劑和復(fù)合乳化劑的最佳用量。實驗設(shè)計因素編碼及水平見表1。

表1 中心組合設(shè)計因素與水平表（%）Table 1 Factors and levels in the central composite design（%）

1.2.5 穩(wěn)定性測定 將樣品10mL在4000r/min下離心5min，離心結(jié)束后，除去上部溶液，稱取沉淀物的質(zhì)量，計算離心沉淀率。

離心沉淀率越小，乳體系穩(wěn)定性越好;離心沉淀率越大，穩(wěn)定性越差。

2 結(jié)果與分析

2.1 穩(wěn)定劑、乳化劑選擇的單因素實驗

2.1.1 不同穩(wěn)定劑對貝母乳飲料穩(wěn)定性的影響 從表2可以看出，加入海藻酸鈉、黃原膠、瓊脂等穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果較差，成品有沉淀產(chǎn)生;而加入CMCNa、果膠、PGA的穩(wěn)定效果較好，從沉淀率大小可知，這三種穩(wěn)定劑對成品的穩(wěn)定效果順序為:CMC－Na＞果膠＞PGA。序號 穩(wěn)定劑種類 添加量（%） 組織狀態(tài) 沉淀率（%）

表2 單一穩(wěn)定劑對乳飲料穩(wěn)定性的影響Table 2 Effect of single stabilizer on the stability of milk drink

2.1.2 乳化劑對貝母乳飲料穩(wěn)定性的影響 從表3可以看到，當(dāng)SE和單甘酯的比例為2∶3時，浮層厚度最小，油層極細(xì)薄，乳化效果最好。

表3 不同配比的復(fù)合乳化劑的乳化效果Table 3 Emulsifying effect of different ratioof composite emulsifier

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化穩(wěn)定劑復(fù)配實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

2.2.1 模型方程的建立與顯著性檢驗 利用Design Expert軟件，通過表4中貝母乳飲料沉淀率實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，獲得貝母乳飲料沉淀率對編碼自變量果膠用量、CMC－Na用量和復(fù)合乳化劑用量的二次多項回歸方程:

對模型（1）進(jìn)行方差分析（表5），由方差分析結(jié)果可知:模型的 F=27.98＞10.16，P=0.0009＜0.01，說明本實驗所選用的二次多項模型具有高度的顯著性。模型的決定系數(shù)=0.9455，說明該模型能夠解釋94.55%的響應(yīng)值變化。因此，該模型擬合程度較好，可以用此模型對貝母乳飲料的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。在總的作用因素中，回歸方程一次項、二次項及交互項x1x2均具有較高的顯著性，表明果膠用量、CMC－Na用量和復(fù)合乳化劑用量，以及果膠用量、CMC－Na用量的交互作用對貝母乳飲料的穩(wěn)定性有較顯著影響。

表4 Box－Behnken中心組合設(shè)計方案及實驗結(jié)果Table 4 Box－Behnken Experiments designand the results of these experiments

2.2.2 貝母乳飲料沉淀率的響應(yīng)面分析 利用Design Expert軟件對表4數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合，所得到的二次回歸方程的響應(yīng)面如圖1～圖3所示。

圖1 Y=f（x1，x2）的響應(yīng)面圖Fig.1 Responsive surfaces of Y=f（x1，x2）

2.2.3 貝母乳飲料穩(wěn)定性的響應(yīng)面分析與優(yōu)化 比較圖1～圖3可知，果膠用量、CMC－Na用量和復(fù)合乳化劑用量均對貝母乳飲料的穩(wěn)定性有較為顯著的影響，表現(xiàn)為曲線較陡，隨著果膠、CMC－Na和復(fù)合乳化劑用量的增加或減小，響應(yīng)值變化較大。其中一次項中的果膠、CMC－Na極顯著（P＜0.01），復(fù)合乳化劑顯著（P＜0.05）;二次項的影響均極顯著（P＜0.01）;交互項中的果膠、CMC－Na的交互作用顯著（P＜0.05），而果膠、CMC－Na與復(fù)合乳化劑（x3）的交互作用不顯著（P＞0.05）;在各因素的交互作用中，果膠與CMC－Na的影響大于復(fù)合乳化劑的影響。通過對回歸方程（1）求解極小值，確定貝母乳飲料穩(wěn)定劑和乳化劑的最佳用量為果膠為0.13%、CMC－Na 0.05%、復(fù)合乳化劑0.10%，在此條件下，貝母乳飲料的沉淀率為3.21%。

表5 擬合二次多項式模型的方差分析Table 5 Analysis of variance（ANOVA）for the fitted quadratic polynomial model

圖2 Y=f（x1，x3）的響應(yīng)面圖Fig.2 Responsive surfaces of Y=f（x1，x3）

圖3 Y=f（x2，x3）的響應(yīng)面圖Fig.3 Responsive surfaces of Y=f（x2，x3）

2.3 驗證實驗

在上述最佳穩(wěn)定劑、乳化劑用量條件下，進(jìn)行3次驗證實驗，得到貝母乳飲料沉淀率平均值為3.08%?；貧w方程所得預(yù)測值為3.21%與驗證實驗平均值 3.08%的誤差為 0.13%，因此，采用 Box Behnken設(shè)計優(yōu)化得到的控制貝母乳飲料穩(wěn)定性的方案比較可靠。

3 結(jié)論

將果膠、CMC－Na、復(fù)合乳化劑作為 Box－Behnken設(shè)計的自變量，通過響應(yīng)面分析，結(jié)果表明:果膠用量、CMC－Na用量和復(fù)合乳化劑用量均對貝母乳飲料的穩(wěn)定性有較為顯著的影響，交互項果膠（x1）和CMC－Na（x2）的相互作用較顯著。最佳的貝母乳飲料穩(wěn)定劑用量為果膠0.13%、CMC－Na 0.05%、復(fù)合乳化劑0.10%，在此條件下，貝母乳飲料的沉淀率為3.08%。該研究在貝母加工利用方面做了一些新的嘗試，開發(fā)出一種具有一定保健功能的貝母乳飲料，并有效地解決了貝母乳飲料的分層析水問題，具有一定的實用價值。

［1］魏金瑩，朱宏吉，魏靜娜.酶法提取貝母中總生物堿的工藝研究［J］.中草藥，2007，38（9）:1344－1346.

［2］李敬芬，閔莉靜，劉建華.超聲波輔助提取浙貝母總生物堿的研究［J］.時珍國醫(yī)國藥，2011，22（1）:134－135.

［3］桂鏡生，楊樹德.川貝母與平貝母的資源狀況調(diào)查及市場供求分析［J］.云南中醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2008，31（6）:36－39.

［4］李霞，高文遠(yuǎn)，黃麗晶，等.平貝母雪梨配伍抗炎作用研究［J］.食品科學(xué)，2010，31（1）:235－239.

［5］李黨國，潘超然，劉晶.酸性含乳飲料穩(wěn)定性研究［J］.食品工業(yè)科技，2008，29（3）:168－170.

Study on stability of Fritillaria milk drink

XIANG Yan－h(huán)ong1，LIU Xiao－feng1，*，WANG Hao－yun2，YANG Ming－jun1，WANG Yong－gang1（1.School of Life Science and Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China;2.Lanzhou No.1 Middle School，730000，China）

Using Fritillaria and milk as raw materials，a kind of healthy milk drink was achieved.Effect of stabilizer and emulsifier on stability of Fritillaria milk drink were studied.Based on single experiments，pectin，CMC－Na and composite emulsifier were selected for Box－Behnken central composite designing.Response Surface Methodology（RSM）was employed to study stability of Fritillaria milk drink.The results indicated that the optimum additions of stabilizer and emulsifier were pectin 0.13%，CMC－Na 0.05%，composite emulsifier 0.10%.The sedimentation ratio of Fritillaria milk drink was up to 3.08%.

Fritillaria milk;stability;response surface methodology

TS275.4

B

1002－0306（2012）10－0291－03

2011－10－20 *通訊聯(lián)系人

相炎紅（1966－），女，本科，講師，研究方向:食品科學(xué)與工程。