贝母乳饮料的稳定性研究

相炎红，刘晓风，* ，王浩云，杨明俊，王永刚

（1.兰州理工大学生命科学与工程学院，甘肃兰州730050;2.兰州一中，甘肃兰州 730000）

贝母乳饮料的稳定性研究

相炎红1，刘晓风1，*，王浩云2，杨明俊1，王永刚1

（1.兰州理工大学生命科学与工程学院，甘肃兰州730050;2.兰州一中，甘肃兰州 730000）

以贝母和牛乳为主要原料制成贝母乳饮料，研究了乳化剂、稳定剂对贝母乳饮料稳定性的影响。在单因素实验的基础上，选择果胶、CMC－Na和复合乳化剂作为实验因素，进行Box－Behnken中心组合实验设计，采用响应面法（RSM）评估贝母乳饮料的稳定性。结果表明，稳定剂和乳化剂的最佳用量为果胶0.13%、CMC－Na 0.05%、复合乳化剂0.10%时，贝母乳饮料的沉淀率为3.08%。

贝母乳，稳定性，响应面法

贝母为百合科多年生草本植物，品种主要有川贝母、浙贝母、伊贝母等。其鳞茎可供药用，具有清热化痰，润肺止咳，散结消肿的功效［1－4］。牛乳营养全面、容易消化吸收，含有多种人体所必需的氨基酸、维生素、矿物质和微量元素。贝母乳饮料是以贝母和纯牛奶为主要原料，辅以适当的稳定剂和乳化剂，而研制的天然贝母乳饮料。它不仅有牛乳的营养，而且有贝母的药用价值，是一种具有开发价值的新型乳饮料。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

贝母 甘肃众友药业集团有限公司;牛乳 市售，伊利袋装纯牛乳;白砂糖 市售，食用级;稳定剂、乳化剂 食用级。

HH－4数显恒温水浴锅 国华电器有限公司;DT1000电子天平 江苏常熟市衡器厂;SHB－IIIA型循环水式多用真空泵 郑州长城科工有限公司;TDL－5－A型离心机 上海安亭科学仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 贝母预处理 将贝母去除杂质，粉碎。

1.2.2.2 贝母提取 将粉碎后的贝母准确称取6g，加1∶40的水，沸水浴提取3次，每次提取时间为30min，合并提取液，过滤并浓缩至60mL（即每10mL浓缩液含生药材贝母1g）。

1.2.2.3 乳化剂溶解 把乳化剂加入到80℃以上的水中，让其溶解，备用。

1.2.2.4 稳定剂溶解 将稳定剂与白砂糖混合溶解，备用。

1.2.2.5 配料 将贝母、纯牛乳、乳化剂、白砂糖和稳定剂，按照一定比例调配。

1.2.2.6 杀菌冷却 将成品置于80℃恒温水浴锅中灭菌30min，然后冷却至室温。

1.2.3 单因素实验

1.2.3.1 稳定剂的选择 将各种稳定剂按相同添加量添加，在相同加工工艺条件下生产，观察成品离心后的稳定状况。

1.2.3.2 乳化剂的复配 将乳化剂SE（HLB=15）和单甘脂（3.8）进行复合，在复合乳化济添加量为0.1%时，观察二者不同配比的乳化剂的乳化效果。

1.2.4 稳定剂复配优化实验 根据Box－Behnken中心组合实验设计原理，选取两种对贝母乳饮料的稳定效果较好的稳定剂果胶（x1），CMC－Na（x2）和复合乳化剂（SE∶GMS 2∶3）（x3）进行中心组合实验，并结合单因素实验条件选取合理用量水平，以样品的沉淀率为响应值，分析各因素对贝母乳饮料的影响，确定稳定剂和复合乳化剂的最佳用量。实验设计因素编码及水平见表1。

表1 中心组合设计因素与水平表（%）Table 1 Factors and levels in the central composite design（%）

1.2.5 稳定性测定 将样品10mL在4000r/min下离心5min，离心结束后，除去上部溶液，称取沉淀物的质量，计算离心沉淀率。

离心沉淀率越小，乳体系稳定性越好;离心沉淀率越大，稳定性越差。

2 结果与分析

2.1 稳定剂、乳化剂选择的单因素实验

2.1.1 不同稳定剂对贝母乳饮料稳定性的影响 从表2可以看出，加入海藻酸钠、黄原胶、琼脂等稳定剂的稳定效果较差，成品有沉淀产生;而加入CMCNa、果胶、PGA的稳定效果较好，从沉淀率大小可知，这三种稳定剂对成品的稳定效果顺序为:CMC－Na＞果胶＞PGA。序号 稳定剂种类 添加量（%） 组织状态 沉淀率（%）

表2 单一稳定剂对乳饮料稳定性的影响Table 2 Effect of single stabilizer on the stability of milk drink

2.1.2 乳化剂对贝母乳饮料稳定性的影响 从表3可以看到，当SE和单甘酯的比例为2∶3时，浮层厚度最小，油层极细薄，乳化效果最好。

表3 不同配比的复合乳化剂的乳化效果Table 3 Emulsifying effect of different ratioof composite emulsifier

2.2 响应面法优化稳定剂复配实验结果与数据分析

2.2.1 模型方程的建立与显著性检验 利用Design Expert软件，通过表4中贝母乳饮料沉淀率实验数据进行多元回归拟合，获得贝母乳饮料沉淀率对编码自变量果胶用量、CMC－Na用量和复合乳化剂用量的二次多项回归方程:

对模型（1）进行方差分析（表5），由方差分析结果可知:模型的 F=27.98＞10.16，P=0.0009＜0.01，说明本实验所选用的二次多项模型具有高度的显著性。模型的决定系数=0.9455，说明该模型能够解释94.55%的响应值变化。因此，该模型拟合程度较好，可以用此模型对贝母乳饮料的稳定性进行分析。在总的作用因素中，回归方程一次项、二次项及交互项x1x2均具有较高的显著性，表明果胶用量、CMC－Na用量和复合乳化剂用量，以及果胶用量、CMC－Na用量的交互作用对贝母乳饮料的稳定性有较显著影响。

表4 Box－Behnken中心组合设计方案及实验结果Table 4 Box－Behnken Experiments designand the results of these experiments

2.2.2 贝母乳饮料沉淀率的响应面分析 利用Design Expert软件对表4数据进行二次多元回归拟合，所得到的二次回归方程的响应面如图1～图3所示。

图1 Y=f（x1，x2）的响应面图Fig.1 Responsive surfaces of Y=f（x1，x2）

2.2.3 贝母乳饮料稳定性的响应面分析与优化 比较图1～图3可知，果胶用量、CMC－Na用量和复合乳化剂用量均对贝母乳饮料的稳定性有较为显著的影响，表现为曲线较陡，随着果胶、CMC－Na和复合乳化剂用量的增加或减小，响应值变化较大。其中一次项中的果胶、CMC－Na极显著（P＜0.01），复合乳化剂显著（P＜0.05）;二次项的影响均极显著（P＜0.01）;交互项中的果胶、CMC－Na的交互作用显著（P＜0.05），而果胶、CMC－Na与复合乳化剂（x3）的交互作用不显著（P＞0.05）;在各因素的交互作用中，果胶与CMC－Na的影响大于复合乳化剂的影响。通过对回归方程（1）求解极小值，确定贝母乳饮料稳定剂和乳化剂的最佳用量为果胶为0.13%、CMC－Na 0.05%、复合乳化剂0.10%，在此条件下，贝母乳饮料的沉淀率为3.21%。

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

图2 Y=f（x1，x3）的响应面图Fig.2 Responsive surfaces of Y=f（x1，x3）

图3 Y=f（x2，x3）的响应面图Fig.3 Responsive surfaces of Y=f（x2，x3）

2.3 验证实验

在上述最佳稳定剂、乳化剂用量条件下，进行3次验证实验，得到贝母乳饮料沉淀率平均值为3.08%。回归方程所得预测值为3.21%与验证实验平均值 3.08%的误差为 0.13%，因此，采用 Box Behnken设计优化得到的控制贝母乳饮料稳定性的方案比较可靠。

3 结论

将果胶、CMC－Na、复合乳化剂作为 Box－Behnken设计的自变量，通过响应面分析，结果表明:果胶用量、CMC－Na用量和复合乳化剂用量均对贝母乳饮料的稳定性有较为显著的影响，交互项果胶（x1）和CMC－Na（x2）的相互作用较显著。最佳的贝母乳饮料稳定剂用量为果胶0.13%、CMC－Na 0.05%、复合乳化剂0.10%，在此条件下，贝母乳饮料的沉淀率为3.08%。该研究在贝母加工利用方面做了一些新的尝试，开发出一种具有一定保健功能的贝母乳饮料，并有效地解决了贝母乳饮料的分层析水问题，具有一定的实用价值。

［1］魏金莹，朱宏吉，魏静娜.酶法提取贝母中总生物碱的工艺研究［J］.中草药，2007，38（9）:1344－1346.

［2］李敬芬，闵莉静，刘建华.超声波辅助提取浙贝母总生物碱的研究［J］.时珍国医国药，2011，22（1）:134－135.

［3］桂镜生，杨树德.川贝母与平贝母的资源状况调查及市场供求分析［J］.云南中医学院学报，2008，31（6）:36－39.

［4］李霞，高文远，黄丽晶，等.平贝母雪梨配伍抗炎作用研究［J］.食品科学，2010，31（1）:235－239.

［5］李党国，潘超然，刘晶.酸性含乳饮料稳定性研究［J］.食品工业科技，2008，29（3）:168－170.

Study on stability of Fritillaria milk drink

XIANG Yan－hong1，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 *通讯联系人

相炎红（1966－），女，本科，讲师，研究方向:食品科学与工程。