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摘要：以罗汉果奶茶为研究对象，在对4种稳定剂进行单因素实验确定添加范围的基础上，采用单纯形重心设计法优化进行了复配分析，实验结果显示：在稳定剂的添加量为羧甲基纤维素钠0.0460%、卡拉胶0.0365%、瓜尔胶0.0463%的复配条件下，罗汉果奶茶稳定效果最佳，得到罗汉果奶茶的实际离心沉淀为1.410%。
关键词：罗汉果奶茶;稳定剂;单纯形重心设计法
中图分类号：TS 275A DOI：10.16375/j.cnki，cn45-1395/t，2020.02.016
0引言
罗汉果（Momordica grosvenonri）是葫芦科多年生藤本植物罗汉果的干燥果实，具有清热止咳、润肠通便、清热解暑、促进胃肠机能、抑制哮喘等功效，其中，罗汉果奶茶为本课题组自主研发的一款具有保健作用的养身饮品，以龙眼肉、罗汉果、牛奶、冬瓜茶为主要原料制作，口感好，不加糖，适用于肥胖、糖尿病患者，可長期饮用，但是奶茶的储存过程中，容易出现沉淀及悬浮等问题，对奶茶的口感、性状、质量产生较大的影响，而稳定剂的研发和应用则能很好的解决这一问题，如今奶茶行业快速发展带来高效益的同时，也对稳定剂的种类以及稳定效果提出更高要求，从单独使用一种稳定剂到联合使用两种以上的稳定剂，稳定效果也在增强，但是复配稳定剂一般都要经过多次的实验探索，才能找出最佳的添加量及复配比例，因此，只有选出适宜的稳定剂，探究出最佳的比例及添加量，这样对奶茶饮料的质量和口感才能有好保证，本实验先通过对4种稳定剂的单因素实验确定添加范围，再采用{3.2}单纯形重心设计法优化进行复配分析，从而得到罗汉果奶茶稳定效果最佳的配方。
1材料与方法
1.1材料与仪器
实验中所使用的材料与仪器见表1、表2。
1.2罗汉果奶茶的工艺流程
1.3方法
1.3.1稳定剂的单因素实验
选用4种常见稳定剂：CMC-Na（羧甲基纤维素钠）、瓜尔胶、卡拉胶、黄原胶进行单因素实验，在罗汉果奶茶中加入稳定剂，4种稳定剂的添加量分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%（质量分数），密封条件下冷藏2d后进行离心，测定离心沉淀率（重复测量3次取平均值），并测定其分层度。
1.3.2稳定剂复配实验
在单因素的结果下选出3种稳定性能较好的稳定剂，利用单纯形重心设计法进行复配优化，检测的指标是在密封条件下冷藏2d测定的离心沉淀率，重复3次取其平均值。
1.3.3稳定性的分析指标
离心沉淀率：取50mL己制备好的罗汉果奶茶于50mL的离心管中，在4000r/min的转速下离心30min，弃去上清液，按式（1）测定离心沉淀率：
奶茶分层度：将配置好的奶茶放入瓶中，置于冰箱中密封冷藏2d，观察奶茶的分层度，假设奶茶均匀分散，无分层沉淀的现象，则其分层度为0%;而当出现分层沉淀时，用尺子测量奶茶的总高度以及沉淀分层的厚度，按式（2）计算分层度：
奶茶分层度=沉淀厚度/奶茶总高度x100%（2）
2结果与分析
2.1稳定剂的离心条件
选取黄原胶、卡拉胶、CMC-Na、瓜尔胶4种稳定剂，进行单因素实验，添加量均为0.05%，分别在0°c、5°c、10°c、15°c、20°c、25°c条件下，以4000r/min的转速进行离心如表3所示，由表3可以看出，当离心机温度为20°c时，卡拉胶和瓜尔胶得到的离心沉淀率最低，而CMC-Na的离心率在10°C-25°c之间差别不大，基于此，将稳定剂单因素实验的离心温度设为20°c为宜。
不同添加量下4种稳定剂的分层度如表4所示，从表4可以看出，在实验选择范围内，黄原胶的添加量在0.05%-0.20%时，分层度随添加量的增加而增大，在0.15%-0.20%时增大幅度尤为明显，黄原胶的添加量在0.20%-0.25%时，分层度随添加量的增加而减小;在0.25%～0.30%时，又随添加量的增加而增大，卡拉胶的添加量在0.05%-0.20%时，分层度随添加量的增加而增大，在0.20%-0.30%时，随添加量的增加而减小，CMC-Na的添加量在0.05%-0.30%时，分层度随添加量的增加而增大，在0.15%-0.20%时，增大幅度明显，因此该稳定剂的添加量上限应为0.15%，瓜尔胶的添加量在0.05%-0.30%之间，分层度随添加量的增加而增大。
2.2稳定剂单因素实验
2.2.1黄原胶单因素实验
由图1可以看出：黄原胶的添加量在0.05%-0.10%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，黄原胶的添加量在0.10%-0.15%时，离心沉淀率随添加量的增加而降低，黄原胶的添加量在0.15%-0.20%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，增大的幅度较为明显，黄原胶的添加量在0.20%-0.30%时，离心沉淀率随添加量的增加而降低，综合分层度与离心沉淀率考虑，由于黄原胶分层度较大，离心沉淀率较大，对奶茶的稳定效果较为不利，因此不用于复配。
2.2.2卡拉胶单因素实验
由图2可以看出：卡拉胶的添加量在0.05%-0.20%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，其中离心沉淀率在0.15%-0.20%的添加量阶段增大幅度比较明显，卡拉胶添加量在0.20%～0.25%时，离心沉淀率随添加量的增加而降低，卡拉胶添加量在0.25%-0.30%时，离心沉淀率随添加量的增加而增加，结合分层度与离心沉淀率综合考虑，因此选择0.05%的添加量为卡拉胶添加量的下限，其上限的添加量则为0.20%。
2.2.3CMC-Na单因素实验
由图3可以看出：CMC-Na的添加量在0.05%-0.10%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，CMC-Na的添加量在0.10%-0.15%时，离心沉淀率随添加量的增加而降低，CMC～a的添加量在0.15%-0.20%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，增大幅度较为明显，CMC～a的添加量在0.20%-0.30%时，离心沉淀率随添加量的增加而缓慢降低，结合分层度与离心沉淀率综合考虑，选择添加量0.05%为CMC～a稳定剂的下限添加量，0.15%则为其上限添加量， 2.2.4瓜尔胶单因素实验
由图4可以看出：瓜尔胶的添加量在0.05%-0.20%时，罗汉果奶茶的离心沉淀率随瓜尔胶添加量的增加而增大，其中离心沉淀率在0.15%-0.20%的添加量阶段增加幅度较为明显，在瓜尔胶的添加量在0.20%～0.25%时，离心沉淀率随添加量的增加而降低，瓜尔胶的添加量在0.25%-0.30%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，综合分层度与离心沉淀率一起考虑，选择添加量0.05%作为瓜尔胶添加量的下限，上限即选择添加量为0.15%。
2.3穩定剂复配结果
将3种稳定剂卡拉胶、CMC～Na、瓜尔胶按混料回归{3.2}单纯形重心设计方案，其中x1为卡拉胶，X2为瓜尔胶、X3为CMC-Na-由稳定剂的单因素实验可知：0.05%≤a1≤0.20%，0.05%≤a2≤0.15%，0.05%≤a3≤0.15%（a1.a2、a3、分别代表卡拉胶、瓜尔胶、CMC-Na添加量的使用范围），由于复配时不同稳定剂联合使用可能存在协同交互作用，如果是以单因素实验的添加量使用范围内来进行单纯形重心设计，则总的稳定剂添加量会超出稳定剂添加量正常使用的许可范围，故而本实验选择将稳定剂单因素实验得到的添加量范围做减半处理，即0.025%≤a1≤0.100%，0.025%≤a2≤0.075%，0.025%≤a3≤0.075%，Z=下限+（上限-下限）×Xi，见表5。
采用Excel中的规划求解对求得的回归方程求解最小值：当X1=0.154.X2=0.426.X3=0.420时，回归方程求得最小离心沉淀率为1.3630%，而对应稳定剂的实际添加量则为：卡拉胶0.0365%，瓜尔胶0.0463%，CMC-a为0.0460%。
验证实验：在罗汉果奶茶制作中分别加入卡拉胶0.0365%，瓜尔胶0.0463%，CMC-Na为0.0460%作为复配稳定剂，然后将产品冷藏2d后，测定其离心沉淀率，重复3次得到罗汉果奶茶的离心沉淀率为1.37%、1.42%、1.44%，实际平均离心率为1.41%，按照单纯形重心设计法优化的稳定剂复配比例，制作了3批样品，得到罗汉果奶茶的离心沉淀率为1.42%、1.50%、1.52%，平均离心沉淀率为1.48%。
3三批样品理化性质的测定
按照单纯形重心设计法求出来的稳定剂添加量，复制3批样品，并测定3批样品理化性质，见表6.
4结论
以罗汉果、龙眼、冬瓜茶砖、牛奶为原料，在已确定罗汉果奶茶最佳工艺配方的情况下，对罗汉果奶茶的稳定性进行研究，研究结果为：
从单因素实验法中，在研究了CMC-Na、黄原胶、卡拉胶、瓜尔胶这4种不同稳定剂对罗汉果奶茶的稳定性影响和分层度的结果中，筛选出稳定性效果较好的3种稳定剂，并且确定了每种稳定剂较适合的添加范围：卡拉胶的添加量范围是0.05%-0.20%，瓜尔胶的添加量范围是0.05%-0.15%，羧甲基纤维素钠的添加量范围是0.05%-0.15%。
在单因素试验的基础上，{3.2}单纯形重心设计法优化实验结果显示：当卡拉胶、CMC-Na、瓜尔胶添加量分别为0.0365%、0.0463%、0.0460%，总的添加量为0.07885%时，罗汉果奶茶的理论离心沉淀率为1.363%，实际离心沉淀率为1.41%，此时罗汉果奶茶稳定性最佳，且稳定剂添加量较低，通过该实验方法得到的稳定剂配方可靠，稳定性较好，避免了对产品的口感及风味的影响，并且克服了单一稳定剂的不足，符合罗汉果奶茶生产实践的要求。
关键词：罗汉果奶茶;稳定剂;单纯形重心设计法
中图分类号：TS 275A DOI：10.16375/j.cnki，cn45-1395/t，2020.02.016
0引言
罗汉果（Momordica grosvenonri）是葫芦科多年生藤本植物罗汉果的干燥果实，具有清热止咳、润肠通便、清热解暑、促进胃肠机能、抑制哮喘等功效，其中，罗汉果奶茶为本课题组自主研发的一款具有保健作用的养身饮品，以龙眼肉、罗汉果、牛奶、冬瓜茶为主要原料制作，口感好，不加糖，适用于肥胖、糖尿病患者，可長期饮用，但是奶茶的储存过程中，容易出现沉淀及悬浮等问题，对奶茶的口感、性状、质量产生较大的影响，而稳定剂的研发和应用则能很好的解决这一问题，如今奶茶行业快速发展带来高效益的同时，也对稳定剂的种类以及稳定效果提出更高要求，从单独使用一种稳定剂到联合使用两种以上的稳定剂，稳定效果也在增强，但是复配稳定剂一般都要经过多次的实验探索，才能找出最佳的添加量及复配比例，因此，只有选出适宜的稳定剂，探究出最佳的比例及添加量，这样对奶茶饮料的质量和口感才能有好保证，本实验先通过对4种稳定剂的单因素实验确定添加范围，再采用{3.2}单纯形重心设计法优化进行复配分析，从而得到罗汉果奶茶稳定效果最佳的配方。
1材料与方法
1.1材料与仪器
实验中所使用的材料与仪器见表1、表2。
1.2罗汉果奶茶的工艺流程
1.3方法
1.3.1稳定剂的单因素实验
选用4种常见稳定剂：CMC-Na（羧甲基纤维素钠）、瓜尔胶、卡拉胶、黄原胶进行单因素实验，在罗汉果奶茶中加入稳定剂，4种稳定剂的添加量分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%（质量分数），密封条件下冷藏2d后进行离心，测定离心沉淀率（重复测量3次取平均值），并测定其分层度。
1.3.2稳定剂复配实验
在单因素的结果下选出3种稳定性能较好的稳定剂，利用单纯形重心设计法进行复配优化，检测的指标是在密封条件下冷藏2d测定的离心沉淀率，重复3次取其平均值。
1.3.3稳定性的分析指标
离心沉淀率：取50mL己制备好的罗汉果奶茶于50mL的离心管中，在4000r/min的转速下离心30min，弃去上清液，按式（1）测定离心沉淀率：
奶茶分层度：将配置好的奶茶放入瓶中，置于冰箱中密封冷藏2d，观察奶茶的分层度，假设奶茶均匀分散，无分层沉淀的现象，则其分层度为0%;而当出现分层沉淀时，用尺子测量奶茶的总高度以及沉淀分层的厚度，按式（2）计算分层度：
奶茶分层度=沉淀厚度/奶茶总高度x100%（2）
2结果与分析
2.1稳定剂的离心条件
选取黄原胶、卡拉胶、CMC-Na、瓜尔胶4种稳定剂，进行单因素实验，添加量均为0.05%，分别在0°c、5°c、10°c、15°c、20°c、25°c条件下，以4000r/min的转速进行离心如表3所示，由表3可以看出，当离心机温度为20°c时，卡拉胶和瓜尔胶得到的离心沉淀率最低，而CMC-Na的离心率在10°C-25°c之间差别不大，基于此，将稳定剂单因素实验的离心温度设为20°c为宜。
不同添加量下4种稳定剂的分层度如表4所示，从表4可以看出，在实验选择范围内，黄原胶的添加量在0.05%-0.20%时，分层度随添加量的增加而增大，在0.15%-0.20%时增大幅度尤为明显，黄原胶的添加量在0.20%-0.25%时，分层度随添加量的增加而减小;在0.25%～0.30%时，又随添加量的增加而增大，卡拉胶的添加量在0.05%-0.20%时，分层度随添加量的增加而增大，在0.20%-0.30%时，随添加量的增加而减小，CMC-Na的添加量在0.05%-0.30%时，分层度随添加量的增加而增大，在0.15%-0.20%时，增大幅度明显，因此该稳定剂的添加量上限应为0.15%，瓜尔胶的添加量在0.05%-0.30%之间，分层度随添加量的增加而增大。
2.2稳定剂单因素实验
2.2.1黄原胶单因素实验
由图1可以看出：黄原胶的添加量在0.05%-0.10%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，黄原胶的添加量在0.10%-0.15%时，离心沉淀率随添加量的增加而降低，黄原胶的添加量在0.15%-0.20%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，增大的幅度较为明显，黄原胶的添加量在0.20%-0.30%时，离心沉淀率随添加量的增加而降低，综合分层度与离心沉淀率考虑，由于黄原胶分层度较大，离心沉淀率较大，对奶茶的稳定效果较为不利，因此不用于复配。
2.2.2卡拉胶单因素实验
由图2可以看出：卡拉胶的添加量在0.05%-0.20%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，其中离心沉淀率在0.15%-0.20%的添加量阶段增大幅度比较明显，卡拉胶添加量在0.20%～0.25%时，离心沉淀率随添加量的增加而降低，卡拉胶添加量在0.25%-0.30%时，离心沉淀率随添加量的增加而增加，结合分层度与离心沉淀率综合考虑，因此选择0.05%的添加量为卡拉胶添加量的下限，其上限的添加量则为0.20%。
2.2.3CMC-Na单因素实验
由图3可以看出：CMC-Na的添加量在0.05%-0.10%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，CMC-Na的添加量在0.10%-0.15%时，离心沉淀率随添加量的增加而降低，CMC～a的添加量在0.15%-0.20%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，增大幅度较为明显，CMC～a的添加量在0.20%-0.30%时，离心沉淀率随添加量的增加而缓慢降低，结合分层度与离心沉淀率综合考虑，选择添加量0.05%为CMC～a稳定剂的下限添加量，0.15%则为其上限添加量， 2.2.4瓜尔胶单因素实验
由图4可以看出：瓜尔胶的添加量在0.05%-0.20%时，罗汉果奶茶的离心沉淀率随瓜尔胶添加量的增加而增大，其中离心沉淀率在0.15%-0.20%的添加量阶段增加幅度较为明显，在瓜尔胶的添加量在0.20%～0.25%时，离心沉淀率随添加量的增加而降低，瓜尔胶的添加量在0.25%-0.30%时，离心沉淀率随添加量的增加而增大，综合分层度与离心沉淀率一起考虑，选择添加量0.05%作为瓜尔胶添加量的下限，上限即选择添加量为0.15%。
2.3穩定剂复配结果
将3种稳定剂卡拉胶、CMC～Na、瓜尔胶按混料回归{3.2}单纯形重心设计方案，其中x1为卡拉胶，X2为瓜尔胶、X3为CMC-Na-由稳定剂的单因素实验可知：0.05%≤a1≤0.20%，0.05%≤a2≤0.15%，0.05%≤a3≤0.15%（a1.a2、a3、分别代表卡拉胶、瓜尔胶、CMC-Na添加量的使用范围），由于复配时不同稳定剂联合使用可能存在协同交互作用，如果是以单因素实验的添加量使用范围内来进行单纯形重心设计，则总的稳定剂添加量会超出稳定剂添加量正常使用的许可范围，故而本实验选择将稳定剂单因素实验得到的添加量范围做减半处理，即0.025%≤a1≤0.100%，0.025%≤a2≤0.075%，0.025%≤a3≤0.075%，Z=下限+（上限-下限）×Xi，见表5。
采用Excel中的规划求解对求得的回归方程求解最小值：当X1=0.154.X2=0.426.X3=0.420时，回归方程求得最小离心沉淀率为1.3630%，而对应稳定剂的实际添加量则为：卡拉胶0.0365%，瓜尔胶0.0463%，CMC-a为0.0460%。
验证实验：在罗汉果奶茶制作中分别加入卡拉胶0.0365%，瓜尔胶0.0463%，CMC-Na为0.0460%作为复配稳定剂，然后将产品冷藏2d后，测定其离心沉淀率，重复3次得到罗汉果奶茶的离心沉淀率为1.37%、1.42%、1.44%，实际平均离心率为1.41%，按照单纯形重心设计法优化的稳定剂复配比例，制作了3批样品，得到罗汉果奶茶的离心沉淀率为1.42%、1.50%、1.52%，平均离心沉淀率为1.48%。
3三批样品理化性质的测定
按照单纯形重心设计法求出来的稳定剂添加量，复制3批样品，并测定3批样品理化性质，见表6.
4结论
以罗汉果、龙眼、冬瓜茶砖、牛奶为原料，在已确定罗汉果奶茶最佳工艺配方的情况下，对罗汉果奶茶的稳定性进行研究，研究结果为：
从单因素实验法中，在研究了CMC-Na、黄原胶、卡拉胶、瓜尔胶这4种不同稳定剂对罗汉果奶茶的稳定性影响和分层度的结果中，筛选出稳定性效果较好的3种稳定剂，并且确定了每种稳定剂较适合的添加范围：卡拉胶的添加量范围是0.05%-0.20%，瓜尔胶的添加量范围是0.05%-0.15%，羧甲基纤维素钠的添加量范围是0.05%-0.15%。
在单因素试验的基础上，{3.2}单纯形重心设计法优化实验结果显示：当卡拉胶、CMC-Na、瓜尔胶添加量分别为0.0365%、0.0463%、0.0460%，总的添加量为0.07885%时，罗汉果奶茶的理论离心沉淀率为1.363%，实际离心沉淀率为1.41%，此时罗汉果奶茶稳定性最佳，且稳定剂添加量较低，通过该实验方法得到的稳定剂配方可靠，稳定性较好，避免了对产品的口感及风味的影响，并且克服了单一稳定剂的不足，符合罗汉果奶茶生产实践的要求。