石斛奶片的研制及其抗氧化特性研究

李秀花，孔維鳳，蔣依婷，琚飛龍，徐藝昕，梁進，孫玥，李雪玲

（安徽農業大學茶與食品科技學院安徽省農產品加工工程實驗室，安徽 合肥 230036）

奶片的生產技術在20世紀60年代初于歐洲工業發達國家已有相關研究。我國于20世紀80年代初引進該技術，現已形成了成熟的生產工藝和完全配套的生產設備[1]。但以奶粉為原料制作奶片，口感較為單一，因此許多研究人員開始研究風味不同、功能不同的咀嚼奶片。李家磊等[2]在奶粉中加入薏苡仁多糖研制出具有保健作用的奶片；Shu等[3]將營養價值高的山羊奶粉與益生菌粉混合，研制出益生羊奶片。LEE等[4]將納米蛋殼和牡蠣殼添加到奶片中，研制出鈣含量豐富的新型奶片。葉美玉[5]以山楂和黨參為原料研制出黨參山楂健脾養胃咀嚼片；賀瑩等[6]利用猴頭菇制成猴頭菇發酵乳粉末，加入脫脂奶粉中研制出猴頭菇益生菌奶片。胡新等[7]以胡蘿卜、草莓和黃瓜、香蕉為原料，分別加入到奶粉中研制出胡蘿卜-草莓奶片和黃瓜-香蕉奶片。

石斛，又名仙斛蘭韻、不死草，營養價值豐富。近年來，石斛因藥食兩用的特性日益受到人們的關注，石斛中含有石斛多糖、芪類化合物、黃酮類化合物、生物堿類化合物和其它類成分，其中石斛多糖具有提高免疫力[8]、降血糖[9]、降血脂[10]、抗衰老[11]、抗腫瘤[12]的作用；石斛生物堿可用于預防和治療關節炎，保護消化道黏膜急性或慢性損傷，特別用于防治消化道慢性潰瘍[13]。此外，據研究發現，石斛還具有潤肺止咳、護嗓潤喉的作用[14]。

近年來石斛產品不斷被研發，如石斛餅干、石斛膠囊、石斛顆粒[15]、石斛花功能性酒[16]等。目前石斛已經成為國內外保健食品、醫療藥物等領域研究的熱點[17]。奶粉與石斛粉復配壓片，可以改變普通奶片的風味，增加石斛特有的草木清香；提高普通奶片的營養價值；還可以改善純石斛咀嚼片粘牙、難以下咽的特性。同時，該產品也符合食品市場的需求，方便、快捷且兼具功能。另外，石斛的這種加工方式可以使保健功能充分發揮。

本試驗旨在以紫皮石斛和奶粉作為原料，對配方和制作工藝進行優化，以達到改善風味、提高營養價值的目的。以DPPH自由基清除能力、ABTS+自由基清除能力、總酚含量作為評價指標，分析石斛奶片的抗氧化特性，為其產品開發提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑、儀器

1.1.1 材料

石斛粉：安徽省斛生記生物科技有限公司；奶粉：內蒙古伊利實業集團股份有限公司；微晶纖維素（食品級）：湖州市菱湖新望化學有限公司；乳糖（食品級）：山東百龍創園生物科技股份有限公司；麥芽糊精（食品級）：市售；木糖醇（食品級）：南京甘汁園糖業有限公司；微粉硅膠（食品級）：恒銳食品生物科技有限公司

1.1.2 試劑

DPPH、ABTS（分析純）：美國 sigma公司；過硫酸鉀（分析純）：無錫市展望化工試劑有限公司；福林酚試劑（分析純）：北京索萊寶科技有限公司；無水甲醇、沒食子酸、碳酸鈉（分析純）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.3 儀器與設備

800Y型高速多功能粉碎機：永康市鉑歐五金制品有限公司；769YP-15A粉末壓片機：天津市科器高新技術公司；JM-A10002電子天平：諸暨市超澤衡器設備有限公司；DHG-9053A電熱恒溫鼓風干燥箱：上海申賢恒溫設備廠；HC-3514高速離心機：安徽中科中佳科學儀器有限公司；SHY-2A數顯水浴恒溫振蕩器：常州普天儀器制造有限公司；UV-9000紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

1）原輔料過篩：石斛粉、奶粉、木糖醇過80目篩，備用。

2）配料、混合均勻：按一定比例稱取各原料，混合、攪拌均勻。

3）加入潤滑劑：稱取0.2 g微粉硅膠，添加至混合粉中，攪拌均勻，攪拌時間不宜過長。

4）壓片：使用壓片機，壓制成片。

5）烘干：設置烘箱溫度為60℃，時間為60 min。

6）冷卻：冷卻至26℃。

1.2.3 石斛奶片配方單因素試驗

1.2.3.1 石斛粉與奶粉質量比的確定

在固定微晶纖維素和乳糖添加量75%、麥芽糊精添加量50%、木糖醇添加量9%的條件下，選取不同的石斛粉和奶粉質量比為 2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4 進行試驗。

1.2.3.2 微晶纖維素和乳糖添加量的確定

在固定石斛粉與奶粉質量比4∶6、麥芽糊精添加量50%、木糖醇添加量9%的條件下，選取不同的微晶纖維素和乳糖（質量比2∶1）添加量57%、63%、69%、75%、81%進行試驗。

1.2.3.3 麥芽糊精添加量的確定

在固定石斛粉與奶粉質量比4∶6、微晶纖維素和乳糖添加量75%、木糖醇添加量9%的條件下，選取不同的麥芽糊精添加量30%、40%、50%、60%、70%進行試驗。

1.2.3.4 木糖醇添加量的確定

在固定石斛粉與奶粉質量比4∶6、微晶纖維素和乳糖添加量75%、麥芽糊精添加量50%的條件下，選取不同的木糖醇添加量3%、6%、9%、12%、15%進行試驗。

1.2.4 綜合評分的計算

在單因素試驗中以石斛奶片的綜合評分作為考察指標，評定各單因素對石斛奶片質量的影響。綜合評分采用加權法獲得，計算公式如下。

綜合評分=感官（60%）+質構（40%）

1.2.4.1 石斛奶片壓錠強度的測定

選擇直徑36 mm圓柱型探頭（P/36R）對奶片壓錠強度進行測試試驗，前速度為1 mm/s，測試速度為0.2 mm/s，后測試速度為5 mm/s，距離為4 mm，觸發力為20 g。選取5片，計算平均值作為最終結果[18]。根據市售樣品接受度制定石斛奶片壓錠強度標準。

式中：A為市售樣品所能接受的壓錠強度（16 500 g）；X為石斛奶片實際測定的壓錠強度。

1.2.4.2 石斛奶片感官評價

由6名食品專業感官評定人員組成評定小組，分別對石斛奶片的感官品質進行評分，取其平均值作為最終感官分值，感官評分標準見表1。

表1 石斛奶片感官評價Table 1 Sensory evaluation of Dendrobium milk tablets

1.2.5 石斛奶片配方優化響應面設計

在單因素試驗的基礎上，選取對試驗影響較大的微晶纖維素和乳糖添加量、麥芽糊精添加量、木糖醇添加量為試驗因子，以產品的綜合評分為響應值，利用Design expert 8.0.6軟件進行響應面優化試驗設計，運用Box-Behnken設計三因素三水平的中心組合試驗，考察試驗因子間交互作用，優化石斛奶片的配方，Box-Behnken設計因素水平表見表2。

表2 Box-Behnken設計因素水平Table 2 Level of Box-Behnken design factors

1.2.6 石斛奶片抗氧化特性研究

取2 g樣品過80目篩，加入40 mL濃度為80%甲醇，混合液在搖床上以220 r/min、37℃提取2 h，在4 000 r/min條件下離心5 min，取上清液待用。

1.2.6.1 DPPH自由基清除能力的測定

參照貢小輝[19]和龔慶芳等[20]的試驗方法并進行適當調整，用無水甲醇將DPPH配制成0.1 mmol/L的溶液，取2 mL DPPH溶液與2 mL提取液混合，避光反應30 min，用紫外分光光度計于波長517 nm處測定吸光度，全程避光。

式中：A樣為2 mL提取液和2 mL DPPH溶液反應后的吸光度；A空白為2 mL無水甲醇和2 mL DPPH溶液反應后的吸光度；A對照為2 mL提取液和2 mL無水甲醇反應后的吸光度。

1.2.6.2 ABTS+自由基清除能力的測定

參照張勇[21]和王潔潔等[22]的試驗方法并進行適當調整，分別配制7 mmol/L的ABTS溶液和2.4 mmol/L的過硫酸鉀溶液，按體積比1∶1混合，避光反應12 h，直至自由基生成。然后用無水甲醇稀釋，直至吸光度為0.70±0.02。最后取0.5 mL樣品溶液，加入4 mL ABTS溶液，反應6 min，于波長734 nm處測定吸光度。

式中：A樣為0.5 mL提取液和4 mL ABTS溶液反應后的吸光度；A空白為0.5 mL無水甲醇和4 mL ABTS溶液反應后的吸光度；A對照為0.5 mL溶液和4 mL無水甲醇反應后的吸光度。

1.2.6.3 總酚含量的測定

總酚含量采用福林酚法[23-24]進行測定并進行適當調整。

標準曲線的繪制：精密稱取沒食子酸標準品0.011g，用蒸餾水溶解并定容至100mL，得到濃度為0.11mg/mL的標準液,準確吸取 0、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 mL置于25 mL的棕色容量瓶中，加蒸餾水至6 mL。然后加入福林酚試劑0.5 mL，混勻，在0.5 min～8 min內加入1.5 mL 20%的碳酸鈉溶液，充分混勻后定容，30℃條件下避光0.5 h。以不加標準液6 mL蒸餾水為空白對照，于760 nm處測定吸光度，每個樣品平行測定3次。以沒食子酸在反應體系中的質量濃度C為橫坐標，吸光度A為縱坐標，繪制標準曲線，得到線性回歸方程：y=9.438 6x-0.032 1，R2=0.996 8。

供試品溶液的制備：準確量取制備的樣品提取液0.5 mL于50 mL容量瓶中，加入9.5 mL蒸餾水，搖勻，再加入0.5 mL的福林酚試劑，混勻。在0.5 min～8 min內加入1.5 mL 20%的碳酸鈉溶液，充分混勻后定容，30℃條件下避光0.5 h。以沒食子酸標準液為空白對照，于760 nm處測定吸光度，每個樣品平行測定6次。

1.2.7 數據處理

采用Origin 9.0作圖、SPSS 26.0和Design-Expert 8.0.6軟件中的Box-Benhnken對數據進行處理。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 石斛粉與奶粉質量比對石斛奶片綜合評分的影響石斛粉與奶粉質量比對石斛奶片綜合評分的影響見圖1。

圖1 石斛粉與奶粉質量比對石斛奶片綜合評分的影響Fig.1 Influence of the quality ratio of Dendrobium powder and milk powder on comprehensive score of Dendrobium milk tablets

由圖1可知，石斛粉與奶粉質量比對石斛奶片綜合評分影響較大。隨著石斛粉添加量的增加、奶粉添加量的減少，石斛風味增加，奶粉味減弱，石斛奶片的綜合評分呈現上升趨勢，當石斛粉與奶粉質量比為4∶6時，綜合評分達到最大值。隨著石斛粉添加量的進一步增加，石斛奶片出現硬度下降，粉質感增強，過于粘牙的現象，綜合評分呈現下降趨勢。因此，綜合考慮各影響因素，石斛奶片中石斛粉與奶粉質量比選取4∶6為宜。

2.1.2 微晶纖維素和乳糖添加量對石斛奶片的影響

乳糖和微晶纖維素的復配，可充分結合兩者各自的優勢，產生相加作用，改善片劑的硬度。微晶纖維素和乳糖添加量對石斛奶片綜合評分的影響見圖2。

圖2 微晶纖維素和乳糖添加量對石斛奶片綜合評分的影響Fig.2 Effects of microcrystalline cellulose and lactose supplementation on comprehensive score of Dendrobium milk tablets

由圖2可知，隨著微晶纖維素和乳糖添加量的增加，石斛奶片的綜合評分呈現上升趨勢，原因是隨著微晶纖維素和乳糖添加量的增加，硬度呈現上升趨勢[25]，粉質感減弱，口感較好；隨著微晶纖維素和乳糖添加量的進一步增加，石斛奶片硬度過大，影響口感。因此，通過各因素綜合考慮，選取添加量為75%為宜。

2.1.3 麥芽糊精添加量對石斛奶片綜合評分的影響

麥芽糊精作為輔料，在壓片時可以提高奶片的硬度，改善結構，促進產品成型，同時還可以緩解石斛的粘牙特性[26]，降低甜度，改善風味，預防潮解[27]，延長保質期。麥芽糊精添加量對石斛奶片綜合評分的影響見圖3。

圖3 麥芽糊精添加量對石斛奶片綜合評分的影響Fig.3 Effect of dextrin amount on comprehensive score of Dendrobium milk tablets

由圖3可知，麥芽糊精添加量對石斛奶片綜合評分的影響呈現先上升后下降的趨勢。隨著麥芽糊精添加量的增加，石斛奶片的硬度上升，粉質感減弱，甜度減弱，綜合評分呈現上升趨勢；當麥芽糊精添加量高于50%時，硬度過大，影響口感，分數呈現下降趨勢。因此，通過綜合考慮各因素，選取麥芽糊精的最佳添加量為50%。

2.1.4 木糖醇添加量對石斛奶片的影響

木糖醇作為甜味劑，在防齲齒[28]、不增加血糖值、作為糖尿病人食品等方面，顯示了比山梨醇、麥芽糖醇、甘露醇等醇的優越性[29]。木糖醇添加量對石斛奶片綜合評分的影響見圖4。

圖4 木糖醇添加量對石斛奶片綜合評分的影響Fig.4 Effect of xylitol addition on comprehensive score of Dendrobium chewable milk tablets

由圖4可知，木糖醇的添加量對石斛奶片的綜合評分影響較大，使綜合評分呈現先上升后下降的趨勢。隨著木糖醇添加量的增加，石斛奶片甜度增加，硬度上升，粉質感減弱；當木糖醇添加量高于9%時，綜合評分呈現下降趨勢，主要原因可能是木糖醇添加量多，石斛奶片過甜，對感官評價產生一定的影響。因此，選擇9%作為最佳添加量。

2.2 響應面法優化石斛奶片配方結果分析

在單因素試驗的基礎上，對石斛奶片配方進行優化，以綜合評分作為響應值，采用DesignExpert V8.0.6軟件對微晶纖維素和乳糖添加量、麥芽糊精添加量和木糖醇添加量3個因素做進一步優化，運用Box-Behnken設計三因素三水平的響應面分析試驗，響應面設計方案及試驗結果見表3。

表3 響應面設計方案及結果Table 3 Response surface design scheme and results

回歸模型的顯著性檢驗及方差分析見表4。

表4 回歸模型的顯著性檢驗及方差分析Table 4 Significance test and analysis of variance of regression model

由表4可知，回歸模型極顯著，失擬項不顯著，說明模型與試驗數據擬合充分。相關系數R2=0.992 9，表明模型擬合性好，試驗誤差小。回歸模型的校正決定系數R2adj=0.983 7，說明該模型能解釋98.37%的響應值變化，僅有1.63%的變化不能用該模型解釋，再次證明了模型的有效性。

對表3的數據進行回歸擬合分析，得到的二次回歸方程為Y=87.43-1.75A-0.56B+C-1.46AB-1.10AC+0.66BC-7.02A2-4.59B2-2.90C2。

表 4 回歸方程的方差分析表明，A、C、AB、A2、B2、C2項達到極顯著水平（P＜0.01），B和AC項達到顯著水平（P＜0.05）。

根據回歸方程做相應曲面圖及其等高線,見圖5～圖7，考察所擬合的響應曲面形狀，分析各因素對石斛奶片品質的影響。

圖5 麥芽糊精添加量、微晶纖維素和乳糖添加量對綜合評分影響的響應曲面圖Fig.5 Response surface diagram of maltodextrin，microcrystalline cellulose and lactose addition on the comprehensive score

圖6 木糖醇添加量、微晶纖維素和乳糖添加量對綜合評分影響的響應曲面圖Fig.6 Response surface diagram of xylitol，microcrystalline cellulose and lactose addition on the comprehensive score

圖7 木糖醇添加量、麥芽糊精添加量對綜合評分影響的響應曲面圖Fig.7 Response surface diagram of xylitol and maltodextrin addition on the comprehensive score

綜合表4和圖5、圖6、圖7可知，影響綜合評分的因素主次順序為A微晶纖維素和乳糖添加量>C木糖醇添加量>B麥芽糊精添加量，所考察的3個因素影響均顯著。AB與AC的交互作用顯著，這與回歸方程各項方差分析的結果相一致。

2.3 最佳配方與模型驗證

利用Design-Expert對回歸方程進行優化，得到最佳配方預測參數為微晶纖維素和乳糖添加量74.18%、麥芽糊精添加量49%、木糖醇添加量9.59%，綜合評分87.653 6。考慮到試驗可行性，將試驗參數調整為微晶纖維素和乳糖添加量75%、麥芽糊精添加量50%、木糖醇添加量9.6%。

根據此配方進行3次重復試驗驗證回歸模型的有效性，實際測得綜合評分為87.495 7，與理論預測值（87.653 6）無顯著性差異（P＜0.05），說明該模型的擬合程度較好，具有一定的參考價值。

2.4 石斛奶片的抗氧化特性

石斛奶片的抗氧化特性見圖8。

圖8 石斛奶片的抗氧化特性Fig.8 Antioxidant properties of Dendrobium milk tablets

由圖8可知，石斛奶片的DPPH自由基清除率、ABTS+自由基清除率和總酚含量都高于普通奶片。其中，石斛奶片的DPPH自由基清除率為85.556 1%、ABTS+自由基清除率為62.0239%、總酚含量為1.12mg/g；對照奶片的DPPH自由基清除率為45.5466%、ABTS+自由基清除率為43.496 2%、總酚含量為0.64 mgGAE/g。因此，試驗數據表明石斛奶片有一定的抗氧化能力，且高于對照奶片。

3 結論

以石斛粉和奶粉為原料復配研制石斛奶片，通過單因素試驗和響應面試驗得到最佳配方為石斛粉與奶粉質量比4∶6、微晶纖維素和乳糖添加量75%、麥芽糊精添加量50%、木糖醇添加量9.6%，在此條件下制備的石斛奶片綜合評分最高（87.495 7），同時，該石斛奶片具有良好的抗氧化特性，其抗氧化能力高于對照奶片。石斛奶片與普通奶片相比風味獨特，具有石斛特有的口感和色澤，并且具有一定的保健功能。另外，把石斛以粉料的形式作為食品輔料應用，可使其全草得到使用，改善了石斛的食用方式，且提高了石斛食用的便利性與便攜性。石斛奶片的研制為石斛的開發應用提供一定的實踐依據。