香菇牛奶泡騰片的配方優化

◎ 殷浩哲，申乙鈞，陳智偉

（南京體育學院，江蘇 南京 210014）

牛奶是一種天然的營養產品，富含多種營養成分。有研究表明，運動前飲用高蛋白低脂牛奶有益于在中等強度耐力運動后緩解運動所產生的疲勞，并且還能提高運動能力[1]，牛奶作為新型的運動飲料具有很好的市場需求[2]。香菇是一種天然的營養產品。已有研究表明，香菇內含豐富的纖維素、鈣、磷、鐵、B族維生素、硒及多種蛋白質和氨基酸，是一種營養健康的食品[3]。香菇具有獨特的香味，口感細膩順滑，是世界第二大食用菌[4]。香菇具有降脂、降血糖功效，能夠緩解健身運動時的肌肉酸痛，有助于健身人士的腸胃消化，增強免疫力[5]。此外，以菌類提取物等為原料開發的功能性飲品已成為近年飲料產品的開發熱點。

泡騰片是以有機酸作為酸源，碳酸氫鈉為堿源，在水中反應釋放溶質的片劑[6-8]，其作為飲料劑型的一種新的載體，具有體積小、重量輕、溶解快速和易于控制口感的特點[9]。泡騰片由于以上的優點及其簡單且較為成熟的制造工藝，產品的銷售額在近幾年內大幅度增加，廣受消費者的喜愛，市場前景較為廣闊[10-16]。本研究以奶粉、香菇粉作為主要原料制作新型香菇牛奶泡騰片，在單因素試驗基礎上，結合響應面法優化香菇牛奶泡騰片配方，為其生產發展提供可靠的數據及理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香菇粉（興化市水鄉農家脫水蔬菜部）、脫脂牛奶粉（天津伊利乳業有限公司）、碳酸氫鈉（上海商璽醫藥用品有限公司）、阿斯巴甜（河南萬邦實業有限公司）、檸檬酸（河南萬邦實業有限公司）、葡萄糖[金維他（福建）食品有限公司]、硬脂酸鎂（山東優索化工科技有限公司）、羧甲基淀粉鈉（河南萬邦實業有限公司）和純凈水（杭州娃哈哈集團有限公司），以上所有試劑均為食品級。

1.2 儀器與設備

兩柱油壓式粉末壓片機（鶴壁市萬博儀器儀表有限公司）、龍蓓i2000電子天平、研缽和60目藥篩。

1.3 試驗方法

1.3.1 香菇牛奶泡騰片制備工藝

由于香菇粉、奶粉流動性差且常出現黏沖現象，本文采用酸堿混合直接壓片的方法制備香菇牛奶泡騰片，將奶粉、香菇粉與檸檬酸、碳酸氫鈉、葡萄糖、阿斯巴甜和羧甲基淀粉鈉混合研磨后，過篩，與硬脂酸鎂（潤滑劑）混合壓片制得香菇牛奶泡騰片。

1.3.2 香菇牛奶泡騰片感官評分標準

選擇5名有相關經驗人員組成感官評分小組，嚴格按照感官評定標準分別對泡騰片的口感、外觀、色澤和香氣（各25分，共100分）進行評分，感官評分標準見表1。

表1 香菇牛奶泡騰片感官評分標準表

1.3.3 單因素試驗

（1）香菇粉添加量的選擇。將香菇粉添加量范圍設置為2%、3%、4%、5%、6%和7%，分為6組進行試驗，確定添加范圍。設置崩解劑酸堿用量70%、崩解劑酸堿比例0.9∶1、奶粉用量15%、羧甲基淀粉鈉用量2%、阿斯巴甜用量2%、硬脂酸鎂用量2%，不足的部分由填充劑葡萄糖補充。

（2）奶粉添加量選擇。將奶粉添加量范圍設置為16%、17%、18%、19%和20%，分為5組進行試驗，確定添加范圍。設置崩解劑酸堿用量70%、崩解劑酸堿比例0.9∶1、香菇粉用量5%、羧甲基淀粉鈉用量2%、阿斯巴甜用量2%、硬脂酸鎂用量2%，不足的部分由填充劑葡萄糖補充。

（3）崩解劑酸堿比例確定。將崩解劑酸堿比例設定為0.7∶1、0.8∶1、0.9∶1、1.0∶1、1.1∶1和1.2∶1，分為6組進行試驗并對每組進行評分，確定崩解劑比例。在確定崩解劑酸堿比例時，設置崩解劑酸堿用量70%、奶粉用量15%、香菇粉用量5%、羧甲基淀粉鈉用量2%、阿斯巴甜用量2%、硬脂酸鎂用量2%，葡萄糖用量4%。

（4）崩解劑酸堿總用量的選擇。將崩解劑酸堿總用量分別設定為40%、50%、60%、70%和80%，分為4組進行試驗并進行評分，確定添加范圍。在確定酸堿用量范圍時，設置崩解劑酸堿比例0.9∶1、奶粉用量10%、香菇粉用量5%、羧甲基淀粉鈉用量2%、阿斯巴甜用量2%、硬脂酸鎂用量2%，不足的部分由填充劑葡萄糖補充。

（5）阿斯巴甜添加量的選擇。將阿斯巴甜添加量分別設置為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%和3.0%，分為5組進行試驗，確定添加范圍。設置崩解劑酸堿用量70%、崩解劑酸堿比例0.9∶1、奶粉用量15%、香菇粉用量5%、羧甲基淀粉鈉用量2%、硬脂酸鎂用量2%，不足的部分由填充劑葡萄糖補充。

（6）羧甲基淀粉鈉用量的選擇。將羧甲基淀粉鈉用量分別設置為1.4%、1.6%、1.8%、2.0%、2.2%和2.4%，分為6組進行試驗，確定添加范圍。在確定羧甲基淀粉鈉的用量范圍時，設置崩解劑酸堿用量70%、崩解劑酸堿比例0.9∶1、奶粉用量設置為10%、香菇粉用量為5%、阿斯巴甜用量為2%、硬脂酸鎂用量為2%，不足的部分由填充劑葡萄糖補充。

1.3.4 響應面試驗

在單因素試驗基礎上，選擇對感官評價影響較大的A奶粉添加量、B崩解劑添加量、C阿斯巴甜添加量為考察因素，以感官評分（Y）為考察指標，進行響應面試驗，試驗設計見表2。

表2 響應面試驗因素與水平設計表

2 結果與分析

2.1 香菇牛奶泡騰片配方研究

2.1.1 香菇粉添加量選擇

在香菇粉添加量為2%～5%，泡騰片感官評分增加；添加量為5%時，感官評分最高，當添加量為5%～7%時，泡騰片感官評分下降，且溶解性較差，故將香菇粉添加量固定為5%。

2.1.2 奶粉添加量選擇

奶粉添加量越高，湯色越白，奶香越濃，但崩解時間越長。當奶粉添加量為16%～20%時，湯色均較鮮亮，香氣較濃，口感從適中至濃郁，能滿足不同口味需求，故本試驗最終選擇奶粉添加量為16%、18%、20%進行響應面試驗。

2.1.3 崩解劑酸堿比例確定

在本試驗中的崩解劑中的酸源為檸檬酸，堿源為碳酸氫鈉，選擇崩解劑酸堿質量比例分別為0.7∶1、0.8∶1、0.9∶1、1.0∶1、1.1∶1和1.2∶1進行試驗。由圖1可知，當崩解劑酸堿質量比例為0.9∶1時，泡騰片感官評價良好，故選擇崩解劑酸堿比例為0.9∶ 1。

圖1 崩解劑酸堿比例對泡騰片感官評價的影響圖

2.1.4 崩解劑酸堿總用量的選擇

由圖2可知，崩解劑酸堿總用量處于50%～70%時，感官評分逐漸增大，在崩解劑酸堿總用量為70%時，評分達到最高。當崩解劑酸堿總用量低于50%或高于70%時，評分降低明顯。因此，選取崩解劑酸堿總用量分別為50%、60%、70%進行響應面優化試驗。

圖2 崩解劑添加量對泡騰片感官評價的影響圖

2.1.5 阿斯巴甜添加量的選擇

單因素試驗表明，阿斯巴甜添加量處于1.5%～2.5%時，泡騰片甜味較好，口感適中，當阿斯巴甜添加量低于1.5%時，泡騰片甜味較淡，口感較差。當阿斯巴甜添加量高于2.5%，泡騰片呈奶香味，香菇香氣均被掩蓋，口感不佳，且過于單一。因此，選擇阿斯巴甜添加量分別為1.5%、2.0%、2.5%進行響應面試驗。

2.1.6 其他輔料選擇

硬脂酸鎂是常用的潤滑劑。研究表明，0.5%硬脂酸鎂能夠保證壓片的光潔度及物質分布的均勻性[16]。因此，選擇0.5%的硬脂酸鎂作為試驗輔料。

羧甲基淀粉鈉可作為可溶性片劑的高效崩解劑。經試驗表明，1.8%、2.2%的羧甲基淀粉鈉用量崩解發泡效果均良好，結合成本考慮，選擇1.8%添加量作為試驗用量。

填充劑是可以改善物料性能，或能增容、增重，降低物料的成本的固體物質。葡萄糖屬于常用水溶性填充劑，在直接壓片工藝中的表現優于乳糖與蔗糖，且葡萄糖更易吸收，便于運動中的能量補充，故選擇葡萄糖作為泡騰片的填充劑，添加量為16.3%。

2.2 響應面優化試驗

2.2.1 響應面試驗結果分析

利用Design-Expert.V 8.0.6.1統計分析軟件進行響應面試驗設計，試驗設計結果及方差分析結果分別見表3、表4。

表3 響應面試驗結果表

通過響應面試驗得到回歸方程為Y=78.72+0.18A-1.08B+0.60C+1.45AB-1.40AC-0.20BC-0.88A2-2.48B2-3.04C2。由表3可知，模型F=10.87，P=0.002 4＜0.01，差異極顯著，故模型具有顯著性。失擬項F=2.22，P=0.228 1＞0.05，差異不顯著，說明該回歸方程擬合較好，影響擬合的因素對結果干擾很小。決定系數R2=0.933 2，即響應值的變化中所選變量的影響占93.32%，表明回歸模型擬合程度良好，具有高度顯著性，試驗誤差小，可以對香菇牛奶泡騰片的感官評分進行預測分析。

2.2.2 因素交互作用分析

由表4可知，B崩解劑添加量對感官評價得分影響顯著，A奶粉添加量、C阿斯巴甜添加量對感官評價得分影響不顯著。交互項AB、AC對感官評價得分影響顯著、BC對感官評分影響不顯著。二次項中B2和C2對感官評價得分影響極顯著，A2對感官評分影響不顯著。比較F值可知，對泡騰片感官評分影響的大小順序為B（崩解劑添加量）＞C（阿斯巴甜添加量）＞A（奶粉添加量）。各因素交互作用對感官評分影響的響應面及等高線圖見圖3。

表4 方差分析結果表

由圖3可知，AB、AC、BC這3個因素的交互作用對感官評分的影響可直觀地反映在響應面圖中，響應曲面變化幅度越為明顯，曲面越陡峭，等高線越密集，則兩因素之間的交互作用越顯著。因此，3個因素交互作用的影響關系為AB＞AC＞BC，即奶粉添加量與崩解劑添加量交互作用的影響＞奶粉添加量與阿斯巴甜添加量交互作用的影響＞崩解劑添加量與阿斯巴甜添加量交互作用的影響。

圖3 各因素交互作用對感官評分影響的響應面及等高線圖

2.3 最佳配方預測與驗證

對回歸模型進行響應面分析，得到泡騰片最優工藝配方為奶粉添加量17.41%，崩解劑添加量56.9%、阿斯巴甜添加量2.09%。考慮到實際操作的可行性，將工藝參數修正為奶粉添加量17.4%、崩解劑添加量56.9%、阿斯巴甜添加量2.1%。此條件下，平行試驗3次，進行驗證試驗，得到香菇牛奶泡騰片感官評分為80.8分，與理論感官評分預測值78.91分的相對誤差較小，說明響應面試驗所得最佳配方穩定可靠，可以用于香菇牛奶泡騰片的配方優化的預測與分析。

3 結論

本研究以奶粉、香菇粉、檸檬酸、阿斯巴甜、羧甲基淀粉鈉、硬脂酸鎂和葡萄糖為原輔料，制作香菇牛奶泡騰片。結果表明，奶粉添加量、崩解劑添加量以及阿斯巴甜添加量對香菇牛奶泡騰片的感官評分影響較大。以這3個因素為考察因素，進行響應面試驗。結果表明，3個因素對泡騰片感官評分的影響順序為崩解劑添加量、阿斯巴甜添加量和奶粉添加量。泡騰片工藝最優配方為香菇粉5%，崩解劑添加量56.9%（酸堿質量比為0.9∶1），阿斯巴甜2.1%，羧甲基淀粉鈉1.8%，奶粉17.4%，硬脂酸鎂0.5%以及葡萄糖16.3%，在此條件下的香菇牛奶泡騰片的綜合感官評價為80.8分，且制得的香菇牛奶泡騰片外表光滑，質地均勻，放入水中崩解迅速，溶解良好，無明顯沉淀，有明顯香菇及牛奶香氣，顏色呈乳白色以及酸甜適中。此外，制備工藝采取直接壓片，工藝簡單，制作容易，便于工業化生產，具備良好的適用價值，市場開發利用前景廣闊。