我国是大豆故乡，栽培历史已有4600余年。大 豆有“植物蛋白肉”的美称，响应面法优化豆乳稳定剂配方研究,大豆除含高品质、高含 量的蛋白质外，还含有不饱和脂肪酸、多种维生素、 膳食纤维、卵磷脂、异黄酮等多种营养、保健成分， 因此，大豆被营养学家认为是营养全面丰富，保持人 体正常机能和延缓衰老的不可或缺的物质[1]。利用大 豆加工成各种食品天然、安全、营养、保健，倍受人 们喜爱，其中豆乳已成为人们日常生活中的一类重要 饮品。

豆乳属非均相体系，在贮存过程中易出现脂肪上 浮、蛋白质沉淀等现象，严重影响产品的品质和外观， 因此，提高豆乳的稳定性是保证质量的一个重要问题 [2-3]。据文献报道，豆乳中添加黄原胶的稳定效果明显 优于其它胶[4]，但单一胶体不能使产品达到长期稳定 的目的，因此通常将黄原胶和瓜尔豆胶或其他稳定剂 一起使用。本文采用响应面分析法研究刺槐豆胶、瓜 尔豆胶及黄原胶三因素对豆乳稳定性的影响，优化出 高效组合，以期为高品质的豆乳生产提供理论指导。

1材料与方法

1.1材料

大豆、蔗糖(食品级，市售)；刺槐豆胶(丹尼斯克

收稿日期：2009-05-18

(中国)有限公司)；瓜尔豆胶(广州凯闻食品原料有限公 司)；黄原胶(河北鑫合生物化工有限公司)。

1.2实验设备

台式离心机Anke TDL80-2B (上海安亭科学仪器

厂)、胶体磨（上海宇强实业有限公司）、高剪切乳化 搅拌器（上海标本模型厂)、不锈钢手提式灭菌锅（上 海申安医疗器械厂)、高压均质机（上海东华高压均 质机厂)。

1.3豆乳加工工艺

蔗糖、稳定剂等—分散—溶解

大豆—浸泡—煮沸—磨浆—过滤—调配—混匀—剪切— 均质—灌装—杀菌—冷却—成品 1.4响应面分析法设计

运用响应面分析法研究刺槐豆胶、瓜尔豆胶及黄 原胶三因素对豆乳稳定性的影响，根据前期研究结 果，选用刺槐豆胶的用量范围为0.025°/%~0.10°/%，瓜 尔豆胶用量范围为0.05°/%~0.20°/%，黄原胶用量范围为 0.05%〇~0.30%〇。

1.5离心沉淀率和油脂析出率的测定

在有刻度的离心管中，准确加入配制好的饮料10 mL，然后在3000 r/min的离心机中离心10 min，测定

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顶部油脂重量；再弃去上部溶液，准确称取沉淀物重

量，利用下面公式计算离心沉淀率和油脂析出率。

离心沉淀率(％)=沉淀物(g)+1〇mL饮料量(g) x100%

油脂析出率(％)=油脂析出量(g) +10mL饮料量(g) x100%

2结果与讨论

以刺槐豆胶、瓜尔豆胶和黄原胶用量三个因素做 中心组合实验，实验设计和实验结果见表1。

表1配方优化的中心组合设计及实验结果 Tab.1 Results of central composite design

编号A(刺槐豆 胶/%〇)B(瓜尔豆

胶/%)C(黄原 胶/%)离心沉

淀率/%油脂析 出率/%

10.0630.1250.0105.8030.215

20.0250.2000.3004.9230.518

30.0250.0500.3004.3480.381

40.0630.1250.3403.7470.345

50.0250.2000.0505.5890.403

60.0630.1250.1751.6240.078

70.1120.1250.1753.4040.082

80.0250.0500.0504.9240.336

90.0130.1250.1752.6530.131

100.1000.2000.0507.6770.350

110.1000.2000.3004.5090.440

120.0630.2240.1753.8980.487

130.1000.0500.3005.0780.200

140.0630.0260.1753.9040.266

150.1000.0500.0505.9530.327

2.1胶体组成对离心沉淀率的影响

根据实验结果建立离心沉淀率的数学模型为： 离心沉淀率=1.66+0.39xA+0.21xB-0.70xC-0.011x A x B-0.35x AXC-0.30XBXC+0.75XA2+1.25XB2+ 1.75

xC2(1)

对此模型进行方差分析，结果见表2、表3。从表 2可看出，在a=0.01时，响应面法优化豆乳稳定剂配方研究,模型回归极显著（P<0.0001)， 该模型R2=0.9844，R2Adj=0.9703，失拟项不显著 (户>0.05)，可见该方程对实验数据进行了很好的拟 合。由表3可以看出，黄原胶用量对离心沉淀率的影 响最为显著(p<0.0001)，其次为刺槐豆胶(p<0.0018) 和瓜尔豆胶（P<0.0464)。根据模型方程（1)做响应 面（图1~图3)，通过该组动态图可评价诸因素之间 对离心沉淀率的交互作用，同时可确定各因素的最佳 水平及组合。

表2离心沉淀率二次多项模型方差分析表 Tab.2 ANOVA of the fitted quadratic polynomial for centrifugal sedimentation rate

变异源平方和自由度均方F 值 P 值(Prob > F)

模型60.789 6.7570.06< 0.0001

失拟相0.965 0.19

误差相0.0005 0.000

总和61.7419

R2=0.9844 R2Adj=0.9703

表3离心沉淀率模型方程系数显著性检验

Tab.3 Regression coefficients and significance of centrifugal

sedimentation rate

模型项系数估

计自由

度标准误

差F值P值 Prob > F

Intercept1.6610.12

A0.3910.09217.700.0018

B0.2110.0925.160.0464

C-0.7010.09257.80< 0.0001

A20.7510.1240.29< 0.0001

B21.2510.12112.99< 0.0001

C21.7510.12222.60< 0.0001

AB-0.01110.11 9.386E-0030.9247

AC-0.3510.1110.170.0097

BC-0.3010.117.370.0218

 

图3刺槐豆胶和黄原胶用量交互影响离心沉淀率的曲面图 Fig.3 Response surface plot of interaction of locust bean gum and xanthan gum on centrifugal sedimentation rate of bean milk

图1显示了黄原胶用量为0.17%。时，刺槐豆胶和 瓜尔豆胶用量的交互作用对离心沉淀率的影响。刺槐 豆胶用量在0.02%。~0.10%。范围时，离心沉淀率随瓜尔 豆胶用量的增加呈现明显的先下降后上升的趋势。

图2显示刺槐豆胶用量为0.06%。时，当瓜尔豆胶 用量在0.05%。~0.20%。时，离心沉淀率随黄原胶用量的 增加呈现先降后升趋势，但当瓜尔豆胶接近0.20%%时， 黄原胶对离心沉淀率的影响比瓜尔豆胶接近0.06%。时 的影响要显著，说明两者有较明显的相互作用。

图3显示瓜尔豆胶用量为0.13%，黄原胶用量在 0.05%。~0.30%。范围时，离心沉淀率随刺槐豆胶用量的 增加亦呈现先下降后上升的趋势，但且当刺槐豆胶接 近0.10%与刺槐豆胶用量接近0.02%相比，黄原胶用 量对离心沉淀率的影响更明显。

刺槐豆胶、瓜尔豆胶和黄原胶用量对离心沉淀率 的影响，主要原因可能是：一方面，胶体吸附在蛋白 上与水相结合，可防止颗粒间相互聚集，使蛋白颗粒 稳定地分散在体系之中气表现为离心沉淀率较小； 另一方面，刺槐豆胶与黄原胶复配与蛋白之间形成微 弱的凝胶，响应面法优化豆乳稳定剂配方研究,将蛋白大分子稳定在二者结合形成的三维 网状结构中而不发生沉淀现象。此外，当瓜尔豆胶和 黄原胶复配使用时，会产生良好的协同增效作用，使 得豆乳的黏度远高于两者黏度之和[6]，使得豆乳的体 系长期保持稳定状态，离心沉淀率降低。

2.2胶体组成对油脂析出率的影响

根据实验结果建立油脂析出率的数学模型为：

油脂析出率=0.081-0.034xA+0.066xB+0.026xC+ 7.198x10—3 xAxB-0.025xAxC+0.036xBxC +0.012x A2+ 0.17xB2+0.11xC2(2)

对此模型进行方差分析，结果见表4、表5。从表 4可以看出，在a=0.01水平时，模型回归极显著 (户<0.0001)，该模型R2=0.9816，R2Adj=0.9650，失

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拟项不显著（P>0.05)，可见该方程对实验数据进行 了很好的拟合。由表5可以看出，瓜尔豆胶用量对油 脂析出率的影响最为显著（户<0.0001)，其次为刺槐 豆胶CP<0.0029)和黄原胶CP<0.0137)。根据模型 方程（2)做响应面（图4〜图6 )，通过该组动态图 可评价诸因素之间对油脂析出率的交互作用，同时可 确定各因素的最佳水平及组合。

表4油脂析出率二次多项模型方差分析表 Tab.4 ANOVA of the fitted quadratic polynomial for fat

separating rate

变异源平方和自由度均方F 值 P 值(Prob > F)

模型0.4590.05059.27< 0.0001

失拟相8.472x10-351.694x10-3

误差相0.00050.000

总和0.4619

R2=0.9816 R2Adj=0.9650

表5油脂析出率模型方程系数显著性检验

Tab.5 Regression coefficients and significance of fat separating

rate of the milk

模型项系数估计自由标准误差F值P值

度Prob > F

Intercept0.08110.011115

A-0.03418.596x10-315.280.0029

B0.06618.596x10-359.12< 0.0001

C0.02618.596x10-38.900.0137

A20.01210.0110271.130.3121

B20.1710.011027231.16< 0.0001

C20.1110.011027102.94< 0.0001

AB7.198x10-310.0102910.490.5002

AC-0.02510.0102915.690.0382

BC0.03610.01029112.210.0058

图4刺槐豆胶和瓜尔豆胶用量交互影响油脂析出率的曲面图 Fig.4 Response surface plot of interaction of locust bean gum and guar gum on fat separating rate of the milk 

图

and

面

an

胶和

瓜尔

的变

出率 但当 %相

豆胶

胶用

显的

出率

大大

外，

，在

絮凝

胶用

图6黄原胶和瓜尔豆胶用量交互影响油脂析出率的曲 Fig.6 Response surface plot of interaction between xantl

gum and guar gum on fat separating rate of the milk

图4显示了黄原胶用量为0.17%◦时，刺槐豆 瓜尔豆胶用量的交互作用对油脂析出率的影响， 豆胶用量在0.05%。~0.20%。范围时，刺槐豆胶用量 化对油脂析出率的影响不显著。

图5显示瓜尔豆胶用量为0.13%时，油脂析 随黄原胶用量的增加呈现先下降后上升的趋势， 刺槐豆胶接近0.10%与刺槐豆胶用量接近0.02 比，黄原胶用量对油脂析出率的影响更明显。

图6显示刺槐豆胶用量为0.06%时，当瓜尔 用量在0.05%~0.20%范围时，油脂析出率随黄原 量的增加呈现先下降后上升的趋势，且表现出明 相互作用。

刺槐豆胶、瓜尔豆胶和黄原胶用量对油脂析 的影响，响应面法优化豆乳稳定剂配方研究,这主要是因为胶体之间的协同增效作用 增加了体系的表观黏度，抑制脂肪球的上浮；另 胶体能与吸附在脂肪球上的蛋白质产生交互作用 脂肪球表面上形成一层界面膜，增加了脂肪球的 稳定性，降低油脂析出率[7]。

2.3配方的优化组合及验证

设定三因素的取值范围：刺槐豆胶用量 0.02%〇~0.10%〇,瓜尔豆胶用量 0.05%〇~0.20%〇,黄原胶 用量0.05%。~0.30%。，并将离心沉淀率及油脂析出率设 定为最小值，软件给出的最优组合为：刺槐豆胶用量 0.06%。、瓜尔豆胶用量0.11%。、黄原胶用量0.19%。， 其离心沉淀率及油脂析出率值分别为1.62%及 0.076%。根据软件给出的最优配方进行实验验证，其 离心沉淀率及油脂析出率值分别为1.58%及0.077%， 与软件给出的结果相当吻合，可见该方法可靠高效。

3结论

本文运用响应面分析法研究了刺槐豆胶、瓜尔豆 胶和黄原胶三因素对豆乳的离心沉淀率及油脂析出 率的影响，主要结论如下：

(1)响应面分析表明，黄原胶用量对离心沉淀 率影响显著；瓜尔豆胶用量对豆乳的油脂析出率有极 显著的影响；黄原胶与刺槐豆胶和瓜尔豆胶相互作用 显著影响离心沉淀率及油脂析出率。

(2)通过采用响应曲面设计优化了豆乳稳定剂 的胶体组成，得到其最佳配方组合为刺槐豆胶用量 0.06%、瓜尔豆胶用量0.11%、黄原胶用量0.19%。

(3)实验验证表明响应面分析法可靠，采用优 化得到的复合胶体可生产出稳定的豆乳产品。