荔枝草紅茶飲料配方優(yōu)化

吳存兵 吳君艷 姚妙愛 丁愛忠

摘要：【目的】優(yōu)化荔枝草紅茶飲料配方，為荔枝草的開發(fā)利用提供技術(shù)支持?！痉椒ā吭趩我蛩卦囼?yàn)基礎(chǔ)上，選擇荔枝草汁與紅茶汁體積比、檸檬酸添加量和蔗糖添加量為影響因素，荔枝草紅茶飲料產(chǎn)品的感官得分為響應(yīng)值，采用Box-Behnken響應(yīng)面法研究變量因素及其交互作用對飲料感官得分的影響，確定最佳配方。【結(jié)果】荔枝草紅茶飲料感官得分（Y）對荔枝草汁與紅茶汁體積比（A）、檸檬酸添加量（B）和蔗糖添加量（C）的二次方程模型為：Y=91.80+4.30A-1.05B-0.62C-1.07AB-0.82AC-1.02BC-7.54A2-4.94B2-4.49C2（R2=0.9978），該模型擬合程度較好，其中荔枝草汁與紅茶汁體積比、檸檬酸添加量，以及荔枝草汁紅茶汁體積比與檸檬酸添加量、檸檬酸添加量與蔗糖添加量的交互作用對產(chǎn)品感官得分有極顯著影響（P<0.01）。荔枝草紅茶飲料的最佳工藝配方為：荔枝草汁與紅茶汁體積比2∶1、檸檬酸添加量29 mg/100 mL、蔗糖添加量8 g/100 mL，此條件下產(chǎn)品感官得分為93.2分，與理論預(yù)測值（92.5分）相差約0.76%;飲料可溶性固形物含量8.57%，pH 4.1，可溶性糖含量8.09%，總酸含量0.059%，砷、鉛和銅含量分別為0.07、0.02和1.70 mg/L，菌落總數(shù)≤100 CFU/mL，大腸菌群≤6 MPN/100 mL，未檢出致病菌?！窘Y(jié)論】采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化得到的荔枝草紅茶飲料配方，制得飲品色澤翠綠、均勻一致，具有荔枝草與紅茶的自然風(fēng)味;且建立的回歸模型可用于實(shí)際預(yù)測。

關(guān)鍵詞： 荔枝草;紅茶;飲料;響應(yīng)面法;配方優(yōu)化

中圖分類號： S567.239;TS262.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：2095-1191（2019）03-0649-07

0 引言

【研究意義】隨著人們生活水平的提高和養(yǎng)生理念的增強(qiáng)，以具有保健功能的傳統(tǒng)中藥為原料，采用現(xiàn)代科技和新加工工藝制作保健茶成為飲品市場的一大特色。荔枝草為唇形科鼠尾草屬植物荔枝草的全草，別名雪見草、皺皮草、過冬青等（艾薇和侯洪波，2015;朱吉人等，2017），其味苦、微辛，具有清熱解毒、利尿消腫、涼血止血等作用（王繼鋒等，2018）。在紅茶的生產(chǎn)加工過程中發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)，以茶多酚酶促氧化為主要反應(yīng)。通過酶促反應(yīng)，茶鮮葉中的化學(xué)成分發(fā)生較大變化，其中茶多酚含量可減少90%，產(chǎn)生新的成分如茶黃素和茶紅素等，且茶葉中的香氣物質(zhì)較茶鮮葉明顯增加。由于荔枝草自帶苦澀和辛味，需要一定比例的紅茶混合時才能掩蓋其苦澀滋味。荔枝草分布全國各地，若能用于食品加工中，既能利用其保健作用，又可為荔枝草的開發(fā)利用提供新途徑?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】至今，針對荔枝草的藥用研究已有不少報(bào)道。喻樊（2009）采用小鼠呼吸道酚紅沖洗法、氨水引咳法及大鼠毛細(xì)血管排痰量法研究發(fā)現(xiàn)荔枝草化痰、止咳、抗炎的功效顯著;張紅霞（2010）以小白鼠為試驗(yàn)對象研究了荔枝草的抗炎、鎮(zhèn)痛和止血作用，并證實(shí)鎮(zhèn)痛作用與其劑量相關(guān)，荔枝草劑量越大，鎮(zhèn)痛作用越強(qiáng);孔慶新等（2014）的研究結(jié)果顯示，荔枝草含高車前苷等成分，高車前苷是一種黃酮類化合物，具有止咳平喘、抑菌、祛痰及保肝、抗組胺等作用。目前，已有不少學(xué)者對復(fù)合飲料進(jìn)行研究，宋照軍等（2008）研制了金銀花紅茶復(fù)合保健飲料;黃春秋等（2011）以新鮮橄欖和余甘果為原料，經(jīng)取汁、調(diào)配后，采用液態(tài)發(fā)酵法進(jìn)行酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵，然后對橄欖余甘果汁的配比、醋酸發(fā)酵等主要工藝進(jìn)行探討;閆征等（2011）以紫心甘薯汁、黑莓汁和蘋果汁混合制備復(fù)合果蔬汁，采用正交試驗(yàn)結(jié)合感官評定確定復(fù)合果蔬汁的最佳配方;魏龍等（2016）以羅漢果和綠茶為原料，采用正交試驗(yàn)對羅漢果—綠茶復(fù)合飲料加工工藝條件進(jìn)行優(yōu)化;范娜等（2017）以野生蒲公英和綠茶為原料，研制出一種新型的營養(yǎng)保健天然飲品?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】雖然已有利用荔枝草制成保健茶的研究（朱吉人等，2017），但鮮見利用荔枝草與其他茶品制成復(fù)合飲料的相關(guān)研究報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以荔枝草和紅茶為原料，通過單因素試驗(yàn)研究荔枝草汁與紅茶汁體積比、檸檬酸添加量和蔗糖添加量對飲料品質(zhì)的影響，并以這3個影響因素為試驗(yàn)變量、荔枝草紅茶飲料品質(zhì)的感官得分為響應(yīng)值，采用Box-Behnken試驗(yàn)優(yōu)化飲料產(chǎn)品的配方，為新型復(fù)合飲料的開發(fā)及其加工工藝提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

選擇在無污染環(huán)境下生長的無褐斑、無病蟲害、個體完整的抽莖前期荔枝草，清洗后105 ℃烘干備用。紅茶為祁門紅茶，購自祁門縣祁雅茶業(yè)責(zé)任有限公司，蔗糖（市售一級品）購自南京甘汁園糖業(yè)有限公司，檸檬酸（食品級）購自蘇州源泰潤化工有限公司。主要儀器設(shè)備：EssentiaLC-15C型高效液相色譜儀（日本島津公司）、HWZ-15B型微波真空干燥箱（上海弘圓微波設(shè)備制造有限公司）、電炒鍋（山東淄博淄美電熱鍋廠）、SXGF-1型電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)（上海亦博實(shí)業(yè)有限公司）、FB224型電子天平（上海恒平科學(xué)儀器有限公司）、DZ-400/2L型真空包裝機(jī)（青島艾訊包裝設(shè)備有限公司）。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 工藝流程

1. 2. 1. 1 荔枝草汁制備工藝流程 原料選擇→除雜→清洗→殺青干燥→粉碎→浸提→過濾收集荔枝草汁。

1. 2. 1. 2 紅茶汁制備工藝流程 紅茶原料選擇→除雜→干燥→稱取→加水→浸提→粗濾→澄清→精濾→收集紅茶汁。

1. 2. 1. 3 荔枝草紅茶飲料制備工藝流程 荔枝草汁+紅茶汁→加蔗糖和檸檬酸調(diào)配→灌裝→滅菌→倒置→冷卻→貼標(biāo)→貯藏。

1. 2. 2 操作要點(diǎn)

殺青干燥：將抽莖前期荔枝草置于480 W微波功率下殺青375 s，揉捻15 min，于102 ℃下干燥140 min至水分含量7%。

粉碎：干燥荔枝草粉碎過20目篩，備用。紅茶在63 ℃下烘干35 min，使其一捻即碎，然后過40目篩備用。

浸提：選擇純凈水為浸提劑，分別浸提荔枝草和紅茶。荔枝草浸提條件為100 ℃、120 min、20倍水（鄧志昌和李金貴，2008），紅茶浸提條件為80 ℃、15 min、加水量50倍（宋照軍等，2008）。

過濾：選擇潔凈無污染紗布，分別過濾荔枝草浸提液體和紅茶浸提液體，靜置5 min，全部過濾2次，使濾液組織狀態(tài)澄清、均勻。

1. 2. 3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1. 2. 3. 1 荔枝草汁與紅茶汁體積比選擇 選擇蔗糖8 g/100 mL、檸檬酸30 mg/100 mL，分別按體積比1∶1、2∶1、3∶1、4∶1和5∶1加入荔枝草汁與紅茶汁，以感官得分為評價指標(biāo)，考察荔枝草汁與紅茶汁體積比對荔枝草紅茶飲料品質(zhì)的影響。

1. 2. 3. 2 檸檬酸添加量選擇 以荔枝草汁與紅茶汁體積比3∶1、蔗糖8 g/100 mL為基礎(chǔ)，分別加入不同量（10、20、30、40、50和60 mg/100 mL）的檸檬酸，以感官得分為評價指標(biāo)，考察不同檸檬酸添加量對荔枝草紅茶飲料品質(zhì)的影響。

1. 2. 3. 3 蔗糖添加量選擇 以荔枝草汁與紅茶汁體積比3∶1、檸檬酸30 mg/100 mL為基礎(chǔ)，分別加入不同量（2、4、6、8、10和12 g/100 mL）的蔗糖，以感官得分為評價指標(biāo)，考察不同蔗糖添加量對荔枝草紅茶飲料品質(zhì)的影響。

1. 2. 4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 以荔枝草紅茶飲料品質(zhì)的感官得分為響應(yīng)值，通過響應(yīng)面設(shè)計(jì)對飲料的配方條件進(jìn)行優(yōu)化，確定各影響因素的最佳組合。因素水平見表1。

1. 2. 5 感官指標(biāo)評定方法 選擇10名食品專業(yè)人員，依據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)（表2），分別對荔枝草紅茶飲料產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味和組織形態(tài)進(jìn)行感官評定打分。

1. 2. 6 理化衛(wèi)生指標(biāo)測定 可溶性固形物含量以手持式糖量計(jì)測定，pH以PHC-3型酸度計(jì)測定，總酸含量參照GB/T 12456—2008的方法測定，菌落總數(shù)參照GB 4789.2—2016的方法測定，可溶性糖含量參照NY/T 1278—2007的方法測定，鉛（以Pb計(jì)）含量參照GB 5009.12—2017的方法測定，砷（以As計(jì)）含量參照GB 5009.76—2014的方法測定，銅（以Cu計(jì)）含量參照GB 5009.13—2017的方法測定。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

采用Design Expert 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與結(jié)果分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2. 1. 1 荔枝草汁與紅茶汁體積比對荔枝草紅茶飲料感官得分的影響 隨著荔枝草汁與紅茶汁體積比的逐漸增大，感官得分逐漸減小，體積比為1∶1的感官得分最高（92.0分），體積比為5∶1的感官得分最低（68.0分）。綜合考慮，選擇荔枝草汁與紅茶汁體積比1∶1、2∶1和3∶1 3個水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

2. 1. 2 檸檬酸添加量對荔枝草紅茶飲料品質(zhì)感官得分的影響 當(dāng)檸檬酸添加量不斷增加時，荔枝草紅茶飲料的感官得分呈先升高后下降的變化趨勢，當(dāng)檸檬酸添加量為20 mg/100 mL時，感官得分較高且趨于穩(wěn)定;當(dāng)檸檬酸添加量增加至50 mg/100 mL時，荔枝草紅茶飲料的口感太酸、較刺激，產(chǎn)品失去了荔枝草與紅茶的天然風(fēng)味。綜合考慮，選擇檸檬酸添加量20、30和40 mg/100 mL 3個水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

2. 1. 3 蔗糖添加量對荔枝草紅茶飲料品質(zhì)感官得分的影響 蔗糖添加量由2 g/100 mL增至12 g/100 mL時，荔枝草紅茶飲料的感官得分先升高后逐漸下降;在添加量4～10 g/100 mL范圍內(nèi)，飲料感官得分較高且變化幅度較小。蔗糖添加量超過10 g/100 mL后，荔枝草紅茶飲料變得太甜膩，失去了荔枝草與紅茶的天然風(fēng)味。綜合考慮，選擇蔗糖添加量4、6和8 g/100 mL 3個水平進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)。

2. 2 響應(yīng)面試驗(yàn)分析結(jié)果

2. 2. 1 響應(yīng)面模型建立及其顯著性檢驗(yàn)分析 由單因素試驗(yàn)結(jié)果選擇荔枝草汁與紅茶汁體積比、檸檬酸添加量和蔗糖添加量3個因素設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3。由表3可知，通過Design Expert 8.0建立荔枝草紅茶飲料產(chǎn)品感官得分對3個影響因素的二次方程模型為：Y=91.80+4.30A-1.05B-0.62C-1.07AB-0.82AC-1.02BC-7.54A2-4.94B2-4.49C2。

由表4可知，對響應(yīng)面模型進(jìn)行方差分析，模型的F=254.85和P<0.01，表明所建立的回歸模型極顯著，且模型失擬項(xiàng)P=0.1080>0.05，其相關(guān)系數(shù)R2=0.9978>0.8000，模型失擬項(xiàng)不顯著，表明建立的試驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂袠O顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即模型擬合程度良好，可用此模型對試驗(yàn)進(jìn)行模擬和預(yù)測分析。新建模型一次項(xiàng)因素A、B及二次項(xiàng)A2、B2和C2極顯著（P<0.01，下同），一次項(xiàng)因素C顯著（P<0.05，下同）;交互項(xiàng)因素AB和BC對飲料品質(zhì)感官得分影響極顯著，而交互項(xiàng)AC對飲料品質(zhì)感官得分影響顯著。此外，3個因素對荔枝草紅茶飲料品質(zhì)感官得分影響排序?yàn)槔笾Σ葜c紅茶汁體積比>檸檬酸添加量>蔗糖添加量。

2. 2. 2 因素交互作用分析 3個因素間交互作用對荔枝草紅茶飲料感官得分的影響。荔枝草汁與紅茶汁體積比、檸檬酸添加量對飲料感官得分的交互影響，其響應(yīng)面曲線最陡，二者的交互效應(yīng)極顯著，影響最大;檸檬酸添加量與蔗糖添加量對飲料感官得分的交互影響，其響應(yīng)面曲線很陡，二者的交互效應(yīng)極顯著，影響次之;荔枝草汁與紅茶汁體積比、蔗糖添加量對飲料感官得分的交互影響，其響應(yīng)面曲線也較陡，二者的交互效應(yīng)顯著。這與方差分析結(jié)果（表4）一致。

2. 3 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

在最佳配方（荔枝草汁與紅茶汁體積比2.3∶1、檸檬酸添加量28.7 mg/100 mL、蔗糖添加量7.84 g/100 mL）條件下，荔枝草紅茶飲料的感官得分預(yù)測值為92.5分。為進(jìn)一步檢驗(yàn)響應(yīng)面法優(yōu)化結(jié)果的可靠性，根據(jù)試驗(yàn)中的操作，對飲料的配方參數(shù)進(jìn)行修正：荔枝草汁與紅茶汁體積比2∶1、檸檬酸添加量29 mg/100 mL，蔗糖添加量8 g/100 mL，飲料的實(shí)際感官得分為93.2分，與理論預(yù)測值相差約0.76%，即該方程與實(shí)際情況較相符，也充分驗(yàn)證了新建立模型的正確性，說明響應(yīng)面設(shè)計(jì)對荔枝草紅茶飲料工藝配方的優(yōu)化結(jié)果有效。

2. 4 荔枝草紅茶飲料產(chǎn)品指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果

感官檢驗(yàn)：色澤呈翠綠色，均勻一致，無雜色;風(fēng)味具有荔枝草、紅茶特有的香氣和味道，協(xié)調(diào)柔和適宜，無不良?xì)馕?滋味口感純正;組織狀態(tài)均勻透明。

理化檢驗(yàn)：可溶性固形物含量8.57%，pH 4.1，可溶性糖含量8.09%，總酸含量0.059%，砷、鉛和銅含量分別為0.07、0.02和1.70 mg/L。

衛(wèi)生檢驗(yàn)：菌落總數(shù)≤100 CFU/mL，大腸菌群≤6 MPN/100 mL，未檢出致病菌。

3 討論

紅茶富含人體健康所需的多種營養(yǎng)元素成分，包括胡蘿卜素、維生素A、鈣、磷、鎂、鉀及異亮氨酸、亮氨酸和賴氨酸，不僅可以幫助人體腸胃消化、促進(jìn)食欲，還具有利尿、消除水腫和強(qiáng)壯心臟等功能;尤其是其中富含的黃酮類化合物具有抗酸化作用，能消除自由基，降低心肌梗塞發(fā)病率（陳星和趙雯俊，2014;劉金等，2017）。目前已有研究將紅茶與中草藥混合制備保健飲品，張澤生等（2016）以紅茶、枸杞和金銀花為主要原料，紅茶菌為菌種，制作一種發(fā)酵飲料;劉金等（2017）以靈芝酶解液和紅茶浸提液為基礎(chǔ)原料，適當(dāng)添加輔料，制備靈芝紅茶復(fù)合茶飲料。本研究以荔枝草和紅茶為原料，通過單因素和響應(yīng)面試驗(yàn)確定荔枝草紅茶飲料的最佳工藝配方：荔枝草汁與紅茶汁體積比2∶1、檸檬酸添加量29 mg/100 mL、蔗糖添加量8 g/100 mL，在此配方下制得的荔枝草紅茶飲料不僅色澤翠綠、均勻一致，還具有荔枝草與紅茶的自然風(fēng)味，營養(yǎng)與保健功能俱佳。本研究建立了荔枝草紅茶飲料工藝的回歸方程Y=91.80+4.30A-1.05B-0.62C-1.07AB-0.82AC-1.02BC-7.54A2-4.94B2-4.49C2，該回歸模型極顯著，擬合度較好;對回歸模型進(jìn)行方差分析的結(jié)果表明，荔枝草汁與紅茶汁體積比和檸檬酸添加量2個因素，以及交互項(xiàng)因素荔枝草汁與紅茶汁體積比與檸檬酸添加量、檸檬酸添加量與蔗糖添加量對飲料品質(zhì)感官得分的影響極顯著。與正交試驗(yàn)相比，響應(yīng)面法可精確評價各因素間的交互作用，找到最佳的復(fù)合指標(biāo)（盧忠英等，2017;王波等，2018）。本研究優(yōu)化的配方為荔枝草的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)提升提供了參考依據(jù)。

采用紅茶與荔枝草搭配的飲料，在色澤和滋味上均能很大程度改善荔枝草飲料原有的不足，使其顏色濃郁清亮，滋味上也由原來的苦味、微辛變得清爽微澀、苦后回甘。在自然條件下的生長過程中，荔枝草因其體內(nèi)具有高活性物質(zhì)，有抑菌、抑蟲害作用，在荔枝草的周邊其他植物生長稀少，也很少受到蟲害的影響。加工荔枝草紅茶飲料必須采用抽莖前期采收的荔枝草，其獨(dú)特的生長環(huán)境也抑制了荔枝草資源的開發(fā)利用。

本研究制備工藝選擇的原料祁門紅茶是紅茶分類中工夫紅茶的一種，紅茶的種類較多，自然產(chǎn)地也較廣，按照其加工方法與出品的茶形，一般又可分為小種紅茶、工夫紅茶、紅碎茶和紅茶茶珍等。如何利用不同分類的紅茶及其品種開發(fā)荔枝草系列飲料產(chǎn)品、拓寬食品加工新資源的利用途徑有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

采用響應(yīng)面分析法優(yōu)化得到的荔枝草紅茶飲料配方，制得飲品色澤翠綠、均勻一致，具有荔枝草與紅茶的自然風(fēng)味;且建立的回歸模型可用于實(shí)際預(yù)測。

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（責(zé)任編輯 羅 麗）