正交試驗(yàn)優(yōu)化火龍果保健茶制作工藝研究

周桃英，侯應(yīng)霞，舒淑芬

正交試驗(yàn)優(yōu)化火龍果保健茶制作工藝研究

周桃英1，侯應(yīng)霞2，舒淑芬3

（1.黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 黃岡 438002；2.湖北省農(nóng)業(yè)科技人才辦公室，湖北 武漢 430070；3.黃岡市公共檢驗(yàn)檢測中心，湖北 黃岡 438000）

研制以金銀花、菊花、火龍果為原料、口感和營養(yǎng)最優(yōu)配方的火龍果保健茶。首先，用單因素試驗(yàn)研究浸提火龍果的影響因素，再用正交試驗(yàn)探索浸提的最佳條件，利用單因素實(shí)驗(yàn)探索四個(gè)因素在配方中的影響程度，繼續(xù)使用正交實(shí)驗(yàn)得出口感的最優(yōu)配方。主要利用這兩種實(shí)驗(yàn)交錯(cuò)研究保火龍果復(fù)合保健茶的最優(yōu)配方。通過各種評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，研究各個(gè)因素對各種品質(zhì)的影響，從而確定復(fù)合保健茶飲料的最優(yōu)條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：火龍果保健茶感官評價(jià)的分?jǐn)?shù)最高配方是：金銀花的浸提液添加量為35%，火龍果的浸提液添加量為30%，菊花的浸提液添加量為10%，蜂蜜的添加量為18%。

火龍果；金銀花；菊花；保健茶；制作工藝

本文以火龍果、菊花、金銀花為實(shí)驗(yàn)的主要材料，首先，采用單因素試驗(yàn)了解各個(gè)因素的取值范圍，再對其配方和各個(gè)因素的比例進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，確定其最佳配方，然后通過添加各種添加劑完善其口感，以研究火龍果保健茶的最優(yōu)質(zhì)的配方。

金銀花也被人們叫做忍冬花，“金銀花”這一稱號出自《本草綱目》記載，因?yàn)榻疸y花最開始時(shí)候花的顏色為白色，后期開放一段時(shí)間，更為成熟后變?yōu)辄S色，因此得名為金銀花，屬于忍冬科忍冬屬的植物。自古時(shí)候以來，它的藥用價(jià)值都被大家廣為所熟知，在民間流傳著它的各種藥方。其藥用功效是清熱解毒為主，主治溫病發(fā)熱一系列的不適病癥。通過現(xiàn)代的各種實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果證明，金銀花對溶血性鏈球菌、金黃葡萄球菌等多種致病菌及上呼吸道感染致病病毒等有十分強(qiáng)的克制力，除此之外還可加強(qiáng)免疫力、消炎、解熱、止血[1]，所以在臨床用途中十分普及。

菊花通過人的手工摘取、快速風(fēng)干、生曬蒸曬還有烘焙一系列十分復(fù)雜的步驟而制作成干菊花，沖泡后才形成了菊花茶。依據(jù)古代書籍的記載，菊花的味道入口微苦,但是回味馬上回甜，菊花能夠忍受寒冷，有一定的清熱解毒、清肝明目、消炎的保健功效。除此外，人們在日常生活中，經(jīng)常飲用菊花茶來消解暑氣、燥熱，并且價(jià)格較為便宜，在人們?nèi)粘Ｉ钪休^為受歡迎。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料

火龍果、金銀花、菊花、蜂蜜、新鮮檸檬。

1.2 儀器

電子秤，電磁爐，不銹鋼鍋，水浴鍋，粉碎機(jī)，布氏漏斗，抽濾瓶，膠管，抽氣泵，濾紙，微波爐。

1.3 感官評定

本試驗(yàn)預(yù)計(jì)邀請5名感官評定人員,組成火龍果保健茶的感官品評小組,分別對產(chǎn)品的色澤、表觀狀態(tài)、口感、組織狀態(tài)以及香氣等各個(gè)方面，綜合評價(jià)進(jìn)行品評并給出相應(yīng)分?jǐn)?shù),所得的結(jié)果為各項(xiàng)得分相加，取所有打分人員分?jǐn)?shù)的分均值，作為最后得分，滿分為100分,評分標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 火龍果保健茶的感官質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 工藝流程

2.2 浸提液制備

(1)主要制備的浸提液：金銀花浸提液、菊花浸提液、火龍果浸提液，按下列步驟進(jìn)行。

(2)選材：選擇近年來生長的顏色鮮亮、枝干較粗壯、無霉?fàn)€、無蟲蛀的干燥菊花和金銀花。

(3)清洗：先蕩滌中草藥中的雜質(zhì)和霉?fàn)€部分，再用干凈的水去除表面粘著的泥沙和塵土，再用手輕輕搓洗，保證藥材干凈[3]。

(4)切碎：用粉碎機(jī)將中草藥粉碎成細(xì)小的細(xì)末,有利于浸提。

(5)浸提：菊花和金銀花分別稱取，然后以固液比1：10加入水，煮沸后保溫90min完成浸提。

火龍果浸提液制備見2.4。

(6)過濾：選擇合適的篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，過濾2-3次，直到無明顯雜質(zhì)，除去藥草殘?jiān)?/p>

(7)定容：過濾完成后，將其倒入容量瓶，加入純水定容至100ml，使每次實(shí)驗(yàn)完成后所獲得的浸提液在容量瓶內(nèi)的濃度都相差較小,并在后面所有中草藥浸提中都保持最后浸提液為100ml，盡量使其濃度差異減小，以減小誤差。

(8)脫氣：迅速加熱至95℃,用來排除提取液中的空氣和氣泡，避免后期由于氧化作用而引起色澤、風(fēng)味的變動(dòng)及腐爛。

(9)灌裝和壓蓋：在脫氣后應(yīng)快速進(jìn)行灌裝、壓蓋等操作，以避免空氣中細(xì)菌將提取液污染，造成提取液變質(zhì)。

(10)殺菌：將已經(jīng)封蓋后的瓶子放在100℃沸水中進(jìn)行殺菌消毒15min，保證提取液無污染。

2.3 制備檸檬汁

選取鮮亮新鮮的優(yōu)質(zhì)檸檬，將檸檬表皮用鹽粒搓洗直至表皮干凈，然后切片、去籽，擠出檸檬果肉的果汁，切記不可擠壓過度，使檸檬皮中的水分滲出過多，也不可使籽去除不干凈產(chǎn)生苦澀味。

2.4 研究火龍果的最優(yōu)浸提

稱取火龍果樣品2g，放入三角燒瓶中,在制訂的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃下規(guī)定的液固比、溫度、時(shí)間三個(gè)不同影響因數(shù)條件進(jìn)行浸提,浸提完畢后再抽濾，并且少量多次沖洗三角燒瓶和濾渣,合并所有濾液,得到火龍果浸提液。吸取一定體積浸提液,研究提取液中黃酮、多糖含量的多少，并按評分表的要求，作為評價(jià)指標(biāo)對提取液進(jìn)行打分，經(jīng)單因素實(shí)驗(yàn)來確定各因素水平，（如表2）確定最佳浸提條件[4]。

表2 火龍果提取液單因素水平表

2.4.1 指標(biāo)測定

(1)黃酮含量測定

用蘆丁的標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，檢測波長為505nm，再由標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算樣品中黃酮含量（mg/g）。

(2)多糖含量測定

用燥至恒重的葡萄糖繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，檢測波長為490nm，由標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算樣品中多糖含量（mg/g）。以上2種成分的測定均以相應(yīng)試劑為空白對照，采用紫外可見分光光度計(jì)比色。計(jì)算均按樣品的干重（將原料放置于烘干箱內(nèi)，用100℃烘干至恒重，測定其干物率）來進(jìn)行。

(3)感官審評

感官品質(zhì)參考表1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分。

2.4.2 最優(yōu)浸提條件進(jìn)行組合優(yōu)化的正交實(shí)驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)選取浸提溫度、浸提時(shí)間、料液比三個(gè)影響因素，進(jìn)行更進(jìn)一步優(yōu)化浸提條件的正交實(shí)驗(yàn)，以感官評價(jià)為實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)（如表3）。

表3 火龍果保健茶最優(yōu)浸提條件正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

2.5 單因素試驗(yàn)

在工藝條件和其他原料添加量相同的情況下，保持每一批提取液都保持相差不多的濃度下，設(shè)計(jì)4個(gè)對火龍果保健茶配方有影響的因素,即金銀花浸提液使用量、火龍果浸提液使用量、菊花浸提液以及蜂蜜添加量分別進(jìn)行試驗(yàn)。以100ml為定容計(jì)算值，向其中添加四個(gè)不同因素的變量，再定容至100ml，通過感官評定，分析各個(gè)因素的最佳添加量的范圍，按照表4依次改變其中一個(gè)因素的取值，對火龍果保健茶配方進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，按照表1的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對配方進(jìn)行感官評價(jià)。

表4 火龍果保健茶單因素水平

2.6 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)選取火龍果浸提液使用量、金銀花浸提液使用量、菊花浸提液使用量、蜂蜜添加量四個(gè)實(shí)驗(yàn)因素，以感官評價(jià)為實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，如表5。

表5 火龍果保健茶的正交實(shí)驗(yàn)因素水平表

2.7 風(fēng)味改良試驗(yàn)

提取液配制的保健茶配比度、甜度、口感等，尚未達(dá)到最佳的口感和體驗(yàn)，需要研究其配比量、酸添加量、糖類添加量等，以改善口感風(fēng)味。另外,天然中草藥保健茶的苦澀感也是不能避免的,試驗(yàn)通過不同的種類、不同劑量添加劑進(jìn)行比照試驗(yàn),尋求火龍果保健茶最佳配方和最佳口感。

3 結(jié)果與分析

3.1 火龍果最優(yōu)浸提單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過實(shí)驗(yàn)可以得到，不同浸提溫度、浸提時(shí)間、料液比對火龍果浸提的營養(yǎng)成分及保健茶品質(zhì)的影響見表6。

3.1.1 料液比

在水浴加熱的條件下，先把浸提溫度設(shè)計(jì)為100℃，浸提時(shí)間為80min，采用5個(gè)不同的料液比（1：50、1：60、1：70、1：80、1：90）進(jìn)行浸提，研究不同條件下的料液比對火龍果茶提取液中多糖、黃酮以及湯色、香氣、口味的各種影響。從表6中的研究信息可知，隨著料液比的下降，火龍果茶的多糖和黃酮溶解在水中的量呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢，當(dāng)料液比為1：70時(shí)，火龍果茶的黃酮溶出量最高，為43.69mg/g，極明顯高于其余料液比；多糖含量為9.11mg/g，極明顯高于料液比1：50、1：80、1：90時(shí)，與料液比1：60的差異不大；而湯色呈黃綠、明亮，顯淡姜味、較甜。湯色、香氣、味道的綜合得分最高，為88分。經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和口感的綜合考慮，選擇1：70為火龍果提取液的最佳料液比。

3.1.2 浸提溫度

在水浴加熱的條件下，按料液比的研究結(jié)果采用1：70的條件，并設(shè)計(jì)浸提時(shí)間為80min的浸提時(shí)間下，采用5個(gè)不同的浸提溫度（60、70、80、90、100℃）來進(jìn)行浸提，研究不同浸提溫度對火龍果茶提取液中黃酮和多糖，以及提取液湯色、香氣、味道的影響。從表6中的鉆研信息可知，隨著浸提溫度的升高，火龍果茶浸提液中的黃酮、多糖含量出現(xiàn)逐漸增多的變化趨勢。當(dāng)浸提溫度為100℃時(shí)，火龍果浸提液的黃酮和多糖溶解在水中的量最高，分別為71.89mg/g和9.08mg/g，高于其他浸提溫度，但火龍果浸取液呈深黃色，略顯姜味，甜味重，審評分?jǐn)?shù)不高（75分）；而80℃浸提液綜合評分最高，但多糖和黃酮的溶出量較低，分別為35.03mg/g和7.56mg/g，可見保健成分溶出量高，品質(zhì)不一定最佳。經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和口感的綜合考慮，選擇90℃為火龍果提取液的最佳浸提 溫度。

表6 火龍果最優(yōu)浸提條件單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.1.3 浸提時(shí)間

在水浴加熱的條件下，經(jīng)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按照實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的料液比為1：70，浸提溫度為100℃，采用5個(gè)不同浸提時(shí)間（25、45、65、85、105min），研究不同浸提時(shí)間對火龍果茶提取液中黃酮和多糖，以及提取液湯色、香氣、滋味的影響。從6中的研究信息可知，隨著浸提時(shí)間的逐漸變長，火龍果茶浸提液的黃酮和多糖溶出量呈現(xiàn)逐漸增多的變化趨勢，當(dāng)浸提時(shí)間超過85min，黃酮和多糖溶解在水中的量出現(xiàn)下降，可能是因?yàn)榻釙r(shí)間過長，造成多糖和黃酮類化合物中部分不穩(wěn)定成分被氧化和分解。當(dāng)浸提時(shí)間為85min時(shí)，火龍果茶浸提液的黃酮溶出量最高，為83.63mg/g，極顯著高于其他設(shè)置的浸提溫度，多糖含量為11.28mg/g，極明顯高于浸提時(shí)間為25min的情況，與其他浸提時(shí)間處理差異不顯著，而湯色黃綠、明亮，略顯姜味、甘甜、生津，經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和口感的綜合考慮，選擇85min為火龍果提取液的最佳浸提時(shí)間。

3.1.4 最優(yōu)浸提條件組合優(yōu)化的正交實(shí)驗(yàn)

表7 正交實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)前面各種不同浸提條件產(chǎn)生的不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異,為了獲得最優(yōu)浸提條件，為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了更優(yōu)化的正交實(shí)驗(yàn)（如表3）進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，探討火龍果的最優(yōu)浸提條件已達(dá)到浸提的最優(yōu)水平，并對實(shí)驗(yàn)各類結(jié)果進(jìn)行方差分析，確定最佳的配比配方（如表7）。

由表3和表7，可知影響火龍果浸提的最優(yōu)浸提條件的順序?yàn)椋築＞C＞A，即浸提溫度>浸提時(shí)間>料液比。火龍果浸提的最優(yōu)浸提條件是：A2B2C1,即料液比1:70、浸提溫度90℃、浸提時(shí)間75min為火龍果浸提的最優(yōu)浸提條件。

3.2 保健茶配方組成單因素試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 金銀花浸提液添加量對保健茶的影響

以100ml為一容量定值,加入菊花浸提液15%、蜂蜜5%、火龍果浸提液10%,金銀花浸提液添加量分別為10%、20%、30%、40%以及50%，再將溶液定容至100ml,進(jìn)行火龍果保健茶配方研究,根據(jù)感官評定的實(shí)驗(yàn)打分，依據(jù)分?jǐn)?shù)結(jié)果來確定最佳的金銀花浸提液添加量。不同的金銀花浸提液添加量對產(chǎn)品感官評定結(jié)果見表8。

表8 金銀花浸提液添加量對配方的影響表

從表8中可知，30%的金銀花浸提液添加量效果最佳，所以選擇30%的添加量為正交試驗(yàn)考察范圍。

3.2.2 火龍果浸提液添加量對保健茶的影響

以100ml為一容量定值，加入金銀花浸提液30%、菊花浸提液15%、蜂蜜5%,火龍果浸提液添加量分別為10%、20%、30%、40%以及50%，再將溶液定容至100ml,進(jìn)行火龍果保健茶配方的研究,根據(jù)感官評定的實(shí)驗(yàn)打分，依據(jù)分?jǐn)?shù)結(jié)果來確定最佳的火龍果浸提液添加量。不同的火龍果浸提液添加量對產(chǎn)品感官評定結(jié)果見表9。

表9 火龍果浸提液添加量對配方的影響表

從表9中可知,30%的火龍果浸提液添加量效果最佳,所以選擇30%的添加量為正交試驗(yàn)考察范圍。

3.2.3 菊花浸提液添加量對火龍果保健茶的影響

以100ml為一容量定值，加入火龍果浸提液30%、蜂蜜添加量為5%，火龍果浸提液30%，菊花浸提液添加量分別為5%、15%、25%、35%以及45%，再將溶液定容至100ml，進(jìn)行火龍果保健茶配方的研究,根據(jù)感官評定的實(shí)驗(yàn)打分，依據(jù)分?jǐn)?shù)結(jié)果來確定最佳的菊花浸提液添加量。不同的菊花浸提液添加量對產(chǎn)品感官評定結(jié)果見表10。

表10 菊花浸提液添加量對配方的影響表

從表10中可知, 15%菊花的提取液添加量效果最佳，所以選擇15%的添加量為正交試驗(yàn)考察范圍。

3.2.4 蜂蜜添加量對火龍果保健茶影響

以100ml為一容量定值,加入火龍果浸提液30%、菊花浸提液15%、火龍果浸提液30%，蜂蜜的添加量分別為5%、15%、20%、25%以及30%，再將溶液定容至100ml，進(jìn)行火龍果保健茶配方研究,根據(jù)感官評定的實(shí)驗(yàn)打分，依據(jù)分?jǐn)?shù)結(jié)果確定最佳的蜂蜜添加量。不同添加量的產(chǎn)品感官評定結(jié)果見表11。

表11 蜂蜜添加量對配方的影響表

從表11中可知,15%的蜂蜜添加量效果最佳,所以選擇15%的添加量為正交試驗(yàn)考察范圍。

3.3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)前面各種添加量的單因素試驗(yàn)結(jié)果,設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)因素的各類水平見表5，實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果見表12，并對實(shí)驗(yàn)各類結(jié)果進(jìn)行方差分析，確定最佳的配比配方，見表12。

由表5和表12，可知,影響最佳配方工藝的因素主次順序?yàn)?A>B>D>C,即金銀花浸提液>火龍果浸提液>菊花浸提液>蜂蜜。通過方差分析可知,配方工藝的最佳工藝條件是：A3B2C3D1,即金銀花浸提液35%、火龍果浸提液30%、菊花浸提液10%、蜂蜜18%為最佳配方。

表12 正交實(shí)驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析

3.4 風(fēng)味改良實(shí)驗(yàn)結(jié)果

依據(jù)上述研究配比配方得到的最佳火龍果茶，在味道上還存在中草藥中固有的苦澀感?？酀母杏|主要是因?yàn)橥僖褐械牡鞍踪|(zhì)與丹寧或多酚構(gòu)造等產(chǎn)生沉淀或聚合物，使口腔組織感受到粗糙的折皺感[5]。植物浸提液中鞣質(zhì)、類黃酮類生物堿、原花色素類等都能造成口腔的苦澀感和不適感。這些物質(zhì)也正是保健茶的功能和風(fēng)味的主要構(gòu)成物質(zhì)，不能一味去強(qiáng)求地清除，研究實(shí)驗(yàn)在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上挑選了以白砂糖、葡萄糖調(diào)整酸比，并且添加β-環(huán)狀糊精(β-CD)、食鹽以去除其中的苦澀感。

糖酸比調(diào)整是用來調(diào)節(jié)火龍果保健茶口感調(diào)整的基礎(chǔ)與關(guān)鍵，食鹽能遮蓋住味蕾對苦味的不適感，能減少保健茶的苦感和澀感，能夠起到遮蓋中草藥苦味的作用。β-環(huán)狀糊精(β-CD)溶液清散通明，口感滑藏，無苦澀感，對黃酬起了一定的包埋作用，不僅保證了保健的功能，還改善了保健茶的醇厚感。表13是1L保健茶中添加各類添加劑的彼此相互配比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由表可知以1L保健茶中加添加食鹽0.20g、砂糖40g、環(huán)狀糊精0.40g、檸檬酸4ml為最佳配比，可以達(dá)到最佳的口感。

表13 保健茶中添加各添加劑的相互配比試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

經(jīng)過一系列的配比研究可得，火龍果保健茶的配方為：在火龍果浸提條件為料液比1:70、浸提溫度90℃、浸提時(shí)間75min，浸提效果最好。并且在火龍果浸提液添加量30%、金銀花浸提液添加量35%、菊花浸提液添加量10%、蜂蜜浸提液添加量18%的配比條件下，火龍果保健茶感官評分和保健價(jià)值評分都比較高。根據(jù)各種添加劑的相互配比的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知以1L保健茶中加添加食鹽0.20g、砂糖40g、環(huán)狀糊精0.40g、檸檬酸4ml為最佳配比，此配方為最佳火龍果保健茶最佳配方。

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TS218+.1

A

1672-1047（2022）05-0111-06

10.3969/j.issn.1672-1047.2022.05.28

2022-09-11

黃岡市科技計(jì)劃項(xiàng)目“非濃縮還原火龍果汁超高壓殺菌工藝研究”（XQYF2021000029）。

周桃英，女，湖北武穴人，教授，生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院院長。研究方向：飲料加工。

[責(zé)任編輯：秦春娥]