金露梅紅茶飲品配方研究及優(yōu)化

劉 瑋，曲宣詔，火博程，李錦萍,3，左文明，劉力寬,3，曾 陽,3*

1.青海師范大學生命科學學院，青海 西寧 810008； 2.青海省祁連縣俄博藏茶有限公司，青海 祁連 810400；3.高原科學與可持續(xù)發(fā)展研究院，青海 西寧 810016

金露梅（Potentilla fruticosa L.），又有金臘梅、金老梅、酥露花、藥王茶和棍兒茶之稱，是薔薇科（Rosaceae）、委陵菜屬（Potentilla）的落葉灌木[1]，生長在山坡草地和灌叢以及林緣等地[2]，在我國青海、甘肅、西藏、內蒙古等高海拔區(qū)域均有分布[3]。金露梅葉片泡水作為茶飲的歷史悠久[4]，其花和嫩葉均可用于泡茶[5]?，F(xiàn)代藥理學研究表明，金露梅中含有黃酮類、三萜類、多糖類[6]、醌類和鞣質類[7]等物質，有清熱解毒、清腦提神和活血調經[6,8]、降糖、降脂[9]及治療消化不良、咳嗽[10]和肺病[4]等功效。

紅茶是一種全發(fā)酵茶[11]，由于其特有的加工工藝，所以產生特殊的口感和保健功能[12]，在發(fā)酵時還可以產生茶黃素、茶紅素等成分[13-14]，這些成分使紅茶有了特定的色、香、味品質特征，形成紅茶獨特的風味[15-16]。紅茶的功效成分主要有鈣、磷、鎂、鉀[17]、沒食子酸[18]、維生素、咖啡因、氨基酸、礦物質、多糖[19]、兒茶素類、黃酮類和花色素類[20]等，有驅寒養(yǎng)胃[21]、提神消疲、舒張血管、強壯心肌[22]的作用，并且還具有減肥、降血糖[23]、抗氧化、抗腫瘤、抗突變、抗病毒[24]等生理功能。研究表明，紅茶已經成為世界上消費最大的茶類之一，是一種具有保健功效的生活飲品[25]。

茶飲品是以茶葉的水提取液或其濃縮液經過進一步調味制成的液體飲料[26]。紅茶飲品通過傳統(tǒng)發(fā)酵紅茶提取后調配或者運用紅茶濃縮汁和速溶紅茶粉調配[27]，制得的紅茶飲品色澤明艷、滋味甘甜[28]，同時保留了紅茶的有效成分，且風味更佳，色香味更持久[19]。本試驗利用青海省金露梅分布廣泛、資源豐富的獨特優(yōu)勢，研發(fā)出一款高原特色茶飲品——金露梅紅茶飲品，旨在為充分利用和發(fā)揮青藏高原特色植物的價值提供思路與參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

金露梅紅茶，青海省藥用植物資源綜合利用與開發(fā)研究創(chuàng)新團隊提供；檸檬酸、蔗糖和食鹽均為市售。

1.2 儀器及設備

儀器：電子天平；三用恒溫水箱（天津市泰斯特儀器有限公司）；高壓蒸汽滅菌鍋；無菌注射器；燒杯；錐形瓶；SZ-93自動雙重純水蒸餾器（上海亞榮生化儀器廠）。

1.3 試驗方法

1.3.1 單因素實驗設計

以感官評分為指標，分別選擇0.5∶100 g/100 mL、0.75 ∶100 g/100 mL、1 ∶100 g/100 mL、1.25∶100 g/100 mL、1.5∶100 g/100 mL和1.75∶100 g/mL 為浸提料液比；選擇 5 min、10 min、15 min、20 min、25 min 和 30 min 為浸提時間，選擇70℃、75℃、80℃、85℃、90℃和94℃（沸水）為浸提溫度；選擇10目、20目、30目、40目、50目和60目顆粒粒度進行正交實驗，考察浸提溫度、浸提時間、料液比和粒度對金露梅紅茶茶湯提取的影響。

1.3.2 正交實驗設計

在單因素實驗的基礎上，選用影響最大的3個因素（提取時間、提取溫度和料液比），每種因素3個水平對金露梅紅茶汁進行L9（33）正交提取實驗（表1）。

表1 金露梅紅茶汁提取正交試驗設計因素水平Table1 Factor level of orthogonal design for extraction of Potentilla fruticosa black tea

1.3.3 響應面試驗設計

選擇蔗糖（0 g/100 mL、2 g/100 mL、4 g/100 mL、6 g/100 mL、8 g/100 mL 和 10 g/100 mL）、檸檬酸（0 g/100 mL、0.01 g/100 mL、0.02 g/100 mL、0.03 g/100 mL、0.04 g/100 mL 和 0.05 g/100 mL）和食鹽（0 g/100 mL、0.05 g/100 mL、0.1 g/100 mL、0.15 g/100 mL、0.20 g/100 mL 和 0.25 g/100 mL）對最優(yōu)金露梅紅茶汁進行單因素試驗調味。分別從蔗糖、檸檬酸和食鹽中選取三個水平，通過響應面優(yōu)化法對金露梅紅茶飲品的配方進行優(yōu)化，從而確定各因素的最佳組合（表2）。

表2 響應面試驗因素和水平Table 2 The factors and levels of response surface analysis

1.3.4 感官指標評定方法

選擇10位食品專業(yè)的同學對金露梅紅茶汁及飲品在組織狀態(tài)、色澤、氣味、滋味方面進行感官評定打分，其中組織狀態(tài)30分、色澤20分、氣味20分、滋味30分。具體評分標準參考表3及表4。

表3 金露梅紅茶汁感官評分標準Table 3 Sensory scoring standards for Potentilla fruticosa black tea

表4 金露梅紅茶飲品感官評分標準Table 4 Sensory scoring standard of Potentilla fruticosa black tea beverage

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

Excel作圖，Design Expert 11.0 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與結果分析。

2 結果與分析

2.1 單因素對金露梅紅茶汁的影響

如圖1所示，感官評分影響最大的因素分別是料液比、提取溫度及提取時間。盡管顆粒粒度對試驗結果也有影響，但作用并不顯著。因此，選用料液比、提取溫度及提取時間進行后續(xù)的正交試驗研究。

圖1 單因素對金露梅紅茶汁提取的影響Figure 1 The effect of single factor on the extraction of Potentilla fruticosa black tea

2.2 金露梅紅茶汁正交試驗結果

正交試驗結果表明，最佳組合為A3B3C3，即提取時間25 min、提取溫度93℃、料液比1.5∶100 g/mL。由極差值結果表明，各因素對金露梅紅茶汁影響的大小為A（提取時間）＞B（提取溫度）＞C（料液比），即提取時間對金露梅紅茶汁品質影響最大，其次為提取時間和料液比。運用此最佳組合進行驗證試驗，得到的結果與正交試驗結果基本吻合，證明正交試驗L9（33）對優(yōu)化金露梅紅茶汁結果可靠（表5）。

表5 金露梅紅茶汁提取正交試驗表Table 5 Orthogonal test table for extraction of Potentilla fruticosa black tea

2.3 紅茶飲品單因素試驗結果

2.3.1 檸檬酸對金露梅紅茶飲品感官得分的影響

隨著檸檬酸添加量的增多，金露梅紅茶飲品感官得分呈先上升后下降的趨勢。當檸檬酸添加量為0.04 g/100 mL時感官得分最高（96分），檸檬酸為0 g/100 mL時感官得分最低（80分）（圖2）。

圖2 檸檬酸對金露梅紅茶飲品的影響Figure 2 The effect of citric acid on Potentilla fruticosa black tea beverage

2.3.2 蔗糖對金露梅紅茶飲品感官得分的影響

隨著蔗糖添加量的增多，金露梅紅茶飲品感官得分同樣呈先上升后下降的趨勢。當蔗糖添加量為8 g/100 mL時感官得分最高為93分，蔗糖為0 g/100 mL時感官得分最低為81分（圖3）。

圖3 蔗糖對金露梅紅茶飲品的影響Figure 3 The effect of sucrose on Potentilla fruticosa black tea beverage

2.3.3 食鹽對金露梅紅茶飲品感官得分的影響

結果如圖4所示。隨著食鹽添加量的增多，金露梅紅茶飲品感官得分也呈先上升后下降的趨勢。當食鹽添加量為0.05 g/100 mL時感官得分最高（87分），食鹽為0.25 g/100 mL時感官得分最低為77分（圖4）。

圖4 食鹽對金露梅紅茶飲品的影響Figure 4 The effect of salt on Potentilla fruticosa black tea beverage

2.4 響應面試驗結果

2.4.1 Box-Behnken試驗結果

選擇檸檬酸添加量分別為0.03 g/100 mL、0.04 g/100 mL 和 0.05 g/100 mL，蔗糖添加量分別為 6 g/100 mL、8 g/100 mL 和 10 g/100 mL，食鹽添加量分別為 0 g/100 mL、0.05 g/100 mL和0.1 g/100 mL，運用單因素試驗的結果對金露梅紅茶飲品通過響應面法進行優(yōu)化設計，設計結果如表6所示。

表6 響應面試驗分析與結果Table 6 The results of response surface analysis

2.4.2 回歸方程及顯著性分析結果

由單因素試驗結果選擇蔗糖、檸檬酸和食鹽三個因素設計響應面優(yōu)化，通過Design Expert 11.0建立金露梅紅茶飲品感官得分對3個影響因素二次方程模型為：Y=93.00+2.42A+2.03B+0.0 75C+2.21AB+0.125AC+1.03BC-1.68A2-2.53B2-5.45C2。由表7可知，對響應面模型進行方差分析，模型極顯著（F=29.53，p ＜ 0.01），相關決定系數(shù)R2=0.9743，失擬項檢驗不顯著（F=1.34，p=0.3807 ＞ 0.05），說明該模型的擬合程度較好，且真實有效，能夠較好地反應三個變量之間的關系。建立的模型A、B、AB、B2和C2極顯著（p ＜ 0.01），A2 顯著（p ＜ 0.05）?？捎么四Ｐ头治龊皖A測金露梅紅茶飲品的配方。

表7 響應面二次模型的方差分析結果Table 7 Variance analysis of response surface quadratic model

2.4.3 因素交互作用分析結果

三個因素對金露梅紅茶飲品感官得分影響如圖5所示。當食鹽添加量一定時，隨著檸檬酸和蔗糖添加量的增多，金露梅紅茶飲品感官得分升高。檸檬酸和蔗糖有相互作用，且極顯著；當檸檬酸添加量一定時，隨著蔗糖和食鹽添加量的增多，金露梅紅茶飲品感官得分先升高后下降，蔗糖和食鹽有相互作用，但并不顯著；當蔗糖添加量一定時，隨著蔗糖和食鹽添加量的增多，金露梅紅茶飲品感官得分先升高后下降，檸檬酸和食鹽有相互作用，但并不顯著。

影響較大的因素作用在響應面圖中一般表現(xiàn)為曲面較陡，反之則比較平。由圖5可知，蔗糖與檸檬酸的交互作用最陡，對金露梅紅茶的影響最強；其次是蔗糖與食鹽對金露梅紅茶飲品的交互作用；檸檬酸與食鹽對金露梅紅茶飲品的交互作用最弱。因此交互作用按照強弱依次為：AB ＞ AC ＞ BC，即 A ＞ B ＞ C，響應面優(yōu)化所得金露飲品蔗糖添加量為10%、檸檬酸添加量為0.049%、食用鹽添加量為0.055%時評分最高為95.57分。

圖5 金露梅紅茶飲品感官評分影響的響應面圖和等高線Figure 5 Response surface diagram and contour lines of the sensory score of Potentilla fruticosa black tea beverage

2.4.4 驗證實驗

分別以金露飲品蔗糖添加量為10%、檸檬酸添加量為0.05%、食用鹽添加量為0.05%對金露梅飲品進行驗證實驗，最終感官評分95分，與響應面優(yōu)化結果無顯著差異，因此該響應面優(yōu)化具有實用價值。

3 結論與討論

運用單因素試驗和正交試驗得到金露梅紅茶的最佳提取條件：即提取時間為25 min、提取溫度為93℃、料液比為1.5∶100 g/mL，此條件下提取的金露梅紅茶汁液體均勻，無沉淀，湯色明亮，有金露梅特有香氣，滋味宜人。在金露梅紅茶汁提取的基礎上，運用單因素試驗和響應面優(yōu)化并確定蔗糖、檸檬酸和食鹽添加量的變化關系，以感官得分為響應值建立多元回歸模型。結果表明，三個因素對金露梅紅茶飲品感官得分的影響大小為蔗糖添加量＞檸檬酸添加量＞食鹽添加量，得到金露梅紅茶飲品的最佳配方為蔗糖添加量為10%、檸檬酸添加量為0.049%、食用鹽添加量為0.055%。此配方下得到的金露梅紅茶飲品酸甜適中，口感細膩，有金露梅特有的香氣。

保健飲料的開發(fā)已成為一種發(fā)展趨勢[29]，而且茶飲料以其解渴、保健、便捷的特點使人們越來越青睞[30]。本試驗研究的金露梅紅茶飲品具有一定的保健功能[6]，但其在制作過程中易受多種因素的影響。一是將茶葉粉碎后再制作飲品，會導致香氣成分、色素等的損失，從而影響茶飲品色感[31]。本試驗發(fā)現(xiàn)金露梅紅茶飲品將其粉碎后對其感官得分影響不大，因此粉碎后制得的金露梅紅茶飲品的香氣成分、色素和保健功能有待進一步探究。二是茶湯提取的時間、溫度和料液比對茶湯的濁度、茶香和口感有一定的影響[32-33]。本試驗得到的金露梅紅茶茶湯的最佳提取時間為25 min、提取溫度為93 ℃、料液比為1.5∶100 g/mL，此條件得到的茶湯液體均勻，無沉淀，茶湯明亮。但隨著放置溫度升高，時間的加長，茶湯的感官評分卻并不理想，這可能是茶湯中的色素物質發(fā)生變化[21]而導致的口感變差，金露梅紅茶的保色需要進一步研究。三是金露梅紅茶飲品制備過程中，單因素試驗的結果與最終的優(yōu)化結果差異較大，這很可能由于因素之間的交互作用影響了飲品的整體感官品質。由于金露梅在青海分布廣泛，因此本研究對金露梅新食品的開發(fā)利用提供了重要的參考依據(jù)。