荔枝草紅茶飲料配方優化

吳存兵 吳君艷 姚妙愛 丁愛忠

摘要：【目的】優化荔枝草紅茶飲料配方，為荔枝草的開發利用提供技術支持。【方法】在單因素試驗基礎上，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，荔枝草紅茶飲料產品的感官得分為響應值，采用Box-Behnken響應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，此條件下產品感官得分為93.2分，與理論預測值（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≤100 CFU/mL，大腸菌群≤6 MPN/100 mL，未檢出致病菌。【結論】采用響應面分析法優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味;且建立的回歸模型可用于實際預測。

關鍵詞： 荔枝草;紅茶;飲料;響應面法;配方優化

中圖分類號： S567.239;TS262.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： 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生理念的增強，以具有保健功能的傳統中藥為原料，采用現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）。在紅茶的生產加工過程中發生多種化學反應，以茶多酚酶促氧化為主要反應。通過酶促反應，茶鮮葉中的化學成分發生較大變化，其中茶多酚含量可減少90%，產生新的成分如茶黃素和茶紅素等，且茶葉中的香氣物質較茶鮮葉明顯增加。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利用提供新途徑。【前人研究進展】至今，針對荔枝草的藥用研究已有不少報道。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血管排痰量法研究發現荔枝草化痰、止咳、抗炎的功效顯著;張紅霞（2010）以小白鼠為試驗對象研究了荔枝草的抗炎、鎮痛和止血作用，并證實鎮痛作用與其劑量相關，荔枝草劑量越大，鎮痛作用越強;孔慶新等（2014）的研究結果顯示，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，已有不少學者對復合飲料進行研究，宋照軍等（2008）研制了金銀花紅茶復合保健飲料;黃春秋等（2011）以新鮮橄欖和余甘果為原料，經取汁、調配后，采用液態發酵法進行酒精發酵和醋酸發酵，然后對橄欖余甘果汁的配比、醋酸發酵等主要工藝進行探討;閆征等（2011）以紫心甘薯汁、黑莓汁和蘋果汁混合制備復合果蔬汁，采用正交試驗結合感官評定確定復合果蔬汁的最佳配方;魏龍等（2016）以羅漢果和綠茶為原料，采用正交試驗對羅漢果—綠茶復合飲料加工工藝條件進行優化;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保健天然飲品。【本研究切入點】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合飲料的相關研究報道。【擬解決的關鍵問題】以荔枝草和紅茶為原料，通過單因素試驗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的影響，并以這3個影響因素為試驗變量、荔枝草紅茶飲料品質的感官得分為響應值，采用Box-Behnken試驗優化飲料產品的配方，為新型復合飲料的開發及其加工工藝提供技術支持。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

選擇在無污染環境下生長的無褐斑、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責任有限公司，蔗糖（市售一級品）購自南京甘汁園糖業有限公司，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型電熱鼓風干燥機（上海亦博實業有限公司）、FB224型電子天平（上海恒平科學儀器有限公司）、DZ-400/2L型真空包裝機（青島艾訊包裝設備有限公司）。

1. 2 試驗方法

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→加蔗糖和檸檬酸調配→灌裝→滅菌→倒置→冷卻→貼標→貯藏。

1. 2. 2 操作要點

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，使濾液組織狀態澄清、均勻。

1. 2. 3 單因素試驗設計

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，考察荔枝草汁與紅茶汁體積比對荔枝草紅茶飲料品質的影響。

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，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，考察不同檸檬酸添加量對荔枝草紅茶飲料品質的影響。

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，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，考察不同蔗糖添加量對荔枝草紅茶飲料品質的影響。

1. 2. 4 響應面試驗設計 以荔枝草紅茶飲料品質的感官得分為響應值，通過響應面設計對飲料的配方條件進行優化，確定各影響因素的最佳組合。因素水平見表1。

1. 2. 5 感官指標評定方法 選擇10名食品專業人員，依據評分標準（表2），分別對荔枝草紅茶飲料產品的色澤、風味和組織形態進行感官評定打分。

1. 2. 6 理化衛生指標測定 可溶性固形物含量以手持式糖量計測定，pH以PHC-3型酸度計測定，總酸含量參照GB/T 12456—2008的方法測定，菌落總數參照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）含量參照GB 5009.12—2017的方法測定，砷（以As計）含量參照GB 5009.76—2014的方法測定，銅（以Cu計）含量參照GB 5009.13—2017的方法測定。

1. 3 統計分析

采用Design Expert 8.0進行數據統計與結果分析。

2 結果與分析

2. 1 單因素試驗結果

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個水平進行響應面試驗。

2. 1. 2 檸檬酸添加量對荔枝草紅茶飲料品質感官得分的影響 當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，當檸檬酸添加量為20 mg/100 mL時，感官得分較高且趨于穩定;當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，產品失去了荔枝草與紅茶的天然風味。綜合考慮，選擇檸檬酸添加量20、30和40 mg/100 mL 3個水平進行響應面試驗。

2. 1. 3 蔗糖添加量對荔枝草紅茶飲料品質感官得分的影響 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，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味。綜合考慮，選擇蔗糖添加量4、6和8 g/100 mL 3個水平進行響應面試驗。

2. 2 響應面試驗分析結果

2. 2. 1 響應面模型建立及其顯著性檢驗分析 由單因素試驗結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個因素設計響應面試驗，試驗設計及結果見表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，對響應面模型進行方差分析，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P=0.1080>0.05，其相關系數R2=0.9978>0.8000，模型失擬項不顯著，表明建立的試驗模型具有極顯著統計學意義，即模型擬合程度良好，可用此模型對試驗進行模擬和預測分析。新建模型一次項因素A、B及二次項A2、B2和C2極顯著（P<0.01，下同），一次項因素C顯著（P<0.05，下同）;交互項因素AB和BC對飲料品質感官得分影響極顯著，而交互項AC對飲料品質感官得分影響顯著。此外，3個因素對荔枝草紅茶飲料品質感官得分影響排序為荔枝草汁與紅茶汁體積比>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，其響應面曲線最陡，二者的交互效應極顯著，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，其響應面曲線很陡，二者的交互效應極顯著，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，其響應面曲線也較陡，二者的交互效應顯著。這與方差分析結果（表4）一致。

2. 3 驗證試驗結果

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測值為92.5分。為進一步檢驗響應面法優化結果的可靠性，根據試驗中的操作，對飲料的配方參數進行修正：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，飲料的實際感官得分為93.2分，與理論預測值相差約0.76%，即該方程與實際情況較相符，也充分驗證了新建立模型的正確性，說明響應面設計對荔枝草紅茶飲料工藝配方的優化結果有效。

2. 4 荔枝草紅茶飲料產品指標檢驗結果

感官檢驗：色澤呈翠綠色，均勻一致，無雜色;風味具有荔枝草、紅茶特有的香氣和味道，協調柔和適宜，無不良氣味;滋味口感純正;組織狀態均勻透明。

理化檢驗：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。

衛生檢驗：菌落總數≤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、促進食欲，還具有利尿、消除水腫和強壯心臟等功能;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，制作一種發酵飲料;劉金等（2017）以靈芝酶解液和紅茶浸提液為基礎原料，適當添加輔料，制備靈芝紅茶復合茶飲料。本研究以荔枝草和紅茶為原料，通過單因素和響應面試驗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味，營養與保健功能俱佳。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;對回歸模型進行方差分析的結果表明，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感官得分的影響極顯著。與正交試驗相比，響應面法可精確評價各因素間的交互作用，找到最佳的復合指標（盧忠英等，2017;王波等，2018）。本研究優化的配方為荔枝草的產業化技術提升提供了參考依據。

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，荔枝草因其體內具有高活性物質，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，其獨特的生長環境也抑制了荔枝草資源的開發利用。

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荔枝草系列飲料產品、拓寬食品加工新資源的利用途徑有待進一步研究。

4 結論

采用響應面分析法優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味;且建立的回歸模型可用于實際預測。

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（責任編輯 羅 麗）