速溶柚子茶粉配方及加工工藝研究

李素芬，王 琴，龔潔文，李妍馥，劉 帆

（仲愷農業工程學院 輕工食品學院，廣東 廣州 510000）

柚子（Citrus maxima(Burm)Merr.），又名文旦、香欒、朱欒、內紫，屬蕓香科。柚子味道清香、酸甜、涼潤，其中柚子肉中含有豐富的甙類物質、維生素、礦物質等成分，具有降低血糖[1]、抗氧化性等功效[2]。而柚皮中含有豐富的膳食纖維、柚皮苷、柚皮素等物質[3-4]，具有降血脂[5]、抗氧化[6-7]、抗菌[8-9]、預防動脈粥樣硬化[10]等功效。

目前，市場上以柚子作為原料生產的產品種類相對較少，成熟的大多為蜂蜜柚子茶、柚子蜜餞等一些產品[11-12]。隨著人們生活節奏的加快，越來越多大眾會選擇更加具有方便性的產品。固體飲料在我國雖較晚起步，但由于其具有體積小、方便攜帶、速溶性好、飲用方便、包裝簡易、營養衛生等特點[13-14]，逐漸成為人們生活中必不可少的消費品。

因此，試驗以速溶紅茶粉、柚子肉、柚子皮、白砂糖、檸檬酸、麥芽糊精為基本原料，制備一款具有柚子風味的速溶茶粉。①以感官評價和脫苦率為評價指標進行單因素試驗，得出柚子皮粉的最佳工藝條件。②以沉降率為評價指標對柚子肉粉的穩定性進行單因素試驗。③在單因素試驗的基礎上，選取柚子肉粉、柚子皮粉、速溶紅茶粉、檸檬酸的添加量作為響應面試驗因素，以感官評價和分散性為評價標準，研究并優化出一款具有柚子特殊風味，并且方便攜帶、營養衛生的固體飲料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

梅州沙田柚，當地市場購買；速溶茶粉（紅茶、綠茶、烏龍茶），上海翹英食品有限公司提供；白砂糖，北京甘汁園糖業有限公司提供；無水乙醇、二甘醇、氫氧化鈉均為分析純，廣州化學試劑廠提供；柚皮苷標品（純度＞95%），Sigma 公司提供；檸檬酸、卡拉膠、黃原膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na） （均為食品級），河南萬邦實業有限公司提供；麥芽糊精（食品級），廣東康達生物科技有限公司提供；β -環狀糊精（食品級），天利藥用輔料有限公司提供；水為超純水。

800Y 型高速多功能粉碎機，永康市鉑歐五金制品有限公司產品；SC-3610 型低速離心機，安徽中科中佳科學儀器有限公司產品；HH-2 型數顯恒溫水浴鍋，常州澳華儀器有限公司產品；TU-1900 型雙光束紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司產品；DW-86L388A 型超低溫保存箱，青島海爾特種電器有限公司產品；FD-1A-50 型真空冷凍干燥機，北京博醫康實驗儀器有限公司產品；CR-400 型色差儀，柯尼卡美能達有限公司產品；ME203E/02 型電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海） 有限公司產品；DHG-9023A 型恒溫干燥箱，飛迪科技有限公司產品；DSH-20A 型水分測定儀，上海菁海儀器有限公司產品；HY-200 型標準分樣篩，金源篩網有限公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 速溶柚子茶粉的生產工藝流程

柚子肉→去核、切塊→加入增稠劑→打漿→真空冷凍干燥→粉碎過篩→柚子肉粉；

柚子皮→切塊→打漿→脫苦→真空冷凍干燥→粉碎過篩→柚子皮粉；

柚子肉粉、柚子皮粉、茶粉→調配→干燥→包裝→速溶柚子茶粉。

1.2.2 操作要點

（1） 洗滌、剖果。用清水沖洗柚子表面的污漬，用刀將柚子皮和柚子肉進行分離。

（2） 切塊、打漿。將柚子肉外表面的白色囊衣和包裹肉的外層薄膜去除，并去掉肉里面的核，柚子肉備用，將柚子皮切成塊狀，留下白瓢部分。處理好的柚子肉和柚子皮分別放入打漿機進行打漿。

（3） 脫苦。先將柚子皮切成小塊，在沸水中煮4～5 min，加入β -環狀糊精后進行水浴。

（4） 打漿。將柚子肉放進打漿機內，并在打漿時加入增稠劑，使柚子肉打成膠狀。

（5） 冷凍干燥。將打漿好的柚子肉和脫苦后的柚子皮置于-41 ℃的冰箱中預冷4 h，再將其放入凍干機進行真空冷凍干燥凍干24 h，升華溫度為-48 ℃。

（6） 粉碎、過篩。把經過真空冷凍干燥后得到的柚子皮和柚子肉分別置于粉碎機進行粉碎。將獲得的柚子粉過80 目篩。

（7） 調配、混勻、干燥。加入速溶茶粉、白砂糖、麥芽糊精、檸檬酸進行調配并混合均勻，并置于45 ℃的鼓風干燥箱中干燥30 min。

1.2.3 柚子皮粉脫苦工藝優化

（1） β -環狀糊精添加量對脫苦率的影響。β -環狀糊精添加量分別為0.4%，0.5%，0.6%，0.7%，固定水浴時間60 min，水浴溫度50 ℃對柚皮進行脫苦處理，以感官評價和脫苦率為評價指標，確定β -環狀糊精添加量。

（2） 水浴時間對脫苦率的影響。水浴時間分別為40，50，60，70 min，固定β - 環狀糊精質量添加量為0.6%，水浴溫度50 ℃對柚皮進行脫苦處理，以感官評價和脫苦率為評價指標，確定水浴時間。

（3） 水浴溫度對脫苦率的影響。水浴溫度分別為30，40，50，60 ℃，固定β -環狀糊精質量添加量為0.6%，水浴時間60 min 對柚皮進行脫苦處理，以感官評價和脫苦率為評價指標，確定水浴溫度。

1.2.4 柚子肉粉穩定性工藝優化

柚子肉先經過去核、切塊處理，然后分別將0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的黃原膠；0.2%，0.3%，0.4%，0.5%羧甲基纖維素鈉；0.2%，0.3%，0.4%，0.5%卡拉膠；0.2%，0.3%，0.4%，0.5%海藻酸鈉加入柚子肉后進行打漿，最后進行冷凍干燥，以沉降率作為評價指標。

1.2.5 速溶柚子茶粉配方工藝研究

（1） 單因素試驗。①麥芽糊精添加量的影響，速溶茶粉添加量為0.25 g，柚子皮粉0.2 g，柚子肉粉2 g，白砂糖1.2 g，檸檬酸0.1 g，分別添加5%，7%，9%，12%麥芽糊精，用150 mL 溫度為85±5 ℃的蒸餾水沖泡，觀察樣品并進行感官評價和分散性測定，由此確定麥芽糊精添加量。②速溶茶粉種類的影響，速溶茶粉添加量為0.25 g，柚子皮粉0.2 g，柚子肉粉2 g，白砂糖1.2 g，檸檬酸0.1 g，麥芽糊精添加量9%，分別添加速溶紅茶粉、速溶綠茶粉、速溶烏龍茶粉，用150 mL 溫度為85±5 ℃的蒸餾水沖泡，觀察樣品并進行感官評價和分散性測定，由此確定茶粉的種類。③速溶茶粉添加量的影響，柚子皮粉0.2 g，柚子肉粉2 g，白砂糖1.2 g，檸檬酸0.1 g，麥芽糊精添加量9%，分別添加0.20，0.25，0.30，0.35，0.40 g 速溶紅茶粉，用150 mL 溫度為85±5 ℃的蒸餾水沖泡，觀察樣品并進行感官評價和分散性測定，由此確定茶粉的添加量。④柚子皮粉添加量的影響，速溶茶粉添加量為0.25 g，柚子肉粉2 g，白砂糖1.2 g，檸檬酸0.1 g，麥芽糊精添加量9%，分別添加0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 g 柚子皮粉，用150 mL 溫度為85±5 ℃的蒸餾水沖泡，觀察樣品并進行感官評價和分散性測定，由此確定柚子皮粉的添加量。⑤柚子肉粉添加量的影響，速溶紅茶粉0.25 g，柚子皮粉0.2 g，白砂糖1.2 g，檸檬酸0.1 g，麥芽糊精添加量9%，分別添加1.5，2.0，2.5，3.0，3.5 g 柚子肉粉，用150 mL 溫度為85±5 ℃的蒸餾水沖泡，觀察樣品并進行感官評價和分散性測定，由此確定柚子肉粉的添加量。⑥白砂糖添加量的影響，速溶紅茶粉0.25 g，柚子皮粉0.2 g，柚子肉粉2 g，檸檬酸0.1 g，麥芽糊精添加量9%，分別添加0.6，0.8，1.0，1.2，1.4 g 白砂糖，用150 mL 溫度為85±5 ℃的蒸餾水沖泡，觀察樣品并進行感官評價和分散性測定，由此確定白砂糖的添加量。⑦檸檬酸添加量的影響，速溶茶粉添加量為0.25 g，柚子皮粉0.2 g，柚子肉粉2 g，白砂糖1.2 g，麥芽糊精添加量9%，分別添加0.05，0.10，0.15，0.20，0.25 g 檸檬酸，用150 mL 溫度為85±5 ℃的蒸餾水沖泡，觀察樣品并進行感官評價和分散性測定，由此確定檸檬酸的添加量。

（2） 響應面試驗。在單因素試驗的基礎上，固定麥芽糊精添加量為9%，檸檬酸添加量為0.1 g，以分散性和感官評價為評價指標，對柚子肉粉添加量、柚子皮粉添加量、茶粉添加量、白砂糖添加量設計四因素三水平的中心組合分析CCD（Central Composite Design） 數學回歸模型。

響應面分析試驗因素與水平設計見表1。

表1 響應面分析試驗因素與水平設計/ g

1.2.6 相關指標的測定

（1） 柚子皮粉脫苦率的測定。精密稱取柚皮苷對照品25 mg，加入70%乙醇溶解后移入250 mL 容量瓶中，用70%乙醇溶液稀釋至刻度，搖勻配制成質量濃度為0.1 mg/mL 標準溶液，備用。分別取柚皮苷標準溶液0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mL置于10 mL 比色管中，用70%乙醇補充至5 mL，加入90%二甘醇溶液5 mL，再加4 mol/L NaOH 溶液0.1 mL，搖勻，置于40 ℃水浴保溫10 min，取出于波長420 nm 處測定其吸光度。以質量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線，得出線性回歸方程。取0.5 mL 樣液置于10 mL 的比色管中，按照標準液的方法進行處理及測定，并根據標準曲線計算柚皮苷含量[15]。

脫苦率計算公式：

（2） 柚子皮粉感官評價。請10 名食品專業學生就柚皮粉苦味進行感官評價，評分標準為很苦的分值為5～9 分，苦的分值為10～14 分，微苦的分值為15～19 分，不苦的分值為20～24 分，樣品的感官評價分數以平均分數計[16]。

（3） 柚子肉粉沉降率的測定。稱取2 g 的柚子肉粉，置于250 mL 的小燒杯中，加入100 mL 的85 ℃蒸餾水，使固體樣品充分溶解，并測定沉降率[17]。

（4） 速溶柚子茶粉分散性的測定。取樣品分散地倒入燒杯中，加入100 mL 約85 ℃的蒸餾水，用玻璃棒沿杯壁順時針攪拌，記錄茶粉完全溶解的時間，重復3 次，取平均值[18]。

（5） 速溶柚子茶粉感官評價。設計感官評價標準，請10 名食品專業學生就柚皮粉苦味進行感官評價，樣品的感官評價分數以平均分數計[16]。

感官評價見表2。

（6） 速溶柚子茶粉綜合評分。通過測定柚子茶粉的感官評價和分散性之間的關系，可計算出柚子茶粉的綜合評分。

綜合評分計算公式[19]：

（7） 水分含量測定。參照GB 5009.3—2016，速溶柚子茶粉的水分測定采用直接干燥法[20]。

（8） 微生物指標測定。分別參照GB 4789.2—2016 和GB 4789.3—2016 對速溶柚子茶粉的菌落總數和大腸菌群數進行測定[21-22]。

2 結果與分析

2.1 柚子皮脫苦工藝優化

表2 感官評價

不同處理方式對柚皮脫苦效果的影響見圖1。

柚子皮隨貯藏時間和加熱的影響，苦澀味會逐漸增強，影響柚子皮加工和食用風味。柚皮苷是柚皮中主要的苦味物質之一[9，23]，有文獻表明，當鼠李糖結合在黃酮的第7 位碳原子上，形成4,5,7 -三羥基黃烷酮- 7 -鼠李糖葡萄糖苷化合物具有苦味[24]。但是有研究表明，β -環狀糊精能夠包埋柚皮苷，從而降低柚子皮的苦澀味[25]。

從圖1（a） 可以看出，隨著β -環狀糊精添加量的逐漸增大，柚皮脫苦率逐漸增加，當β -環狀糊精的添加量為0.6%時，脫苦率和感官評價評分均達到最大值。繼續增大β -環狀糊精添加量時，脫苦率和感官評價評分均會有所下降。李琪等人[26]的研究表明，β -環狀糊精與柚皮苷分子以范德華力及氫鍵締合形成穩定的包嵌物，在水中能穩定存在并選擇性包埋柚皮苷分子，避免柚皮苷與味蕾直接接觸，從而可以在不影響柚皮營養物質的情況下達到脫苦的目的。但是，β -環狀糊精添加量過高時，包埋效果會受到影響，不利于脫苦進行，影響感官評分[27]。

從圖1（b） 可以看出，柚皮脫苦率會隨著水浴時間增加而增加，當水浴60 min 時，脫苦效果最好，脫苦率可以達到86.5%。但一旦水浴時間過長，則會使柚皮結構松軟、色澤變暗，影響感官評分。

從圖1（c） 可以看出，柚皮脫苦率會隨著水浴溫度增加而增加，當水浴溫度為50 ℃時，脫苦效果最好。但一旦水浴溫度過高，則會使柚皮結構松軟，色澤變暗，影響感官評分，這是由于溫度會影響柚皮苷的水解效果[28]。

所以得出的柚皮脫苦條件為水浴溫度50 ℃，水浴時間60 min，β -環狀糊精添加量為0.6%。

圖1 不同處理方式對柚皮脫苦效果的影響

2.2 柚子肉粉穩定性工藝優化

增稠劑對柚子肉粉穩定性的影響見圖2。

圖2 增稠劑對柚子肉粉穩定性的影響

由于增稠劑能使汁液黏度增加，使難溶的果肉顆粒均勻懸浮在汁液中，降低沉降率，所以通過改變增稠劑的種類和添加量，從而提高柚子肉粉的穩定性[17]。從圖2 可以看出，不同的增稠劑對柚子肉粉的穩定性具有顯著性的影響，其中柚子肉粉穩定性順序為黃原膠＞CMC-Na＞卡拉膠＞海藻酸鈉。隨著黃原膠質量分數的增加，柚子肉粉與汁液之間的親和力增強，柚子肉粉的分層和沉淀減少[29]。但是當黃原膠質量分數為0.5%時，產品汁液黏度的增加使產品質地稍顯黏稠，影響口感。因此，選擇添加0.4%的黃原膠作為增稠劑。

2.3 速溶柚子茶粉配方優化

2.3.1 單因素試驗

（1） 麥芽糊精添加量的影響。

麥芽糊精對分散性的影響見圖3。

圖3 麥芽糊精對分散性的影響

速溶柚子茶粉在貯藏過程中容易吸潮結塊，而麥芽糊精的乳化與賦形作用，能使柚子茶粉形成穩定顆粒結構，不易受潮，通過研究麥芽糊精的添加量，在延長產品貯藏期的同時能夠保證產品的風味和分散能力。從圖3 可以看出，隨著麥芽糊精添加量的增加，速溶柚子茶粉的分散性越好，有研究表明，當麥芽糊精均勻分布于粉體內部，有利于內部水分向外擴散遷移，減少粉末之間的粘連，能增加顆粒的流動性。但當麥芽糊精添加量達到12%時，沖調性稍有下降，這是由于麥芽糊精的添加量過多，干燥時會受熱結塊，不易分散在水中[19]。選擇9%的麥芽糊精添加量，能夠使速溶柚子茶粉成品流動性好，不易受潮，并有較好的分散性。因此，結合沖調性和感官評價，選擇9%的麥芽糊精添加量。

（2） 速溶茶粉種類的影響。

速溶茶粉種類的影響見圖4。

從圖4 可以看出，速溶茶粉種類對產品感官評分影響較大，其中選擇紅茶時產品得分最高，紅茶味道醇厚，跟柚子的清香能充分搭配；相反，綠茶和烏龍茶的苦澀味會影響口感。由感官評分得出紅茶味道醇厚，能使產品有更好的滋味，結合單因素試驗結果，確定速溶茶粉種類為紅茶。

（3） 速溶茶粉用量的影響。

速溶茶粉用量的影響見圖5。

從圖5 可以看出，柚子茶粉的分散性隨著茶粉用量的增加而變差。當速溶茶粉添加量增加時，產品感官評分呈上升趨勢，在茶粉用量為0.2 g 的時候評分達到最高值88.3 分，此時產品帶有柚子的清香和紅茶醇厚的滋味，一旦速溶茶粉的用量過高，茶粉的味道就會掩蓋柚子的清香味，使感官評價下降。

（4） 柚子皮粉用量的影響。

柚子皮粉用量的影響見圖6。

圖4 速溶茶粉種類的影響

圖5 速溶茶粉用量的影響

圖6 柚子皮粉用量的影響

從圖6 可以看出，柚子茶粉的分散性隨著柚子皮粉用量的增加而變差。當柚子皮粉用量增加時，產品感官評分增加，在柚子皮粉用量為0.2 g 的時候評分達到最高值88 分，這是由于柚皮中含有柚皮苷等苦味物質，雖然經過脫苦處理，但當柚皮粉的添加含量較高時，苦味會稍有增加，影響口感。

（5） 柚子肉粉用量的影響。

柚子肉粉用量的影響見圖7。

圖7 柚子肉粉用量的影響

從圖7 可以看出，當柚子肉粉用量為2 g 的時候，速溶柚子茶粉的整體感官評價和分散性最好。若柚子肉粉用量過高，會使風味過于濃郁，并且柚子肉粉含糖量高，溶于水后易形成結塊，使產品分散時間隨柚子肉粉用量的增加而延長。而當含量較低時，不利于造粒，柚子的風味又突顯不出，口感不夠醇厚。

（6） 白砂糖用量的影響。

白砂糖用量的影響見圖8。

圖8 白砂糖用量的影響

從圖8 可以看出，當白砂糖用量增加時，產品感官評分呈上升趨勢，白砂糖主要影響產品的滋味，促進產品風味更加香甜，在白砂糖用量為1.2 g 時，產品整體感官評價最好，隨著白砂糖的用量增加，糖的甜度會影響柚子茶原有的味道，感官評分會有所下降。由于白砂糖用量過高會影響產品黏度，使產品成型性增大，所以當白砂糖用量超過1.2 g 時，產品分散時間延長。

（7） 檸檬酸用量的影響。

檸檬酸用量的影響見圖9。

從圖9 可以看出，檸檬酸用量對速溶柚子茶粉的分散性影響不大，但是對產品感官評分影響較大，由于酸度過大，產品感官評分會下降，而酸度不夠又無法帶出柚子的風味。因此，在檸檬酸用量為0.1 g時，產品整體感官評價最好。

2.3.2 響應面試驗

利用Design Expert.10 軟件對試驗進行編碼，根據編碼進行試驗，得出產品分值。

響應面分析方法與結果見表3。

圖9 檸檬酸用量的影響

表3 響應面分析方法與結果

用響應面分析法對響應面分析試驗結果和所建立的數學模型進行方差分析。

方差分析見表4。

對各因素進行回歸擬合，得到回歸方程：

從表3 可以看出，各個因素中，一次項A、D，二次項A2、B2、C2、D2，交互項BC 對速溶柚子茶粉的綜合評分都有極顯著性影響（p＜0.01），交互項AB、AD 對速溶柚子茶粉的綜合評分有顯著的影響（p＜0.05）。方程顯著性檢驗的決定系數R2=0.993 4，說明自變量與因變量之間有極顯著的回歸關系，因此可以用此模型對速溶柚子茶粉的感官評價進行分析和預測。綜合F 值檢驗數據可知，試驗中各個因素對成品柚子奶茶固體飲料評價影響順序由大到小依次為柚子肉粉用量＞速溶茶用量＞柚子皮用量＞白砂糖用量。

2.3.3 各因素交互作用的響應面圖

不同因素交互作用響應面圖見圖10。

根據交互作用響應面曲面圖可以看出，響應面圖形呈凸起的曲面，曲面頂端紅標為最高點即為響應面最高點，也即最大值，這就說明分析的因素水平存在極值，響應面曲面陡峭和登高線呈橢圓形，說明速溶茶粉和白砂糖之間、速溶茶粉和柚皮肉粉之間、白砂糖和柚子皮粉之間的交互作用對產品的綜合評分有明顯的影響。利用Design Expert 軟件獲得出速溶柚子茶粉最優配方為柚子肉粉1.82 g，柚子皮粉0.14 g，速溶紅茶粉0.24 g，白砂糖1.06 g，檸檬酸0.1 g，麥芽糊精9%。最優組合下速溶柚子茶粉綜合評分最高（見表5），速溶柚子茶粉粉狀干爽，分散性良好，茶湯色澤均勻渾濁，具有紅茶和柚子的風味，因此根據響應面優化分析可以得出速溶柚子茶粉配方的最優方案。速溶柚子茶粉水分含量為2.98%±0.05%，符合≤5%的GB 5009.3—2016 國家標準；細菌總數、大腸菌群、致病菌均未檢出，符合GB 4789.2—2016 和GB 4789.3—2016 國家標準。

驗證結果見表5。

表4 方差分析

圖10 不同因素交互作用響應面圖

表5 驗證結果

3 結論

通過單因素試驗探究出柚皮最好的脫苦條件為水浴溫度50 ℃，水浴時間60 min，β -環狀糊精添加量0.6%，得到苦味較低的柚子皮粉。選用0.4%的黃原膠作為增稠劑提高柚子肉粉的穩定性。通過響應面試驗分析法對速溶柚子茶粉配方進行優化，得出柚子肉粉1.82 g，柚子皮粉0.14 g，速溶紅茶粉0.24 g，白砂糖1.06 g，檸檬酸0.1 g，麥芽糊精9%的最優配方。速溶柚子茶粉，具有紅茶的風味和柚子的清香，沖泡的茶湯色澤均勻、無雜質，并且具有一定的營養價值。最佳配方的速溶柚子茶粉分散性為12.95±0.06 s，感官評價為89.73±0.97 分，水分含量為2.98%，符合≤5%的GB 5009.3—2016 國家標準；細菌總數、大腸菌群、致病菌均未檢出，符合GB 4789.2—2016 和GB 4789.3—2016 國家標準。