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(xué)生命科學(xué)學(xué)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(xué)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(nèi)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]。現(xiàn)代藥理學(xué)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(zhì)類[7]等物質(zhì)，有清熱解毒、清腦提神和活血調(diào)經(jīng)[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(chǎn)生特殊的口感和保健功能[12]，在發(fā)酵時還可以產(chǎn)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(zhì)特征，形成紅茶獨特的風(fēng)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(zhì)、多糖[19]、兒茶素類、黃酮類和花色素類[20]等，有驅(qū)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(jīng)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(jīng)過進一步調(diào)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(diào)配或者運用紅茶濃縮汁和速溶紅茶粉調(diào)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(fēng)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(shè)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(shè)計

以感官評分為指標(biāo)，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(shè)計

在單因素實驗的基礎(chǔ)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(shè)計因素水平Table1 Factor level of orthogonal design for extraction of Potentilla fruticosa black tea

1.3.3 響應(yīng)面試驗設(shè)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(diào)味。分別從蔗糖、檸檬酸和食鹽中選取三個水平，通過響應(yīng)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(yīng)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(biāo)評定方法

選擇10位食品專業(yè)的同學(xué)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(biāo)準(zhǔn)參考表3及表4。

表3 金露梅紅茶汁感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory scoring standards for Potentilla fruticosa black tea

表4 金露梅紅茶飲品感官評分標(biāo)準(zhǔn)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(jié)果分析。

2 結(jié)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(jié)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(jié)果

正交試驗結(jié)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(jié)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(zhì)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(jié)果與正交試驗結(jié)果基本吻合，證明正交試驗L9（33）對優(yōu)化金露梅紅茶汁結(jié)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(jié)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(dāng)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(dāng)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(jié)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(dāng)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(yīng)面試驗結(jié)果

2.4.1 Box-Behnken試驗結(jié)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(jié)果對金露梅紅茶飲品通過響應(yīng)面法進行優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計結(jié)果如表6所示。

表6 響應(yīng)面試驗分析與結(jié)果Table 6 The results of response surface analysis

2.4.2 回歸方程及顯著性分析結(jié)果

由單因素試驗結(jié)果選擇蔗糖、檸檬酸和食鹽三個因素設(shè)計響應(yīng)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(yīng)面模型進行方差分析，模型極顯著（F=29.53，p ＜ 0.01），相關(guān)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(yīng)三個變量之間的關(guān)系。建立的模型A、B、AB、B2和C2極顯著（p ＜ 0.01），A2 顯著（p ＜ 0.05）。可用此模型分析和預(yù)測金露梅紅茶飲品的配方。

表7 響應(yīng)面二次模型的方差分析結(jié)果Table 7 Variance analysis of response surface quadratic model

2.4.3 因素交互作用分析結(jié)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)面優(yōu)化結(jié)果無顯著差異，因此該響應(yīng)面優(yōu)化具有實用價值。

3 結(jié)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(chǔ)上，運用單因素試驗和響應(yīng)面優(yōu)化并確定蔗糖、檸檬酸和食鹽添加量的變化關(guān)系，以感官得分為響應(yīng)值建立多元回歸模型。結(jié)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(dǎo)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(zhì)發(fā)生變化[21]而導(dǎo)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(jié)果與最終的優(yōu)化結(jié)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(zhì)。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)。