紅茶、玫瑰花發酵乳飲料工藝技術的優化

李春梅，陳恩海，韓佳臨，沈冰，劉永智

（廣西職業技術學院，廣西 南寧 530226）

茶葉是全世界公認的一種功能性食品。飲茶作為一種健康的生活習慣，在我國具有悠久的歷史文化。茶葉中含有豐富的功能性活性成分[1-3]，如茶多酚、茶多糖、茶氨酸、茶皂苷，在調節血壓和糖脂代謝、防治動脈粥樣硬化、調節腸道菌群、降低癌癥及慢性病風險、促進認知和調節情緒等方面具有一定的作用[4-8]。發酵乳是目前人們日常生活中常見的健康食品，富含活性菌類，具有調節腸道健康，提供人體必需的營養物質，并有改善乳糖不耐的作用[9-10]。當茶葉與乳制品混合食用時，茶多酚類物質會與乳制品中的蛋白質、多肽、氨基酸和維生素等抗氧化成分發生協同效應，增強體內抗氧化酶活性和血液抗氧化性，并對兩種物質原有的抗氧化等作用產生有益影響[11-13]。玫瑰花中含有豐富的黃酮、酚酸、多糖、膳食纖維、氨基酸、亞麻酸等多種對人體有益的活性成分[14-16]，在抗菌、抗抑郁、調節血糖等方面有一定的作用。此外，還有大量的研究表明，玫瑰花在美容、養顏等方面也有一定的功效[17-19]。因此，本文研制一種添加紅茶和玫瑰花混合粉的殺菌型發酵乳飲料，以期為茶葉、玫瑰花、發酵乳開辟應用新途徑，同時為其附加值的提升提供理論和實踐參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

純牛奶：廣西農墾西江乳業有限公司；檸檬酸、蘋果酸、穩定劑（果膠與可溶性大豆多糖質量比1∶1）、瑞士乳桿菌：喬富健康食品（安徽）科技有限公司；速溶紅茶粉、超細玫瑰花粉：徐州大自然食品有限公司；白砂糖：鄭州好運來食品化工有限公司。

1.2 儀器與設備

凱氏定氮儀（SKD-200）：鞏義市英峪予華儀器廠；恒溫水浴鍋（HH·S11-Ni6）：北京長安科學儀器廠；電子分析天平（ME204）：梅特勒-托利多（上海）儀器有限公司；高壓均質機（SRH60-70）：上海申鹿均質機有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9070A）：上海一恒科學儀器有限公司；離心機（DT5-2）：北京醫用離心機廠。

1.3 紅茶、玫瑰花混合發酵型乳飲料加工工藝

1.3.1 操作要點

純牛奶加熱到42 ℃，加入菌種進行發酵，發酵至pH3.6 為終點，破乳、均質后作為發酵基料。將紅茶粉、玫瑰花粉與穩定劑、白砂糖干混混勻，用60 ℃的熱水攪拌溶解，加入到冷卻至30 ℃以下的發酵基料中，緩慢加入濃度為20%的檸檬酸和蘋果酸的混合酸（2 種酸的質量比為1∶1），邊加邊攪拌均勻，以調節溶液的pH 值，用水定容至1 000 mL，產品在20 MPa 壓力下均質，然后加熱到95 ℃保溫5 min，冷卻，即制得紅茶、玫瑰花發酵乳產品。

1.3.2 產品穩定性試驗測定

取產品20 g，記為M1，4 000 r/min 離心5 min，倒出上清液，沉淀物在95 ℃烘箱中烘干，測定質量，記為M2。沉淀率（A，%）計算公式如下。

1.3.3 產品的感官評價

感官評定小組由隨機挑選的10 名具有茶和乳飲料研發經驗的人員組成，采用100 分制，對研制的產品的口感、風味、組織狀態開展盲評，取平均分。感官評分標準見表1。

表1 感官評分標準Table 1 Standards of sensory score

1.3.4 蛋白質含量的測定

參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法進行測定。

1.3.5 微生物檢測方法參照GB 4789.26—2013《食品安全國家標準食品微生物學檢驗商業無菌檢驗》進行測定。

1.3.6 單因素試驗

1.3.6.1 紅茶粉與玫瑰花粉質量比對產品品質的影響

根據該產品加工工藝，分別添加質量比為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3 的紅茶粉與玫瑰花粉混合粉，研制產品，對產品進行感官評分。

1.3.6.2 紅茶粉與玫瑰花粉混合粉添加量對產品品質的影響

根據該產品加工工藝，分別添加1%、2%、3%、4%、5%、6%的紅茶粉與玫瑰花粉混合粉，研制產品，對產品進行感官評分，并測定沉淀率。

1.3.6.3 穩定劑添加量對產品品質的影響

根據該產品加工工藝，分別添加0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%的穩定劑，研制產品，對產品進行感官評分，并測定沉淀率。

1.3.6.4 發酵乳基料添加量對產品品質的影響

根據該產品加工工藝，分別添加35.0%、37.5%、40.0%、42.5%、45.0%、47.5%發酵乳基料，制備產品，對產品進行感官評分，并測定沉淀率。

1.3.6.5 產品pH 值對產品品質的影響

根據該產品加工工藝，分別調節pH4.4、4.2、4.0、3.8、3.6、3.4 制備產品，對產品進行感官評分，并測定沉淀率。

1.3.6.6 白砂糖添加量對產品品質的影響

根據該產品加工工藝，分別添加4%、6%、8%、10%、12%、14%白砂糖溶解，制備產品，對產品進行感官評分，并測定沉淀率。

1.3.6.7 響應面試驗

根據單因素試驗結果，對產品品質影響較大的5 個因素開展響應面試驗。響應面優化試驗因素與水平見表2。

1.4 數據處理

通過數據統計分析軟件Design Expert 8.0.6 進行Box-Behnken 響應面回歸試驗設計分析和繪圖，通過IBM SPSS Statistics 20 對單因素進行方差分析，P＜0.05差異顯著，P＜0.01 差異極顯著，具有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 紅茶粉與玫瑰粉質量比的確定

紅茶粉與玫瑰花粉質量比對產品感官評分的影響見圖1。

圖1 紅茶粉與玫瑰花粉質量比對產品感官評分的影響Fig.1 Effect of the proportion of mixed black tea powder and rose powder on the sensory score of products

紅茶是全發酵茶，香氣比鮮葉明顯增加，在加工發酵過程中發生了以茶多酚酶促氧化的化學反應[20]，產生了茶黃素、茶紅素等新成分和香氣物質[21-22]，形成紅茶特有的色、香、味，具有紅茶香甜味醇的特征。玫瑰花含有豐富的維生素C、葡萄糖、果糖、蘋果酸、枸櫞酸、胡蘿卜素等[23-25]，甘中略帶清苦，香氣芬芳濃郁。從圖1 中可以看到，隨著玫瑰花粉質量的增加，產品的感官評分先升高后降低，當兩者質量比為1∶1時紅茶味和玫瑰花味風味協調，既有紅茶的醇香，又有玫瑰花清雅香甜。因此，紅茶粉與玫瑰花粉的最佳質量比為1∶1。

2.1.2 紅茶粉與玫瑰花粉混合粉添加量的確定

紅茶粉與玫瑰花粉混合粉添加量對產品感官評分和沉淀率的影響見圖2。

圖2 紅茶粉與玫瑰花粉混合粉添加量對產品品質的影響Fig.2 Influence of the amount of mixed black tea powder and rose powder on product quality

由圖2 可知，紅茶粉與玫瑰花粉混合粉添加量對產品的感官評分和沉淀率影響差異顯著（P＜0.05）。隨著混合粉添加量的增加，產品的感官評分先升高后降低，沉淀率先降低后升高。在混合粉添加量為4%時，產品感官評分最高；在混合粉添加量為3%時，產品的沉淀率最低。

紅茶粉與玫瑰花粉混合粉少量添加會提升產品風味和口感，如果添加過多，其中一些不溶性纖維物質會影響產品的組織狀態，并增加產品的不穩定性。但在添加混合粉初期產品沉淀率下降的主要原因可能與茶多酚和多糖有關。研究表明，在低溫處理下，牛奶蛋白的不穩定性會隨茶多酚濃度的增加而降低，茶多酚具有大量羥基，能與乳蛋白的羰基結合形成氫鍵[26-27]。此外，多酚芳香環還可與蛋白質中脯氨酸的吡咯烷環之間形成疏水作用，降低乳蛋白的熱聚效應，從而提高蛋白的熱穩定性[28-29]。陸婷婷等[30]研究發現，茶多糖有利于提高褐色發酵乳飲料持水力，并顯著改善產品的風味。茶葉中的茶多酚具有苦澀味[31]，少量添加紅茶粉，茶多酚會與牛奶中的蛋白質發生結合，從而掩蓋苦澀味，但是蛋白質與茶多酚結合量有限，添加過多，游離的茶多酚會使產品出現不良的風味，并導致蛋白質構象改變，凝膠結構遭到破壞，影響酪蛋白結合水的能力，進而引起持水力下降[32]。綜合考慮感官評分和沉淀率兩個指標，選擇紅茶粉與玫瑰花粉混合粉添加量為3%～5%，開展響應面優化試驗。

2.1.3 穩定劑添加量的確定

紅茶粉、玫瑰花粉、發酵乳3 種物質混合，經過調酸，成為一種成分復雜且不穩定的乳濁液體系，容易出現分層和蛋白質沉淀的現象，需要通過添加穩定劑來保證產品品質。單一穩定劑的乳化和穩定效果不理想。果膠和大豆多糖，屬于陰離子多糖，是綠色、天然、健康、耐酸的親水性膠體，能夠與酪蛋白發生絡合，通過它們之間的靜電排斥力與空間位阻防止牛乳酪蛋白聚集沉淀，此外，體系黏度的提高降低了粒子的沉降速度，從而提高產品的穩定性[33]。穩定劑不僅能解決產品分層的問題，還可以有效減少泡沫的產生以及風味的損失。穩定劑添加量對產品感官評分和沉淀率的影響見圖3。

圖3 穩定劑添加量對產品品質的影響Fig.3 Effect of compound stabilizer addition on product quality

從圖3 可以看出，隨著穩定劑添加量的增加，產品的沉淀率顯著降低，感官評分先增加后降低，當增加到0.6%時產品的感官評分最高，沉淀率最低。當穩定劑添加量大于0.6%時，穩定劑添加量的增加對產品的沉淀率影響差異不顯著。因此，選擇穩定劑添加量為0.5%～0.7%開展響應面優化試驗。

2.1.4 白砂糖添加量的確定

白砂糖是天然的甜味劑，盡管與其他甜味劑相比甜度較低，但是甜味純正，不僅能提升產品的口感，而且還會調節產品的味感、掩蓋其他異味。白砂糖是多羥基化合物，具有較高的親水性，其與蛋白質有較強的親和性，從而提高產品的穩定性。此外，白砂糖有利于穩定劑的溶解和增稠作用，從而提高產品的穩定性[34]。白砂糖添加量對產品感官評分和沉淀率的影響見圖4。

圖4 白砂糖添加量對產品品質的影響Fig.4 Effect of adding amount of sugar on product quality

從圖4 中可以看出，隨著白砂糖添加量的增加，產品的感官評分先增加后降低，在白砂糖添加量為8%時，風味最佳，酸甜適口。白砂糖添加量對沉淀率影響差異不顯著。因此，選擇白砂糖添加量為6%～10%開展響應面優化試驗。

2.1.5 發酵乳基料添加量的確定

發酵乳基料的添加量不僅是影響產品口感、風味的主要因素，也是影響產品蛋白質指標的主要因素。發酵乳飲料根據GB/T 21732—2008《含乳飲料》的要求，蛋白質含量應不低于1.0%。因此，發酵乳基料從35.0%添加量為基礎，逐漸增加添加量，但是添加量過高，會影響產品成本，所以最高限定為47.5%。發酵乳基料添加量對產品感官評分和沉淀率的影響見圖5。

圖5 發酵乳基料添加量對產品品質的影響Fig.5 Effect of adding amount of fermented milk on product quality

從圖5 中可以看出，隨著發酵乳基料添加量的增加，產品的感官評分先升高后降低，在發酵乳基料添加量為42.5%時，感官評分最高。主要原因是發酵乳基料添加量的增加會提高產品特有的發酵香氣，但隨著發酵乳基料添加量的不斷增加，紅茶和玫瑰花香氣被發酵乳風味所掩蓋。沉淀率隨著發酵乳基料添加量的增加，呈現先降低后升高的趨勢，在發酵乳基料添加量為40.0%時，沉淀率最低。茶多酚、多糖與乳蛋白發酵絡合，增加了蛋白的親水性，但隨著乳蛋白量的增加，沒有可結合的茶多酚和多糖，從而降低了產品穩定性。茶多酚與乳蛋白形成的多酚-蛋白復合物，使在胃液高酸度下不穩定的茶多酚，得到了緩慢釋放的作用，此外，牛奶成分有助于兒茶素通過Caco-2 細胞膜的轉運[35]。在熱處理下，乳蛋白能提高茶多酚的生物可及性，然而在無蛋白體系中，熱處理可不同程度地降低茶多酚的生物可及性[36]，綜上，發酵乳的添加，提高了產品的生物利用價值。因此，選擇發酵乳基料添加量為40.0%～45.0%開展響應面優化試驗。

2.1.6 產品pH 值的確定

產品的pH 值是影響產品風味、蛋白質穩定性的主要因素之一，調節產品pH 值是產品制作過程中應當非常注意的環節。無機酸能夠破壞蛋白質顆粒表面雙電層結構，使其達到等電點，蛋白質顆粒因失去電荷變得不穩定而沉淀析出[37]。穩定劑的添加對于蛋白質外的帶電結構具有保護作用。然而，在調酸過程中也要注意添加速度，如果添加過快，會造成局部酸度過大，使蛋白質不穩定，易在殺菌后出現分層的現象。此外，添加量過多或過少都會影響產品的酸甜比，影響產品的口感。產品pH 值對產品感官評分和沉淀率的影響見圖6。

圖6 產品pH 值對產品品質的影響Fig.6 Effect of product pH on product quality

由圖6 可知，隨著產品pH 值降低，產品感官評分先升高后降低，這主要與產品的酸甜適口性有關。然而產品的沉淀率逐漸降低，分析是高酸度導致蛋白質表面的靜電排斥力增加，溶解度增加。因此，綜合考慮感官評分和沉淀率，選擇產品pH 值為4.0～4.4 開展響應面優化試驗。

2.2 響應面試驗結果

采用Box-Behnken 對紅茶、玫瑰花發酵型乳飲料工藝參數進行響應面優化，結果見表3。

表3 響應面設計與結果Table 3 Response surface design and results

對試驗結果進行分析，得到感官評分（Y1）響應面回歸模擬方程：Y1=91.33+0.75B-4A2-3.17B2-3.42C2-3.33D2-3.92E2；沉淀率（Y2）響應面回歸模擬方程：Y2=0.4-0.026B+0.006A2+0.032B2+0.016C2+0.014D2+0.016E2。

基于感官評分及沉淀率的方差分析結果見表4、表5。

表4 方差分析（Y1）Table 4 Analysis of variance（Y1）

表5 方差分析（Y2）Table 5 Analysis of variance（Y2）

通過表4 和表5 可知，感官評分模擬方程差異性檢驗極顯著（P<0.000 1），沉淀率模擬方程差異性檢驗顯著（P<0.05），失擬項差異性檢驗不顯著，說明試驗能較好地擬合真實情況?？捎糜谠摦a品的工藝參數優化。通過脊嶺回歸分析，當紅茶粉與玫瑰粉混合粉添加量為3.8%、穩定劑添加量為0.53%、白砂糖添加量為8%、發酵乳基料添加量為42%、產品pH4.2，產品感官品質最高為92，沉淀率為0.39%。通過表4 極差分析，影響產品感官評分的因素依次為B>A>D>C>E，通過表5 極差分析，影響產品沉淀率的因素依次為B>D>A>C>E。在制備本產品過程中要注意穩定劑、發酵乳基料、紅茶粉與玫瑰花粉混合粉的添加量，這3 個因素是影響產品品質的關鍵因素。

2.3 驗證試驗結果

對響應面優化結果進行驗證試驗：紅茶粉與玫瑰花粉混合粉添加量3.8%，穩定劑添加量0.53%，白砂糖添加量8%、發酵乳基料添加量42%，產品pH4.2，制備發酵乳飲料，感官評分為93，沉淀率為0.38%，與回歸方程分析結果接近。產品外觀顏色為淡粉色，香氣協調，具有紅茶和玫瑰花特有的香味及滋氣味，酸甜適口，無分層，組織狀態細膩。

2.4 質量檢驗結果

理化指標：蛋白質含量1.15 g/100 g；微生物指標：符合商業無菌要求。

3 結論

茶葉深加工，包括茶飲料、茶食品生產是解決我國茶業結構產大于銷和中低檔茶原料利用率低等難題的重要途徑。茶飲料、茶食品能有效解決中低檔茶和夏秋茶出路、提高茶葉附加值、跨界拓展茶的應用，是延伸茶葉產業鏈的重要方式。研究結果表明，紅茶、玫瑰花發酵乳飲料的最佳配方為紅茶粉與玫瑰花粉混合粉添加量3.8%、穩定劑添加量0.53%、白砂糖添加量8%，發酵乳基料添加量42%，產品pH4.2，該條件下，產品的感官評分為93，沉淀率為0.38%，產品外觀為淡粉色，具有紅茶、玫瑰花及發酵乳特有的香味及滋氣味，香氣協調、酸甜適中，組織狀態均勻。優化后的紅茶、玫瑰花發酵乳飲料加工工藝簡單，制備周期較短，成本較低。