響應面法優(yōu)化鐵觀音新式茶飲配方的研究

摘要：近年來，時尚和快捷的新式茶飲受到年輕消費者的追捧，并且隨著消費者健康意識的提高，越來越多的新式茶飲品牌開始關(guān)注茶飲產(chǎn)品的養(yǎng)生功能。研究通過單因素試驗對鐵觀音、羅漢果、桑葉提取液配比進行優(yōu)化，以感官評價為關(guān)鍵指標，確定初步配方。采用響應面法得出鐵觀音新式茶飲感官評價的多元回歸方程，確定鐵觀音∶羅漢果∶桑葉提取液最佳比例為4.6∶3.2∶0.9，3 種原材料對茶飲的感官品質(zhì)影響從大到小依次為：鐵觀音gt;桑葉gt;羅漢果。對響應面法所得最佳配方制得的茶飲樣品進行審評，得分為92.33 分，高于單因素篩選配方的90.02 分。最終得到的鐵觀音新式茶飲香氣豐富、口感順滑，滿足現(xiàn)代消費者對口味與健康的雙重追求。

關(guān)鍵詞：鐵觀音新式茶飲；配方；單因素法；響應面優(yōu)化；感官評價

中圖分類號：TS275.2 文獻標識碼：A 文章編號：1000－3150 （2025） 02-40-6

新式茶飲主要是指以優(yōu)質(zhì)茶葉及制品為主要原料，配以鮮奶或奶制品（淡奶、煉乳、芝士）、水果或果汁、糖、香料、谷物、草本植物、豆類、酒、二氧化碳等原輔料，經(jīng)現(xiàn)場提取和調(diào)配混合而成的即飲茶飲料。2020 年，全國新式茶飲門店已突破50 萬家，市場規(guī)模超1 000 億元，茶葉年消耗量超20 萬t[1]。據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所發(fā)布的《2022 年新式茶飲高質(zhì)量發(fā)展報告》，2022 年新式茶飲行業(yè)市場規(guī)模超過2 900 億元。新式茶飲產(chǎn)業(yè)在短短幾年間得到了迅猛發(fā)展。

據(jù)中國茶葉流通協(xié)會發(fā)布的《2023 中國茶葉行業(yè)發(fā)展報告》，2021 年，以瓶裝原葉茶飲為主的中國無糖原葉茶飲市場份額快速擴大，占據(jù)茶飲料市場的18.3%。2021—2023 年，健康茶飲標準迅速增加，包括喜茶、蜜雪冰城、古茗等在內(nèi)的不少品牌相繼參與并發(fā)布多份現(xiàn)制茶飲團體標準。2024 年7 月，喜茶推出“四真七零”健康新式茶飲企業(yè)標準，這一變化反映出，隨著社會快速發(fā)展，消費者的關(guān)注點已從最初的口感和外觀，轉(zhuǎn)變?yōu)榻】岛宛B(yǎng)生。

烏龍茶屬半發(fā)酵茶，是中國傳統(tǒng)六大茶類之一。烏龍茶制茶工藝一般為曬青、做青、殺青、揉捻、干燥等工序，成茶湯色橙黃明亮，具有香高味醇、回甘耐泡等特點[2]。烏龍茶富含茶多酚及其氧化產(chǎn)物、氨基酸和茶多糖等有益物質(zhì)，具有抗氧化、降血脂、降血糖等作用[3-4]。羅漢果為藥食同源植物，富含多酚、類黃酮、三萜和多糖，對普通感冒、喉嚨痛和肺充血具有輔助防治作用[5]。羅漢果中含有的羅漢果甜苷是一種天然甜味劑，賽門苷I 是一種有效糖替代品，甜度是蔗糖的563倍，在追求零糖和健康的現(xiàn)代社會有很大的發(fā)展空間[6]。桑葉在我國使用歷史悠久，在《神農(nóng)本草經(jīng)》中稱之為“神仙葉”，具有清肺潤燥、益肝通氣、清肝明目的功效，被衛(wèi)生部列入首批藥食同源目錄[7]。

本研究以烏龍茶為基底，配伍羅漢果和桑葉，研發(fā)出一款風味獨特、健康可口的降糖新式茶飲。通過預試驗初步選擇配比，在單因素試驗的基礎上，以感官評分作為響應值，通過響應面法優(yōu)化降糖的烏龍茶新式茶飲配方。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

烏龍茶（鐵觀音，福建安溪岐山魏蔭名茶有限公司）、羅漢果（浙江藝福堂茶葉有限公司）、桑葉（亳州市初見花開電子商務有限公司）。

1.1.2 主要儀器設備

AL104 電子天平（Mettler toledo，瑞士）。

1.2 試驗方法

1.2.1 鐵觀音、羅漢果和桑葉的提取

鐵觀音提取條件為茶水比1∶25、沖泡溫度100 ℃、沖泡次數(shù)1 次、沖泡時間5 min；羅漢果提取條件為茶水比1∶60、溫度100 ℃、沖泡次數(shù)1 次、沖泡時間5 min；桑葉提取條件為茶水比1∶60、沖泡溫度100 ℃、沖泡次數(shù)1 次、沖泡時間10 min。

1.2.2 單因素試驗設計

通過預試驗得到鐵觀音∶羅漢果∶桑葉提取液較為合適的混合比例為4∶3∶1，用該比例確定單因素試驗各組別的提取液混合比例（表1）。

1.2.3 感官評價

新式茶飲不要求茶湯現(xiàn)場沖泡，可以采用茶濃縮液或者提取物，所以對于茶葉外形沒有要求?；诖?，確定鐵觀音養(yǎng)生茶的感官評價指標為香氣、湯色、滋味；另外消費者在3 個指標中更重視滋味，滋味主導分數(shù)為決定性的指標，本次茶飲設定滋味、湯色、香氣得分的權(quán)重占比分別為70%、15%、15%。邀請8 名專業(yè)審評人員在獨立且互不干擾的情況下，對100 mL混合茶飲進行感官評價。如表2 所示，對香氣、湯色、滋味分別進行百分制打分，并按照15%、15%、70%的比重計算得到綜合得分。8 人得分取平均值作為最終感官評價結(jié)果。

1.2.4 鐵觀音新式茶飲響應面設計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果設計響應面試驗[8]。采用Design Expert 10 軟件Box-Behnken 模型進行響應面試驗設計和分析。選取鐵觀音比例（A）、羅漢果比例（B）、桑葉比例（C） 為影響因素（均為提取液比例），感官評分指標（Y） 為響應值進行3 因素3水平試驗（表3）。

用響應面法得出最佳配比后與單因素試驗中綜合評分最高的配比進行感官評價驗證。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019、SPSS 27 軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素審評試驗結(jié)果

通過感官評價得到不同比例下各組香氣、湯色和滋味的評分，并按照15%、15%、70%的比重計算出各組綜合得分（表4）。

從1、2、3 組中看出，隨著鐵觀音比例的升高，香氣、湯色和滋味評分出現(xiàn)先上升后下降的趨勢。鐵觀音比例為3 時，湯色欠亮，鐵觀音的花香不顯且茶味不足，比例失衡，導致羅漢果甜味過重，略有膩感，醇厚感不足，整體比例不夠協(xié)調(diào)；鐵觀音比例為5 時，整體風味較為平衡，羅漢果與鐵觀音的香氣結(jié)合較好，但中后段茶味略重，略有澀味。

從1、4、5 組中看出，隨著羅漢果比例的升高，香氣、湯色和滋味評分同樣出現(xiàn)先上升后下降的趨勢。羅漢果比例為2 時，湯色不透亮、羅漢果的甜香與鐵觀音的花香結(jié)合較好，但是滋味上因為甜味減少略微出現(xiàn)了桑葉的青臭味，影響口感；羅漢果比例為4 時，湯色暗沉，羅漢果甜味過重，膩感重，不順滑，且完全遮蓋住了鐵觀音的花香與滋味，口感不佳。

從1、6、7 組中看出，隨著桑葉比例的升高，香氣、湯色評分也出現(xiàn)先上升后下降的趨勢。桑葉比例為0.5 時，整體風味較為平衡；桑葉比例為1.5 時，湯色為黃綠色，桑葉的青臭味遮蓋住了鐵觀音與羅漢果的香氣與滋味，導致整體風味不平衡，嚴重影響口感，令人不適。

綜上得出，鐵觀音∶羅漢果∶桑葉=4∶3∶1時，綜合得分最高，為88.48 分，故以該比例進一步設計響應面試驗。

2.2 響應面試驗結(jié)果

基于單因素試驗結(jié)果，采用Box-Behnken 模型設計3 因素3 水平共17 組的響應面試驗。感官評價結(jié)果見表5。

使用Design Expert 10 軟件對響應面試驗得分進行多元回歸擬合，得出鐵觀音新式茶飲感官評價的多元回歸方程為：

Y = 90.49+0.26A+7.639e-3B－0.22C+0.31AB－0.27AC+0.22BC－1.79A2－0.36B2－1.18C2。

由多元回歸方程方差分析（表6） 可知，模型P=0.004 5＜0.01，說明多元二次回歸方程模型具有顯著性；失擬項P = 0.990 7＞0.05，不顯著，說明模型擬合效果較好；決定系數(shù)R2=0.918 9，校正決定系數(shù)R2adj=0.814 7，說明模型可信度較好。因此該多元二次回歸方程模型可用于分析和預測本試驗的茶飲材料配比。通過P 值可以看出因素A2、C2對茶飲感官評分的影響達到了極顯著水平（P lt;0.01）。從F 值大小可以看出，3 種材料對茶飲感官評價評分的影響大小為： 鐵觀音（A） gt; 桑葉（C） gt;羅漢果（B）。

2.3 響應面分析

利用Design Expert 10 軟件繪制了鐵觀音（A）、羅漢果（B） 和桑葉（C） 兩兩之間交互作用的響應面圖（圖1）。響應面曲線陡峭程度與該因素變化對響應值的影響程度成正比，響應面圖形越陡則交互性越強，反之則越弱[9]。由圖1 可知，AB、AC、BC 3 個響應面的3D圖均存在一個最高點，說明響應面優(yōu)化因素的設計水平選擇合理，在已選擇的水平范圍內(nèi)存在最大值，即各圖頂點為響應值最大處，在該處可以得出最佳比例。根據(jù)多元回歸方程可得出本次響應面試驗模型預測的鐵觀音、羅漢果、桑葉提取液最佳配比為4.6∶3.2∶0.9。

2.4 驗證試驗

將多元回歸方程得到的鐵觀音、羅漢果、桑葉3 種提取液最佳配比4.6∶3.2∶0.9，與單因素試驗中得分最高的配比4∶3∶1 兩組進行感官評價驗證試驗，結(jié)果如表7。可見多元回歸方程預測得出的最佳配比分數(shù)較高，說明配方更優(yōu)。在此比例下，新式茶飲整體香氣以羅漢果甜香為主，有鐵觀音的花香；滋味上整體較為醇厚，順滑度較好，前中段主要為羅漢果的甜味，后段能逐漸感受到鐵觀音的茶味和花香與桑葉的清香，略帶音韻，余味好。

3 小結(jié)與討論

感官評價是一種能夠最直接地描述、判斷產(chǎn)品質(zhì)量水平的指標，在探究配方方面具有重要作用[10]。單因素法變量嚴謹利于研究，而單因素法感官評價具有簡便、迅速、直觀的特點，能夠直接反映產(chǎn)品的外在質(zhì)量，能夠捕捉到一些理化分析和儀器分析無法替代的信息。通過單因素感官評價試驗，得到鐵觀音∶羅漢果∶桑葉提取液最佳比例為4∶3∶1。并以此為0 水平設計3 因素3 水平的響應面試驗，進一步優(yōu)化配方。

響應面法作為一種更復雜的優(yōu)化方法，能夠直觀地顯示一個或多個因素與響應之間的關(guān)系，通過圖形技術(shù)將這種函數(shù)關(guān)系展示出來，使得研究者可以憑借直覺觀察來選擇最優(yōu)化的條件。通過單因素感官評價結(jié)合響應面法，可以快速有效地找到最佳工藝條件或者配方，提高優(yōu)化效率，并具有較高的預測準確性。經(jīng)過Design Expert 10軟件分析得到一個具有顯著性和可信度的多元回歸方程，確定鐵觀音∶羅漢果∶桑葉提取液最佳配比為4.6∶3.2∶0.9，并得出3 種材料對茶飲感官評價評分的影響大小為：鐵觀音gt;桑葉gt;羅漢果。

將響應面試驗得出的最佳配比與單因素試驗得出的最佳配比進行感官評價驗證，結(jié)果表明，當鐵觀音∶羅漢果∶桑葉提取液配比為4.6∶3.2∶0.9 時風味更優(yōu)，得分更高，確定為鐵觀音新式茶飲的最終配方。在此比例下的新式茶飲融合了各種成分的獨特風味，口感協(xié)調(diào)，易于接受。更重要的是，鐵觀音[11]、羅漢果[12]和桑葉[13]均被廣泛認可具有降血糖的功效，這使得這款新式茶飲在提供美味體驗的同時，也能滿足現(xiàn)代人對健康生活的追求。

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基金項目：基于感官評價和功能充分協(xié)同原理開展調(diào)和茶的配方研究（校合-2024-KYY-516107-0006）、中國烏龍茶產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心開放基金（2024W03）

2024年11月中國茶葉出口各國和地區(qū)銷量統(tǒng)計