金露梅红茶饮品配方研究及优化
时间：2023-06-27 10:25:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
刘 玮，曲宣诏，火博程，李锦萍,3，左文明，刘力宽,3，曾 阳,3*
1.青海师范大学生命科学学院，青海 西宁 810008；
2.青海省祁连县俄博藏茶有限公司，青海 祁连 810400；
3.高原科学与可持续发展研究院，青海 西宁 810016
金露梅（Potentilla fruticosa L.），又有金腊梅、金老梅、酥露花、药王茶和棍儿茶之称，是蔷薇科（Rosaceae）、委陵菜属（Potentilla）的落叶灌木[1]，生长在山坡草地和灌丛以及林缘等地[2]，在我国青海、甘肃、西藏、内蒙古等高海拔区域均有分布[3]。金露梅叶片泡水作为茶饮的历史悠久[4]，其花和嫩叶均可用于泡茶[5]。现代药理学研究表明，金露梅中含有黄酮类、三萜类、多糖类[6]、醌类和鞣质类[7]等物质，有清热解毒、清脑提神和活血调经[6,8]、降糖、降脂[9]及治疗消化不良、咳嗽[10]和肺病[4]等功效。
红茶是一种全发酵茶[11]，由于其特有的加工工艺，所以产生特殊的口感和保健功能[12]，在发酵时还可以产生茶黄素、茶红素等成分[13-14]，这些成分使红茶有了特定的色、香、味品质特征，形成红茶独特的风味[15-16]。红茶的功效成分主要有钙、磷、镁、钾[17]、没食子酸[18]、维生素、咖啡因、氨基酸、矿物质、多糖[19]、儿茶素类、黄酮类和花色素类[20]等，有驱寒养胃[21]、提神消疲、舒张血管、强壮心肌[22]的作用，并且还具有减肥、降血糖[23]、抗氧化、抗肿瘤、抗突变、抗病毒[24]等生理功能。研究表明，红茶已经成为世界上消费最大的茶类之一，是一种具有保健功效的生活饮品[25]。
茶饮品是以茶叶的水提取液或其浓缩液经过进一步调味制成的液体饮料[26]。红茶饮品通过传统发酵红茶提取后调配或者运用红茶浓缩汁和速溶红茶粉调配[27]，制得的红茶饮品色泽明艳、滋味甘甜[28]，同时保留了红茶的有效成分，且风味更佳，色香味更持久[19]。本试验利用青海省金露梅分布广泛、资源丰富的独特优势，研发出一款高原特色茶饮品——金露梅红茶饮品，旨在为充分利用和发挥青藏高原特色植物的价值提供思路与参考。
1.1 材料与试剂
金露梅红茶，青海省药用植物资源综合利用与开发研究创新团队提供；
柠檬酸、蔗糖和食盐均为市售。
1.2 仪器及设备
仪器：电子天平；
三用恒温水箱（天津市泰斯特仪器有限公司）；
高压蒸汽灭菌锅；
无菌注射器；
烧杯；
锥形瓶；
SZ-93自动双重纯水蒸馏器（上海亚荣生化仪器厂）。
1.3 试验方法
1.3.1 单因素实验设计
以感官评分为指标，分别选择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 为浸提料液比；
选择 5 min、10 min、15 min、20 min、25 min 和 30 min 为浸提时间，选择70℃、75℃、80℃、85℃、90℃和94℃（沸水）为浸提温度；
选择10目、20目、30目、40目、50目和60目颗粒粒度进行正交实验，考察浸提温度、浸提时间、料液比和粒度对金露梅红茶茶汤提取的影响。
1.3.2 正交实验设计
在单因素实验的基础上，选用影响最大的3个因素（提取时间、提取温度和料液比），每种因素3个水平对金露梅红茶汁进行L9（33）正交提取实验（表1）。
表1 金露梅红茶汁提取正交试验设计因素水平Table1 Factor level of orthogonal design for extraction of Potentilla fruticosa black tea
1.3.3 响应面试验设计
选择蔗糖（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）、柠檬酸（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）和食盐（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）对最优金露梅红茶汁进行单因素试验调味。分别从蔗糖、柠檬酸和食盐中选取三个水平，通过响应面优化法对金露梅红茶饮品的配方进行优化，从而确定各因素的最佳组合（表2）。
表2 响应面试验因素和水平Table 2 The factors and levels of response surface analysis
1.3.4 感官指标评定方法
选择10位食品专业的同学对金露梅红茶汁及饮品在组织状态、色泽、气味、滋味方面进行感官评定打分，其中组织状态30分、色泽20分、气味20分、滋味30分。具体评分标准参考表3及表4。
表3 金露梅红茶汁感官评分标准Table 3 Sensory scoring standards for Potentilla fruticosa black tea
表4 金露梅红茶饮品感官评分标准Table 4 Sensory scoring standard of Potentilla fruticosa black tea beverage
1.4 数据统计分析
Excel作图，Design Expert 11.0 进行数据统计与结果分析。
2.1 单因素对金露梅红茶汁的影响
如图1所示，感官评分影响最大的因素分别是料液比、提取温度及提取时间。尽管颗粒粒度对试验结果也有影响，但作用并不显著。因此，选用料液比、提取温度及提取时间进行后续的正交试验研究。
图1 单因素对金露梅红茶汁提取的影响Figure 1 The effect of single factor on the extraction of Potentilla fruticosa black tea
2.2 金露梅红茶汁正交试验结果
正交试验结果表明，最佳组合为A3B3C3，即提取时间25 min、提取温度93℃、料液比1.5∶100 g/mL。由极差值结果表明，各因素对金露梅红茶汁影响的大小为A（提取时间）＞B（提取温度）＞C（料液比），即提取时间对金露梅红茶汁品质影响最大，其次为提取时间和料液比。运用此最佳组合进行验证试验，得到的结果与正交试验结果基本吻合，证明正交试验L9（33）对优化金露梅红茶汁结果可靠（表5）。
表5 金露梅红茶汁提取正交试验表Table 5 Orthogonal test table for extraction of Potentilla fruticosa black tea
2.3 红茶饮品单因素试验结果
2.3.1 柠檬酸对金露梅红茶饮品感官得分的影响
随着柠檬酸添加量的增多，金露梅红茶饮品感官得分呈先上升后下降的趋势。当柠檬酸添加量为0.04 g/100 mL时感官得分最高（96分），柠檬酸为0 g/100 mL时感官得分最低（80分）（图2）。
图2 柠檬酸对金露梅红茶饮品的影响Figure 2 The effect of citric acid on Potentilla fruticosa black tea beverage
2.3.2 蔗糖对金露梅红茶饮品感官得分的影响
随着蔗糖添加量的增多，金露梅红茶饮品感官得分同样呈先上升后下降的趋势。当蔗糖添加量为8 g/100 mL时感官得分最高为93分，蔗糖为0 g/100 mL时感官得分最低为81分（图3）。
图3 蔗糖对金露梅红茶饮品的影响Figure 3 The effect of sucrose on Potentilla fruticosa black tea beverage
2.3.3 食盐对金露梅红茶饮品感官得分的影响
结果如图4所示。随着食盐添加量的增多，金露梅红茶饮品感官得分也呈先上升后下降的趋势。当食盐添加量为0.05 g/100 mL时感官得分最高（87分），食盐为0.25 g/100 mL时感官得分最低为77分（图4）。
图4 食盐对金露梅红茶饮品的影响Figure 4 The effect of salt on Potentilla fruticosa black tea beverage
2.4 响应面试验结果
2.4.1 Box-Behnken试验结果
选择柠檬酸添加量分别为0.03 g/100 mL、0.04 g/100 mL 和 0.05 g/100 mL，蔗糖添加量分别为 6 g/100 mL、8 g/100 mL 和 10 g/100 mL，食盐添加量分别为 0 g/100 mL、0.05 g/100 mL和0.1 g/100 mL，运用单因素试验的结果对金露梅红茶饮品通过响应面法进行优化设计，设计结果如表6所示。
表6 响应面试验分析与结果Table 6 The results of response surface analysis
2.4.2 回归方程及显著性分析结果
由单因素试验结果选择蔗糖、柠檬酸和食盐三个因素设计响应面优化，通过Design Expert 11.0建立金露梅红茶饮品感官得分对3个影响因素二次方程模型为：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，对响应面模型进行方差分析，模型极显著（F=29.53，p ＜ 0.01），相关决定系数R2=0.9743，失拟项检验不显著（F=1.34，p=0.3807 ＞ 0.05），说明该模型的拟合程度较好，且真实有效，能够较好地反应三个变量之间的关系。建立的模型A、B、AB、B2和C2极显著（p ＜ 0.01），A2 显著（p ＜ 0.05）。可用此模型分析和预测金露梅红茶饮品的配方。
表7 响应面二次模型的方差分析结果Table 7 Variance analysis of response surface quadratic model
2.4.3 因素交互作用分析结果
三个因素对金露梅红茶饮品感官得分影响如图5所示。当食盐添加量一定时，随着柠檬酸和蔗糖添加量的增多，金露梅红茶饮品感官得分升高。柠檬酸和蔗糖有相互作用，且极显著；
当柠檬酸添加量一定时，随着蔗糖和食盐添加量的增多，金露梅红茶饮品感官得分先升高后下降，蔗糖和食盐有相互作用，但并不显著；
当蔗糖添加量一定时，随着蔗糖和食盐添加量的增多，金露梅红茶饮品感官得分先升高后下降，柠檬酸和食盐有相互作用，但并不显著。
影响较大的因素作用在响应面图中一般表现为曲面较陡，反之则比较平。由图5可知，蔗糖与柠檬酸的交互作用最陡，对金露梅红茶的影响最强；
其次是蔗糖与食盐对金露梅红茶饮品的交互作用；
柠檬酸与食盐对金露梅红茶饮品的交互作用最弱。因此交互作用按照强弱依次为：AB ＞ AC ＞ BC，即 A ＞ B ＞ C，响应面优化所得金露饮品蔗糖添加量为10%、柠檬酸添加量为0.049%、食用盐添加量为0.055%时评分最高为95.57分。
图5 金露梅红茶饮品感官评分影响的响应面图和等高线Figure 5 Response surface diagram and contour lines of the sensory score of Potentilla fruticosa black tea beverage
2.4.4 验证实验
分别以金露饮品蔗糖添加量为10%、柠檬酸添加量为0.05%、食用盐添加量为0.05%对金露梅饮品进行验证实验，最终感官评分95分，与响应面优化结果无显著差异，因此该响应面优化具有实用价值。
运用单因素试验和正交试验得到金露梅红茶的最佳提取条件：即提取时间为25 min、提取温度为93℃、料液比为1.5∶100 g/mL，此条件下提取的金露梅红茶汁液体均匀，无沉淀，汤色明亮，有金露梅特有香气，滋味宜人。在金露梅红茶汁提取的基础上，运用单因素试验和响应面优化并确定蔗糖、柠檬酸和食盐添加量的变化关系，以感官得分为响应值建立多元回归模型。结果表明，三个因素对金露梅红茶饮品感官得分的影响大小为蔗糖添加量＞柠檬酸添加量＞食盐添加量，得到金露梅红茶饮品的最佳配方为蔗糖添加量为10%、柠檬酸添加量为0.049%、食用盐添加量为0.055%。此配方下得到的金露梅红茶饮品酸甜适中，口感细腻，有金露梅特有的香气。
保健饮料的开发已成为一种发展趋势[29]，而且茶饮料以其解渴、保健、便捷的特点使人们越来越青睐[30]。本试验研究的金露梅红茶饮品具有一定的保健功能[6]，但其在制作过程中易受多种因素的影响。一是将茶叶粉碎后再制作饮品，会导致香气成分、色素等的损失，从而影响茶饮品色感[31]。本试验发现金露梅红茶饮品将其粉碎后对其感官得分影响不大，因此粉碎后制得的金露梅红茶饮品的香气成分、色素和保健功能有待进一步探究。二是茶汤提取的时间、温度和料液比对茶汤的浊度、茶香和口感有一定的影响[32-33]。本试验得到的金露梅红茶茶汤的最佳提取时间为25 min、提取温度为93 ℃、料液比为1.5∶100 g/mL，此条件得到的茶汤液体均匀，无沉淀，茶汤明亮。但随着放置温度升高，时间的加长，茶汤的感官评分却并不理想，这可能是茶汤中的色素物质发生变化[21]而导致的口感变差，金露梅红茶的保色需要进一步研究。三是金露梅红茶饮品制备过程中，单因素试验的结果与最终的优化结果差异较大，这很可能由于因素之间的交互作用影响了饮品的整体感官品质。由于金露梅在青海分布广泛，因此本研究对金露梅新食品的开发利用提供了重要的参考依据。
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