响应面法优化土家族民间药藤茶饮料调配工艺研究△

王 亭 于华忠 温 晓 魏媛媛

(吉首大学 林产化工工程湖南省重点实验室、湖南省植物功能成分利用协同创新中心，湖南 张家界 427000)

工艺与制备

响应面法优化土家族民间药藤茶饮料调配工艺研究△

王 亭 于华忠*温 晓 魏媛媛

(吉首大学 林产化工工程湖南省重点实验室、湖南省植物功能成分利用协同创新中心，湖南 张家界 427000)

本文根据DMY的每日推荐量，以DMY含量、总黄酮含量及茶汤感官评审等指标，选取100倍水80℃提取30 min作为藤茶茶汤的提取工艺。采用正交试验和响应面法对藤茶保健饮料配方进行优化，确定蔗糖型、“无糖”型藤茶保健饮料最佳配方。结果表明：蔗糖型藤茶保健饮料配方在藤茶茶汤中添加质量分数为10%蔗糖/葡萄糖(10:1)、0.02%柠檬酸/苹果酸(4:1)、0.03%食盐(NaCl)和0.04%抗氧化剂异Vc钠/Vc(1:1)；“无糖”型藤茶保健饮料配方在藤茶茶汤中添加质量分数为9.05%木糖醇、0.03%柠檬酸/苹果酸(4:1)、0.03%食盐(NaCl)和0.04%抗氧化剂D异Vc钠/Vc(1:1)。均可得到具有色泽黄绿明亮、酸甜适口、并具有一定保健作用的藤茶饮料。

藤茶；响应面；优化；调配；饮料

藤茶，学名显齿蛇葡萄(Ampelopsis grossedentata)，是葡萄科蛇葡萄属的一种野生藤本植物，俗称甘露茶、白茶、白毛猴等[1]。主要分布在我国长江流域以南[2]。藤茶性凉，有止血、祛瘀消肿、除风湿及消炎，抗血栓、降血脂和抗氧化等功能[3-8]。藤茶的主要活性成分是以二氢杨梅素(Dihydromyricetin，简称DMY)为主的黄酮类化合物。国内外药理实验都已明确DMY的抗氧化、抗高血压和醒酒保肝等作用，为其保健饮料的研制奠定了理论基础[9-11]。研究工作者对藤茶饮用的安全性也做了研究和评价，结果显示大鼠口服灌胃的最大耐受量5.0 g/kg[12-14]。

饮料即食、方便、营养的特性使其成为我国食品工业中发展最快的行业之一[15]。中国茶饮料消费市场发展速度更是惊人，几乎以每年30%的速度增长，占中国饮料消费市场份额的20%，大有赶超碳酸饮料之势[16]。随着经济的发展，我国饮料的消费水平逐年增加，总的趋势是由低档向高档，由合成向天然，由嗜好向保健，由低营养向高营养的方向发展[17]。

如何更好地满足消费者对功能饮料的口味多样化和功能饮料的多种功能诉求，成为功能饮料发展亟需解决的问题。我们应充分利用和发展我国可利用的丰富植物资源优势，遵循天然、营养、回归自然的发展方向，大力开发适销对路的品牌产品。

目前藤茶开发主要以传统的初加工成代用茶为主，其加工环境与技术相对落后，生产效率和经济效益较低，藤茶虽功效好，但卖相(外观)不好看，缺乏科学饮用标准，口味苦涩，不易接受，阻碍了藤茶的广泛饮用推广。藤茶饮料虽有研究，但目前市场未见藤茶饮料产品，这与藤茶本身存在的苦涩的口味及藤茶茶汤中色泽和茶乳的不稳定等有关，影响了消费者和生产商的认可。因此，解决藤茶口味是打开藤茶饮料市场的关键问题之一。本研究采用正交和响应面实验，以新资源食品藤茶为原料，以DMY每日推荐量为指标[18-19]，开发出具有口感独特，功能成分含量科学有效的保健功能饮料，解决传统藤茶产品单一，层次、附加值不高等问题。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器：藤茶 由慈利县江垭镇茶叶专业合作社提供(经粉碎后过20目筛，密封冷藏保存)；白砂糖 北京天翔云峰经贸有限公司；柠檬酸、苹果酸、D-抗坏血酸钠、维生素C、葡萄糖、木糖醇 河南千志商贸有限公司；DMY对照品 中国药品生物制品检定所；甲醇、三氯化铝、磷酸均为分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；实验用水为超纯水。

AL204电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司；UV-3900紫外可见分光光度计，日立；Agilent1260高效液相色谱仪，安捷伦科技有限公司；G3-VAP旋转蒸发仪，德国海道尔夫；SHA-D水浴恒温振荡器，苏州威尔试验用品有限公司；MD-41磁力搅拌器，日本雅马拓；KQ-250E超声波清洗器(250 W)，昆山市超声仪器有限公司；SB-25-12DT超声波清洗器(500 W)，宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 藤茶茶汤中DMY含量测定方法

1.2.1.1 检测色谱条件： HyperdilBDS C18柱(4.6 mm×200 mm，5 μm)，甲醇-0.05%磷酸水(32:68，v/v)为流动相，流速为1.0 mL/min，柱温为25℃，检测波长为292 nm

1.2.1.2 样品溶液的制备： 称取藤茶2.0000 g左右，用水提取，过滤得茶汤，稀释定容所需浓度。

1.2.1.3 标准曲线的绘制 ：称取70℃干燥至恒温的DMY对照品20.0mg，用流动相溶解并定容至100 mL，制成质量浓度为200 μg/mL的对照品溶液，备用。吸取质量浓度为220 μg/mL的DMY标准溶液1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL于10 mL容量瓶中，流动相定容至刻度、摇匀，过0.45 μm滤膜后进样检测。以峰面积S对溶液浓度c(μg/mL)进行线性回归。茶汤中DMY含量的计算公式： 含量=DMY质量/藤茶质量×100%

1.2.2 藤茶茶汤中总黄酮含量的测定：采用AlCl3显色法测定[18]，总黄酮含量计算公式：

含量=总黄酮质量/藤茶质量×100%

1.2.3 藤茶茶汤提取方法研究

1.2.3.1 主要检测指标：茶汤中DMY的含量；茶汤中总黄酮的含量；茶汤的感官品质感官评分：按文献方法提取的茶汤，根据DMY每日推荐量：960 mg，预研制容量为350 mL的瓶装藤茶保健饮料，(即DMY浓度为2.74 mg/mL)，所以采取一致标准，将不同方法提取的茶汤稀释到DMY浓度为2.74 mg/mL后，进行感官比较。

1.2.3.2 藤茶茶汤提取方法比较：藤茶中的主要活性成分以总黄酮中的DMY为主，本实验参考文献已优化的藤茶茶汤提取方法[18-26]，称取2.0000 g藤茶按表1进行提取比较。

表1 藤茶茶汤提取方法

1.2.4 两种藤茶保健饮料的调配方法：采用已浸提并过滤后的茶汤作为配制的原料，选用甜味剂、酸味剂、鲜味剂和抗氧化剂为添加剂，通过正交和响应面试验来调配获得最佳口感。并以饮料的风味、色泽、香气及主要活性成分等为考察指标，邀请20名鉴评人员(其中10名为专业人士、10名为普通人士)根据感官评分表进行打分，对调配的饮料进行综合评定。

1.2.4.1 藤茶保健饮料口味影响因素单因素试验：影响藤茶保健饮料口味的主要因素：甜味剂、酸味剂、鲜味剂，甜味剂是软饮料生产中基本原料，一般以白砂糖为主，蔗糖和葡萄糖10:1的情况下有协同作用，葡萄糖稀释吸热，使茶饮料滋味更凉爽，赋予茶饮料一定的触感，称之为“体”的感觉。酸味剂不仅影响茶饮料的口感，还能调节pH值达到保护饮料中营养成分的作用。常用柠檬酸和苹果酸，可以有效结合金属离子，防止金属离子造成的异味、氧化等劣变。柠檬酸和苹果酸在(4:1)的搭配下也会有很多的协同作用，产生更好的酸味。鲜味剂我们主要考察食盐(NaCl)。因此本实验考察了蔗糖/葡萄糖(10:1)用量、柠檬酸/苹果酸(4:1)用量和食盐(NaCl)用量，初步确定试验的各因素的用量范围。结合感官评定的方法，通过单因素试验确定正交试验和响应面试验的各因素及其水平。

蔗糖/葡萄糖(10:1)：取10 mL茶汤，加入0.02%柠檬酸，0.02%NaCl考察不同蔗糖浓度下茶汤的品质，蔗糖/葡萄糖(10:1)分别添加2%、4%、6%、8%、10%，由甜度适口的感官评价，确定该因素的显著用量范围。

柠檬酸/苹果酸(4:1)：通过上述实验，取10mL汤，加入0.08%蔗糖，0.02%柠檬酸/苹果酸(4:1)，考察不同柠檬酸/苹果酸(4:1)浓度下茶汤的品质，分别添加质量分数0.00%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%柠檬酸/苹果酸(4:1)，通过感官评价，得到酸味适口的显著用量范围。

NaCl用量：通过以上试验，取10mL茶汤，加入0.08%蔗糖，0.02%柠檬酸/苹果酸(4:1，考察NaCl浓度下茶汤的品质，分别添加质量分数0.00%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%)NaCl，通过评价检验，得到鲜爽适口的显著用量范围。

1.2.4.2 正交优化蔗糖型藤茶醒酒保肝饮料配方：抗氧化剂是饮料中常加辅料，而Vc本身有一定酸味，影响饮料口感。D异Vc钠和Vc在1:1时，抗氧化效果最佳，因此本实验以蔗糖/葡萄糖(10:1)、柠檬酸/苹果酸(4:1)、食盐(NaCl)和抗氧化剂D异Vc钠/Vc(1:1)为4因素，通过单因素试验选取3个水平，见表2。进行L9(34)正交试验确定蔗糖型藤茶饮料的口感调配剂最佳组合。

表2 藤茶保健饮料配方正交试验因素水平表

1.2.4.3 响应面优化“无糖”型藤茶保健饮料配方 ： 木糖醇的甜度和蔗糖相当，作为一种天然甜味剂，木糖醇在体内新陈代谢不需要胰岛素参与，又不使血糖值升高，并可消除糖尿病人三多(多饮、多尿、多食)，是糖尿病人安全的甜味剂、营养补充剂和辅助治疗剂。因此，对于“无糖”型藤茶保健饮料，本实验以木糖醇、柠檬酸/苹果酸(4:1)、食盐(NaCl)和抗氧化剂D异Vc钠/Vc(1:1)为4因素，根据Box-Behnken试验设计及单因素试验结果确定响应面因素水平，见表3。进行响应面试验优化藤茶醒酒保肝饮料的口感调配剂的最佳组合。

表3 “无糖”型藤茶饮料配方响应面试验因素水平表

1.2.4.4 藤茶保健饮料的感官评定方法： 根据藤茶保健饮料的色泽、香气、口感、组织状况等感官指标制定感官评审表(表4)。

表4 藤茶饮料感官评分标准

2 结果与分析

2.1 藤茶茶汤提取方法：从表5可以看出，方法1、2、5的提取茶汤中DMY和总黄酮的量都比较高，结合茶汤感官评审和成本等因素考虑，方法1最适宜。故选取方法1为藤茶茶汤提取方法，即温度：80℃；茶水比：1:100；时间：30 min作为藤茶茶汤的最佳提工艺。

表5 不同方法提取藤茶茶汤结果

2.2 藤茶保健饮料配方单因素试验

2.2.1 蔗糖/葡萄糖(10:1)用量的确定：不同浓度甜味剂对茶汤的色泽影响很小，根据茶汤品质，选取蔗糖/葡萄糖(10:1)添加量8～10%为正交实验的水平范围。

表6 不同蔗糖/葡萄糖(10:1)浓度对茶汤品质的影响

2.2.2 柠檬酸/苹果酸(4:1)用量的确定：不同浓度酸味剂对茶汤的色泽影响很小，根据茶汤品质，选取柠檬酸/苹果酸(4:1)添加量0.02～0.04%为正交实验的水平范围。

表7 不同柠檬酸/苹果酸(4:1)浓度对茶汤品质的影响

2.2.3 食盐(NaCl)用量的确定：不同浓度鲜味剂对茶汤的色泽影响很小，根据茶汤品质，选取食盐(NaCl)添加量0.02～0.04%为正交实验的水平范围。

表8 不同NaCl浓度对茶汤品质的影响

2.3 蔗糖型藤茶保健饮料的调配实验：由表10可知：甜味剂、酸味剂、鲜味剂和抗氧化剂对茶汤中的活性成分DMY和总黄酮含量并不产生影响，因此，以感官评价为主要考察因素。得出最优组合为A3B1C2D2，即当蔗糖/葡萄糖(10:1)用量10%、柠檬酸/苹果酸(4:1)用量0.02%、食盐(NaCl)用量0.03%和抗氧化剂D异Vc钠/Vc(1:1)用量0.04%作为蔗糖型藤茶保健饮料的调味剂的最佳配比。可以得到具有色泽黄绿明亮、酸甜适口、并具有一定醒酒保肝作用的藤茶保健饮料。由极差分析可知，甜味剂对饮料稳定效果影响最大，其次是抗氧化剂，然后是鲜味剂食盐，最后是酸味剂。

表9 蔗糖型藤茶保健饮料调配 L9(34)正交试验结果

2.4 “无糖”型藤茶保健饮料的调配实验

2.4.1 响应面实验设计及结果分析：“无糖”型藤茶饮料调配结果。见表10。

表10 无糖型藤茶保健饮料最佳配方工艺响应面试验设计及结果

续表10 无糖型藤茶保健饮料最佳配方工艺响应面试验设计及结果

续表10 无糖型藤茶保健饮料最佳配方工艺响应面试验设计及结果

表11 回归分析结果

注：**P< 0.01为极显著；*P< 0.05为显著。

不同模型方差分析(表11)中的均方及检验结果综合来看，二次方程模型的拟合效果要好于其他模型。确定响应面的回归方程，下式为采用因素代码形式的感官评分与各操作因素之间关系的二次方程模型。即：Y=91.8+1.83A+4.58B-3.25C-1.25AB+0.75AC+AD+0.5BC-12.07A2-10.94B2-4.44C2-2.82D2

从单个因素影响来看，NaCl对饮料的口味影响最大，分析原因，NaCl与蔗糖/葡萄糖搭配会有协同作用并出现鲜爽美味，而木糖醇与NaCl不产生鲜爽柔和滋味。为了观察某2个因素同时对饮料口味的影响，对回归方程进行降维分析，结果如图1所示。由回归方程显著系数显著性检验结果可知，木糖醇与酸味剂，酸味剂与抗氧化剂，NaCl与抗氧化剂之间的交互效应不显著。

图1 各两因素交互作用对饮料感官评分影响的响应面图

由回归方程的方程显著系数显著性检验结果可知，木糖醇与NaCl、木糖醇与抗氧化剂之间存在着显著的交互效应。当木糖醇用量较小时，感官评分分别随着NaCl，抗氧化剂用量的增加迅速上升，但抗氧化剂用量升到 0.04% 左右时，感官评分随着抗氧化剂用量的升高而降低，而且下降的幅度和升高时幅度相差不大。NaCl用量增加到 0.03% 时，感官评分随着NaCl用量的升高而降低。当木糖醇用量较大时，抗氧化剂用量对感官评分影响与木糖醇用量较小的时候相似，感官评分上升的速率也相同。

2.4.2 响应面法优化“无糖”型藤茶保健饮料配方的确定：通过模型回归分析和响应面的置信区间分析可知：在所选的试验水平范围内存在最优响应因素水平。由回归方程得确定产品最佳配方为木糖醇 9.05% 、柠檬酸/苹果酸(4:1) 0.03%、食盐(NaCl) 0.15%、抗氧化剂D异Vc钠/Vc(1:1)0.04%。

3 结论

藤茶茶汤提取条件为：温度：80℃，茶水比：1:100，时间：30 min为提取工艺参数，这是茶汤颜色、二氢杨梅素和总黄酮含量最佳。采用正交试验，确定蔗糖型藤茶保健饮料的最佳配方(质量分数)：10%蔗糖/葡萄糖(10:1)、0.02%柠檬酸/苹果酸(4:1)、0.03%食盐(NaCl)和0.04%抗氧化剂D异Vc钠/Vc(1:1)。采用响应面法优化，通过模型回归分析得到在试验范围内存在最大值，确定“无糖”型藤茶保健饮料最佳配方产品为：9.05%木糖醇、0.03%柠檬酸/苹果酸(4:1)、0.03%食盐(NaCl)和0.04%抗氧化剂D异Vc钠/Vc(1:1)，二者均得到具有色泽黄绿明亮、酸甜适口、均一透明并具有一定保健作用的藤茶饮料。符合饮料生产的要求，可以应用到中试生产中。

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2017年1月6日收稿

Formulation optimization for health-care beverage of tengcha by response surface methodlogy

Wang Ting, Yu Hua-zhong*

Key laboratory of Hunan forest products and chemical industry engineering. Comprehensive Utilization Hunan Co-Innovation Center for Botanical Functional Ingredients Jishou University, Zhangjiajie 427000

In this paper, according to the recommended daily amount of DMY, and index of tengcha beverage of DMY content, total flavonoids content and sensory evaluation, to selecting the optimized method for extraction,that is to say, the ratio of tengcha and water is 1:100, extracting at 80 ℃ for 30min. The experiment optimized formulas by orthogonal experiment and response surface method and get the best two formulas about health-care beverage of tengcha, the sucrose and "sugar free". The results show that, the best health-care beverage of tengcha with sugar formulation consisted of sucrose/glucose (10:1) 10%, citric acid/malic acid (4:1) 0.02%, salt (NaCl) 0.03%, and d-sodium erythorbate/vitaminC(1:1)0.04%. The best health-care beverage of tengcha with "sugar free" formulation consisted of xylitol 9.05%, citric acid/malic acid (4:1) 0.03%, salt (NaCl) 0.03%, and d-sodium erythorbate/vitaminC(1:1)0.04%. The resulting beverage showed yellowish-green color, a palatable balance between sweet and tart, and abundant nutrients and had health-care functions.

tengcha；response surface；optimization；formulation；beverage

湖南省高校科技创新团队支持计划(湘教通(2010)212号)

王亭(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：林产化学加工工程，E-mail：wangtingjishou@163.com。

*通讯作者：于华忠(1973-)，男，高级实验师，研究方向：天然产物化学，E-mail：yuhuazhong.001@163.com。

R297.3

A

1006-6810(2017)03-0054-06