荔枝草红茶饮料配方优化

吴存兵 吴君艳 姚妙爱 丁爱忠

摘要：【目的】优化荔枝草红茶饮料配方，为荔枝草的开发利用提供技术支持。【方法】在单因素试验基础上，选择荔枝草汁与红茶汁体积比、柠檬酸添加量和蔗糖添加量为影响因素，荔枝草红茶饮料产品的感官得分为响应值，采用Box-Behnken响应面法研究变量因素及其交互作用对饮料感官得分的影响，确定最佳配方。【结果】荔枝草红茶饮料感官得分（Y）对荔枝草汁与红茶汁体积比（A）、柠檬酸添加量（B）和蔗糖添加量（C）的二次方程模型为：Y=91.80+4.30A-1.05B-0.62C-1.07AB-0.82AC-1.02BC-7.54A2-4.94B2-4.49C2（R2=0.9978），该模型拟合程度较好，其中荔枝草汁与红茶汁体积比、柠檬酸添加量，以及荔枝草汁红茶汁体积比与柠檬酸添加量、柠檬酸添加量与蔗糖添加量的交互作用对产品感官得分有极显著影响（P<0.01）。荔枝草红茶饮料的最佳工艺配方为：荔枝草汁与红茶汁体积比2∶1、柠檬酸添加量29 mg/100 mL、蔗糖添加量8 g/100 mL，此条件下产品感官得分为93.2分，与理论预测值（92.5分）相差约0.76%;饮料可溶性固形物含量8.57%，pH 4.1，可溶性糖含量8.09%，总酸含量0.059%，砷、铅和铜含量分别为0.07、0.02和1.70 mg/L，菌落总数≤100 CFU/mL，大肠菌群≤6 MPN/100 mL，未检出致病菌。【结论】采用响应面分析法优化得到的荔枝草红茶饮料配方，制得饮品色泽翠绿、均匀一致，具有荔枝草与红茶的自然风味;且建立的回归模型可用于实际预测。

关键词： 荔枝草;红茶;饮料;响应面法;配方优化

中图分类号： S567.239;TS262.7                       文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2019）03-0649-07

0 引言

【研究意义】随着人们生活水平的提高和养生理念的增强，以具有保健功能的传统中药为原料，采用现代科技和新加工工艺制作保健茶成为饮品市场的一大特色。荔枝草为唇形科鼠尾草属植物荔枝草的全草，别名雪见草、皱皮草、过冬青等（艾薇和侯洪波，2015;朱吉人等，2017），其味苦、微辛，具有清热解毒、利尿消肿、凉血止血等作用（王继锋等，2018）。在红茶的生产加工过程中发生多种化学反应，以茶多酚酶促氧化为主要反应。通过酶促反应，茶鲜叶中的化学成分发生较大变化，其中茶多酚含量可减少90%，产生新的成分如茶黄素和茶红素等，且茶叶中的香气物质较茶鲜叶明显增加。由于荔枝草自带苦涩和辛味，需要一定比例的红茶混合时才能掩盖其苦涩滋味。荔枝草分布全国各地，若能用于食品加工中，既能利用其保健作用，又可为荔枝草的开发利用提供新途径。【前人研究进展】至今，针对荔枝草的药用研究已有不少报道。喻樊（2009）采用小鼠呼吸道酚红冲洗法、氨水引咳法及大鼠毛细血管排痰量法研究发现荔枝草化痰、止咳、抗炎的功效显著;张红霞（2010）以小白鼠为试验对象研究了荔枝草的抗炎、镇痛和止血作用，并证实镇痛作用与其剂量相关，荔枝草剂量越大，镇痛作用越强;孔庆新等（2014）的研究结果显示，荔枝草含高车前苷等成分，高车前苷是一种黄酮类化合物，具有止咳平喘、抑菌、祛痰及保肝、抗组胺等作用。目前，已有不少学者对复合饮料进行研究，宋照军等（2008）研制了金银花红茶复合保健饮料;黄春秋等（2011）以新鲜橄榄和余甘果为原料，经取汁、调配后，采用液态发酵法进行酒精发酵和醋酸发酵，然后对橄榄余甘果汁的配比、醋酸发酵等主要工艺进行探讨;闫征等（2011）以紫心甘薯汁、黑莓汁和苹果汁混合制备复合果蔬汁，采用正交试验结合感官评定确定复合果蔬汁的最佳配方;魏龙等（2016）以罗汉果和绿茶为原料，采用正交试验对罗汉果—绿茶复合饮料加工工艺条件进行优化;范娜等（2017）以野生蒲公英和绿茶为原料，研制出一种新型的营养保健天然饮品。【本研究切入点】虽然已有利用荔枝草制成保健茶的研究（朱吉人等，2017），但鲜见利用荔枝草与其他茶品制成复合饮料的相关研究报道。【拟解决的关键问题】以荔枝草和红茶为原料，通过单因素试验研究荔枝草汁与红茶汁体积比、柠檬酸添加量和蔗糖添加量对饮料品质的影响，并以这3个影响因素为试验变量、荔枝草红茶饮料品质的感官得分为响应值，采用Box-Behnken试验优化饮料产品的配方，为新型复合饮料的开发及其加工工艺提供技术支持。

1 材料與方法

1. 1 试验材料

选择在无污染环境下生长的无褐斑、无病虫害、个体完整的抽茎前期荔枝草，清洗后105 ℃烘干备用。红茶为祁门红茶，购自祁门县祁雅茶业责任有限公司，蔗糖（市售一级品）购自南京甘汁园糖业有限公司，柠檬酸（食品级）购自苏州源泰润化工有限公司。主要仪器设备：EssentiaLC-15C型高效液相色谱仪（日本岛津公司）、HWZ-15B型微波真空干燥箱（上海弘圆微波设备制造有限公司）、电炒锅（山东淄博淄美电热锅厂）、SXGF-1型电热鼓风干燥机（上海亦博实业有限公司）、FB224型电子天平（上海恒平科学仪器有限公司）、DZ-400/2L型真空包装机（青岛艾讯包装设备有限公司）。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 工艺流程

1. 2. 1. 1 荔枝草汁制备工艺流程 原料选择→除杂→清洗→杀青干燥→粉碎→浸提→过滤收集荔枝草汁。

1. 2. 1. 2 红茶汁制备工艺流程 红茶原料选择→除杂→干燥→称取→加水→浸提→粗滤→澄清→精滤→收集红茶汁。

1. 2. 1. 3 荔枝草红茶饮料制备工艺流程 荔枝草汁+红茶汁→加蔗糖和柠檬酸调配→灌装→灭菌→倒置→冷却→贴标→贮藏。

1. 2. 2 操作要点

杀青干燥：将抽茎前期荔枝草置于480 W微波功率下杀青375 s，揉捻15 min，于102 ℃下干燥140 min至水分含量7%。

粉碎：干燥荔枝草粉碎过20目筛，备用。红茶在63 ℃下烘干35 min，使其一捻即碎，然后过40目筛备用。

浸提：选择纯净水为浸提剂，分别浸提荔枝草和红茶。荔枝草浸提条件为100 ℃、120 min、20倍水（邓志昌和李金贵，2008），红茶浸提条件为80 ℃、15 min、加水量50倍（宋照军等，2008）。

过滤：选择洁净无污染纱布，分别过滤荔枝草浸提液体和红茶浸提液体，静置5 min，全部过滤2次，使滤液组织状态澄清、均匀。

1. 2. 3 单因素试验设计

1. 2. 3. 1 荔枝草汁与红茶汁体积比选择 选择蔗糖8 g/100 mL、柠檬酸30 mg/100 mL，分别按体积比1∶1、2∶1、3∶1、4∶1和5∶1加入荔枝草汁与红茶汁，以感官得分为评价指标，考察荔枝草汁与红茶汁体积比对荔枝草红茶饮料品质的影响。

1. 2. 3. 2 柠檬酸添加量选择 以荔枝草汁与红茶汁体积比3∶1、蔗糖8 g/100 mL为基础，分别加入不同量（10、20、30、40、50和60 mg/100 mL）的柠檬酸，以感官得分为评价指标，考察不同柠檬酸添加量对荔枝草红茶饮料品质的影响。

1. 2. 3. 3 蔗糖添加量选择 以荔枝草汁与红茶汁体积比3∶1、柠檬酸30 mg/100 mL为基础，分别加入不同量（2、4、6、8、10和12 g/100 mL）的蔗糖，以感官得分为评价指标，考察不同蔗糖添加量对荔枝草红茶饮料品质的影响。

1. 2. 4 响应面试验设计 以荔枝草红茶饮料品质的感官得分为响应值，通过响应面设计对饮料的配方条件进行优化，确定各影响因素的最佳组合。因素水平见表1。

1. 2. 5 感官指标评定方法 选择10名食品专业人员，依据评分标准（表2），分别对荔枝草红茶饮料产品的色泽、风味和组织形态进行感官评定打分。

1. 2. 6 理化卫生指标测定 可溶性固形物含量以手持式糖量计测定，pH以PHC-3型酸度计测定，总酸含量参照GB/T 12456—2008的方法测定，菌落总数参照GB 4789.2—2016的方法测定，可溶性糖含量参照NY/T 1278—2007的方法测定，铅（以Pb计）含量参照GB 5009.12—2017的方法测定，砷（以As計）含量参照GB 5009.76—2014的方法测定，铜（以Cu计）含量参照GB 5009.13—2017的方法测定。

1. 3 统计分析

采用Design Expert 8.0进行数据统计与结果分析。

2 结果与分析

2. 1 单因素试验结果

2. 1. 1 荔枝草汁与红茶汁体积比对荔枝草红茶饮料感官得分的影响 随着荔枝草汁与红茶汁体积比的逐渐增大，感官得分逐渐减小，体积比为1∶1的感官得分最高（92.0分），体积比为5∶1的感官得分最低（68.0分）。综合考虑，选择荔枝草汁与红茶汁体积比1∶1、2∶1和3∶1 3个水平进行响应面试验。

2. 1. 2 柠檬酸添加量对荔枝草红茶饮料品质感官得分的影响 当柠檬酸添加量不断增加时，荔枝草红茶饮料的感官得分呈先升高后下降的变化趋势，当柠檬酸添加量为20 mg/100 mL时，感官得分较高且趋于稳定;当柠檬酸添加量增加至50 mg/100 mL时，荔枝草红茶饮料的口感太酸、较刺激，产品失去了荔枝草与红茶的天然风味。综合考虑，选择柠檬酸添加量20、30和40 mg/100 mL 3个水平进行响应面试验。

2. 1. 3 蔗糖添加量对荔枝草红茶饮料品质感官得分的影响 蔗糖添加量由2 g/100 mL增至12 g/100 mL时，荔枝草红茶饮料的感官得分先升高后逐渐下降;在添加量4～10 g/100 mL范围内，饮料感官得分较高且变化幅度较小。蔗糖添加量超过10 g/100 mL后，荔枝草红茶饮料变得太甜腻，失去了荔枝草与红茶的天然风味。综合考虑，选择蔗糖添加量4、6和8 g/100 mL 3个水平进行响应面试验。

2. 2 响应面试验分析结果

2. 2. 1 响应面模型建立及其显著性检验分析 由单因素试验结果选择荔枝草汁与红茶汁体积比、柠檬酸添加量和蔗糖添加量3个因素设计响应面试验，试验设计及结果见表3。由表3可知，通过Design Expert 8.0建立荔枝草红茶饮料产品感官得分对3个影响因素的二次方程模型为：Y=91.80+4.30A-1.05B-0.62C-1.07AB-0.82AC-1.02BC-7.54A2-4.94B2-4.49C2。

由表4可知，对响应面模型进行方差分析，模型的F=254.85和P<0.01，表明所建立的回归模型极显著，且模型失拟项P=0.1080>0.05，其相关系数R2=0.9978>0.8000，模型失拟项不显著，表明建立的试验模型具有极显著统计学意义，即模型拟合程度良好，可用此模型对试验进行模拟和预测分析。新建模型一次项因素A、B及二次项A2、B2和C2极显著（P<0.01，下同），一次项因素C显著（P<0.05，下同）;交互项因素AB和BC对饮料品质感官得分影响极显著，而交互项AC对饮料品质感官得分影响显著。此外，3个因素对荔枝草红茶饮料品质感官得分影响排序为荔枝草汁与红茶汁体积比>柠檬酸添加量>蔗糖添加量。

2. 2. 2 因素交互作用分析 3个因素间交互作用对荔枝草红茶饮料感官得分的影响。荔枝草汁与红茶汁体积比、柠檬酸添加量对饮料感官得分的交互影响，其响应面曲线最陡，二者的交互效应极显著，影响最大;柠檬酸添加量与蔗糖添加量对饮料感官得分的交互影响，其响应面曲线很陡，二者的交互效应极显著，影响次之;荔枝草汁与红茶汁体积比、蔗糖添加量对饮料感官得分的交互影响，其响应面曲线也较陡，二者的交互效应显著。这与方差分析结果（表4）一致。

2. 3 验证试验结果

在最佳配方（荔枝草汁与红茶汁体积比2.3∶1、柠檬酸添加量28.7 mg/100 mL、蔗糖添加量7.84 g/100 mL）条件下，荔枝草红茶饮料的感官得分预测值为92.5分。为进一步检验响应面法优化结果的可靠性，根据试验中的操作，对饮料的配方参数进行修正：荔枝草汁与红茶汁体积比2∶1、柠檬酸添加量29 mg/100 mL，蔗糖添加量8 g/100 mL，饮料的实际感官得分为93.2分，与理论预测值相差约0.76%，即该方程与实际情况较相符，也充分验证了新建立模型的正确性，说明响应面设计对荔枝草红茶饮料工艺配方的优化结果有效。

2. 4 荔枝草红茶饮料产品指标检验结果

感官检验：色泽呈翠绿色，均匀一致，无杂色;风味具有荔枝草、红茶特有的香气和味道，协调柔和适宜，无不良气味;滋味口感纯正;组织状态均匀透明。

理化检验：可溶性固形物含量8.57%，pH 4.1，可溶性糖含量8.09%，总酸含量0.059%，砷、铅和铜含量分别为0.07、0.02和1.70 mg/L。

卫生检验：菌落总数≤100 CFU/mL，大肠菌群≤6 MPN/100 mL，未检出致病菌。

3 讨论

红茶富含人体健康所需的多种营养元素成分，包括胡萝卜素、维生素A、钙、磷、镁、钾及异亮氨酸、亮氨酸和赖氨酸，不仅可以帮助人体肠胃消化、促进食欲，还具有利尿、消除水肿和强壮心脏等功能;尤其是其中富含的黄酮类化合物具有抗酸化作用，能消除自由基，降低心肌梗塞发病率（陈星和赵雯俊，2014;刘金等，2017）。目前已有研究将红茶与中草药混合制备保健饮品，张泽生等（2016）以红茶、枸杞和金银花为主要原料，红茶菌为菌种，制作一种发酵饮料;刘金等（2017）以灵芝酶解液和红茶浸提液为基础原料，适当添加辅料，制备灵芝红茶复合茶饮料。本研究以荔枝草和红茶为原料，通过单因素和响应面试验确定荔枝草红茶饮料的最佳工艺配方：荔枝草汁与红茶汁体积比2∶1、柠檬酸添加量29 mg/100 mL、蔗糖添加量8 g/100 mL，在此配方下制得的荔枝草红茶饮料不仅色泽翠绿、均匀一致，还具有荔枝草与红茶的自然风味，营养与保健功能俱佳。本研究建立了荔枝草红茶饮料工艺的回归方程Y=91.80+4.30A-1.05B-0.62C-1.07AB-0.82AC-1.02BC-7.54A2-4.94B2-4.49C2，该回归模型极显著，擬合度较好;对回归模型进行方差分析的结果表明，荔枝草汁与红茶汁体积比和柠檬酸添加量2个因素，以及交互项因素荔枝草汁与红茶汁体积比与柠檬酸添加量、柠檬酸添加量与蔗糖添加量对饮料品质感官得分的影响极显著。与正交试验相比，响应面法可精确评价各因素间的交互作用，找到最佳的复合指标（卢忠英等，2017;王波等，2018）。本研究优化的配方为荔枝草的产业化技术提升提供了参考依据。

采用红茶与荔枝草搭配的饮料，在色泽和滋味上均能很大程度改善荔枝草饮料原有的不足，使其颜色浓郁清亮，滋味上也由原来的苦味、微辛变得清爽微涩、苦后回甘。在自然条件下的生长过程中，荔枝草因其体内具有高活性物质，有抑菌、抑虫害作用，在荔枝草的周边其他植物生长稀少，也很少受到虫害的影响。加工荔枝草红茶饮料必须采用抽茎前期采收的荔枝草，其独特的生长环境也抑制了荔枝草资源的开发利用。

本研究制备工艺选择的原料祁门红茶是红茶分类中工夫红茶的一种，红茶的种类较多，自然产地也较广，按照其加工方法与出品的茶形，一般又可分为小种红茶、工夫红茶、红碎茶和红茶茶珍等。如何利用不同分类的红茶及其品种开发荔枝草系列饮料产品、拓宽食品加工新资源的利用途径有待进一步研究。

4 结论

采用响应面分析法优化得到的荔枝草红茶饮料配方，制得饮品色泽翠绿、均匀一致，具有荔枝草与红茶的自然风味;且建立的回归模型可用于实际预测。

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（责任编辑 罗 丽）