速溶柚子茶粉配方及加工工艺研究

李素芬，王 琴，龚洁文，李妍馥，刘 帆

（仲恺农业工程学院 轻工食品学院，广东 广州 510000）

柚子（Citrus maxima(Burm)Merr.），又名文旦、香栾、朱栾、内紫，属芸香科。柚子味道清香、酸甜、凉润，其中柚子肉中含有丰富的甙类物质、维生素、矿物质等成分，具有降低血糖[1]、抗氧化性等功效[2]。而柚皮中含有丰富的膳食纤维、柚皮苷、柚皮素等物质[3-4]，具有降血脂[5]、抗氧化[6-7]、抗菌[8-9]、预防动脉粥样硬化[10]等功效。

目前，市场上以柚子作为原料生产的产品种类相对较少，成熟的大多为蜂蜜柚子茶、柚子蜜饯等一些产品[11-12]。随着人们生活节奏的加快，越来越多大众会选择更加具有方便性的产品。固体饮料在我国虽较晚起步，但由于其具有体积小、方便携带、速溶性好、饮用方便、包装简易、营养卫生等特点[13-14]，逐渐成为人们生活中必不可少的消费品。

因此，试验以速溶红茶粉、柚子肉、柚子皮、白砂糖、柠檬酸、麦芽糊精为基本原料，制备一款具有柚子风味的速溶茶粉。①以感官评价和脱苦率为评价指标进行单因素试验，得出柚子皮粉的最佳工艺条件。②以沉降率为评价指标对柚子肉粉的稳定性进行单因素试验。③在单因素试验的基础上，选取柚子肉粉、柚子皮粉、速溶红茶粉、柠檬酸的添加量作为响应面试验因素，以感官评价和分散性为评价标准，研究并优化出一款具有柚子特殊风味，并且方便携带、营养卫生的固体饮料。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

梅州沙田柚，当地市场购买；速溶茶粉（红茶、绿茶、乌龙茶），上海翘英食品有限公司提供；白砂糖，北京甘汁园糖业有限公司提供；无水乙醇、二甘醇、氢氧化钠均为分析纯，广州化学试剂厂提供；柚皮苷标品（纯度＞95%），Sigma 公司提供；柠檬酸、卡拉胶、黄原胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠（CMC-Na） （均为食品级），河南万邦实业有限公司提供；麦芽糊精（食品级），广东康达生物科技有限公司提供；β -环状糊精（食品级），天利药用辅料有限公司提供；水为超纯水。

800Y 型高速多功能粉碎机，永康市铂欧五金制品有限公司产品；SC-3610 型低速离心机，安徽中科中佳科学仪器有限公司产品；HH-2 型数显恒温水浴锅，常州澳华仪器有限公司产品；TU-1900 型双光束紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司产品；DW-86L388A 型超低温保存箱，青岛海尔特种电器有限公司产品；FD-1A-50 型真空冷冻干燥机，北京博医康实验仪器有限公司产品；CR-400 型色差仪，柯尼卡美能达有限公司产品；ME203E/02 型电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海） 有限公司产品；DHG-9023A 型恒温干燥箱，飞迪科技有限公司产品；DSH-20A 型水分测定仪，上海菁海仪器有限公司产品；HY-200 型标准分样筛，金源筛网有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 速溶柚子茶粉的生产工艺流程

柚子肉→去核、切块→加入增稠剂→打浆→真空冷冻干燥→粉碎过筛→柚子肉粉；

柚子皮→切块→打浆→脱苦→真空冷冻干燥→粉碎过筛→柚子皮粉；

柚子肉粉、柚子皮粉、茶粉→调配→干燥→包装→速溶柚子茶粉。

1.2.2 操作要点

（1） 洗涤、剖果。用清水冲洗柚子表面的污渍，用刀将柚子皮和柚子肉进行分离。

（2） 切块、打浆。将柚子肉外表面的白色囊衣和包裹肉的外层薄膜去除，并去掉肉里面的核，柚子肉备用，将柚子皮切成块状，留下白瓢部分。处理好的柚子肉和柚子皮分别放入打浆机进行打浆。

（3） 脱苦。先将柚子皮切成小块，在沸水中煮4～5 min，加入β -环状糊精后进行水浴。

（4） 打浆。将柚子肉放进打浆机内，并在打浆时加入增稠剂，使柚子肉打成胶状。

（5） 冷冻干燥。将打浆好的柚子肉和脱苦后的柚子皮置于-41 ℃的冰箱中预冷4 h，再将其放入冻干机进行真空冷冻干燥冻干24 h，升华温度为-48 ℃。

（6） 粉碎、过筛。把经过真空冷冻干燥后得到的柚子皮和柚子肉分别置于粉碎机进行粉碎。将获得的柚子粉过80 目筛。

（7） 调配、混匀、干燥。加入速溶茶粉、白砂糖、麦芽糊精、柠檬酸进行调配并混合均匀，并置于45 ℃的鼓风干燥箱中干燥30 min。

1.2.3 柚子皮粉脱苦工艺优化

（1） β -环状糊精添加量对脱苦率的影响。β -环状糊精添加量分别为0.4%，0.5%，0.6%，0.7%，固定水浴时间60 min，水浴温度50 ℃对柚皮进行脱苦处理，以感官评价和脱苦率为评价指标，确定β -环状糊精添加量。

（2） 水浴时间对脱苦率的影响。水浴时间分别为40，50，60，70 min，固定β - 环状糊精质量添加量为0.6%，水浴温度50 ℃对柚皮进行脱苦处理，以感官评价和脱苦率为评价指标，确定水浴时间。

（3） 水浴温度对脱苦率的影响。水浴温度分别为30，40，50，60 ℃，固定β -环状糊精质量添加量为0.6%，水浴时间60 min 对柚皮进行脱苦处理，以感官评价和脱苦率为评价指标，确定水浴温度。

1.2.4 柚子肉粉稳定性工艺优化

柚子肉先经过去核、切块处理，然后分别将0.2%，0.3%，0.4%，0.5%的黄原胶；0.2%，0.3%，0.4%，0.5%羧甲基纤维素钠；0.2%，0.3%，0.4%，0.5%卡拉胶；0.2%，0.3%，0.4%，0.5%海藻酸钠加入柚子肉后进行打浆，最后进行冷冻干燥，以沉降率作为评价指标。

1.2.5 速溶柚子茶粉配方工艺研究

（1） 单因素试验。①麦芽糊精添加量的影响，速溶茶粉添加量为0.25 g，柚子皮粉0.2 g，柚子肉粉2 g，白砂糖1.2 g，柠檬酸0.1 g，分别添加5%，7%，9%，12%麦芽糊精，用150 mL 温度为85±5 ℃的蒸馏水冲泡，观察样品并进行感官评价和分散性测定，由此确定麦芽糊精添加量。②速溶茶粉种类的影响，速溶茶粉添加量为0.25 g，柚子皮粉0.2 g，柚子肉粉2 g，白砂糖1.2 g，柠檬酸0.1 g，麦芽糊精添加量9%，分别添加速溶红茶粉、速溶绿茶粉、速溶乌龙茶粉，用150 mL 温度为85±5 ℃的蒸馏水冲泡，观察样品并进行感官评价和分散性测定，由此确定茶粉的种类。③速溶茶粉添加量的影响，柚子皮粉0.2 g，柚子肉粉2 g，白砂糖1.2 g，柠檬酸0.1 g，麦芽糊精添加量9%，分别添加0.20，0.25，0.30，0.35，0.40 g 速溶红茶粉，用150 mL 温度为85±5 ℃的蒸馏水冲泡，观察样品并进行感官评价和分散性测定，由此确定茶粉的添加量。④柚子皮粉添加量的影响，速溶茶粉添加量为0.25 g，柚子肉粉2 g，白砂糖1.2 g，柠檬酸0.1 g，麦芽糊精添加量9%，分别添加0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 g 柚子皮粉，用150 mL 温度为85±5 ℃的蒸馏水冲泡，观察样品并进行感官评价和分散性测定，由此确定柚子皮粉的添加量。⑤柚子肉粉添加量的影响，速溶红茶粉0.25 g，柚子皮粉0.2 g，白砂糖1.2 g，柠檬酸0.1 g，麦芽糊精添加量9%，分别添加1.5，2.0，2.5，3.0，3.5 g 柚子肉粉，用150 mL 温度为85±5 ℃的蒸馏水冲泡，观察样品并进行感官评价和分散性测定，由此确定柚子肉粉的添加量。⑥白砂糖添加量的影响，速溶红茶粉0.25 g，柚子皮粉0.2 g，柚子肉粉2 g，柠檬酸0.1 g，麦芽糊精添加量9%，分别添加0.6，0.8，1.0，1.2，1.4 g 白砂糖，用150 mL 温度为85±5 ℃的蒸馏水冲泡，观察样品并进行感官评价和分散性测定，由此确定白砂糖的添加量。⑦柠檬酸添加量的影响，速溶茶粉添加量为0.25 g，柚子皮粉0.2 g，柚子肉粉2 g，白砂糖1.2 g，麦芽糊精添加量9%，分别添加0.05，0.10，0.15，0.20，0.25 g 柠檬酸，用150 mL 温度为85±5 ℃的蒸馏水冲泡，观察样品并进行感官评价和分散性测定，由此确定柠檬酸的添加量。

（2） 响应面试验。在单因素试验的基础上，固定麦芽糊精添加量为9%，柠檬酸添加量为0.1 g，以分散性和感官评价为评价指标，对柚子肉粉添加量、柚子皮粉添加量、茶粉添加量、白砂糖添加量设计四因素三水平的中心组合分析CCD（Central Composite Design） 数学回归模型。

响应面分析试验因素与水平设计见表1。

表1 响应面分析试验因素与水平设计/ g

1.2.6 相关指标的测定

（1） 柚子皮粉脱苦率的测定。精密称取柚皮苷对照品25 mg，加入70%乙醇溶解后移入250 mL 容量瓶中，用70%乙醇溶液稀释至刻度，摇匀配制成质量浓度为0.1 mg/mL 标准溶液，备用。分别取柚皮苷标准溶液0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 mL置于10 mL 比色管中，用70%乙醇补充至5 mL，加入90%二甘醇溶液5 mL，再加4 mol/L NaOH 溶液0.1 mL，摇匀，置于40 ℃水浴保温10 min，取出于波长420 nm 处测定其吸光度。以质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，得出线性回归方程。取0.5 mL 样液置于10 mL 的比色管中，按照标准液的方法进行处理及测定，并根据标准曲线计算柚皮苷含量[15]。

脱苦率计算公式：

（2） 柚子皮粉感官评价。请10 名食品专业学生就柚皮粉苦味进行感官评价，评分标准为很苦的分值为5～9 分，苦的分值为10～14 分，微苦的分值为15～19 分，不苦的分值为20～24 分，样品的感官评价分数以平均分数计[16]。

（3） 柚子肉粉沉降率的测定。称取2 g 的柚子肉粉，置于250 mL 的小烧杯中，加入100 mL 的85 ℃蒸馏水，使固体样品充分溶解，并测定沉降率[17]。

（4） 速溶柚子茶粉分散性的测定。取样品分散地倒入烧杯中，加入100 mL 约85 ℃的蒸馏水，用玻璃棒沿杯壁顺时针搅拌，记录茶粉完全溶解的时间，重复3 次，取平均值[18]。

（5） 速溶柚子茶粉感官评价。设计感官评价标准，请10 名食品专业学生就柚皮粉苦味进行感官评价，样品的感官评价分数以平均分数计[16]。

感官评价见表2。

（6） 速溶柚子茶粉综合评分。通过测定柚子茶粉的感官评价和分散性之间的关系，可计算出柚子茶粉的综合评分。

综合评分计算公式[19]：

（7） 水分含量测定。参照GB 5009.3—2016，速溶柚子茶粉的水分测定采用直接干燥法[20]。

（8） 微生物指标测定。分别参照GB 4789.2—2016 和GB 4789.3—2016 对速溶柚子茶粉的菌落总数和大肠菌群数进行测定[21-22]。

2 结果与分析

2.1 柚子皮脱苦工艺优化

表2 感官评价

不同处理方式对柚皮脱苦效果的影响见图1。

柚子皮随贮藏时间和加热的影响，苦涩味会逐渐增强，影响柚子皮加工和食用风味。柚皮苷是柚皮中主要的苦味物质之一[9，23]，有文献表明，当鼠李糖结合在黄酮的第7 位碳原子上，形成4,5,7 -三羟基黄烷酮- 7 -鼠李糖葡萄糖苷化合物具有苦味[24]。但是有研究表明，β -环状糊精能够包埋柚皮苷，从而降低柚子皮的苦涩味[25]。

从图1（a） 可以看出，随着β -环状糊精添加量的逐渐增大，柚皮脱苦率逐渐增加，当β -环状糊精的添加量为0.6%时，脱苦率和感官评价评分均达到最大值。继续增大β -环状糊精添加量时，脱苦率和感官评价评分均会有所下降。李琪等人[26]的研究表明，β -环状糊精与柚皮苷分子以范德华力及氢键缔合形成稳定的包嵌物，在水中能稳定存在并选择性包埋柚皮苷分子，避免柚皮苷与味蕾直接接触，从而可以在不影响柚皮营养物质的情况下达到脱苦的目的。但是，β -环状糊精添加量过高时，包埋效果会受到影响，不利于脱苦进行，影响感官评分[27]。

从图1（b） 可以看出，柚皮脱苦率会随着水浴时间增加而增加，当水浴60 min 时，脱苦效果最好，脱苦率可以达到86.5%。但一旦水浴时间过长，则会使柚皮结构松软、色泽变暗，影响感官评分。

从图1（c） 可以看出，柚皮脱苦率会随着水浴温度增加而增加，当水浴温度为50 ℃时，脱苦效果最好。但一旦水浴温度过高，则会使柚皮结构松软，色泽变暗，影响感官评分，这是由于温度会影响柚皮苷的水解效果[28]。

所以得出的柚皮脱苦条件为水浴温度50 ℃，水浴时间60 min，β -环状糊精添加量为0.6%。

图1 不同处理方式对柚皮脱苦效果的影响

2.2 柚子肉粉稳定性工艺优化

增稠剂对柚子肉粉稳定性的影响见图2。

图2 增稠剂对柚子肉粉稳定性的影响

由于增稠剂能使汁液黏度增加，使难溶的果肉颗粒均匀悬浮在汁液中，降低沉降率，所以通过改变增稠剂的种类和添加量，从而提高柚子肉粉的稳定性[17]。从图2 可以看出，不同的增稠剂对柚子肉粉的稳定性具有显著性的影响，其中柚子肉粉稳定性顺序为黄原胶＞CMC-Na＞卡拉胶＞海藻酸钠。随着黄原胶质量分数的增加，柚子肉粉与汁液之间的亲和力增强，柚子肉粉的分层和沉淀减少[29]。但是当黄原胶质量分数为0.5%时，产品汁液黏度的增加使产品质地稍显黏稠，影响口感。因此，选择添加0.4%的黄原胶作为增稠剂。

2.3 速溶柚子茶粉配方优化

2.3.1 单因素试验

（1） 麦芽糊精添加量的影响。

麦芽糊精对分散性的影响见图3。

图3 麦芽糊精对分散性的影响

速溶柚子茶粉在贮藏过程中容易吸潮结块，而麦芽糊精的乳化与赋形作用，能使柚子茶粉形成稳定颗粒结构，不易受潮，通过研究麦芽糊精的添加量，在延长产品贮藏期的同时能够保证产品的风味和分散能力。从图3 可以看出，随着麦芽糊精添加量的增加，速溶柚子茶粉的分散性越好，有研究表明，当麦芽糊精均匀分布于粉体内部，有利于内部水分向外扩散迁移，减少粉末之间的粘连，能增加颗粒的流动性。但当麦芽糊精添加量达到12%时，冲调性稍有下降，这是由于麦芽糊精的添加量过多，干燥时会受热结块，不易分散在水中[19]。选择9%的麦芽糊精添加量，能够使速溶柚子茶粉成品流动性好，不易受潮，并有较好的分散性。因此，结合冲调性和感官评价，选择9%的麦芽糊精添加量。

（2） 速溶茶粉种类的影响。

速溶茶粉种类的影响见图4。

从图4 可以看出，速溶茶粉种类对产品感官评分影响较大，其中选择红茶时产品得分最高，红茶味道醇厚，跟柚子的清香能充分搭配；相反，绿茶和乌龙茶的苦涩味会影响口感。由感官评分得出红茶味道醇厚，能使产品有更好的滋味，结合单因素试验结果，确定速溶茶粉种类为红茶。

（3） 速溶茶粉用量的影响。

速溶茶粉用量的影响见图5。

从图5 可以看出，柚子茶粉的分散性随着茶粉用量的增加而变差。当速溶茶粉添加量增加时，产品感官评分呈上升趋势，在茶粉用量为0.2 g 的时候评分达到最高值88.3 分，此时产品带有柚子的清香和红茶醇厚的滋味，一旦速溶茶粉的用量过高，茶粉的味道就会掩盖柚子的清香味，使感官评价下降。

（4） 柚子皮粉用量的影响。

柚子皮粉用量的影响见图6。

图4 速溶茶粉种类的影响

图5 速溶茶粉用量的影响

图6 柚子皮粉用量的影响

从图6 可以看出，柚子茶粉的分散性随着柚子皮粉用量的增加而变差。当柚子皮粉用量增加时，产品感官评分增加，在柚子皮粉用量为0.2 g 的时候评分达到最高值88 分，这是由于柚皮中含有柚皮苷等苦味物质，虽然经过脱苦处理，但当柚皮粉的添加含量较高时，苦味会稍有增加，影响口感。

（5） 柚子肉粉用量的影响。

柚子肉粉用量的影响见图7。

图7 柚子肉粉用量的影响

从图7 可以看出，当柚子肉粉用量为2 g 的时候，速溶柚子茶粉的整体感官评价和分散性最好。若柚子肉粉用量过高，会使风味过于浓郁，并且柚子肉粉含糖量高，溶于水后易形成结块，使产品分散时间随柚子肉粉用量的增加而延长。而当含量较低时，不利于造粒，柚子的风味又突显不出，口感不够醇厚。

（6） 白砂糖用量的影响。

白砂糖用量的影响见图8。

图8 白砂糖用量的影响

从图8 可以看出，当白砂糖用量增加时，产品感官评分呈上升趋势，白砂糖主要影响产品的滋味，促进产品风味更加香甜，在白砂糖用量为1.2 g 时，产品整体感官评价最好，随着白砂糖的用量增加，糖的甜度会影响柚子茶原有的味道，感官评分会有所下降。由于白砂糖用量过高会影响产品黏度，使产品成型性增大，所以当白砂糖用量超过1.2 g 时，产品分散时间延长。

（7） 柠檬酸用量的影响。

柠檬酸用量的影响见图9。

从图9 可以看出，柠檬酸用量对速溶柚子茶粉的分散性影响不大，但是对产品感官评分影响较大，由于酸度过大，产品感官评分会下降，而酸度不够又无法带出柚子的风味。因此，在柠檬酸用量为0.1 g时，产品整体感官评价最好。

2.3.2 响应面试验

利用Design Expert.10 软件对试验进行编码，根据编码进行试验，得出产品分值。

响应面分析方法与结果见表3。

图9 柠檬酸用量的影响

表3 响应面分析方法与结果

用响应面分析法对响应面分析试验结果和所建立的数学模型进行方差分析。

方差分析见表4。

对各因素进行回归拟合，得到回归方程：

从表3 可以看出，各个因素中，一次项A、D，二次项A2、B2、C2、D2，交互项BC 对速溶柚子茶粉的综合评分都有极显著性影响（p＜0.01），交互项AB、AD 对速溶柚子茶粉的综合评分有显著的影响（p＜0.05）。方程显著性检验的决定系数R2=0.993 4，说明自变量与因变量之间有极显著的回归关系，因此可以用此模型对速溶柚子茶粉的感官评价进行分析和预测。综合F 值检验数据可知，试验中各个因素对成品柚子奶茶固体饮料评价影响顺序由大到小依次为柚子肉粉用量＞速溶茶用量＞柚子皮用量＞白砂糖用量。

2.3.3 各因素交互作用的响应面图

不同因素交互作用响应面图见图10。

根据交互作用响应面曲面图可以看出，响应面图形呈凸起的曲面，曲面顶端红标为最高点即为响应面最高点，也即最大值，这就说明分析的因素水平存在极值，响应面曲面陡峭和登高线呈椭圆形，说明速溶茶粉和白砂糖之间、速溶茶粉和柚皮肉粉之间、白砂糖和柚子皮粉之间的交互作用对产品的综合评分有明显的影响。利用Design Expert 软件获得出速溶柚子茶粉最优配方为柚子肉粉1.82 g，柚子皮粉0.14 g，速溶红茶粉0.24 g，白砂糖1.06 g，柠檬酸0.1 g，麦芽糊精9%。最优组合下速溶柚子茶粉综合评分最高（见表5），速溶柚子茶粉粉状干爽，分散性良好，茶汤色泽均匀浑浊，具有红茶和柚子的风味，因此根据响应面优化分析可以得出速溶柚子茶粉配方的最优方案。速溶柚子茶粉水分含量为2.98%±0.05%，符合≤5%的GB 5009.3—2016 国家标准；细菌总数、大肠菌群、致病菌均未检出，符合GB 4789.2—2016 和GB 4789.3—2016 国家标准。

验证结果见表5。

表4 方差分析

图10 不同因素交互作用响应面图

表5 验证结果

3 结论

通过单因素试验探究出柚皮最好的脱苦条件为水浴温度50 ℃，水浴时间60 min，β -环状糊精添加量0.6%，得到苦味较低的柚子皮粉。选用0.4%的黄原胶作为增稠剂提高柚子肉粉的稳定性。通过响应面试验分析法对速溶柚子茶粉配方进行优化，得出柚子肉粉1.82 g，柚子皮粉0.14 g，速溶红茶粉0.24 g，白砂糖1.06 g，柠檬酸0.1 g，麦芽糊精9%的最优配方。速溶柚子茶粉，具有红茶的风味和柚子的清香，冲泡的茶汤色泽均匀、无杂质，并且具有一定的营养价值。最佳配方的速溶柚子茶粉分散性为12.95±0.06 s，感官评价为89.73±0.97 分，水分含量为2.98%，符合≤5%的GB 5009.3—2016 国家标准；细菌总数、大肠菌群、致病菌均未检出，符合GB 4789.2—2016 和GB 4789.3—2016 国家标准。