红茶、玫瑰花发酵乳饮料工艺技术的优化

李春梅，陈恩海，韩佳临，沈冰，刘永智

（广西职业技术学院，广西 南宁 530226）

茶叶是全世界公认的一种功能性食品。饮茶作为一种健康的生活习惯，在我国具有悠久的历史文化。茶叶中含有丰富的功能性活性成分[1-3]，如茶多酚、茶多糖、茶氨酸、茶皂苷，在调节血压和糖脂代谢、防治动脉粥样硬化、调节肠道菌群、降低癌症及慢性病风险、促进认知和调节情绪等方面具有一定的作用[4-8]。发酵乳是目前人们日常生活中常见的健康食品，富含活性菌类，具有调节肠道健康，提供人体必需的营养物质，并有改善乳糖不耐的作用[9-10]。当茶叶与乳制品混合食用时，茶多酚类物质会与乳制品中的蛋白质、多肽、氨基酸和维生素等抗氧化成分发生协同效应，增强体内抗氧化酶活性和血液抗氧化性，并对两种物质原有的抗氧化等作用产生有益影响[11-13]。玫瑰花中含有丰富的黄酮、酚酸、多糖、膳食纤维、氨基酸、亚麻酸等多种对人体有益的活性成分[14-16]，在抗菌、抗抑郁、调节血糖等方面有一定的作用。此外，还有大量的研究表明，玫瑰花在美容、养颜等方面也有一定的功效[17-19]。因此，本文研制一种添加红茶和玫瑰花混合粉的杀菌型发酵乳饮料，以期为茶叶、玫瑰花、发酵乳开辟应用新途径，同时为其附加值的提升提供理论和实践参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

纯牛奶：广西农垦西江乳业有限公司；柠檬酸、苹果酸、稳定剂（果胶与可溶性大豆多糖质量比1∶1）、瑞士乳杆菌：乔富健康食品（安徽）科技有限公司；速溶红茶粉、超细玫瑰花粉：徐州大自然食品有限公司；白砂糖：郑州好运来食品化工有限公司。

1.2 仪器与设备

凯氏定氮仪（SKD-200）：巩义市英峪予华仪器厂；恒温水浴锅（HH·S11-Ni6）：北京长安科学仪器厂；电子分析天平（ME204）：梅特勒-托利多（上海）仪器有限公司；高压均质机（SRH60-70）：上海申鹿均质机有限公司；电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9070A）：上海一恒科学仪器有限公司；离心机（DT5-2）：北京医用离心机厂。

1.3 红茶、玫瑰花混合发酵型乳饮料加工工艺

1.3.1 操作要点

纯牛奶加热到42 ℃，加入菌种进行发酵，发酵至pH3.6 为终点，破乳、均质后作为发酵基料。将红茶粉、玫瑰花粉与稳定剂、白砂糖干混混匀，用60 ℃的热水搅拌溶解，加入到冷却至30 ℃以下的发酵基料中，缓慢加入浓度为20%的柠檬酸和苹果酸的混合酸（2 种酸的质量比为1∶1），边加边搅拌均匀，以调节溶液的pH 值，用水定容至1 000 mL，产品在20 MPa 压力下均质，然后加热到95 ℃保温5 min，冷却，即制得红茶、玫瑰花发酵乳产品。

1.3.2 产品稳定性试验测定

取产品20 g，记为M1，4 000 r/min 离心5 min，倒出上清液，沉淀物在95 ℃烘箱中烘干，测定质量，记为M2。沉淀率（A，%）计算公式如下。

1.3.3 产品的感官评价

感官评定小组由随机挑选的10 名具有茶和乳饮料研发经验的人员组成，采用100 分制，对研制的产品的口感、风味、组织状态开展盲评，取平均分。感官评分标准见表1。

表1 感官评分标准Table 1 Standards of sensory score

1.3.4 蛋白质含量的测定

参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法进行测定。

1.3.5 微生物检测方法参照GB 4789.26—2013《食品安全国家标准食品微生物学检验商业无菌检验》进行测定。

1.3.6 单因素试验

1.3.6.1 红茶粉与玫瑰花粉质量比对产品品质的影响

根据该产品加工工艺，分别添加质量比为3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3 的红茶粉与玫瑰花粉混合粉，研制产品，对产品进行感官评分。

1.3.6.2 红茶粉与玫瑰花粉混合粉添加量对产品品质的影响

根据该产品加工工艺，分别添加1%、2%、3%、4%、5%、6%的红茶粉与玫瑰花粉混合粉，研制产品，对产品进行感官评分，并测定沉淀率。

1.3.6.3 稳定剂添加量对产品品质的影响

根据该产品加工工艺，分别添加0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%的稳定剂，研制产品，对产品进行感官评分，并测定沉淀率。

1.3.6.4 发酵乳基料添加量对产品品质的影响

根据该产品加工工艺，分别添加35.0%、37.5%、40.0%、42.5%、45.0%、47.5%发酵乳基料，制备产品，对产品进行感官评分，并测定沉淀率。

1.3.6.5 产品pH 值对产品品质的影响

根据该产品加工工艺，分别调节pH4.4、4.2、4.0、3.8、3.6、3.4 制备产品，对产品进行感官评分，并测定沉淀率。

1.3.6.6 白砂糖添加量对产品品质的影响

根据该产品加工工艺，分别添加4%、6%、8%、10%、12%、14%白砂糖溶解，制备产品，对产品进行感官评分，并测定沉淀率。

1.3.6.7 响应面试验

根据单因素试验结果，对产品品质影响较大的5 个因素开展响应面试验。响应面优化试验因素与水平见表2。

1.4 数据处理

通过数据统计分析软件Design Expert 8.0.6 进行Box-Behnken 响应面回归试验设计分析和绘图，通过IBM SPSS Statistics 20 对单因素进行方差分析，P＜0.05差异显著，P＜0.01 差异极显著，具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 红茶粉与玫瑰粉质量比的确定

红茶粉与玫瑰花粉质量比对产品感官评分的影响见图1。

图1 红茶粉与玫瑰花粉质量比对产品感官评分的影响Fig.1 Effect of the proportion of mixed black tea powder and rose powder on the sensory score of products

红茶是全发酵茶，香气比鲜叶明显增加，在加工发酵过程中发生了以茶多酚酶促氧化的化学反应[20]，产生了茶黄素、茶红素等新成分和香气物质[21-22]，形成红茶特有的色、香、味，具有红茶香甜味醇的特征。玫瑰花含有丰富的维生素C、葡萄糖、果糖、苹果酸、枸橼酸、胡萝卜素等[23-25]，甘中略带清苦，香气芬芳浓郁。从图1 中可以看到，随着玫瑰花粉质量的增加，产品的感官评分先升高后降低，当两者质量比为1∶1时红茶味和玫瑰花味风味协调，既有红茶的醇香，又有玫瑰花清雅香甜。因此，红茶粉与玫瑰花粉的最佳质量比为1∶1。

2.1.2 红茶粉与玫瑰花粉混合粉添加量的确定

红茶粉与玫瑰花粉混合粉添加量对产品感官评分和沉淀率的影响见图2。

图2 红茶粉与玫瑰花粉混合粉添加量对产品品质的影响Fig.2 Influence of the amount of mixed black tea powder and rose powder on product quality

由图2 可知，红茶粉与玫瑰花粉混合粉添加量对产品的感官评分和沉淀率影响差异显著（P＜0.05）。随着混合粉添加量的增加，产品的感官评分先升高后降低，沉淀率先降低后升高。在混合粉添加量为4%时，产品感官评分最高；在混合粉添加量为3%时，产品的沉淀率最低。

红茶粉与玫瑰花粉混合粉少量添加会提升产品风味和口感，如果添加过多，其中一些不溶性纤维物质会影响产品的组织状态，并增加产品的不稳定性。但在添加混合粉初期产品沉淀率下降的主要原因可能与茶多酚和多糖有关。研究表明，在低温处理下，牛奶蛋白的不稳定性会随茶多酚浓度的增加而降低，茶多酚具有大量羟基，能与乳蛋白的羰基结合形成氢键[26-27]。此外，多酚芳香环还可与蛋白质中脯氨酸的吡咯烷环之间形成疏水作用，降低乳蛋白的热聚效应，从而提高蛋白的热稳定性[28-29]。陆婷婷等[30]研究发现，茶多糖有利于提高褐色发酵乳饮料持水力，并显著改善产品的风味。茶叶中的茶多酚具有苦涩味[31]，少量添加红茶粉，茶多酚会与牛奶中的蛋白质发生结合，从而掩盖苦涩味，但是蛋白质与茶多酚结合量有限，添加过多，游离的茶多酚会使产品出现不良的风味，并导致蛋白质构象改变，凝胶结构遭到破坏，影响酪蛋白结合水的能力，进而引起持水力下降[32]。综合考虑感官评分和沉淀率两个指标，选择红茶粉与玫瑰花粉混合粉添加量为3%～5%，开展响应面优化试验。

2.1.3 稳定剂添加量的确定

红茶粉、玫瑰花粉、发酵乳3 种物质混合，经过调酸，成为一种成分复杂且不稳定的乳浊液体系，容易出现分层和蛋白质沉淀的现象，需要通过添加稳定剂来保证产品品质。单一稳定剂的乳化和稳定效果不理想。果胶和大豆多糖，属于阴离子多糖，是绿色、天然、健康、耐酸的亲水性胶体，能够与酪蛋白发生络合，通过它们之间的静电排斥力与空间位阻防止牛乳酪蛋白聚集沉淀，此外，体系黏度的提高降低了粒子的沉降速度，从而提高产品的稳定性[33]。稳定剂不仅能解决产品分层的问题，还可以有效减少泡沫的产生以及风味的损失。稳定剂添加量对产品感官评分和沉淀率的影响见图3。

图3 稳定剂添加量对产品品质的影响Fig.3 Effect of compound stabilizer addition on product quality

从图3 可以看出，随着稳定剂添加量的增加，产品的沉淀率显著降低，感官评分先增加后降低，当增加到0.6%时产品的感官评分最高，沉淀率最低。当稳定剂添加量大于0.6%时，稳定剂添加量的增加对产品的沉淀率影响差异不显著。因此，选择稳定剂添加量为0.5%～0.7%开展响应面优化试验。

2.1.4 白砂糖添加量的确定

白砂糖是天然的甜味剂，尽管与其他甜味剂相比甜度较低，但是甜味纯正，不仅能提升产品的口感，而且还会调节产品的味感、掩盖其他异味。白砂糖是多羟基化合物，具有较高的亲水性，其与蛋白质有较强的亲和性，从而提高产品的稳定性。此外，白砂糖有利于稳定剂的溶解和增稠作用，从而提高产品的稳定性[34]。白砂糖添加量对产品感官评分和沉淀率的影响见图4。

图4 白砂糖添加量对产品品质的影响Fig.4 Effect of adding amount of sugar on product quality

从图4 中可以看出，随着白砂糖添加量的增加，产品的感官评分先增加后降低，在白砂糖添加量为8%时，风味最佳，酸甜适口。白砂糖添加量对沉淀率影响差异不显著。因此，选择白砂糖添加量为6%～10%开展响应面优化试验。

2.1.5 发酵乳基料添加量的确定

发酵乳基料的添加量不仅是影响产品口感、风味的主要因素，也是影响产品蛋白质指标的主要因素。发酵乳饮料根据GB/T 21732—2008《含乳饮料》的要求，蛋白质含量应不低于1.0%。因此，发酵乳基料从35.0%添加量为基础，逐渐增加添加量，但是添加量过高，会影响产品成本，所以最高限定为47.5%。发酵乳基料添加量对产品感官评分和沉淀率的影响见图5。

图5 发酵乳基料添加量对产品品质的影响Fig.5 Effect of adding amount of fermented milk on product quality

从图5 中可以看出，随着发酵乳基料添加量的增加，产品的感官评分先升高后降低，在发酵乳基料添加量为42.5%时，感官评分最高。主要原因是发酵乳基料添加量的增加会提高产品特有的发酵香气，但随着发酵乳基料添加量的不断增加，红茶和玫瑰花香气被发酵乳风味所掩盖。沉淀率随着发酵乳基料添加量的增加，呈现先降低后升高的趋势，在发酵乳基料添加量为40.0%时，沉淀率最低。茶多酚、多糖与乳蛋白发酵络合，增加了蛋白的亲水性，但随着乳蛋白量的增加，没有可结合的茶多酚和多糖，从而降低了产品稳定性。茶多酚与乳蛋白形成的多酚-蛋白复合物，使在胃液高酸度下不稳定的茶多酚，得到了缓慢释放的作用，此外，牛奶成分有助于儿茶素通过Caco-2 细胞膜的转运[35]。在热处理下，乳蛋白能提高茶多酚的生物可及性，然而在无蛋白体系中，热处理可不同程度地降低茶多酚的生物可及性[36]，综上，发酵乳的添加，提高了产品的生物利用价值。因此，选择发酵乳基料添加量为40.0%～45.0%开展响应面优化试验。

2.1.6 产品pH 值的确定

产品的pH 值是影响产品风味、蛋白质稳定性的主要因素之一，调节产品pH 值是产品制作过程中应当非常注意的环节。无机酸能够破坏蛋白质颗粒表面双电层结构，使其达到等电点，蛋白质颗粒因失去电荷变得不稳定而沉淀析出[37]。稳定剂的添加对于蛋白质外的带电结构具有保护作用。然而，在调酸过程中也要注意添加速度，如果添加过快，会造成局部酸度过大，使蛋白质不稳定，易在杀菌后出现分层的现象。此外，添加量过多或过少都会影响产品的酸甜比，影响产品的口感。产品pH 值对产品感官评分和沉淀率的影响见图6。

图6 产品pH 值对产品品质的影响Fig.6 Effect of product pH on product quality

由图6 可知，随着产品pH 值降低，产品感官评分先升高后降低，这主要与产品的酸甜适口性有关。然而产品的沉淀率逐渐降低，分析是高酸度导致蛋白质表面的静电排斥力增加，溶解度增加。因此，综合考虑感官评分和沉淀率，选择产品pH 值为4.0～4.4 开展响应面优化试验。

2.2 响应面试验结果

采用Box-Behnken 对红茶、玫瑰花发酵型乳饮料工艺参数进行响应面优化，结果见表3。

表3 响应面设计与结果Table 3 Response surface design and results

对试验结果进行分析，得到感官评分（Y1）响应面回归模拟方程：Y1=91.33+0.75B-4A2-3.17B2-3.42C2-3.33D2-3.92E2；沉淀率（Y2）响应面回归模拟方程：Y2=0.4-0.026B+0.006A2+0.032B2+0.016C2+0.014D2+0.016E2。

基于感官评分及沉淀率的方差分析结果见表4、表5。

表4 方差分析（Y1）Table 4 Analysis of variance（Y1）

表5 方差分析（Y2）Table 5 Analysis of variance（Y2）

通过表4 和表5 可知，感官评分模拟方程差异性检验极显著（P<0.000 1），沉淀率模拟方程差异性检验显著（P<0.05），失拟项差异性检验不显著，说明试验能较好地拟合真实情况。可用于该产品的工艺参数优化。通过脊岭回归分析，当红茶粉与玫瑰粉混合粉添加量为3.8%、稳定剂添加量为0.53%、白砂糖添加量为8%、发酵乳基料添加量为42%、产品pH4.2，产品感官品质最高为92，沉淀率为0.39%。通过表4 极差分析，影响产品感官评分的因素依次为B>A>D>C>E，通过表5 极差分析，影响产品沉淀率的因素依次为B>D>A>C>E。在制备本产品过程中要注意稳定剂、发酵乳基料、红茶粉与玫瑰花粉混合粉的添加量，这3 个因素是影响产品品质的关键因素。

2.3 验证试验结果

对响应面优化结果进行验证试验：红茶粉与玫瑰花粉混合粉添加量3.8%，稳定剂添加量0.53%，白砂糖添加量8%、发酵乳基料添加量42%，产品pH4.2，制备发酵乳饮料，感官评分为93，沉淀率为0.38%，与回归方程分析结果接近。产品外观颜色为淡粉色，香气协调，具有红茶和玫瑰花特有的香味及滋气味，酸甜适口，无分层，组织状态细腻。

2.4 质量检验结果

理化指标：蛋白质含量1.15 g/100 g；微生物指标：符合商业无菌要求。

3 结论

茶叶深加工，包括茶饮料、茶食品生产是解决我国茶业结构产大于销和中低档茶原料利用率低等难题的重要途径。茶饮料、茶食品能有效解决中低档茶和夏秋茶出路、提高茶叶附加值、跨界拓展茶的应用，是延伸茶叶产业链的重要方式。研究结果表明，红茶、玫瑰花发酵乳饮料的最佳配方为红茶粉与玫瑰花粉混合粉添加量3.8%、稳定剂添加量0.53%、白砂糖添加量8%，发酵乳基料添加量42%，产品pH4.2，该条件下，产品的感官评分为93，沉淀率为0.38%，产品外观为淡粉色，具有红茶、玫瑰花及发酵乳特有的香味及滋气味，香气协调、酸甜适中，组织状态均匀。优化后的红茶、玫瑰花发酵乳饮料加工工艺简单，制备周期较短，成本较低。