響應面法優化土家族民間藥藤茶飲料調配工藝研究△

王 亭 于華忠 溫 曉 魏媛媛

(吉首大學 林產化工工程湖南省重點實驗室、湖南省植物功能成分利用協同創新中心，湖南 張家界 427000)

工藝與制備

響應面法優化土家族民間藥藤茶飲料調配工藝研究△

王 亭 于華忠*溫 曉 魏媛媛

(吉首大學 林產化工工程湖南省重點實驗室、湖南省植物功能成分利用協同創新中心，湖南 張家界 427000)

本文根據DMY的每日推薦量，以DMY含量、總黃酮含量及茶湯感官評審等指標，選取100倍水80℃提取30 min作為藤茶茶湯的提取工藝。采用正交試驗和響應面法對藤茶保健飲料配方進行優化，確定蔗糖型、“無糖”型藤茶保健飲料最佳配方。結果表明：蔗糖型藤茶保健飲料配方在藤茶茶湯中添加質量分數為10%蔗糖/葡萄糖(10:1)、0.02%檸檬酸/蘋果酸(4:1)、0.03%食鹽(NaCl)和0.04%抗氧化劑異Vc鈉/Vc(1:1)；“無糖”型藤茶保健飲料配方在藤茶茶湯中添加質量分數為9.05%木糖醇、0.03%檸檬酸/蘋果酸(4:1)、0.03%食鹽(NaCl)和0.04%抗氧化劑D異Vc鈉/Vc(1:1)。均可得到具有色澤黃綠明亮、酸甜適口、并具有一定保健作用的藤茶飲料。

藤茶；響應面；優化；調配；飲料

藤茶，學名顯齒蛇葡萄(Ampelopsis grossedentata)，是葡萄科蛇葡萄屬的一種野生藤本植物，俗稱甘露茶、白茶、白毛猴等[1]。主要分布在我國長江流域以南[2]。藤茶性涼，有止血、祛瘀消腫、除風濕及消炎，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氫楊梅素(Dihydromyricetin，簡稱DMY)為主的黃酮類化合物。國內外藥理實驗都已明確DMY的抗氧化、抗高血壓和醒酒保肝等作用，為其保健飲料的研制奠定了理論基礎[9-11]。研究工作者對藤茶飲用的安全性也做了研究和評價，結果顯示大鼠口服灌胃的最大耐受量5.0 g/kg[12-14]。

飲料即食、方便、營養的特性使其成為我國食品工業中發展最快的行業之一[15]。中國茶飲料消費市場發展速度更是驚人，幾乎以每年30%的速度增長，占中國飲料消費市場份額的20%，大有趕超碳酸飲料之勢[16]。隨著經濟的發展，我國飲料的消費水平逐年增加，總的趨勢是由低檔向高檔，由合成向天然，由嗜好向保健，由低營養向高營養的方向發展[17]。

如何更好地滿足消費者對功能飲料的口味多樣化和功能飲料的多種功能訴求，成為功能飲料發展亟需解決的問題。我們應充分利用和發展我國可利用的豐富植物資源優勢，遵循天然、營養、回歸自然的發展方向，大力開發適銷對路的品牌產品。

目前藤茶開發主要以傳統的初加工成代用茶為主，其加工環境與技術相對落后，生產效率和經濟效益較低，藤茶雖功效好，但賣相(外觀)不好看，缺乏科學飲用標準，口味苦澀，不易接受，阻礙了藤茶的廣泛飲用推廣。藤茶飲料雖有研究，但目前市場未見藤茶飲料產品，這與藤茶本身存在的苦澀的口味及藤茶茶湯中色澤和茶乳的不穩定等有關，影響了消費者和生產商的認可。因此，解決藤茶口味是打開藤茶飲料市場的關鍵問題之一。本研究采用正交和響應面實驗，以新資源食品藤茶為原料，以DMY每日推薦量為指標[18-19]，開發出具有口感獨特，功能成分含量科學有效的保健功能飲料，解決傳統藤茶產品單一，層次、附加值不高等問題。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器：藤茶 由慈利縣江埡鎮茶葉專業合作社提供(經粉碎后過20目篩，密封冷藏保存)；白砂糖 北京天翔云峰經貿有限公司；檸檬酸、蘋果酸、D-抗壞血酸鈉、維生素C、葡萄糖、木糖醇 河南千志商貿有限公司；DMY對照品 中國藥品生物制品檢定所；甲醇、三氯化鋁、磷酸均為分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司；實驗用水為超純水。

AL204電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；UV-3900紫外可見分光光度計，日立；Agilent1260高效液相色譜儀，安捷倫科技有限公司；G3-VAP旋轉蒸發儀，德國海道爾夫；SHA-D水浴恒溫振蕩器，蘇州威爾試驗用品有限公司；MD-41磁力攪拌器，日本雅馬拓；KQ-250E超聲波清洗器(250 W)，昆山市超聲儀器有限公司；SB-25-12DT超聲波清洗器(500 W)，寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 藤茶茶湯中DMY含量測定方法

1.2.1.1 檢測色譜條件： HyperdilBDS C18柱(4.6 mm×200 mm，5 μm)，甲醇-0.05%磷酸水(32:68，v/v)為流動相，流速為1.0 mL/min，柱溫為25℃，檢測波長為292 nm

1.2.1.2 樣品溶液的制備： 稱取藤茶2.0000 g左右，用水提取，過濾得茶湯，稀釋定容所需濃度。

1.2.1.3 標準曲線的繪制 ：稱取70℃干燥至恒溫的DMY對照品20.0mg，用流動相溶解并定容至100 mL，制成質量濃度為200 μg/mL的對照品溶液，備用。吸取質量濃度為220 μg/mL的DMY標準溶液1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL于10 mL容量瓶中，流動相定容至刻度、搖勻，過0.45 μm濾膜后進樣檢測。以峰面積S對溶液濃度c(μg/mL)進行線性回歸。茶湯中DMY含量的計算公式： 含量=DMY質量/藤茶質量×100%

1.2.2 藤茶茶湯中總黃酮含量的測定：采用AlCl3顯色法測定[18]，總黃酮含量計算公式：

含量=總黃酮質量/藤茶質量×100%

1.2.3 藤茶茶湯提取方法研究

1.2.3.1 主要檢測指標：茶湯中DMY的含量；茶湯中總黃酮的含量；茶湯的感官品質感官評分：按文獻方法提取的茶湯，根據DMY每日推薦量：960 mg，預研制容量為350 mL的瓶裝藤茶保健飲料，(即DMY濃度為2.74 mg/mL)，所以采取一致標準，將不同方法提取的茶湯稀釋到DMY濃度為2.74 mg/mL后，進行感官比較。

1.2.3.2 藤茶茶湯提取方法比較：藤茶中的主要活性成分以總黃酮中的DMY為主，本實驗參考文獻已優化的藤茶茶湯提取方法[18-26]，稱取2.0000 g藤茶按表1進行提取比較。

表1 藤茶茶湯提取方法

1.2.4 兩種藤茶保健飲料的調配方法：采用已浸提并過濾后的茶湯作為配制的原料，選用甜味劑、酸味劑、鮮味劑和抗氧化劑為添加劑，通過正交和響應面試驗來調配獲得最佳口感。并以飲料的風味、色澤、香氣及主要活性成分等為考察指標，邀請20名鑒評人員(其中10名為專業人士、10名為普通人士)根據感官評分表進行打分，對調配的飲料進行綜合評定。

1.2.4.1 藤茶保健飲料口味影響因素單因素試驗：影響藤茶保健飲料口味的主要因素：甜味劑、酸味劑、鮮味劑，甜味劑是軟飲料生產中基本原料，一般以白砂糖為主，蔗糖和葡萄糖10:1的情況下有協同作用，葡萄糖稀釋吸熱，使茶飲料滋味更涼爽，賦予茶飲料一定的觸感，稱之為“體”的感覺。酸味劑不僅影響茶飲料的口感，還能調節pH值達到保護飲料中營養成分的作用。常用檸檬酸和蘋果酸，可以有效結合金屬離子，防止金屬離子造成的異味、氧化等劣變。檸檬酸和蘋果酸在(4:1)的搭配下也會有很多的協同作用，產生更好的酸味。鮮味劑我們主要考察食鹽(NaCl)。因此本實驗考察了蔗糖/葡萄糖(10:1)用量、檸檬酸/蘋果酸(4:1)用量和食鹽(NaCl)用量，初步確定試驗的各因素的用量范圍。結合感官評定的方法，通過單因素試驗確定正交試驗和響應面試驗的各因素及其水平。

蔗糖/葡萄糖(10:1)：取10 mL茶湯，加入0.02%檸檬酸，0.02%NaCl考察不同蔗糖濃度下茶湯的品質，蔗糖/葡萄糖(10:1)分別添加2%、4%、6%、8%、10%，由甜度適口的感官評價，確定該因素的顯著用量范圍。

檸檬酸/蘋果酸(4:1)：通過上述實驗，取10mL湯，加入0.08%蔗糖，0.02%檸檬酸/蘋果酸(4:1)，考察不同檸檬酸/蘋果酸(4:1)濃度下茶湯的品質，分別添加質量分數0.00%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%檸檬酸/蘋果酸(4:1)，通過感官評價，得到酸味適口的顯著用量范圍。

NaCl用量：通過以上試驗，取10mL茶湯，加入0.08%蔗糖，0.02%檸檬酸/蘋果酸(4:1，考察NaCl濃度下茶湯的品質，分別添加質量分數0.00%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%)NaCl，通過評價檢驗，得到鮮爽適口的顯著用量范圍。

1.2.4.2 正交優化蔗糖型藤茶醒酒保肝飲料配方：抗氧化劑是飲料中常加輔料，而Vc本身有一定酸味，影響飲料口感。D異Vc鈉和Vc在1:1時，抗氧化效果最佳，因此本實驗以蔗糖/葡萄糖(10:1)、檸檬酸/蘋果酸(4:1)、食鹽(NaCl)和抗氧化劑D異Vc鈉/Vc(1:1)為4因素，通過單因素試驗選取3個水平，見表2。進行L9(34)正交試驗確定蔗糖型藤茶飲料的口感調配劑最佳組合。

表2 藤茶保健飲料配方正交試驗因素水平表

1.2.4.3 響應面優化“無糖”型藤茶保健飲料配方 ： 木糖醇的甜度和蔗糖相當，作為一種天然甜味劑，木糖醇在體內新陳代謝不需要胰島素參與，又不使血糖值升高，并可消除糖尿病人三多(多飲、多尿、多食)，是糖尿病人安全的甜味劑、營養補充劑和輔助治療劑。因此，對于“無糖”型藤茶保健飲料，本實驗以木糖醇、檸檬酸/蘋果酸(4:1)、食鹽(NaCl)和抗氧化劑D異Vc鈉/Vc(1:1)為4因素，根據Box-Behnken試驗設計及單因素試驗結果確定響應面因素水平，見表3。進行響應面試驗優化藤茶醒酒保肝飲料的口感調配劑的最佳組合。

表3 “無糖”型藤茶飲料配方響應面試驗因素水平表

1.2.4.4 藤茶保健飲料的感官評定方法： 根據藤茶保健飲料的色澤、香氣、口感、組織狀況等感官指標制定感官評審表(表4)。

表4 藤茶飲料感官評分標準

2 結果與分析

2.1 藤茶茶湯提取方法：從表5可以看出，方法1、2、5的提取茶湯中DMY和總黃酮的量都比較高，結合茶湯感官評審和成本等因素考慮，方法1最適宜。故選取方法1為藤茶茶湯提取方法，即溫度：80℃；茶水比：1:100；時間：30 min作為藤茶茶湯的最佳提工藝。

表5 不同方法提取藤茶茶湯結果

2.2 藤茶保健飲料配方單因素試驗

2.2.1 蔗糖/葡萄糖(10:1)用量的確定：不同濃度甜味劑對茶湯的色澤影響很小，根據茶湯品質，選取蔗糖/葡萄糖(10:1)添加量8～10%為正交實驗的水平范圍。

表6 不同蔗糖/葡萄糖(10:1)濃度對茶湯品質的影響

2.2.2 檸檬酸/蘋果酸(4:1)用量的確定：不同濃度酸味劑對茶湯的色澤影響很小，根據茶湯品質，選取檸檬酸/蘋果酸(4:1)添加量0.02～0.04%為正交實驗的水平范圍。

表7 不同檸檬酸/蘋果酸(4:1)濃度對茶湯品質的影響

2.2.3 食鹽(NaCl)用量的確定：不同濃度鮮味劑對茶湯的色澤影響很小，根據茶湯品質，選取食鹽(NaCl)添加量0.02～0.04%為正交實驗的水平范圍。

表8 不同NaCl濃度對茶湯品質的影響

2.3 蔗糖型藤茶保健飲料的調配實驗：由表10可知：甜味劑、酸味劑、鮮味劑和抗氧化劑對茶湯中的活性成分DMY和總黃酮含量并不產生影響，因此，以感官評價為主要考察因素。得出最優組合為A3B1C2D2，即當蔗糖/葡萄糖(10:1)用量10%、檸檬酸/蘋果酸(4:1)用量0.02%、食鹽(NaCl)用量0.03%和抗氧化劑D異Vc鈉/Vc(1:1)用量0.04%作為蔗糖型藤茶保健飲料的調味劑的最佳配比。可以得到具有色澤黃綠明亮、酸甜適口、并具有一定醒酒保肝作用的藤茶保健飲料。由極差分析可知，甜味劑對飲料穩定效果影響最大，其次是抗氧化劑，然后是鮮味劑食鹽，最后是酸味劑。

表9 蔗糖型藤茶保健飲料調配 L9(34)正交試驗結果

2.4 “無糖”型藤茶保健飲料的調配實驗

2.4.1 響應面實驗設計及結果分析：“無糖”型藤茶飲料調配結果。見表10。

表10 無糖型藤茶保健飲料最佳配方工藝響應面試驗設計及結果

續表10 無糖型藤茶保健飲料最佳配方工藝響應面試驗設計及結果

續表10 無糖型藤茶保健飲料最佳配方工藝響應面試驗設計及結果

表11 回歸分析結果

注：**P< 0.01為極顯著；*P< 0.05為顯著。

不同模型方差分析(表11)中的均方及檢驗結果綜合來看，二次方程模型的擬合效果要好于其他模型。確定響應面的回歸方程，下式為采用因素代碼形式的感官評分與各操作因素之間關系的二次方程模型。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

從單個因素影響來看，NaCl對飲料的口味影響最大，分析原因，NaCl與蔗糖/葡萄糖搭配會有協同作用并出現鮮爽美味，而木糖醇與NaCl不產生鮮爽柔和滋味。為了觀察某2個因素同時對飲料口味的影響，對回歸方程進行降維分析，結果如圖1所示。由回歸方程顯著系數顯著性檢驗結果可知，木糖醇與酸味劑，酸味劑與抗氧化劑，NaCl與抗氧化劑之間的交互效應不顯著。

圖1 各兩因素交互作用對飲料感官評分影響的響應面圖

由回歸方程的方程顯著系數顯著性檢驗結果可知，木糖醇與NaCl、木糖醇與抗氧化劑之間存在著顯著的交互效應。當木糖醇用量較小時，感官評分分別隨著NaCl，抗氧化劑用量的增加迅速上升，但抗氧化劑用量升到 0.04% 左右時，感官評分隨著抗氧化劑用量的升高而降低，而且下降的幅度和升高時幅度相差不大。NaCl用量增加到 0.03% 時，感官評分隨著NaCl用量的升高而降低。當木糖醇用量較大時，抗氧化劑用量對感官評分影響與木糖醇用量較小的時候相似，感官評分上升的速率也相同。

2.4.2 響應面法優化“無糖”型藤茶保健飲料配方的確定：通過模型回歸分析和響應面的置信區間分析可知：在所選的試驗水平范圍內存在最優響應因素水平。由回歸方程得確定產品最佳配方為木糖醇 9.05% 、檸檬酸/蘋果酸(4:1) 0.03%、食鹽(NaCl) 0.15%、抗氧化劑D異Vc鈉/Vc(1:1)0.04%。

3 結論

藤茶茶湯提取條件為：溫度：80℃，茶水比：1:100，時間：30 min為提取工藝參數，這是茶湯顏色、二氫楊梅素和總黃酮含量最佳。采用正交試驗，確定蔗糖型藤茶保健飲料的最佳配方(質量分數)：10%蔗糖/葡萄糖(10:1)、0.02%檸檬酸/蘋果酸(4:1)、0.03%食鹽(NaCl)和0.04%抗氧化劑D異Vc鈉/Vc(1:1)。采用響應面法優化，通過模型回歸分析得到在試驗范圍內存在最大值，確定“無糖”型藤茶保健飲料最佳配方產品為：9.05%木糖醇、0.03%檸檬酸/蘋果酸(4:1)、0.03%食鹽(NaCl)和0.04%抗氧化劑D異Vc鈉/Vc(1:1)，二者均得到具有色澤黃綠明亮、酸甜適口、均一透明并具有一定保健作用的藤茶飲料。符合飲料生產的要求，可以應用到中試生產中。

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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

湖南省高校科技創新團隊支持計劃(湘教通(2010)212號)

王亭(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：林產化學加工工程，E-mail：wangtingjishou@163.com。

*通訊作者：于華忠(1973-)，男，高級實驗師，研究方向：天然產物化學，E-mail：yuhuazhong.001@163.com。

R297.3

A

1006-6810(2017)03-0054-06