響應(yīng)面法優(yōu)化綠茶雪梨果味茶飲料工藝

彭玲，趙云，布尼洪澤，郭孟萍

（宜春學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，江西宜春336000）

響應(yīng)面法優(yōu)化綠茶雪梨果味茶飲料工藝

彭玲，趙云，布尼洪澤，郭孟萍

（宜春學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院，江西宜春336000）

以綠茶、雪梨為原料制成綠茶-雪梨果味茶飲料，通過響應(yīng)曲面法獲得最佳制作配方。通過對(duì)綠茶的浸提所得茶湯與鮮榨梨汁按一定比例混合得到綠茶-雪梨混合茶飲料。因鮮榨雪梨汁均易在常溫與氧氣反應(yīng)發(fā)生褐變，故采用檸檬酸做護(hù)色劑并采取預(yù)煮方法進(jìn)行物理護(hù)色。制作工藝以茶-水質(zhì)量比、茶湯-梨汁體積比、白砂糖添加量、檸檬酸添加量、pH值5個(gè)試驗(yàn)變量因素，以色澤、透明度、氣味、味道4個(gè)因素作為感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行五組單因素實(shí)驗(yàn)，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)曲面法，通過對(duì)等高線圖分析得到二者條件交互影響情況，得到最佳配方：綠茶-雪梨汁體積比為1.25∶1，檸檬酸添加量為0.13%，白砂糖添加量為6.86%，所得混合飲料色澤明亮，透明度高，氣味香甜，口感宜人。

綠茶；雪梨；飲料；響應(yīng)曲面

綠茶（Green Tea），是中國(guó)的主要茶類之一，是指采取茶樹的新葉或芽，保留了鮮葉的天然物質(zhì)，含有的茶多酚、兒茶素、葉綠素、咖啡堿、氨基酸、維生素等營(yíng)養(yǎng)成分也較多[1]。綠茶中的這些天然營(yíng)養(yǎng)成份對(duì)防衰老、防癌、抗癌、殺菌、消炎等具有特殊效果，是其他茶類所不及的，本試驗(yàn)所選用碧螺春更是中國(guó)傳統(tǒng)茗茶。梨屬藥食同源果品，雪梨又是梨中珍品、梨中之王，富含蘋果酸、檸檬酸、維生素B1、B2、C、胡蘿卜素等，具生津潤(rùn)燥、清熱化痰之功效，能治風(fēng)熱、潤(rùn)肺、涼心、消痰、降火、解毒。因此對(duì)急性氣管炎和上呼吸道感染的患者出現(xiàn)的咽干、癢、痛、音啞、痰稠、便秘、尿赤均有良效。雪梨汁又有降低血壓和養(yǎng)陰清熱的效果，所以高血壓、肝炎、肝硬化病人常喝雪梨汁大有益處[2]。

本試驗(yàn)將綠茶浸提得茶湯與鮮榨雪梨汁混合，添加檸檬酸護(hù)色，白砂糖調(diào)味，調(diào)配成混合茶飲料。通過單因素試驗(yàn)，控制茶-水質(zhì)量比、茶湯-梨汁體積比、白砂糖添加量、檸檬酸添加量、pH值的變化，確定各變量下的最佳感官評(píng)價(jià)值，排除非主要因素影響，最后響應(yīng)曲面法進(jìn)行試驗(yàn)，得到最佳飲料制作配方。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料

綠茶：江蘇產(chǎn)一等碧螺春；雪梨：普通市場(chǎng)；檸檬酸、白砂糖：市售；磷酸二氫鈉緩沖液：天津市光復(fù)精細(xì)化研究所。

1.2 設(shè)備

BS-223S電子天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋：國(guó)華電器有限公司；電磁爐、食品料理機(jī)、酸性精準(zhǔn)pH試紙、玻璃儀器等。

2 方法

2.1 綠茶-雪梨混合飲料制作工藝流程[3]

2.2 飲料感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

綠茶-雪梨汁混合果味茶飲料感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1，總分差距10分以上的因素可選作響應(yīng)曲面試驗(yàn)參考數(shù)據(jù)[4]。

表1 綠茶-雪梨汁混合果味茶飲料感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of green tea-snow pear mixed fruit tea beverage

2.3 單因素試驗(yàn)[5]

2.3.1 茶-水質(zhì)量比對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響

茶-水質(zhì)量比分別為1∶50、1∶75、1∶100、1∶125、1∶150，茶湯-梨汁體積比為1∶2，白砂糖添加量為4.00%，檸檬酸添加量為0.15%，pH值為4.5。

2.3.2 茶湯-梨汁體積比對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響

茶湯-梨汁體積比分別為1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1，茶-水質(zhì)量比為1∶100，白砂糖添加量為4.00%，檸檬酸添加量為0.15%，pH值為4.5。

2.3.3 白砂糖添加量對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響

白砂糖添加量分別為2.00%、4.00%、6.00%、8.00%、10.00%，茶-水質(zhì)量比為1∶100，茶湯-梨汁體積比為1∶2，檸檬酸添加量為0.15%，pH值為4.5。

2.3.4 檸檬酸添加量對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響

檸檬酸添加量分別為0.00%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%，茶-水質(zhì)量比為1∶100，茶湯-梨汁體積比為1∶2，白砂糖添加量為4.00%，pH值為4.5。

2.3.5 pH值對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響

pH值分別為3.5、4.0、4.5、5.0、5.5，茶-水質(zhì)量比為1∶100，茶湯-梨汁體積比為1∶2，白砂糖添加量為4.00%，檸檬酸添加量為0.15%。

2.4 響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過單因素試驗(yàn)結(jié)果，確定茶湯-梨汁體積比、白砂糖添加量、檸檬酸添加量為主要因素，并確定這3個(gè)因素的適宜范圍[6]。根據(jù)Box-Behnken中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)（表2），感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)為響應(yīng)值，通過響應(yīng)面法對(duì)綠茶-雪梨混合果味茶飲料感官評(píng)價(jià)優(yōu)化，獲得最佳制作配方，并對(duì)響應(yīng)面法得到的最佳制作配方進(jìn)行驗(yàn)證[7]。

表2 響應(yīng)曲面編碼表Table 2 Factors and levels of response surface experiment

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素試驗(yàn)

3.1.1 茶-水質(zhì)量比對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響

茶-水質(zhì)量比對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響見圖1。

圖1 茶-水質(zhì)量比對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響Fig.1 Effects of tea-to-water ratio on beverage sensory evaluation

據(jù)圖1分析，當(dāng)茶-水質(zhì)量比在大于1∶50后對(duì)果味茶感官評(píng)價(jià)影響不大，尤其在色澤和透明度方面幾乎無(wú)影響，且在質(zhì)量比1∶100時(shí)達(dá)最優(yōu)感官評(píng)分，味道及氣味最佳，后趨于穩(wěn)定。綜合考慮綠茶-雪梨混合果味茶飲料取茶成本，確定適宜的茶-水質(zhì)量比為1∶100。

3.1.2 茶湯-梨汁體積比對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響

茶湯-梨汁體積比對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響見圖2。

據(jù)圖2分析，茶湯-梨汁體積比對(duì)果味茶感官評(píng)價(jià)影響明顯，且在各個(gè)方面均影響較大，仍需通過下一步響應(yīng)曲面法得到最優(yōu)比，暫選體積比區(qū)間為1∶2至2∶1。

3.1.3 白砂糖添加量對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響

白砂糖添加量對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響見圖3。

圖2 茶湯-梨汁體積比對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響Fig.2 Effects of tea-to-pear ratio on beverage sensory evaluation

圖3 白砂糖添加量對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響Fig.3 Effects of sugar on beverage sensory evaluation

據(jù)圖3分析，白砂糖的添加量主要影響果味茶的氣味及味道，且隨著白砂糖的添加量逐漸增加，通過五組數(shù)據(jù)顯示呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系，故仍需通過下一步繼續(xù)分析，暫選白砂糖添加量區(qū)間為4%至6%。

3.1.4 檸檬酸添加量對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響

檸檬酸添加量對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響見圖4。

圖4 檸檬酸添加量對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)錢的影響Fig.4 Effects of citric acid on beverage sensory evaluation

據(jù)圖4分析，檸檬酸的添加量主要影響果味茶的味道，隨著檸檬酸的添加量逐漸增加感官評(píng)分呈遞增趨勢(shì)，當(dāng)檸檬酸添加量到達(dá)0.20%時(shí)評(píng)分開始下降，且趨勢(shì)明顯差異較大，故確定最優(yōu)添加量仍需通過下一步繼續(xù)分析，暫選檸檬酸添加量區(qū)間為0.10%至0.20%。

3.1.5 pH值對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響

pH值對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響見圖5。

圖5 pH值對(duì)飲料感官評(píng)價(jià)的影響Fig.5 Effects of pH on beverage sensory evaluation

據(jù)圖5分析，pH值對(duì)果味茶的感官評(píng)價(jià)影響不大，評(píng)分差距過小，再制作飲料過程中，調(diào)控pH值于4.0至5.0之間即可。

3.2 響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)及結(jié)果

通過Design-Expert8.0中Response Surface進(jìn)行Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)，得到三因素三水平響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)表，結(jié)果如表3所示。

表3 響應(yīng)面分析方案及結(jié)果Table 3 Results of response surface experiments

通過響應(yīng)曲面法以感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)（R1）為響應(yīng)值[8]，以茶湯-梨汁體積比（A），檸檬酸添加量（B），白砂糖添加量（C）為自變量，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行線性擬合分析，得到各變量方差分析如表4所示。

得到擬合方程為R1=82.00+0.00A-1.87B+1.88C-2.50AB-2.50AC-6.25BC-1.63A2-5.38B2-5.37C2

3.3 交互項(xiàng)擬合響應(yīng)值分析

對(duì)各變量的交互項(xiàng)進(jìn)行二次模型分析，得到響應(yīng)面圖面以及等高線。如圖6至圖11，該圖組可直觀看出各因素及其交互值對(duì)響應(yīng)值的影響[9]。

表4 回歸方程方差分析表Table 4 Analysis results of regression and variance

圖6 茶湯-梨汁體積比和檸檬酸的交互項(xiàng)響應(yīng)面圖Fig.6 Response surface of tea-to-pear ratio and citric acid

圖7 茶湯-梨汁體積比和檸檬酸的等高線Fig.7 Contour lines of tea-to-pear ratio and citric acid

圖8 茶湯-梨汁體積比和白砂糖的交互項(xiàng)響應(yīng)面圖Fig.8 Response surface of tea-to-pear ratio and sugar

圖11 檸檬酸和白砂糖的等高線圖Fig.11 Contour lines of citric acid and sugar

從圖組中可直觀看出各因素影響響應(yīng)值的變化趨勢(shì)，還可以明顯看出，各因素在所選范圍內(nèi)存在極值，即響應(yīng)曲面圖面的最高點(diǎn)，或等高線中間最小橢圓的中心。等高線的形狀一定程度上反映了交互項(xiàng)的顯著性，等高線形狀越接近橢圓，說明交互項(xiàng)的顯著性越強(qiáng)[10]。茶湯-梨汁體積比和檸檬酸交互及茶湯-梨汁體積比和白砂糖添加量對(duì)感官評(píng)分的影響大。當(dāng)白砂糖添加量在中間水平6.00%時(shí)，茶湯-梨汁體積比軸向等高線的變化稀疏，而檸檬酸添加量軸向等高線變化較密集（圖7），說明檸檬酸添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響比茶湯-梨汁體積比對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響大。當(dāng)檸檬酸添加量在中間水平0.15%時(shí)，茶湯-梨汁體積比軸向等高線的變化較密集，而白砂糖添加量軸向等高線變化稀疏，說明茶湯-梨汁體積比對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響比白砂糖添加量對(duì)感官評(píng)價(jià)的影響大（圖9）。而檸檬酸添加量和白砂糖添加量交互作用對(duì)感官評(píng)價(jià)影響不顯著，說明檸檬酸添加量和白砂糖添加量交互作用對(duì)感官評(píng)價(jià)影響不大（圖11）。這些關(guān)系通過響應(yīng)曲面法圖面的斜度以及最高點(diǎn)的分析也不難得出。

對(duì)擬合方程進(jìn)行求解，即對(duì)方程求一階偏導(dǎo)，可以得出模型3個(gè)因素的極值點(diǎn)，分別為：茶湯-梨汁體積比為1.25，檸檬酸添加量為0.13%，白砂糖添加量6.86%。此時(shí)，得到的感官評(píng)價(jià)分坐高為82.761 2。為了檢驗(yàn)響應(yīng)曲面的可行性，對(duì)分析得到的最佳添加進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)條件分別為：茶湯-梨汁體積比為1.25∶1，檸檬酸添加量為0.125%，白砂糖添加量為7.00%進(jìn)行3組平行試驗(yàn)，得到感官評(píng)價(jià)平均值為81.852 3，相對(duì)偏差為1.09%，可見響應(yīng)曲面分析法可以優(yōu)化綠茶-雪梨混合果味茶飲料制作工藝，提高感官評(píng)價(jià)[11]。

4 結(jié)論

隨著人們生活水平的提高，富營(yíng)養(yǎng)程度逐漸加深，健康保健的各項(xiàng)舉措也日漸被提上日程，以食養(yǎng)生，是我國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)一直提倡的有效途徑。綠茶的抗衰老功效，與雪梨清熱化痰功效將結(jié)合便有了本次試驗(yàn)所制作的綠茶-雪梨混合果味茶飲料。本文主要通過單因素試驗(yàn)排除茶-水質(zhì)量比及pH值這兩項(xiàng)次要影響感官評(píng)價(jià)的因素，確定茶湯-梨汁體積比，檸檬酸添加量，白砂糖添加量為主要影響感官評(píng)價(jià)的因素，確定其最佳影響范圍，通過響應(yīng)曲面法，建立感官評(píng)分這一響應(yīng)值對(duì)茶湯-梨汁體積比、檸檬酸添加量、白砂糖添加量這3個(gè)因素的回歸模型，分析其二者間的交互影響，確定了綠茶-雪梨混合果味茶飲料的最佳感官評(píng)價(jià)制作配方為：茶湯-梨汁體積比為1.25∶1，檸檬酸添加量為0.13%，白砂糖添加量6.86%，此時(shí)感官評(píng)分為82.761 2。

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Development of Green Tea-Snow Pear Mixed Fruit Tea Beverage

PENG Ling，ZHAO Yun，BUNI Hong-ze，GUO Meng-ping
（College of Chemistry and Bioengineering，Yichun University，Yichun 336000，Jiangxi，China）

To make green tea and snow pear fruit tea beverage using green tea and snow pear as raw materials and obtain the optimum formula by response surface method.To mix the extraction of green tea and fresh pear juice together according to a certain proportion to make green tea and snow pear fruit tea beverage.Since fresh pear juice became easily oxygen-reaction-brown at room temperature，citric acid was used as a color-protecting agent and a physical color-protecting method was taken.The study took mass ratio of tea to water，green teaand snow pear volume ratio，sugar dosage，citric acid dosage and pH value as experiment factors to make fivesingle-factor-experiments according to sensory evaluation standard:color，transparency，flavor and taste，then response surface methodology were applied to investigate the experimental data.Though analysis of contour lines and response surface，the optimum formula of green tea and snow pear tea fruit beverage were achieved simultaneously when green tea and snow pear volume ratio was 1.25:1，citric acid addition was 0.13%，sugar adding amount was 6.86%，and green tea and snow pear fruit tea beverage had wonderful color and taste delicious.

green tea；snow pear；beverage；response surface

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.08.015

2016-07-14

國(guó)家留學(xué)基金委（留金法[2016]5113號(hào)）資助；江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究課題“基于地方經(jīng)濟(jì)特色，改革實(shí)踐教學(xué)模式”（JXJG-14-15-11）

彭玲（1981—），女（漢），副教授，碩士，研究方向：天然產(chǎn)物檢測(cè)分析和食品生物技術(shù)研究。