紅茶泡騰片制備工藝

嚴(yán)利平，郭丹，練學(xué)燕，汪楊麗，李睿，李東*

1. 四川輕化工大學(xué)生物工程學(xué)院（宜賓 644000）；2. 宜賓川紅茶業(yè)集團(tuán)有限公司（宜賓 644000）；3. 重慶市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)研究院（重慶 401121）；4. 瀘縣商務(wù)和經(jīng)濟(jì)合作局（瀘州 646100）

紅茶是新鮮茶葉經(jīng)過萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥等工藝制成的一種茶，其茶湯色澤紅亮，香味濃郁。研究表明，紅茶富含茶多酚、生物堿、氨基酸、可溶性糖及茶色素等多種功能性成分，具有生津清熱、提神消疲等作用[1-2]，在調(diào)節(jié)腸道菌群與抗肥胖、抗氧化、抗癌和預(yù)防衰老等方面有良好功效[3-6]，以至紅茶的保健作用越來越受到現(xiàn)代人的推崇。但是紅茶傳統(tǒng)的沖泡方式工序復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)。往往普通人泡紅茶，由于醒茶不足等各種原因，滋味寡淡，不能展現(xiàn)出紅茶風(fēng)味。此外，紅茶的貯存期較短，貯存條件又比較苛刻，攜帶不便。傳統(tǒng)的飲茶方式已不能滿足消費(fèi)者的需求，找到一種時(shí)尚新穎兼具沖泡簡(jiǎn)單、方便等優(yōu)點(diǎn)的飲茶方式成為當(dāng)務(wù)之急。

泡騰片是一種特殊的片劑，利用有機(jī)酸和碳酸鹽或碳酸氫鹽反應(yīng)作泡騰崩解劑，置于水中，立即發(fā)生泡騰反應(yīng)，生成并釋放大量的二氧化碳?xì)怏w，狀如沸騰，故名泡騰片[7]。具有攜帶方便、即沖即飲、有效成分利于吸收等優(yōu)點(diǎn)[8-9]。將茶飲與泡騰產(chǎn)品結(jié)合，開發(fā)的茶泡騰飲片形式新穎，沖泡簡(jiǎn)單，攜帶方便，可以滿足消費(fèi)者需求，增加茶葉原料附加值，提升茶葉利用價(jià)值。試驗(yàn)以紅茶為原料，通過對(duì)制粒壓片方法和輔料的選擇，利用單因素正交試驗(yàn)對(duì)紅茶泡騰片的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，形成食用方便的泡騰片茶飲，為茶飲的進(jìn)一步開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅茶粉（實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥制備）；95%乙醇；無水檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、碳酸氫鈉、碳酸鈉、乳糖、麥芽糊精、蔗糖、聚乙烯吡咯烷酮K30、聚乙二醇6000（均為食品級(jí)）。

1.2 儀器與設(shè)備

分析天平（上海佑科儀器儀表有限公司）；YP-1手動(dòng)壓片機(jī)（鶴壁市創(chuàng)新儀器儀表有限公司）；PHS-3E酸度計(jì)（上海佑科儀器儀表有限公司）；101-3B電熱恒溫干燥箱（浙江力辰儀器科技有限公司）；TA.XT2i質(zhì)構(gòu)儀（英國(guó)Stable Micro. Sys公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 紅茶泡騰片制備工藝的篩選

1.3.1.1 酸堿分開濕法制粒

制酸粒：將酸源、紅茶粉、甜味劑、填充劑、粘合劑和潤(rùn)濕劑按照一定比例混合，制得濕顆粒，45 ℃干燥，過孔徑0.850 mm篩整粒，即得酸粒；制堿粒：將堿源、紅茶粉、填充劑、黏合劑和潤(rùn)濕劑按照一定比例混合，其他步驟同上制得堿粒。將酸粒和堿?；旌?，添加一定量的潤(rùn)滑劑，混合均勻，壓片。

1.3.1.2 酸堿混合濕法制粒

將酸源、堿源、紅茶粉、甜味劑、填充劑、黏合劑和潤(rùn)濕劑按照一定比例混合，制得濕顆粒，45 ℃干燥，過孔徑0.850 mm篩整粒，添加一定量的潤(rùn)滑劑，混合均勻，壓片。

1.3.1.3 粉末直接壓片

將酸源、堿源、紅茶粉、甜味劑、填充劑和黏合劑按照一定比例混合，添加一定量的潤(rùn)滑劑，混合均勻，壓片。

通過預(yù)試驗(yàn)得出，采用酸堿分開濕法制粒得到的片劑，色澤不均勻，花斑較大，崩解時(shí)間長(zhǎng)；酸堿混合濕法制粒得到的片劑，表面光滑整齊，崩解時(shí)間符合要求，且花斑較?。环勰┲苯訅浩ǖ玫降钠瑒?，崩解時(shí)間短，但易黏沖，成型不完整，對(duì)物料要求較高。故采用酸堿混合濕法制粒制備紅茶泡騰片。

1.3.2 輔料的篩選

1.3.2.1 泡騰劑篩選

泡騰劑包括酸源和堿源，分別以檸檬酸、蘋果酸、酒石酸為酸源，碳酸鈉、碳酸氫鈉為堿源，以乳糖為填充劑，對(duì)酸源和堿源分別進(jìn)行比較。

對(duì)于酸源，酒石酸的口感差，有澀味，氣泡不易消除，有研究表明，酒石酸易與水中的鈣鎂離子發(fā)生反應(yīng)形成膠狀沉淀[10]，故不采用酒石酸。

蘋果酸口感較好，吸濕性沒有檸檬酸檸強(qiáng)，但會(huì)使茶湯的色澤變淡，故不采用蘋果酸。

檸檬酸口感好，且溶于水后沒有可見的不溶物，缺點(diǎn)在于吸濕性強(qiáng)，但在制備過程中控制環(huán)境濕度及壓片前充分對(duì)物料進(jìn)行干燥可以克服，故選擇檸檬酸為酸源。

對(duì)于堿源，碳酸氫鈉和碳酸鈉的各項(xiàng)指標(biāo)相差很小，但是以碳酸氫鈉為堿源制備的泡騰片能在水中迅速溶解，產(chǎn)生較多二氧化碳，故選擇碳酸氫鈉為堿源。

1.3.2.2 填充劑選擇

食用泡騰片應(yīng)完全溶于水，所以選取了乳糖、麥芽糊精作為填充劑進(jìn)行壓片，通過預(yù)試驗(yàn)對(duì)其外觀、黏沖程度以及溶解情況進(jìn)行判斷得出，以麥芽糊精為填充劑制成的顆粒吸濕性強(qiáng)，崩解速度慢；以乳糖為填充劑制成的顆粒干燥，不易黏沖，并且光澤度好，易于壓片，崩解速度較快，故選用乳糖作為填充劑。

1.3.2.3 其他輔料的選擇

通過參考泡騰片常用輔料[11]及泡騰片相關(guān)研究中使用的其他輔料，選取聚乙烯吡咯烷酮K30作為黏合劑，聚乙二醇6000作為潤(rùn)滑劑，95%乙醇作為潤(rùn)濕劑，蔗糖作為甜味劑。

通過預(yù)試驗(yàn)得到，以聚乙烯吡咯烷酮K30的乙醇溶液作為黏合劑制成的顆粒，容易發(fā)生黏沖，且泡騰液不澄清，而紅茶提取物潤(rùn)濕后具有一定黏性，可制備出較為理想的軟材顆粒，故不采用聚乙烯吡咯烷酮K30作為黏合劑進(jìn)行制粒，直接采用95%乙醇進(jìn)行制粒。

以聚乙二醇6000作為水溶性潤(rùn)滑劑壓片，泡騰溶液渾濁不澄清，有研究表明可能是紅茶提取物中的某類成分和聚乙二醇6000發(fā)生反應(yīng)[12]。通過控制壓片時(shí)的濕度，可制備出滿意的泡騰片，故不采用潤(rùn)滑劑聚乙二醇6000。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

1.3.3.1 酸堿比的確定

紅茶粉添加量30%、蔗糖粉添加量1%、酸堿添加量50%，采用檸檬酸作為酸源，碳酸氫鈉作為堿源，按一定比例分別設(shè)定酸堿比（檸檬酸和碳酸氫鈉質(zhì)量比）為1.5∶1，1.25∶1，1∶1，1∶1.25和1∶1.5（g/g），以乳糖為填充劑，添加量19%進(jìn)行壓片制作泡騰片。以感官評(píng)分，以及崩解時(shí)間、產(chǎn)氣量、pH和硬度為指標(biāo)確定酸堿比。

1.3.3.2 酸堿添加量的確定

紅茶粉添加量30%，蔗糖粉添加量1%，酸堿比1∶1.25（g/g），酸堿添加量分別設(shè)定為35%，40%，45%，50%和55%，以乳糖為填充劑，添加量分別為34%，29%，24%，19%和14%進(jìn)行壓片制作泡騰片。以感官評(píng)分，以及崩解時(shí)間、產(chǎn)氣量、pH和硬度為指標(biāo)確定酸堿添加量。

1.3.3.3 紅茶粉添加量的確定

蔗糖粉添加量1%、酸堿添加量50%、酸堿比1∶1.25（g/g），紅茶粉的添加量分別設(shè)定為25%，30%，35%，40%和45%，以乳糖為填充劑，添加量分別為24%，19%，14%，9%和4%進(jìn)行壓片制作泡騰片。以感官評(píng)分，以及崩解時(shí)間、產(chǎn)氣量、pH和硬度為指標(biāo)確定紅茶粉添加量。

1.3.3.4 蔗糖添加量的確定

紅茶粉添加量30%、酸堿添加量50%、酸堿比1∶1.25（g/g），蔗糖粉的添加量分別設(shè)定為0%，0.5%，1.0%，1.5%和2.0%，以乳糖為填充劑，添加量分別為20.0%，19.5%，19.0%，18.5%和18.0%進(jìn)行壓片制作泡騰片。以感官評(píng)分，以及崩解時(shí)間、產(chǎn)氣量、pH和硬度為指標(biāo)確定蔗糖粉添加量。

1.3.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以紅茶粉添加量（A）、酸堿比（B）、酸堿添加量（C）、蔗糖粉添加量（D）為考察因素，每個(gè)因素選定3個(gè)水平，采取L9(34)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)（見表1），優(yōu)化紅茶泡騰片的制備工藝。

表1 泡騰片配方優(yōu)化正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

1.3.5 泡騰片指標(biāo)測(cè)定

1.3.5.1 崩解時(shí)間

取1片泡騰片置于100 mL燒杯中，加入50 mL 50±5 ℃水，記錄從有氣泡放出，至氣體停止逸出的時(shí)間，片劑應(yīng)均勻溶解或分散于水中，無聚集的顆粒殘留，即為崩解時(shí)間，平行檢測(cè)3片，取平均值[13]。

1.3.5.2 產(chǎn)氣量

采用質(zhì)量損失法，精密稱定100 mL燒杯質(zhì)量（內(nèi)有50 mL溫度為20±5 ℃水）。精密稱定1片紅茶泡騰片的質(zhì)量，置于該燒杯中，至片劑周圍的氣體停止逸出，片劑完全溶解或分散在水中，再稱量燒杯及溶液總質(zhì)量，平行檢測(cè)3片，取平均值[14]。

1.3.5.3 pH

取泡騰片1片，投入50 mL水中，使其發(fā)泡并溶解，待氣泡消失后，用酸度計(jì)測(cè)定pH，平行檢測(cè)3片，取平均值。

1.3.5.4 硬度

取1片制備好的泡騰片，放在質(zhì)構(gòu)儀的平臺(tái)上，用P/36R探頭，按參數(shù)（測(cè)前速度5 mm/s，測(cè)試速度1.7 mm/s，測(cè)后速度10 mm/s，壓縮比20%，時(shí)間5 s）測(cè)定硬度，平行檢測(cè)3片，取平均值[15]。

1.3.6 感官評(píng)價(jià)表（見表2）

表2 感官評(píng)價(jià)表

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 2017軟件作圖，DPS 7.05進(jìn)行正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 酸堿比的確定

酸堿比是影響泡騰片風(fēng)味的主要因素之一，酸堿比例不協(xié)調(diào)，會(huì)導(dǎo)致pH偏大或偏小，以至于口感不協(xié)調(diào)[16]。試驗(yàn)選取檸檬酸和碳酸氫鈉組合作為崩解劑。由表3可知，隨著酸堿比減小，堿源添加量增大，崩解時(shí)間先減少后增加，酸堿比為1∶1（g/g）時(shí)用時(shí)最短；產(chǎn)氣量呈先增加后減小，酸堿比為1∶1（g/g）時(shí)產(chǎn)氣最多；pH呈增加趨勢(shì)；硬度先增加后減小，酸堿比為1∶1（g/g）時(shí)硬度最大；感官評(píng)分呈增加的趨勢(shì)。但酸堿比為1∶1（g/g）時(shí)，pH為5.31，由于pH太低口感不佳。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，在酸堿比1∶1.25（g/g）時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)都較優(yōu)，故酸堿比選取1∶1.00，1∶1.25和1∶1.50（g/g）進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化。

2.1.2 酸堿添加量的確定

酸堿添加量對(duì)泡騰片的崩解時(shí)間和產(chǎn)氣量影響較大，酸堿添加量太少會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)氣不足，崩解較慢。由表4可知，隨著酸堿添加量增加，崩解時(shí)間先減少后增加，在酸堿添加量50%時(shí)用時(shí)最短；產(chǎn)氣量呈逐漸增加的趨勢(shì)；pH隨著酸堿添加量增加而減少，但添加量40%～50%之間變化趨勢(shì)不顯著；硬度先增加后減少，添加量40%時(shí)硬度最大；感官評(píng)分隨著酸堿添加量增加先增加后減小，添加量50%時(shí)得分最高。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，在酸堿添加量50%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)都較優(yōu)，故酸堿添加量選取1∶1，1∶1.25和1∶1.5（g/g）進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化。

表3 不同酸堿比對(duì)泡騰片品質(zhì)的影響

表4 不同酸堿添加量對(duì)泡騰片品質(zhì)的影響

2.1.3 紅茶粉添加量的確定

紅茶粉是主要的原料，對(duì)風(fēng)味和色澤的影響較大，添加過少風(fēng)味不足，顏色太淡，添加過量色澤較暗，滋味苦澀。由表5可知，崩解時(shí)間隨著茶粉添加量增加而增加，紅茶粉添加量35%～40%時(shí)，崩解時(shí)間顯著性增加；產(chǎn)氣量隨著紅茶粉添加量的增加先增加后減少，添加量35%時(shí)產(chǎn)氣最多；pH隨著紅茶粉添加量的增加變化不顯著，在pH 6.1～6.2之間；硬度和感官評(píng)分都隨著紅茶粉添加量增加先增大后減小，紅茶粉添加量35%時(shí)硬度最大，感官評(píng)分最高。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，紅茶粉添加量35%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)都較優(yōu)，故茶粉添加量選取30%，35%和40%進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化。

表5 不同紅茶粉添加量對(duì)泡騰片品質(zhì)的影響

2.1.4 蔗糖添加量的確定

蔗糖添加量對(duì)泡騰片的口感有很大的影響，加糖可以增加茶的鮮香味，但糖過多會(huì)掩蓋茶原本的滋味。由表6可知，崩解時(shí)間隨著蔗糖添加量的增加而減少；產(chǎn)氣量變化趨勢(shì)不明顯；pH隨著蔗糖添加量增加而減少；硬度隨著蔗糖添加量增加變化趨勢(shì)不明顯；感官評(píng)分隨著蔗糖添加量增加呈先增加后減少趨勢(shì)，添加量0.5%時(shí)感官評(píng)分最高。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，蔗糖添加量0.5%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)都較優(yōu)，故蔗糖添加量選取0，0.5%和1.0%進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化。

表6 不同蔗糖添加量對(duì)泡騰片品質(zhì)的影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取紅茶粉添加量（A）、酸堿比（B）、酸堿添加量（C）、蔗糖添加量（D）進(jìn)行正交試驗(yàn)，確定紅茶泡騰片制備的最優(yōu)工藝，正交試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 泡騰片配方優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果

接表7

由表7可以看出，對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)中的泡騰片崩解時(shí)間而言，通過極差值R的比較，可知影響泡騰片品質(zhì)的主次因素為B＞A＞C＞D，即酸堿比＞茶粉添加量＞酸堿添加量＞蔗糖添加量；結(jié)合表8來看，酸堿比、茶粉添加量、酸堿添加量和蔗糖添加量對(duì)泡騰片崩解時(shí)間影響極顯著（p＜0.01），最優(yōu)組合為A2B1C2D2，即茶粉添加量35%、酸堿比1∶1、酸堿添加量50%、蔗糖添加量0.5%、乳糖添加量14.5%。

表8 崩解時(shí)間正交試驗(yàn)方差分析

由表7可以看出，對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)中的泡騰片產(chǎn)氣量而言，通過極差值R的比較，可知影響泡騰片品質(zhì)的主次因素為B＞A＞D＞C，即酸堿比＞酸堿添加量＞蔗糖添加量＞茶粉添加量；結(jié)合表9來看，酸堿比、茶粉添加量、酸堿添加量和蔗糖添加量對(duì)泡騰片產(chǎn)氣量影響極顯著（p＜0.01），最優(yōu)組合為A1B1C3D2，即茶粉添加量30%、酸堿比1∶1、酸堿添加量55%、蔗糖添加量0.5%、乳糖添加量14.5%。

表9 產(chǎn)氣量正交試驗(yàn)方差分析

由表7可以看出，對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)中的泡騰片的pH而言，通過極差值R的比較，可知影響泡騰片品質(zhì)的主次因素為B＞A＞D＞C，即酸堿比＞茶粉添加量＞蔗糖添加量＞酸堿添加量；結(jié)合表10來看，酸堿比、茶粉添加量和蔗糖添加量對(duì)泡騰片pH影響極顯著（p＜0.01），酸堿添加量影響不顯著（p＞0.05），最優(yōu)組合為A2B2C1D3，即茶粉添加量35%、酸堿比1∶1.25（g/g）、酸堿添加量45%、蔗糖添加量1%、乳糖添加量19%。

表10 pH正交試驗(yàn)方差分析

由表7可以看出，對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)中的泡騰片的硬度而言，通過極差值R的比較，可知影響泡騰片品質(zhì)的主次因素為A＞C＞D＞B，即茶粉添加量＞酸堿添加量＞蔗糖添加量＞酸堿比，結(jié)合表11可看出，茶粉添加量和酸堿添加量對(duì)泡騰片硬度影響極顯著（p＜0.01），蔗糖添加量影響顯著（p＜0.05），酸堿比影響不顯著（p＞0.05），最優(yōu)組合為A2B2C1D3，即茶粉添加量35%、酸堿比1∶1.25（g/g），酸堿添加量45%，蔗糖添加量1%、乳糖添加量19%。

表11 硬度正交試驗(yàn)方差分析

由表7可以看出，對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)中的泡騰片的感官評(píng)分而言，通過極差值R的比較，可知影響泡騰片品質(zhì)的主次因素為B＞A＞C＞D，即酸堿比＞茶粉添加量＞酸堿添加量＞蔗糖添加量，結(jié)合表12可看出，酸堿比對(duì)泡騰片感官評(píng)分影響極顯著（p＜0.01），茶粉添加量、酸堿添加量和蔗糖添加量影響不顯著（p＞0.05），最優(yōu)組合為A2B3C3D3，即茶粉添加量35%、酸堿比1∶1.5（g/g）、酸堿添加量55%、蔗糖添加量1%、乳糖添加量9%。

表12 感官評(píng)分正交試驗(yàn)方差分析

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)

驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見表13。組合A2B3C3D3的泡騰片崩解時(shí)間顯著比組合A2B1C2D2、A1B1C3D2和A2B2C1D3的時(shí)間長(zhǎng)。組合A2B1C2D2和A1B1C3D2制備的泡騰片產(chǎn)氣量顯著比其他2組多。組合A2B2C1D3制備的泡騰片pH與其他3組差異顯著。組合A1B1C3D2制備的泡騰片硬度顯著比其他3組大，A2B2C1D3和A2B3C3D3制備的泡騰片感官評(píng)分顯著比其他2組高。

對(duì)于紅茶泡騰片而言，滋味的好與不好最重要，即感官評(píng)分對(duì)其影響最大。因此，綜合其它各項(xiàng)指標(biāo)，以感官評(píng)分為主要參考指標(biāo)，優(yōu)選其他指標(biāo)，得出組合A2B2C1D3制備出的泡騰片優(yōu)于組合A2B1C2D2、A2B3C3D3和A1B1C3D2。即在制備泡騰片過程中，茶粉添加量35%、酸堿比1∶1.25（g/g）、酸堿添加量45%、蔗糖添加量1%、乳糖添加量19%。制備的泡騰片品質(zhì)最好，其崩解時(shí)間173 s，產(chǎn)氣量0.092 2 g，pH 6.18，硬度4 076 g，感官評(píng)分4.18分。

表13 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

試驗(yàn)以泡騰片質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，篩選、優(yōu)化制備工藝，采用酸堿混合濕法制粒壓片，方法與酸堿分開制粒壓片法相比，片劑花斑小且崩解時(shí)間短，并且解決粉末直接壓片法易黏沖，不成型的問題。通過正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化確定紅茶泡騰片最優(yōu)配方：紅茶粉添加量35%、酸堿比1∶1.25（g/g）、酸堿添加量45%、蔗糖添加量1%、乳糖添加量19%。制得的泡騰片品質(zhì)最好。在此加工工藝條件下，紅茶泡騰片的其崩解時(shí)間173 s，產(chǎn)氣量0.092 2 g，pH 6.18，硬度4 076 g，感官評(píng)分4.18分。