正交试验优化火龙果保健茶制作工艺研究

周桃英，侯应霞，舒淑芬

正交试验优化火龙果保健茶制作工艺研究

周桃英1，侯应霞2，舒淑芬3

（1.黄冈职业技术学院，湖北 黄冈 438002；2.湖北省农业科技人才办公室，湖北 武汉 430070；3.黄冈市公共检验检测中心，湖北 黄冈 438000）

研制以金银花、菊花、火龙果为原料、口感和营养最优配方的火龙果保健茶。首先，用单因素试验研究浸提火龙果的影响因素，再用正交试验探索浸提的最佳条件，利用单因素实验探索四个因素在配方中的影响程度，继续使用正交实验得出口感的最优配方。主要利用这两种实验交错研究保火龙果复合保健茶的最优配方。通过各种评价标准，研究各个因素对各种品质的影响，从而确定复合保健茶饮料的最优条件。实验结果：火龙果保健茶感官评价的分数最高配方是：金银花的浸提液添加量为35%，火龙果的浸提液添加量为30%，菊花的浸提液添加量为10%，蜂蜜的添加量为18%。

火龙果；金银花；菊花；保健茶；制作工艺

本文以火龙果、菊花、金银花为实验的主要材料，首先，采用单因素试验了解各个因素的取值范围，再对其配方和各个因素的比例进行正交实验，确定其最佳配方，然后通过添加各种添加剂完善其口感，以研究火龙果保健茶的最优质的配方。

金银花也被人们叫做忍冬花，“金银花”这一称号出自《本草纲目》记载，因为金银花最开始时候花的颜色为白色，后期开放一段时间，更为成熟后变为黄色，因此得名为金银花，属于忍冬科忍冬属的植物。自古时候以来，它的药用价值都被大家广为所熟知，在民间流传着它的各种药方。其药用功效是清热解毒为主，主治温病发热一系列的不适病症。通过现代的各种实验研究结果证明，金银花对溶血性链球菌、金黄葡萄球菌等多种致病菌及上呼吸道感染致病病毒等有十分强的克制力，除此之外还可加强免疫力、消炎、解热、止血[1]，所以在临床用途中十分普及。

菊花通过人的手工摘取、快速风干、生晒蒸晒还有烘焙一系列十分复杂的步骤而制作成干菊花，冲泡后才形成了菊花茶。依据古代书籍的记载，菊花的味道入口微苦,但是回味马上回甜，菊花能够忍受寒冷，有一定的清热解毒、清肝明目、消炎的保健功效。除此外，人们在日常生活中，经常饮用菊花茶来消解暑气、燥热，并且价格较为便宜，在人们日常生活中较为受欢迎。

1 材料与设备

1.1 材料

火龙果、金银花、菊花、蜂蜜、新鲜柠檬。

1.2 仪器

电子秤，电磁炉，不锈钢锅，水浴锅，粉碎机，布氏漏斗，抽滤瓶，胶管，抽气泵，滤纸，微波炉。

1.3 感官评定

本试验预计邀请5名感官评定人员,组成火龙果保健茶的感官品评小组,分别对产品的色泽、表观状态、口感、组织状态以及香气等各个方面，综合评价进行品评并给出相应分数,所得的结果为各项得分相加，取所有打分人员分数的分均值，作为最后得分，满分为100分,评分标准如表1。

表1 火龙果保健茶的感官质量评价标准表

2 实验方法

2.1 工艺流程

2.2 浸提液制备

(1)主要制备的浸提液：金银花浸提液、菊花浸提液、火龙果浸提液，按下列步骤进行。

(2)选材：选择近年来生长的颜色鲜亮、枝干较粗壮、无霉烂、无虫蛀的干燥菊花和金银花。

(3)清洗：先荡涤中草药中的杂质和霉烂部分，再用干净的水去除表面粘着的泥沙和尘土，再用手轻轻搓洗，保证药材干净[3]。

(4)切碎：用粉碎机将中草药粉碎成细小的细末,有利于浸提。

(5)浸提：菊花和金银花分别称取，然后以固液比1：10加入水，煮沸后保温90min完成浸提。

火龙果浸提液制备见2.4。

(6)过滤：选择合适的筛网进行过滤，过滤2-3次，直到无明显杂质，除去药草残渣。

(7)定容：过滤完成后，将其倒入容量瓶，加入纯水定容至100ml，使每次实验完成后所获得的浸提液在容量瓶内的浓度都相差较小,并在后面所有中草药浸提中都保持最后浸提液为100ml，尽量使其浓度差异减小，以减小误差。

(8)脱气：迅速加热至95℃,用来排除提取液中的空气和气泡，避免后期由于氧化作用而引起色泽、风味的变动及腐烂。

(9)灌装和压盖：在脱气后应快速进行灌装、压盖等操作，以避免空气中细菌将提取液污染，造成提取液变质。

(10)杀菌：将已经封盖后的瓶子放在100℃沸水中进行杀菌消毒15min，保证提取液无污染。

2.3 制备柠檬汁

选取鲜亮新鲜的优质柠檬，将柠檬表皮用盐粒搓洗直至表皮干净，然后切片、去籽，挤出柠檬果肉的果汁，切记不可挤压过度，使柠檬皮中的水分渗出过多，也不可使籽去除不干净产生苦涩味。

2.4 研究火龙果的最优浸提

称取火龙果样品2g，放入三角烧瓶中,在制订的实验计划下规定的液固比、温度、时间三个不同影响因数条件进行浸提,浸提完毕后再抽滤，并且少量多次冲洗三角烧瓶和滤渣,合并所有滤液,得到火龙果浸提液。吸取一定体积浸提液,研究提取液中黄酮、多糖含量的多少，并按评分表的要求，作为评价指标对提取液进行打分，经单因素实验来确定各因素水平，（如表2）确定最佳浸提条件[4]。

表2 火龙果提取液单因素水平表

2.4.1 指标测定

(1)黄酮含量测定

用芦丁的标准品绘制标准曲线，检测波长为505nm，再由标准曲线回归方程计算样品中黄酮含量（mg/g）。

(2)多糖含量测定

用燥至恒重的葡萄糖绘制标准曲线，检测波长为490nm，由标准曲线回归方程计算样品中多糖含量（mg/g）。以上2种成分的测定均以相应试剂为空白对照，采用紫外可见分光光度计比色。计算均按样品的干重（将原料放置于烘干箱内，用100℃烘干至恒重，测定其干物率）来进行。

(3)感官审评

感官品质参考表1标准进行评分。

2.4.2 最优浸提条件进行组合优化的正交实验

在单因素试验结果的基础上,设计选取浸提温度、浸提时间、料液比三个影响因素，进行更进一步优化浸提条件的正交实验，以感官评价为实验方案进行正交实验（如表3）。

表3 火龙果保健茶最优浸提条件正交实验因素水平表

2.5 单因素试验

在工艺条件和其他原料添加量相同的情况下，保持每一批提取液都保持相差不多的浓度下，设计4个对火龙果保健茶配方有影响的因素,即金银花浸提液使用量、火龙果浸提液使用量、菊花浸提液以及蜂蜜添加量分别进行试验。以100ml为定容计算值，向其中添加四个不同因素的变量，再定容至100ml，通过感官评定，分析各个因素的最佳添加量的范围，按照表4依次改变其中一个因素的取值，对火龙果保健茶配方进行单因素实验，按照表1的评价标准对配方进行感官评价。

表4 火龙果保健茶单因素水平

2.6 正交试验

在单因素试验结果的基础上,设计选取火龙果浸提液使用量、金银花浸提液使用量、菊花浸提液使用量、蜂蜜添加量四个实验因素，以感官评价为实验方案进行正交实验，如表5。

表5 火龙果保健茶的正交实验因素水平表

2.7 风味改良试验

提取液配制的保健茶配比度、甜度、口感等，尚未达到最佳的口感和体验，需要研究其配比量、酸添加量、糖类添加量等，以改善口感风味。另外,天然中草药保健茶的苦涩感也是不能避免的,试验通过不同的种类、不同剂量添加剂进行比照试验,寻求火龙果保健茶最佳配方和最佳口感。

3 结果与分析

3.1 火龙果最优浸提单因素实验结果

通过实验可以得到，不同浸提温度、浸提时间、料液比对火龙果浸提的营养成分及保健茶品质的影响见表6。

3.1.1 料液比

在水浴加热的条件下，先把浸提温度设计为100℃，浸提时间为80min，采用5个不同的料液比（1：50、1：60、1：70、1：80、1：90）进行浸提，研究不同条件下的料液比对火龙果茶提取液中多糖、黄酮以及汤色、香气、口味的各种影响。从表6中的研究信息可知，随着料液比的下降，火龙果茶的多糖和黄酮溶解在水中的量呈现先上升后下降的变化趋势，当料液比为1：70时，火龙果茶的黄酮溶出量最高，为43.69mg/g，极明显高于其余料液比；多糖含量为9.11mg/g，极明显高于料液比1：50、1：80、1：90时，与料液比1：60的差异不大；而汤色呈黄绿、明亮，显淡姜味、较甜。汤色、香气、味道的综合得分最高，为88分。经实验数据和口感的综合考虑，选择1：70为火龙果提取液的最佳料液比。

3.1.2 浸提温度

在水浴加热的条件下，按料液比的研究结果采用1：70的条件，并设计浸提时间为80min的浸提时间下，采用5个不同的浸提温度（60、70、80、90、100℃）来进行浸提，研究不同浸提温度对火龙果茶提取液中黄酮和多糖，以及提取液汤色、香气、味道的影响。从表6中的钻研信息可知，随着浸提温度的升高，火龙果茶浸提液中的黄酮、多糖含量出现逐渐增多的变化趋势。当浸提温度为100℃时，火龙果浸提液的黄酮和多糖溶解在水中的量最高，分别为71.89mg/g和9.08mg/g，高于其他浸提温度，但火龙果浸取液呈深黄色，略显姜味，甜味重，审评分数不高（75分）；而80℃浸提液综合评分最高，但多糖和黄酮的溶出量较低，分别为35.03mg/g和7.56mg/g，可见保健成分溶出量高，品质不一定最佳。经实验数据和口感的综合考虑，选择90℃为火龙果提取液的最佳浸提 温度。

表6 火龙果最优浸提条件单因素试验结果

3.1.3 浸提时间

在水浴加热的条件下，经上述实验结果，按照实验结果设计实验的料液比为1：70，浸提温度为100℃，采用5个不同浸提时间（25、45、65、85、105min），研究不同浸提时间对火龙果茶提取液中黄酮和多糖，以及提取液汤色、香气、滋味的影响。从6中的研究信息可知，随着浸提时间的逐渐变长，火龙果茶浸提液的黄酮和多糖溶出量呈现逐渐增多的变化趋势，当浸提时间超过85min，黄酮和多糖溶解在水中的量出现下降，可能是因为浸提时间过长，造成多糖和黄酮类化合物中部分不稳定成分被氧化和分解。当浸提时间为85min时，火龙果茶浸提液的黄酮溶出量最高，为83.63mg/g，极显著高于其他设置的浸提温度，多糖含量为11.28mg/g，极明显高于浸提时间为25min的情况，与其他浸提时间处理差异不显著，而汤色黄绿、明亮，略显姜味、甘甜、生津，经实验数据和口感的综合考虑，选择85min为火龙果提取液的最佳浸提时间。

3.1.4 最优浸提条件组合优化的正交实验

表7 正交实验实验方案及试验结果分析

根据前面各种不同浸提条件产生的不同实验结果的差异,为了获得最优浸提条件，为实验设计了更优化的正交实验（如表3）进行正交实验，探讨火龙果的最优浸提条件已达到浸提的最优水平，并对实验各类结果进行方差分析，确定最佳的配比配方（如表7）。

由表3和表7，可知影响火龙果浸提的最优浸提条件的顺序为：B＞C＞A，即浸提温度>浸提时间>料液比。火龙果浸提的最优浸提条件是：A2B2C1,即料液比1:70、浸提温度90℃、浸提时间75min为火龙果浸提的最优浸提条件。

3.2 保健茶配方组成单因素试验结果

3.2.1 金银花浸提液添加量对保健茶的影响

以100ml为一容量定值,加入菊花浸提液15%、蜂蜜5%、火龙果浸提液10%,金银花浸提液添加量分别为10%、20%、30%、40%以及50%，再将溶液定容至100ml,进行火龙果保健茶配方研究,根据感官评定的实验打分，依据分数结果来确定最佳的金银花浸提液添加量。不同的金银花浸提液添加量对产品感官评定结果见表8。

表8 金银花浸提液添加量对配方的影响表

从表8中可知，30%的金银花浸提液添加量效果最佳，所以选择30%的添加量为正交试验考察范围。

3.2.2 火龙果浸提液添加量对保健茶的影响

以100ml为一容量定值，加入金银花浸提液30%、菊花浸提液15%、蜂蜜5%,火龙果浸提液添加量分别为10%、20%、30%、40%以及50%，再将溶液定容至100ml,进行火龙果保健茶配方的研究,根据感官评定的实验打分，依据分数结果来确定最佳的火龙果浸提液添加量。不同的火龙果浸提液添加量对产品感官评定结果见表9。

表9 火龙果浸提液添加量对配方的影响表

从表9中可知,30%的火龙果浸提液添加量效果最佳,所以选择30%的添加量为正交试验考察范围。

3.2.3 菊花浸提液添加量对火龙果保健茶的影响

以100ml为一容量定值，加入火龙果浸提液30%、蜂蜜添加量为5%，火龙果浸提液30%，菊花浸提液添加量分别为5%、15%、25%、35%以及45%，再将溶液定容至100ml，进行火龙果保健茶配方的研究,根据感官评定的实验打分，依据分数结果来确定最佳的菊花浸提液添加量。不同的菊花浸提液添加量对产品感官评定结果见表10。

表10 菊花浸提液添加量对配方的影响表

从表10中可知, 15%菊花的提取液添加量效果最佳，所以选择15%的添加量为正交试验考察范围。

3.2.4 蜂蜜添加量对火龙果保健茶影响

以100ml为一容量定值,加入火龙果浸提液30%、菊花浸提液15%、火龙果浸提液30%，蜂蜜的添加量分别为5%、15%、20%、25%以及30%，再将溶液定容至100ml，进行火龙果保健茶配方研究,根据感官评定的实验打分，依据分数结果确定最佳的蜂蜜添加量。不同添加量的产品感官评定结果见表11。

表11 蜂蜜添加量对配方的影响表

从表11中可知,15%的蜂蜜添加量效果最佳,所以选择15%的添加量为正交试验考察范围。

3.3 正交实验结果

根据前面各种添加量的单因素试验结果,设计正交实验因素的各类水平见表5，实验分析结果见表12，并对实验各类结果进行方差分析，确定最佳的配比配方，见表12。

由表5和表12，可知,影响最佳配方工艺的因素主次顺序为:A>B>D>C,即金银花浸提液>火龙果浸提液>菊花浸提液>蜂蜜。通过方差分析可知,配方工艺的最佳工艺条件是：A3B2C3D1,即金银花浸提液35%、火龙果浸提液30%、菊花浸提液10%、蜂蜜18%为最佳配方。

表12 正交实验方案及试验结果分析

3.4 风味改良实验结果

依据上述研究配比配方得到的最佳火龙果茶，在味道上还存在中草药中固有的苦涩感。苦涩的感触主要是因为唾液中的蛋白质与丹宁或多酚构造等产生沉淀或聚合物，使口腔组织感受到粗糙的折皱感[5]。植物浸提液中鞣质、类黄酮类生物碱、原花色素类等都能造成口腔的苦涩感和不适感。这些物质也正是保健茶的功能和风味的主要构成物质，不能一味去强求地清除，研究实验在预试验的基础上挑选了以白砂糖、葡萄糖调整酸比，并且添加β-环状糊精(β-CD)、食盐以去除其中的苦涩感。

糖酸比调整是用来调节火龙果保健茶口感调整的基础与关键，食盐能遮盖住味蕾对苦味的不适感，能减少保健茶的苦感和涩感，能够起到遮盖中草药苦味的作用。β-环状糊精(β-CD)溶液清散通明，口感滑藏，无苦涩感，对黄酬起了一定的包埋作用，不仅保证了保健的功能，还改善了保健茶的醇厚感。表13是1L保健茶中添加各类添加剂的彼此相互配比实验结果，由表可知以1L保健茶中加添加食盐0.20g、砂糖40g、环状糊精0.40g、柠檬酸4ml为最佳配比，可以达到最佳的口感。

表13 保健茶中添加各添加剂的相互配比试验结果

4 结论

经过一系列的配比研究可得，火龙果保健茶的配方为：在火龙果浸提条件为料液比1:70、浸提温度90℃、浸提时间75min，浸提效果最好。并且在火龙果浸提液添加量30%、金银花浸提液添加量35%、菊花浸提液添加量10%、蜂蜜浸提液添加量18%的配比条件下，火龙果保健茶感官评分和保健价值评分都比较高。根据各种添加剂的相互配比的实验结果，可知以1L保健茶中加添加食盐0.20g、砂糖40g、环状糊精0.40g、柠檬酸4ml为最佳配比，此配方为最佳火龙果保健茶最佳配方。

[1]刘书红,尹亚东.金银花止血作用辨析[J].中国中医急症,2014,23(4):665-666.

[2]孔庆新,李思阳,祝冬青.火龙果保健茶的开发研究[J]. 食品研究与开发,2018,39(9):66-70.

[3]李帅.新型苦瓜保健饮料的制作工艺研究[J].饮料工业,2011,14(9):17-19.

[4]郭素枝,蓝福胜,陈连生等.柠檬火龙果花茶 配制及保健成分浸提条件优化[J].福建农业学报,2015, 30(12):1193-1198.

[5]徐文鑫.系列果蔬汁饮料的研究[D].华南理工大学,2011.

TS218+.1

A

1672-1047（2022）05-0111-06

10.3969/j.issn.1672-1047.2022.05.28

2022-09-11

黄冈市科技计划项目“非浓缩还原火龙果汁超高压杀菌工艺研究”（XQYF2021000029）。

周桃英，女，湖北武穴人，教授，生物与农业学院院长。研究方向：饮料加工。

[责任编辑：秦春娥]