响应面法优化金露梅花茶饮料工艺

王圭垚，景慧 ，李锦萍, ，刘力宽, ，左文明，曾阳,

1. 青海师范大学生命科学学院（西宁 810008）；2. 青海省农业技术推广总站（西宁 810000）；3. 高原科学与可持续发展研究院（西宁 810016）

金露梅（Potentilla fruticosa）又名金老梅、金腊梅，为蔷薇科（Rosaceae）委陵菜属（PotentillaL.）落叶灌木[1]，主要分布在我国青海、甘肃、云南、河北等地[2]。金露梅相传是药王孙思邈发现的，因此又称为药王茶。其枝、叶和花富含抗氧化活性成分，如黄酮类、单宁、鞋质及醌类等，可入药[3]，具有健脾化湿、消积解暑、消炎杀菌、益脑清心、调经等功能[4]。金露梅叶片食用的历史悠久[5]，其叶蒸可代茶饮，嫩叶可代菜食[4]。金露梅的叶子代茶饮用，可以有效预防心脑血管疾病[6]及糖尿病的发生[7]。

茶文化在中国文化体系中具有特殊的关联性，与茶产业的发展密切相关，也是中国传统文化体系的一个重要分支[8]。茶发源于神农时期，唐宋开始盛行，是中华民族一种传统饮品[9]。茶叶是全球消费水平最高的饮料之一，仅次于水。一些国家从其他国家进口大量的茶叶以满足国内需求[10]。花茶作为茶的基本种类，千百年来受到人们的热爱[11]。花茶作为我国独特的一个茶叶品种，是利用具有香气的花吐香来达到增香的目的[12]。近年来随着饮料行业的发展，以花茶为原料生产出的茶饮料受到消费者热爱。花卉型饮茶不但使人心旷神怡，还具有天然、营养的功效，所以花茶饮品行业的发展比较迅猛[13]。花茶市场前景广阔，茉莉花茶、菊花茶、玫瑰花茶及金银花茶是国内市场上较为流行的花茶，其营养成分、功能成分丰富，生物活性研究较深入，其中茉莉花茶为主要茶种，产量约11万 t，占国内总销售茶叶的1/4[14]。市面上较为常见的花茶饮料当属茉莉花茶饮品，其范围最广、品种最多，茉莉花茶因其宜人的香气和对健康的益处，深受中国北方和东南地区的消费者喜爱[15-18]，但被称为药王茶的金露梅花茶却未见诸报道，因此开发一款金露梅花茶饮料具有重要意义。

试验以花茶汤的浸提时间、浸提温度、料液比以及白砂糖、蜂蜜、柠檬酸、日落黄色素的添加量作为因素，研制金露梅花茶饮品配方最佳工艺；改进传统花茶泡制工艺，利用感官评定、正交试验、响应面优化设计探究不同因素对金露梅花茶饮品感官评分的影响，旨在开发一款新型的金露梅花茶饮品配方，以更好地满足人们的生活需求。

1 材料与方法

1.1 试验材料

金露梅花茶（由青海省药用植物资源综合利用与开发研究创新团队提供）。

1.2 仪器和设备

SHHW21.420AII电热恒温水浴锅（上海申光仪仪表有限公司）；DK-S26高压蒸汽灭菌锅（泉州得力农业技术有限公司）；JC-223A+电子天平（上海友声衡器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 金露梅茶汤浸提单因素试验

1.3.2.1 料液比对金露梅花茶汤汁提取的影响

在浸提温度93 ℃（沸水）、浸提时间45 min条件下，考察料液比（0.1∶100，0.2∶100，0.3∶100，0.4∶100，0.5∶100和0.6∶100 g/mL）对金露梅花茶汤汁的影响。

1.3.2.2 浸提时间对金露梅花茶汤汁提取的影响

在料液比0.4∶100（g/mL）、浸提温度93 ℃（沸水）条件下，考察浸提时间（30，35，40，45，50和55 min）对金露梅花茶汤汁的影响。

1.3.2.3 浸提温度对金露梅花茶汤汁提取的影响

在料液比0.4∶100（g/mL）、浸提时间45 min条件下，考察温度（70，75，80，85，90和93 ℃）对金露梅花茶汤汁的影响。

1.3.3 金露梅茶汤浸提正交试验

在单因素试验基础上，探究浸提温度、浸提时间和料液比的最佳组合，选用L9(33)正交表进行正交试验，正交因素水平设计见表1。

表1 茶汤浸提条件正交试验因素与水平设计

1.3.4 金露梅花茶饮料调配单因素试验

取100 mL金露梅花茶汤汁，在柠檬酸添加量0.09 g/100 mL、白砂糖添加量10 g/100 mL、日落黄添加量1×10-4g/100 mL条件下，考察蜂蜜添加量（0，1.6，1.8，2.0，2.2和2.4 g/100 mL）对金露梅花茶饮料品质的影响。

取100 mL金露梅花茶汤汁，在白砂糖添加量10 g/100 mL、蜂蜜添加量1.6 g/100 mL、日落黄添加量1×10-4g/100 mL条件下，考察柠檬酸添加量（0，0.03，0.06，0.09，0.12和0.15 g/100 mL）对金露梅花茶饮料品质的影响。

取100 mL金露梅花茶汤汁，在柠檬酸添加量0.09 g/100 mL、蜂蜜添加量1.6 g/100 mL、日落黄添加量1×10-4g/100 mL条件下，考察白砂糖添加量（0，9，10，11，12和13 g/100 mL）对金露梅花茶饮料品质的影响。

取100 mL金露梅花茶汤汁，在柠檬酸添加量0.09 g/100 mL、蜂蜜添加量1.6 g/100 mL、白砂糖添加量10 g/100 mL条件下，通过感官评定确定日落黄（0，1×10-4，2×10-4，3×10-4，4×10-4和5×10-4g/100 mL）的最佳添加量。

1.3.5 金露梅花茶饮料调配响应面优化设计试验

以单因素试验为基础，选择对金露梅花茶饮料影响较大的因素，依据Box-Behnken设计原理，以感官评分为响应值，选取柠檬酸添加量、白砂糖添加量、蜂蜜添加量设计响应曲面试验，优化金露梅花茶饮料工艺参数，试验因素及水平见表2。

表2 金露梅花茶饮料感官评分因素水平编码表单位：g/100 mL

1.3.6 感官评分标准

感官评定涉及人的五大感官器官，包括味觉评定、触觉评定、视觉评定、嗅觉评定，是通过人感觉进行评价的一种方法[19-20]。试验以组织状态、滋味、色泽、气味为评价指标，分别评价茶汤品质及金露梅花茶的品质（表3和表4）。

表3 茶汤感官评价标准

表4 花茶饮品的感官评分标准

2 结果与分析

2.1 茶汤提取单因素试验结果

花茶浸提液的感官评分随着料液比增大而呈现先增大后减小的趋势，在0.4∶100（g/mL）时感官评分最高。感官评分随着浸提时间增大而呈现先增大后减小的趋势，在45 min时感官评分最高。感官评分随着浸提温度增大而呈现先降低再升高再降低的趋势，在90 ℃时感官评分最高（图1）。

2.2 茶汤提取正交试验结果

以单因素试验为基础，进行正交试验，正交试验结果如表5所示。金露梅花茶浸提液影响因素主次关系为浸提温度＞料液比＞浸提时间，浸提最佳条件组合为D3T1W3，即浸提温度93 ℃、浸提时间40 min、料液比0.5∶100（g/mL），此时具有最佳浸提效果。以所得出的最佳条件为基础重复试验，并确定试验结果的准确性。

表5 茶汤浸提的正交试验结果与分析

2.3 金露梅花茶饮料工艺单因素试验

单因素试验结果如图2所示。蜂蜜最佳添加量为2 g/100 mL，柠檬酸最佳添加量为0.09 g/100 mL，白砂糖最佳添加量为10 g/100 mL，色素（日落黄）最佳添加量为2×10-4g/100 mL。日落黄为色素添加剂，对口感影响不大，因此试验分别选择蜂蜜、柠檬酸及白砂糖用于后续试验，并选用2×10-4g/100 mL作为试验最终成品的色素添加剂。

图2 单因素对茶饮品品质的影响

2.4 响应面优化试验结果分析

2.4.1 响应曲面试验设计及结果

在单因素试验结果的基础上，金露梅茶汤中添加调味剂，以感官评分（Y）为试验设计的响应值，以蜂蜜添加量（A）、柠檬酸添加量（B）、白砂糖添加量（C）为自变量，设计响应曲面试验，结果见表6。对试验数据进行多元回归拟合，得到感官评分的二次多项回归方程式：Y=84.60+0.375A+1.63B+0.75C-1AB+1.25AC-0.75BC-2.55A2-7.55B2-2.30C2。

表6 响应面优化试验设计与结果

2.4.2 响应面方差分析

模型的方差分析见表7。所建立的模型的P值小于0.01，表明关于感官评价的模型极显著。F=32.27，表明二次模型高度显著。一次项B和二次项A2、B2、C2影响极显著。失拟项的P值大于0.05，不显著，表明该模型具有较高的可靠性。通过方差分析，结合3个因素的平方值可以得到3个因素对感官评分的影响次序：B＞C＞A，即柠檬酸添加量＞白砂糖添加量＞蜂蜜添加量。

表7 响应面试验结果方差分析

2.4.3 响应面交互作用分析

响应面以及等高线能很好地反映两因素之间的交互作用，对金露梅花茶调配感官评分的影响，不同因素之间的响应面及等高线如图3所示。

图3 两因素交互作用对金露梅花茶感官评分影响的响应面和等高线

结果表明，固定白砂糖添加量时，随着蜂蜜添加量和柠檬酸添加量的增加，金露梅花茶饮料的感官评分呈现先增加后减小的趋势，蜂蜜添加量1.9~2.1 g/100 mL和柠檬酸添加量0.09~0.11 g/100 mL范围内等高线呈现闭合的椭圆形状，并且响应面呈现凸形，表明蜂蜜添加量和柠檬酸添加量的交互作用较强且有最大值。固定蜂蜜添加量时，随着柠檬酸添加量和白砂糖添加量的增加，金露梅花茶的感官评分呈现先增大后减小的趋势，柠檬酸添加量在0.09~0.11 g/100 mL和白砂糖添加量在9.5~10.5 g/100 mL较合适；等高线呈现闭合型，响应面呈现凸形，表明柠檬酸添加量和白砂糖添加量的交互作用较强且有最大值。固定柠檬酸添加量时，随着蜂蜜的添加量和白砂糖添加量的增加，金露梅花茶的感官评分呈现先增大后减小的趋势，蜂蜜添加量在1.9~2.1 g/100 mL和白砂糖添加量在9.5~10.5 g/100 mL较合适；等高线呈现闭合型，响应面呈现凸形，表明柠檬酸添加量和白砂糖添加量的交互作用较强且有最大值。

2.4.4 模型验证试验

通过Design-Expert中心组合法的优化分析可得最高感官评分的因素水平：蜂蜜添加量2.020 g/100 mL、柠檬酸添加量0.093 g/100 mL、白砂糖添加量10.176 g/100 mL、日落黄添加量2×10-4g/100 mL。在此条件下感官评分为84.759分。结合实际情况，选择蜂蜜添加量2 g/100 mL、柠檬酸添加量0.1 g/100 mL、白砂糖添加量10 g/100 mL、日落黄添加量2×10-4g/100 mL，此时金露梅花茶饮品的感官评分为85分。所得结果与预测相近，说明该响应面模型与实际拟合的比较好，证明模型可靠。

3 结论

以青藏高原特色植物金露梅为研究对象，在单因素试验的基础上，利用正交试验确定茶汤提取条件：浸提温度93 ℃、浸提时间40 min、料液比0.5∶100（g/mL）。在此基础上，利用制得的金露梅花茶浸提液，通过响应面优化试验确定金露梅花茶饮料的最优工艺：蜂蜜添加量2 g/100 mL、柠檬酸添加量0.1 g/100 mL、白砂糖添加量10 g/100 mL、日落黄添加量2×10-4g/100 mL，在该条件下感官评分可达85分。试验结果为促进青藏高原金露梅资源的开发利用提供重要的参考依据。