模糊数学结合响应面法优化蜜桃乌龙茶饼干加工工艺及品质分析

摘要：对一种融合了乌龙茶和水蜜桃风味的营养保健茶饼干的加工工艺进行了研究，以感官得分为指标，采用单因素和响应面试验，结合模糊数学评价法，探究低筋面粉、速溶乌龙茶粉、水蜜桃粉、糖粉和鸡蛋的添加量对蜜桃乌龙茶饼干感官品质和物理性质的影响，进而探索最优配方及对应样品的抗氧化活性。试验结果表明，以低筋面粉22 g为基准，当添加速溶乌龙茶粉0.25 g、水蜜桃粉8 g、糖粉5 g、鸡蛋5 g时，饼干品质最佳，口感酥脆爽口、软硬适中、咀嚼性佳、色泽均匀、口味丰富；饼干的1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基清除率达到了（36.43±2.37）%、总抗氧化能力（T-AOC）为（0.022 ±0.003）mmol/g。产品的研制丰富了茶饼干市场产品种类，为乌龙茶资源的开发利用提供了新的渠道和理论参考。

关键词：模糊数学；响应面；水蜜桃粉；速溶乌龙茶；茶饼干；抗氧化活性

中图分类号：TS272.5 文献标识码：A   文章编号：1000－3150（2024）08-40-8

乌龙茶也称为青茶，主产于我国的闽、粤、台三省[1]，以其独特的花果香气[2]、醇厚甘爽的滋味[3]深受消费者喜爱。此外，乌龙茶因具有降脂减肥、抗衰老、抗氧化、抗肿瘤等保健功效[4-8]，被广泛应用于各种功能性食品和饮料的开发[9-11]。水蜜桃作为我国重要的经济作物[12]，具有汁多肉嫩、甘甜香郁、富含营养等特点[13-14]。由于水蜜桃不易运输和储藏，为寻求水蜜桃的扩展和延伸应用，部分学者开展了水蜜桃饮料[15-16]、果酱[17-18]及其他深加工食品[19-20]的研究。目前，市场已经证明将水蜜桃与乌龙茶进行复配所形成的饮料产品具有广泛的认可度，然而将两者共同应用于饼干加工方面的研究还较少。

本课题用水蜜桃粉与速溶乌龙茶粉结合其他原料，研究一种营养丰富、风味怡人的蜜桃乌龙茶饼干。项目以感官品质为指标，采用模糊数学综合评价方式，通过单因素与响应面试验，对蜜桃乌龙茶饼干的工艺配方进行优化，并测定其物理性质与抗氧化活性。一方面利用水蜜桃粉和速溶乌龙茶粉，部分代替面粉，改善饼干的结构特点与食用风味品质，提高其营养保健功效；另一方面，拓宽茶食品深加工的渠道与方向，研究出符合大众口味的营养健康的饼干，提高茶食品的丰富性与多样性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

速溶乌龙茶粉：大闽食品（漳州）有限公司；水蜜桃粉：常州市花之语食品有限公司；低筋面粉：宁波江北焙友食品有限公司；玉米油：莱阳鲁花浓香花生油有限公司；细盐、水、小苏打、糖粉、鸡蛋，市售；无水乙醇：分析纯，默克股份两合公司；抗坏血酸（Vc）溶液：江标检测科技有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）试剂：上海如吉生物科技有限公司；总抗氧化能力（T-AOC）测试盒：南京建成生物科技公司。

1.2 仪器与设备

电子天平（SQR）、可见分光光度计（V-1100D）：厦门精艺兴业科技有限公司； 烤箱（T3-L3820）：广东美的厨房电器制造有限公司； 低速离心机（SC-3610）：安徽中科中佳科学仪器有限公司；打蛋器（DDQ-A01G1）：小熊电器股份有限公司；亚克力平衡尺（0.5 mm）：温州法甜厨具有限公司；食品质构仪（TA.new plus）：美国ISENSO公司。

1.3 方法

1.3.1 制作流程

原辅料准备→预处理→面团调制→擀制与成型→冷藏→烘烤→冷却→成品。

1.3.2 试验关键操作要点

调制面团：先用温水（60 ℃左右）将速溶乌龙茶粉溶解成茶汤备用，然后加入糖粉、食盐和小苏打，再将全蛋液分3次加入，并用打蛋器搅拌至混合液呈均匀黏稠状；然后将低筋面粉过250 μm筛后与水蜜桃粉直接混合加入前述混合液中，搅拌均匀后，分3次加入玉米油，制做成面团，再经多次揉搓至面团光滑有弹性后放置于案板备用。上述各主辅料的添加量参照后续单因素和响应面试验设计部分。

擀制成型与冷藏：将面团放置于5 mm厚的亚克力平衡尺下用擀面杖擀制成5 mm厚的饼坯，再用直径3.5 cm的圆形模具按压出约7 g的饼坯，放置冰箱冷藏20 min。

烤箱烘烤：底火120 ℃、面火135 ℃，烤箱预热5 min，温度达到设定值后将饼坯放入烘烤16 min。

1.3.3 单因素试验设计

以低筋面粉质量22 g为基准，经过预试验得到蜜桃乌龙茶饼干的基本配方：速溶乌龙茶粉0.25 g、水蜜桃粉8 g、糖粉5 g、鸡蛋5 g、小苏打1 g、玉米油5 g、食盐0.05 g、水2 g。试验工艺流程与其他原辅料添加量不变。设置速溶乌龙茶粉添加量0.05、0.15、0.25、0.35、0.45 g，水蜜桃粉添加量4、6、8、10、12 g，糖粉添加量1、3、5、7、9 g，鸡蛋添加量1、3、5、7、9 g，进行单因素试验。

1.3.4 响应面优化设计

在单因素试验基础上，以感官评分为响应值，建立四因素三水平的Box-benhnken中心组合试验，因素水平如表1所示。对响应面试验结果进行分析，并由回归模型的拟合程度判断试验的可靠性，再对4个因素的影响大小顺序得出结论。

1.3.5 模糊数学感官评价

感官评价标准：参考国标《饼干质量通则》（GB/T 20980—2021）及《食品安全国家标准 饼干》（GB 7100—2015），结合蜜桃乌龙茶饼干产品特质，从形态、色泽、口感与滋味、组织4个方面进行审评，每个审评因素满分100分（表2）。感官评价小组由具有较高评判能力的10位茶学专业背景的教师和同学组成。

参照刘艳红等[21]的研究，根据各指标对饼干评分的影响大小，确定形态、色泽、口感与滋味、组织的权重分别为0.20、0.25、0.35、0.20；同时设立蜜桃乌龙茶饼干的因素集U={u1，u2，u3，u4}={形态，色泽，口感与滋味，组织}；建立评语集V={v1，v2，v3，v4}={优，良，中，差}；建立权重集W={α1，α2，α3，α4}={0.20，0.25，0.35，0.20}。

假设感官综合评价结果向量为Y，对10位参评人员的各项评语等级与频次进行统计，对各评语等级次数进行归一化处理[22]，即得到各因素对4项评语等级的隶属度，对应的隶属度矩阵即构成模糊评价矩阵R，则模糊感官评定结果向量Y = WR。

1.3.6 质构检测分析

使用质构仪对蜜桃乌龙茶饼干的弹性、咀嚼性、硬度3个指标进行测定。质构机探头与模式：球形探头TA/5 s；测定条件为：速率（前）2.00 mm/s、（中）1.00 mm/s、（后）1.00 mm/s，距离10 mm、时间5 s、触发力0.049 N。每组至少备3个样品，每个样品要平行测定3次。

1.3.7 抗氧化检测

DPPH自由基清除能力检测：参照张朝志等[23]的研究，调配A1组与A2组溶液为捣碎0.2 g饼干碎渣均匀混合液，前者加入2 mL的DPPH溶液，后者加入2 mL的无水乙醇，再设A0组为2 mL DPPH+2 mL无水乙醇，以上3组试验各重复3次，室温静置30 min，5 000 r/min离心取上清夜，再使用分光光度计在517 nm处测定抗氧化能力，每组数据测3次，均取平均值。以Vc溶液为空白对照组。最后计算饼干的抗氧化值。DPPH清除率= [1－（A1－A2）/A0 ]× 100%。

T-AOC能力检测：按试剂盒说明书中的试剂配比配置FRAP溶液作为FeSO4·7H2O的酸性环境底液。利用在酸性环境下抗氧化物质可以还原Fe3+-TPTZ生成蓝色Fe2+-TPTZ的特性，在602 nm处获取吸光度后，便可计算试样的T-AOC值。

配置各组试剂：取1 g蜜桃乌龙茶饼干粉末，加入4 mL生理盐水，室温，设置转速5 000 r/min离心10 min后，取上清液测定。空白对照组用蒸馏水测定。取适量FeSO4·7H2O，用蒸馏水稀释至0.15、0.30、0.60、0.90、1.20、1.50 mmol/L的FeSO4溶液测定。

取150 μL各组溶液加入4.8 mL的FRAP溶液，在602 nm处测定其吸光度，每组测试重复3次，取平均值。以FeSO4溶液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线。所测定各组试剂的T-AOC相应吸光度值所对应的FeSO4标准溶液浓度来表示[23]。

1.4 数据处理与分析

采用Design expert 12.0和Excel 2012处理和分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

根据10名茶学专业教师、学生对单因素试验20组样品的感官评价进行模糊数学评价设计与结果分析，结果见表3。

根据表3结果进行分析，举例说明，10位参评人员对第一组样品的感官评价投票结果为：A形态=（2，3，5，0）；A色泽 =（2，3，4，1）；A滋味与口感 =（0，2，6，2）；A组织 =（2，2，6，0）。进行归一化处理后，获得模糊矩阵R1。

对应的模糊感官评定结果向量计算方法如下：

2.1.1 速溶乌龙茶粉添加量的确定

分别将0.05、0.15、0.25、0.35、0.45 g的速溶乌龙茶粉与其他材料在基准量不变的情况下进行对照试验，对成品进行感官评价，按照模糊数学评价方式得到评定结果（图1）。乌龙茶具有多种保健功效[4-7]，添加量提高，有助于提高饼干的营养价值和风味品质；但是速溶乌龙茶粉相对疏松，且内部的抗氧化活性物质可能会使面团弹黏性、结合力和可塑性降低[24]，添加量过多还可能对茶饼干的口味有影响。图1可见，随着速溶乌龙茶粉添加量的增加，茶饼干的感官评分呈先上升后下降的趋势，当速溶乌龙茶粉添加量为0.25 g时，感官评分最高，达到了82.8分，此时产品口感脆酥细腻且乌龙茶风味显著，色泽均匀且有一定光润度。添加量过大时，茶叶中的茶多酚会使饼干显得苦涩粗糙，饼干表面也逐渐更加容易开裂。因此，选择合适的速溶乌龙茶粉添加量为0.25 g。

2.1.2 水蜜桃粉添加量的确定

分别将4、6、8、10、12 g水蜜桃粉与其他材料在基准量不变的情况下进行对照试验，对成品进行感官评价，按照模糊数学评价方式得到评定结果（图2）。与乌龙茶粉添加量类似，水蜜桃粉的添加量不宜过低也不宜过高，太低则营养和风味不足，太高则产品组织酥松易断裂。由图2可见，当水蜜桃粉添加量为8 g时，茶饼干感官评分最高，达到了87.1分，此时产品甜香细腻、水蜜桃风味明显且香气协调，口感酥脆细腻。添加量过大时饼干表面变得粗糙而不易成型，烘烤时也更容易糊边。因此，选择合适的水蜜桃粉添加量为8 g。

2.1.3 糖粉添加量的确定

分别将1、3、5、7、9 g的糖粉与其他材料在基准量不变的情况下进行对照试验，对成品进行感官评价，按照模糊数学评价方式得到评定结果（图3）。高温烘焙时，糖会产生美拉德反应及焦糖化反应，使得其具有较强的黏结性和反水化作用，可以有效提高饼干的可塑性，成品后不易变形[25]。由图3可知，随着糖粉添加量的增加，产品感官评分先上升后下降，当糖粉添加量为5 g时，感官评分最高，达到了87.1分，此时产品甜而不腻、表面柔软有光泽、风味协调。当糖粉过少时，产品不易膨胀，饼坯容易凝结成块；而添加量过大时饼干会过软不易成型，甜度也过高不适口。因此，选择合适的糖粉添加量为5 g。

2.1.4 鸡蛋添加量的确定

分别将1、3、5、7、9 g鸡蛋与其他材料在基准量不变的情况下进行对照试验，对成品进行感官评价，按照模糊数学评价方式得到评定结果（图4）。随着蛋鸡添加量的增加，饼干的感官评分先上升后下降。当鸡蛋添加量为5 g时，感官评分最高，达到了83.3分，此时产品金黄明亮、酥松爽口、色泽均匀、口感协调。蛋液过少时，面团湿润度较低，烘焙后产品全是碎屑不成型且色泽不均匀；添加量过大时则饼干过硬且油水分离而使产品不易成型。因此，选择合适的鸡蛋添加量为5 g。

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1 模型建立及方差分析

在单因素试验基础上，选择速溶乌龙茶粉（A）、水蜜桃粉（B）、糖粉（C）、鸡蛋（D）添加量为自变量，以模糊数学感官综合评分（S）为响应值进行响应面分析，试验设计及结果见表4。

采用Design expert 软件进行数据处理及拟合，可得到多元二次回归方程和各因素对响应值的影响：S = 83.67－1.51A－1.51B+1.91C+3.38D－0.56AB+0.18AC+2.79AD－1.74BC－0.81BD +0.84CD +0.61A2－1.62B 2－2.95C 2－3.99D 2。回归模型方差分析见表5。

由表5可知，模型P < 0.000 1，表明所得方程极显著，即所设立模型的整个回归区域拟合表现良好，R2 = 0.954 1，证明试验数据相关性较好；校正决定系数R2adj = 0.900 5，表明90.05%试验数据的变异性可以用这个回归模型解释。故用此模型进行感官评分的预测是合理的。各因素对响应值的影响大小排序为B>C>D>A。

2.2.2 交互作用影响分析

采用Design-expert软件得到各因素两两交互作用的响应面和等高线图（图5）。由图可知，除鸡蛋和糖粉之间无明显交互作用外，其他各因素间皆有较强的交互作用。沿水蜜桃粉方向的坡度较陡，说明水蜜桃粉对感官品质的影响较为明显。选用软件Design expert对试验结果进行优化，分析获得最佳配方为：低筋面粉22 g、速溶乌龙茶粉0.25 g、水蜜桃粉8 g、糖粉5 g、鸡蛋5 g。

2.2.3 配方验证试验

为检验模型所预测的最佳配方，对产品进行试验验证，当低筋面粉22 g、速溶乌龙茶粉0.25 g、水蜜桃粉8 g、糖粉5 g、鸡蛋5 g、小苏打1 g、玉米油5 g、食盐0.05 g、水2 g时，此条件下3次重复试验的感官分数平均值为82.000，模型预测均值为83.446，两者偏差1.76%，说明试验方法可行，对配方工艺的优化较准确。此时，产品外表匀整，形态一致，表面光滑无裂痕，色泽棕黄有光泽，桃香馥郁，酥脆甜爽，茶味明显。

2.3 蜜桃乌龙茶饼干的质构分析

通过响应面法得到最优配方后，进行产品制作，并检测最优配方蜜桃乌龙茶饼干与原配方饼干（由基础配方去除茶粉、水蜜桃粉、糖粉、鸡蛋得到的对照产品）的质构特性，结果如表6所示。蜜桃乌龙茶饼干的硬度、脆度和咀嚼性明显高于原配方饼干，说明蜜桃乌龙茶饼干更为酥脆，且更便于保存和运输。

2.4 抗氧化能力检测结果

通过DPPH自由基清除率测定可知，最优组蜜桃乌龙茶饼干的DPPH自由基清除率达到了（36.43±2.37）%。通过检测饼干的T-AOC，得到线性回归方程为y = 9.903x－0.003，R2 = 0.993，可知蜜桃乌龙茶饼干在吸光度0.215 5下的T-AOC为（0.022±0.003） mmol/g。说明所研制的蜜桃乌龙茶饼干具有较佳的保健效果。

3 小结与讨论

模糊数学评价结合响应面法获得蜜桃乌龙茶饼干优化配方：以低筋面粉22 g为基准，当速溶乌龙茶粉0.25 g、水蜜桃粉8 g、糖粉5 g、鸡蛋5 g时，饼干品质最佳。按此配方制作的蜜桃乌龙茶饼干与对照组饼干相比，其硬度、脆度和咀嚼性都明显提高，产品口感酥脆甜爽、色泽均匀、兼具水蜜桃和乌龙茶风味，且具有一定的抗氧化能力。蜜桃乌龙茶饼干的研制丰富了茶饼干和休闲营养饼干市场的产品种类，为乌龙茶在饼干中的深层次应用提供了技术参考，同时也满足了消费者对茶饼干产品口感风味的多元化需求。

参考文献

[1] 陈志雄， 张稚秀， 林室佳. 传统制法与现代制法对乌龙茶品质的影响[J]. 中国茶叶， 2006， 28（5）： 33-34.

[2] 张欣， 刘帅， 赵洁， 等. 乌龙茶品质的研究进展[J]. 中国食物与营养， 2020， 26（9）： 21-25.

[3] 卞贤炳， 吴敏， 贾江鸣， 等. 乌龙茶可调幅仿手工摇青装置研制与工艺参数研究[J]. 茶叶科学， 2022， 42（3）： 409-422.

[4] 李文静， 李红， 倪辉， 等. 黑曲霉胞外酶对乌龙茶中茶多酚的影响研究[J]. 食品研究与开发， 2019， 40（22）： 11-19.

[5] 周金伟， 陈雪， 易有金， 等. 不同类型茶叶体外抗氧化能力的比较分析[J]. 中国食品学报， 2014， 14（8）： 262-269.

[6] ISLAM S N， FAROOQ S， SEHGAL A. Effect of consecutive steeping on antioxidant potential of green， Oolong and black tea[J]. International Journal of Food Science & Technology， 2017， 53（1）： 182-187.

[7] NG K W， CAO Z J， CHEN H B， et al. Oolong tea： A critical review of processing methods， chemical composition， health effects， and risk[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutition， 2018， 58（17）： 2957-2980.

[8] 黄秀红， 刘丽辰， 阮怿航， 等. 响应面优化低共熔溶剂提取乌龙茶多糖的研究[J]. 食品研究与开发， 2020， 41（11）： 96-103.

[9] 张燕红， 龙丹， 黄国周， 等. 不同糖类对乌龙茶饮料品质稳定性的影响[J]. 饮料工业， 2022， 25（3）： 13-19.

[10] 刘琨毅， 罗慧， 安江珊， 等. 米香型乌龙茶酒生产工艺优化[J]. 食品与发酵工业， 2021， 47（23）： 334-340.

[11] 马腾飞， 李雪晖， 吴先辉， 等. 紫薯-魔芋-乌龙茶复合保健果冻的研制[J]. 农产品加工， 2016（16）： 10-14， 17.

[12] 任振一， 李秋菊. 乡村振兴视角下的水蜜桃种植——以新疆泽普县赛力新村为例[J]. 山西农经， 2021（14）： 118-119.

[13] 刘倩倩， 黄泓， 毛德芝， 等. 蜜桃藏茶调味茶的研制[J]. 食品研究与开发， 2021， 42（24）： 92-98.

[14] 刘影， 李晓宇， 杜小龙， 等. 不同涂膜处理对水蜜桃常温贮藏品质的影响[J]. 食品研究与开发， 2019， 40（12）： 1-5.

[15] 方磊， 李文香， 董景， 等. 绿芦笋、水蜜桃复合饮料的研制[J]. 食品研究与开发， 2012， 33（10）： 75-77.

[16] 康孟利， 林旭东， 凌建刚， 等. 干白水蜜桃酒发酵关键工艺研究[J]. 食品研究与开发， 2010， 31（10）： 98-100.

[17] 张敏， 朱战国. 食品质量属性和安全属性对消费者选择的影响——以黄桃罐头为例[J]. 江苏农业科学， 2021， 49（1）： 224-230.

[18] 胡航伟， 高翠娟， 孙杰， 等. 乳酸菌发酵蜜桃果酱制作过程中理化性质和关键香气成分演化研究[J]. 食品安全质量检测学报， 2022， 13（9）： 2745-2754.

[19] 徐向波， 范小杉， 张淼， 等. 水蜜桃面包的研制及质构特性研究[J]. 粮食与油脂， 2021， 34（3）： 81-84.

[20] 顾采琴， 刘鹏， 张柳花， 等. 蜜桃汁芦荟果冻的研制[J]. 广州大学学报（自然科学版）， 2011， 10（4）： 24-27.

[21] 刘艳红， 孙瑞雪， 刘玉洁， 等. 模糊感官评定结合响应面优化香椿苏打饼干工艺[J]. 包装与食品机械， 2021， 39（6）： 1-8.

[22] 谢秀玲， 吴静静， 童慕贤， 等. 基于模糊综合评价的柠檬豆腐工艺研究[J]. 大豆科学， 2019， 38（3）： 443-448.

[23] 张朝志， 袁彩莲， 程依婷， 等. 外来入侵物种紫茎泽兰的抗氧化活性研究[J]. 化学与生物工程， 2022， 39（3）： 35-39， 55.

[24] 郑艺梅， 傅银凤. 模糊数学结合响应面法优化发芽糙米百香果曲奇饼干配方及品质评价[J]. 粮食与油脂， 2021， 34（5）： 104-110.

[25] 赵正梅， 拉升·再尼西， 敬思群， 等. 塔尔米的抗氧化性及其在苏打饼干中的应用[J]. 食品与发酵工业， 2017， 43（9）： 166-170.