响应面法优化油茶叶功能酒制备工艺.pdf

2023 年第 8 期响应面法优化油茶叶功能酒制备工艺谭万红1，*邓爱华1，王云1，危婷1，谢鹏1，刘大宏2（1.湖南文理学院 生命与环境科学学院，湖南 常德 415000；2.湖南泥头山油茶开发有限公司，湖南 常德 415700）摘要：优化油茶叶功能酒的配方工艺。通过单因素试验设计，对影响油茶叶功能酒品质的料液比、浸泡时间、浸泡温度、蜂蜜添加量及冰糖添加量等因素进行探究，然后利用 Design Expert 8.0 软件进行 Box-benhnken 试验设计，料液比、浸泡时间、蜂蜜添加量及冰糖添加量为独立变量，油茶叶功能酒感官评分为响应值进行方差分析和多项式拟合回归，建立回归数学模型。结果表明，在料液比 1150（gmL），蜂蜜添加量 1.8%，冰糖添加量 1%，于 45 下浸泡 13 h，油茶叶功能酒感官评分为 91.84 分，酒中黄酮含量为 3.74%。关键词：油茶叶；功能酒；黄酮；感官评价；响应面试验中图分类号：TS210.1文献标志码：Adoi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2023.08.038（1.College of Life and Environment Science，Hunan University of Arts and Science，Changde，Hunan 415000，China；2.Hunan Nitoushan Camellia Development Co.，Ltd.，Changde，Hunan 415700，China）Optimize the formula and technology of oil tea functional wine.Through the single factor experimental design，thefactors affecting the quality of oil tea functional wine，such as solid-liquid ratio，soaking time，soaking temperature，honeyaddition and rock sugar addition，were explored，and then the Box-benhnken experimental design was carried out by usingDesign Expert 8.0 software.The solid-liquid ratio，soaking time，honey addition and rock sugar addition were independentvariables，and the sensory score of oil tea functional wine was the response value for variance analysis and polynomial fittingregression，establish regression mathematical model.The results showed that the sensory score of oil tea functional wine was91.84，and the content of flavonoids in the wine was 3.74%after soaking for 13 h at solid-liquid ratio of 1150（gmL），honey addition of 1.8%，rock sugar addition of 1%，and 45.Camellia oleifera leaves；functional wine；flavone；sensory evaluation；response surface experiment收稿日期：2022-07-30基金项目：湖南省企业科技特派员计划项目“油茶叶功能成分提取及产品开发”（2021GK5070）；湖南省自然科学基金项目“超临界流体技术制备磁响应载药微球及其生物学评价”（2022JJ50249）；湖南省大学生创新创业训练计划项目“基于超临界流体技术制备富硒糖萜素工艺研究”（S202210549019）；常德市科技创新发展指导性计划项目“超临界流体技术制备磁响应载药微球研究”（常科函202166 号）；常德市企业科技特派员项目（常科函202132 号）。作者简介：谭万红（2002），女，本科，研究方向为食品科学与工程。*通讯作者：邓爱华（1982），男，博士，副教授，研究方向为农产品加工。近年来，由于保健型功能酒具有增强药物疗效的作用而引起研究者的关注1。据 中华本草 记载，山茶科植物油茶（Camellia oleifera Abel）的叶片具有治疗疮疽、鼻衄和皮肤瘙痒等多种功效1。现代研究表明，油茶叶含有多种活性成分，如多糖、多酚、蛋白及黄酮类等2，具有抑制癌细胞生长、降血糖、抗血栓及提高免疫力3-4等功效。研究发现，用 50%的乙醇水溶液提取的油茶叶提取物富含黄酮类化合物，预防雄性激素依赖性疾病效果较好5。此外，蜂蜜常用来改善配制酒的口感及品质6。为此，通过响应面设计试验优化料液比、浸泡时间、浸泡温度、蜂蜜添加量和冰糖添加量等参数，获得高品质油茶叶功能酒的制备工艺，为油茶叶功能酒的开发提供理论依据。1材料与仪器新鲜油茶叶，湖南泥头山油茶开发有限公司提供；芦丁（99%），中国药品生物制品检定所提供；52毅清香型白酒（食品级），北京前门酿酒厂提供；蜂蜜（食品级），南昌清之峰食品有限公司提供；冰糖（食品级），湖南多来蜜食品制造厂提供；氢氧化文章编号：1671-9646（2023）08b-0041-05第 8 期（总第 582 期）农产品加工No.82023 年 8 月Farm Products ProcessingAug.农产品加工2023 年第 8 期钠、乙醇、亚硝酸、硝酸铝，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司提供。UV-1600 型紫外可见分光光度计，翱艺仪器（上海）有限公司产品；LGJ-10 型冷冻干燥机，北京四环科学仪器厂产品；DZKW-S-6 型电热恒温水浴锅，北京市永光明医疗仪器有限公司产品；EX225D 型分析天平，美国奥豪斯仪器有限公司产品；YB-700A 型高速多功能粉碎机，永康市速锋工贸有限公司产品；SHZ-D型循环水真空泵，巩义市予华仪器有限公司产品。2试验方法参考文献7报道方法，进行适当修改。称取100.0 mg 芦丁溶于体积分数 60%的乙醇中，用 250mL 容量瓶定容，得到质量浓度为 0.4 mg/mL 的芦丁标准液。吸取 1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mL 标准液分别装入 25 mL 容量瓶中，用体积分数 30%的乙醇溶液补充到 10 mL，加入质量分数为 5%的亚硝酸钠溶液 1.0 mL 摇匀，5 min 后加 1.0 mL 的 10%硝酸铝溶液摇匀，5 min 后加质量分数为 4%的氢氧化钠溶液10.0 mL 摇匀，用体积分数 30%的乙醇溶液定容，放置 15 min。于波长 510 nm 处测定其吸光度，试剂空白为参比液，绘制标准曲线及回归方程。以感官评价和黄酮含量为品质评价指标，取 5 份相同质量的油茶叶冻干粉，采用浸泡法配制油茶叶功能酒，分别考查料液比（150，1100，1150，1200，1250 g/mL）、浸泡时间（1，6，12，18，24 h）、浸泡温度（25，35，45，55，65）、蜂蜜添加量（1%，2%，3%，4%，5%）、冰糖添加量（0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%）5 个因素对油茶叶功能酒品质的的影响；单因素试验时，设定其他参数为料液比 1150（gmL），浸泡时间 12 h，浸泡温度 35，蜂蜜添加量 1%，冰糖添加量 0.8%。根据单因素试验结果，设定浸泡温度 45，以料液比（A）、浸泡时间（B）、蜂蜜添加量（C）和冰糖添加量（D）作为自变量，油茶叶功能酒感官评分（Y）为因变量，根据 Box-behnken 中心组合设计原理，设计响应面法试验方案。各试验因素与水平设计见表 1。取油茶叶功能酒待测液 1 mL 于具塞试管中，加入体积分数为 30%的乙醇溶液 4 mL、质量分数为5%的亚硝酸钠溶液 0.3 mL。摇匀放置 5 min，再加质量分数为 10%的硝酸铝溶液 0.3 mL，放置 6 min，加入质量分数为 4%的氢氧化钠溶液 4 mL，摇匀，用体积分数 30%的乙醇溶液补充至 10 mL。用分光光度计于波长 510 nm 处测定吸光度。根据标准曲线方程计算油茶叶提取物中黄酮的质量浓度，根据式（1）计算黄酮得率（Y）。Y=M1V100%.（1）式中：M1油茶叶功能酒中黄酮的质量，mg；V油茶叶功能酒的体积，mL。参考文献8设计油茶叶功能酒的感官评价。挑选 20 名经过培训的感官评价员从油茶叶功能酒的色泽、澄清度、香气、滋味、风格 5 个方面依照表 2的评定标准进行感官评价。油茶叶功能酒感官评价见表 2。3结果与分析以吸光度（Y）为纵坐标，质量浓度（X）为横坐标，绘制标准曲线。回归方程为 Y=0.01X+0.007 2，相关系数 R2=0.999 6。说明在 1680 滋g/mL 的质量浓度范围里芦丁质量浓度同吸光度线的线性关系良好。芦丁标准曲线见图 1。表 1各试验因素与水平设计水平A 料液比/gmLB 浸泡时间t/h-10111001150120061218C 蜂蜜添加量/%123D 冰糖添加量/%0.81.01.2表 2油茶叶功能酒感官评价项目评分标准评分/分色泽（满分10 分）色泽深黄，具有油茶叶酒应有色泽色泽浅黄色泽微黄无色，缺乏油茶叶酒应有色泽910683502澄清度（满分10 分）澄清透亮，无沉淀及悬浮物澄清透明，光泽略差轻微沉淀或悬浮物，光泽差大量沉淀或悬浮物，光泽极差910683502香味（满分30 分）茶叶香与酒香味浓郁，香味和谐纯正茶叶与酒香味和谐纯正，但不够浓郁茶叶香与酒香味较淡，感觉一般茶叶香与酒香味不足，微有异香茶叶香与酒香味混杂，产生其他异味2930252820241619015滋味（满分40 分）酒体完整，醇厚柔和，舒顺协调酒体完整，醇厚柔和，但不够协调酒体较淡薄，柔和但不够协调酒体淡薄，酒味不足，不够协调淡而无味，带涩味或者其他混杂气味3640303525292024019风格（满分10 分）风格独特，酒体组分协调风格明显，酒体组分较为协调风格不明显，酒体组分不协调9106-805422023 年第 8 期图 1芦丁标准曲线3.2.1料液比对油茶叶功能酒品质的影响料液比对油茶叶功能酒品质的影响见图 2。由图 2 可知，当料液比低于 1150（gmL）时，油茶叶功能酒中黄酮含量及感官评分随料液比的增加而增加；继续增大料液比，黄酮含量及感官评分出现下降趋势，酒的口感偏淡，最适料液比为1150（gmL）左右。3.2.2浸泡时间对油茶叶功能酒品质的影响浸泡时间对油茶叶功能酒品质的影响见图 3。由图 3 可知，油茶叶功能酒中黄酮含量及感官评分随浸泡时间的延长不断增加；到 12 h 后，继续延长浸泡时间，黄酮含量增加较为平缓，感官评分下降；浸泡时间过长，会导致其他可溶性杂质（如色素、胶质等）的溶出，影响酒的口感，合适的浸泡时间为 12 h 左右。3.2.3浸泡温度对油茶叶功能酒品质的影响浸泡温度对油茶叶功能酒品质的影响见图 4。由图 4 可知，适当提高浸泡温度，油茶叶功能酒中黄酮含量及感官评分不断增加；当温度达到45 后，提高浸泡温度对油茶叶黄酮含量影响不明显，而功能酒的口感及色泽评分下降；可能是温度过高导致杂质的溶出以及黄酮结构的破坏，从而影响酒的口感，最适浸泡温度为 45 左右。3.2.4蜂蜜添加量对油茶叶功能酒品质的影响蜂蜜添加量对油茶叶功能酒品质的影响见图 5。由图 5 可知，随蜂蜜添加量的增加，油茶叶功能酒中黄酮含量不断下降，可能是添加蜂蜜增加了体系的黏度，不利于黄酮的溶出；功能酒感官评分在 2%达到最佳值，适当添加蜂蜜，可以增加酒的风味及口感，综合考虑最适蜂蜜添加量为 2%左右。3.2.5冰糖添加量对油茶叶功能酒品质的影响冰糖添加量对油茶叶功能酒品质的影响见图 6。0.80.60.40.20020406080芦丁质量浓度/滋g mL-1料液比/gmL95908580753.53.43.33.23.11501100115012001250姻姻-感官评分；-黄酮含量姻姻姻姻图 2料液比对油茶叶功能酒品质的影响图 3浸泡时间对油茶叶功能酒品质的影响浸泡时间 t/h95908580754.03.53.02.52.006121824姻姻-感官评分；-黄酮含量姻姻姻姻图 4浸泡温度对油茶叶功能酒品质的影响浸泡温度 兹/95908580754.03.53.02.52.02535455565姻姻-感官评分；-黄酮含量姻姻姻姻图 5蜂蜜添加量对油茶叶功能酒品质的影响蜂蜜添加量/%95908580753.53.02.52.01.512345姻姻-感官评分；-黄酮含量姻姻姻姻图 6冰糖添加量对油茶叶功能酒品质的影响冰糖添加量/%95908580754.03.53.02.52.00.60.81.01.21.4姻姻-感官评分；-黄酮含量姻姻姻姻谭万红，等：响应面法优化油茶叶功能酒制备工艺43农产品加工2023 年第 8 期由图 6 可知，随冰糖添加量的增加，油茶叶功能酒中黄酮含量略有升高，可能是冰糖有助于黄酮的稳定；适当添加冰糖，可以增加酒的风味及消除植物的涩味，综合考虑最适冰糖添加量为 1%左右。3.3.1响应面试验设计及结果响应面试验设计及结果见表 2。3.3.2回归模型的建立与分析将表 2 试验数据代入 Design Expert 8.0 软件进行响应面分析，油茶叶功能酒得分与各变量的响应面回归数学模型：Y=-209.904 58+0.732 28A+4.723 61B+8.585C+388.662 5D-1.441 6710-3AB-1.8510-3AC-0.012 5AD+0.029 167BC+0.0541 67BD+0.637 5CD-2.257 8310-3A2-0.174 61B2-2.539 58C2-182.520 83D2。响应面回归模型方差分析见表 3。由表 3 可知，该回归模型极显著（p0.05），说明模型可靠；R2=0.967 3，R2Adj=0.934 6，说明模型与试验值拟合较好；由 F 值可知，各因素对油茶叶功能酒感官评分影响大小依次为冰糖添加量（D）浸泡时间（B）料液比（A）蜂蜜添加量（C）；一次项 B、D，二次项 A2、B2、C2和 D2对感官评分的影响非常显著（p0.001）；一次项 A 对感官评分的影响显著（p0.05）。3.3.3交互作用分析料液比与浸泡时间交互作用的响应面与等高线见图 7，料液比与蜂蜜添加量交互作用的响应面与等高线见图 8，料液比与冰糖添加量交互作用的响应面与等高线见图 9，浸泡时间与蜂蜜添加量交互作用的响应面与等高线见图 10，浸泡时间与冰糖添加量交互作用的响应面与等高线见图 11，蜂蜜添加量与冰糖添加量交互作用的响应面与等高线见图 12。由图 7 图 12 可知，对比曲面陡峭程度，发现各因素两两交互作用影响不显著（p0.05），与方差分析结果一致。3.3.4最佳制备工艺条件确定利用 Design Expert 8.0 软件由所建立的数学模型进行参数最优分析，得出最佳制备工艺参数为料液比 154.23（gmL），浸泡时间 13.21 h，蜂蜜添加量1.84%，冰糖添加量 1.06%，油茶叶功能酒感官评分为 92.57 分。考虑到实际操作的方便，选取调整后的最优制备参数为料液比 1150（gmL），浸泡时间13 h，蜂蜜添加量 1.8%，冰糖添加量 1%，预测油茶叶功能酒感官评分为 91.75 分，在此条件下进行 3 次验证试验，感官评分为（91.840.743）分，与预测值无显著性差异（p0.05），说明模型可靠；经检测优化工艺下制备的油茶叶功能酒中黄酮含量为 3.74%。4结论油茶叶功能酒的最佳制备工艺参数为料液比 1150（gmL），蜂蜜添加量 1.8%，冰糖添加量 1%，在 45 下浸泡时间 13 h，油茶叶功能酒感官评分为（91.840.743）分，油茶叶功能酒中黄酮含量为3.74%。试验号AB黄酮含量/%12345678910111213141516171819202122232425262728290-100-101-100-11000001000-1001110-1001-1010010100000000-1-1-1-1101-10085.4172.0485.1179.9883.2776.4185.1282.0283.7291.8181.9784.2490.0391.0189.6673.9691.1783.1593.1371.6978.2275.6580.3184.9674.6183.1878.5978.7281.08C10-10101-1100-100-11000010-10000-10D1-1010-1000000001-1010-10001-100-11表 2响应面试验设计及结果表 3响应面回归模型方差分析方差来源平方和F值p 值显著性模型ABCDABACADBCBDCDA2B2C2D2963.7113.7879.628.94268.950.750.030.060.120.020.07206.67256.2941.83345.7429.605.9334.243.85115.650.320.020.030.057.26710-30.0388.87110.2117.99148.680.000 10.028 90.000 10.070 10.000 10.579 50.905 20.872 10.821 80.933 30.869 60.000 10.000 10.000 80.000 1*自由度1411111111111111均方68.8413.7879.628.94268.950.750.030.060.120.020.07206.67256.2941.83345.74残余失拟项纯误差总和32.5627.325.24996.272.090.249 414104282.332.731.31注：*：p0.01 表示极显著，*：pCA，最优方案为 A2B2C2，即柠檬汁添加量为10%，白砂糖添加量为 20%，切块 20 mm40 mm。在该工艺重复验证 3 次，平均得分为 90.1 分，大于正交试验结果中的任一值，说明工艺较为合理。2.3.1感官指标香气：口感清香，丝滑柔顺、有柠檬及水果甘蓝的的混合香味；滋味：回味醇厚、多层次、无涩味；组织形态：均匀无杂质。2.3.2卫生指标细菌总数 100 CFU/g，大肠菌群 3 MPN/100 g，致病菌未检出，余氯未检出。鲜切水果甘蓝中维 C 含量在贮藏过程中不断降低。在贮藏的前 2 d，鲜切水果甘蓝维 C 含量下降都比较迅速，可能是由于水果甘蓝经切分处理后，抗坏血酸与氧气接触，导致抗坏血酸被迅速氧化。因此，要在流动水中清洗切分，避免与氧气接触。3结论鲜切水果甘蓝的最佳工艺参数为柠檬汁添加量10%，白砂糖添加量 20%，甘蓝切块 20 mm40 mm。该产品不仅具有水果甘蓝的保健功能，又具有柠檬、甘蓝特有的香气，脆甜可口，老少皆宜，较好地保持鲜切水果甘蓝的品质，延长其货架期，在 04 条件下可贮藏 180 d。参考文献：Cartea M E，Velasco P.Glucosinolates in brassica foods：Bioavailability in food and significance for human healthJ.Phytochemistry Reviews，2007（2）：213-229.Wiczkowski W，Szawara-Nowak D，Topolska J.Red cabbageanthocyanins：Profile，isolation，identification，and antiox原idant activity J.Food Research International，2013，51（1）：303-309.张钟，冯丽娇.鲜切淮山片护色工艺与无硫护色剂的研究 J.包装与食品机械，2015，33（6）：12-16.Volden J，Borge G I A，Bengtsson G B，et al.Effect ofthermal treatment on glucosinolates and antioxidant-relatedparameters in red cabbage（Brassica oleracea L.ssp.capita原ta f.rubra）J.Food Chemistry，2008（3）：595-605.殷图 3切块大小对感官评分的影响8685848382812468切片厚度/mm表 3正交试验结果试验号AB感官评分/分123456789111222333123123123858880899080818688R2.05.3K1K2K384.386.385.085.088.082.7C1232313124.687.088.383.7123448