张莉，陈烁，石磊，李文新，范荣波

1. 青岛农业大学海都学院食品系（莱阳 265200）；2. 青岛农业大学食品科学与工程学院（青岛 266109）

红茶菌别名“胃宝”，是由醋酸菌、乳酸菌以及酵母菌构成的一种生物薄膜[1-2]，可由白砂糖、红茶水经发酵产生多种有益于人体健康的物质。红茶菌菌液呈橘黄色，澄清透明，甜中透酸、极为爽口[3]。红茶菌发酵液中所含有的茶碱、多糖类、茶多酚等物质具有减少肠道腐败物和致癌物的功能，从而促进人体免疫力[4-5]；含有的醋酸、乳酸及柠檬酸不但能够防止病毒和致病菌对人体的攻击，还可以协助人体清理肠胃以防便秘[6-8]。红茶菌发酵液还含有各种维生素及矿物质，其生理功能极为突出，是一种纯天然的疗效食品[9-11]。

莱阳梨又称茌梨，莱阳市特产，是国家地理标志产品，其果肉色泽雪白，梨汁丰富，肉质细嫩，口感清脆爽甜[12]，果香纯正且浓郁，是梨中上品，含糖量较高，达到14%左右，并含有各类维生素及有机酸等多种营养成分。莱阳梨具有清肺润嗓及止咳化痰的作用，深受人们喜爱。

红茶菌大多是自制自饮的家用饮品，未能工业化大批量生产，红茶菌功能性食品品种极少，市场化程度很低[13-14]。试验将古老的红茶菌与具有地方特色的莱阳梨汁进行复配，研究其最优发酵工艺条件，获得的产品既具有莱阳梨特有的清香，又有红茶菌发酵的独特风味，对于开展红茶菌发酵饮料的研究和产业的发展能够起到显著推动作用。

1 材料与方法

1.1 材料

红茶菌（青岛农业大学食品与科学工程学院实验室）；莱阳梨（市售，要求新鲜无腐烂，果香纯正且浓郁）；红茶（市售）；白砂糖（市售，食品级）。

1.2 仪器与设备

JS-30F型电子天平（成都普瑞逊电子有限公司）；MJ-25BM06A型榨汁机（广东美的精品电器制造有限公司）；二列四孔电热恒温水浴锅（龙口市先科仪器公司）；电热恒温培养箱（龙口市先科仪器公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

1.3.2.1 莱阳梨预处理

选取新鲜无霉烂的莱阳梨，要求皮薄，果实较大，果香纯正且浓郁；将选好的莱阳梨进行清洗，去除果皮之后，将果实对半切开，挖掉果心，将莱阳梨切成大小0.3～0.5 cm3果块。

1.3.2.2 压榨、过滤

将切好的果块进行榨汁，用孔径48 μm的滤布过滤掉残渣，得莱阳梨汁备用。

1.3.2.3 茶汤配制

将清水煮沸，按一定比例加入红茶及白砂糖，搅拌至无颗粒状态，保持水温85～90 ℃，浸泡时间15 min，滤去茶渣得到红茶汁，冷却备用。

1.3.2.4 接种、发酵

将上述茶汤与莱阳梨汁按一定比例混合后，接入一定量红茶菌，用4层纱布封住瓶口，放置在恒温培养箱，于30 ℃下静置发酵7 d，得到红茶菌发酵液。

1.3.3 单因素试验设计

1.3.3.1 红茶添加量的确定

在白砂糖添加量9%、梨汁添加量50%、红茶菌膜接种量8%、发酵温度30 ℃、发酵时间7 d的条件下，考察红茶添加量0.3%，0.4%，0.5%，0.6%和0.7%对红茶菌莱阳梨发酵饮料品质的影响。

1.3.3.2 白砂糖添加量的确定

在红茶添加量0.5%、梨汁添加量50%、红茶菌膜接种量8%、发酵温度30 ℃、发酵时间7 d的条件下，考察白砂糖添加量8.0%，8.5%，9.0%，9.5%和10.0%对红茶菌莱阳梨发酵饮料品质的影响。

1.3.3.3 红茶菌接种量的确定

在白砂糖添加量9%、红茶添加量0.5%、梨汁添加量50%、发酵温度30 ℃、发酵时间7 d的条件下，考察红茶菌膜接种量6%，7%，8%，9%和10%对红茶菌莱阳梨发酵饮料品质的影响。

1.3.3.4 梨汁添加量的确定

在红茶添加量0.5%、白砂糖添加量9%、红茶菌膜接种量8%、发酵温度30 ℃、发酵时间7 d的条件下，考察梨汁添加量30%，40%，50%，60%和70%对红茶菌莱阳梨发酵饮料品质的影响。

1.3.4 感官评分标准

试验从产品的色泽、气味、滋味、组织状态4个方面，选择10人根据感官评定标准对红茶菌莱阳梨发酵饮料进行综合感官评分，满分为100分。感官评分标准见表1。

表1 红茶菌莱阳梨发酵饮料感官评分标准

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 红茶添加量对红茶菌莱阳梨发酵饮料感官品质的影响

由图1可知，红茶添加量0.5%时，产品的感官评分最高，此时的产品呈橙黄色，色泽均匀，澄清透明，酸甜适中。红茶添加量较低时，产品感官评分较低，这是由于红茶添加量过低而使红茶菌发酵液色泽较淡，酸味不突出；随着红茶添加量升高，产品的感官评分逐渐下降，这是因为红茶用量较多，导致发酵液颜色过重，涩味，酸味过重，口感不佳。综上所述，最佳红茶添加量为0.5%。

图1 红茶添加量对红茶菌莱阳梨发酵饮料感官品质的影响

2.1.2 白砂糖添加量对红茶菌莱阳梨发酵饮料感官品质的影响

由图2可知，白砂糖添加量9%时，红茶菌莱阳梨发酵液的感官评分最高，此时的产品既有红茶菌发酵之后的酸甜，又有莱阳梨的清香，口感细腻，酸甜适中。白砂糖添加量较少时，产品感官评分较低，因糖液的浓度较低，红茶菌莱阳梨发酵液过于酸涩将莱阳梨原有的清香掩盖；白砂糖添加量过多时，产品的感官评分逐渐下降，这是因较高的糖液浓度导致发酵液过于甜腻，没有清爽的口感。综上所述，最佳白砂糖添加量为9%。

图2 糖添加量对红茶菌莱阳梨发酵饮料感官品质的影响

2.1.3 红茶菌接种量对红茶菌莱阳梨发酵饮料感官品质的影响

由图3可知，红茶菌接种量8%时，红茶菌莱阳梨发酵液的感官评分最高，此时的产品口感清爽，酸甜适中。红茶菌接种量较低时，产品感官评分较低，产品的酸甜味不突出，菌膜形成的时间长，较薄；红茶菌接种量较高，产品感官评分呈下降趋势，较高的接种量导致发酸过度，菌液酸度较高。综上所述，最佳红茶菌接种量为8%。

图3 红茶菌接种量对红茶菌莱阳梨饮料感官品质的影响

2.1.4 梨汁添加量对红茶菌莱阳梨发酵饮料感官品质的影响

由图4可知，梨汁添加量50%时，红茶菌莱阳梨发酵液的感官评分最高，此时的产品既有红茶菌发酵之后的酸甜，又有莱阳梨的清香，口感细腻，酸甜适中。梨汁添加量较低时，产品感官评分较低，产品的梨香味不突出，没有显示出产品的特色；梨汁添加量较高，产品感官评分呈下降趋势，梨汁添加量较高，使得酸味不明显，口感不清爽。综上所述，最适梨汁添加量为50%。

图4 梨汁添加量对红茶菌莱阳梨饮料感官品质的影响

2.2 响应面试验设计与结果分析

2.2.1 响应面试验设计

根据响应面法中的Box-Behnken组合试验设计原理[15]，以单因素试验结果为依据，选择A梨汁添加量、B白砂糖添加量、C红茶添加量3个因素为自变量，每个因素取3个水平，以感官评分为响应面值，采用Design-Expert. V8.0.6软件进行三因素三水平试验设计。因素水平见表2。

表2 响应面试验设计因素及水平 单位：%

2.2.2 响应面试验设计结果及分析

试验结果采用Design-Expert.V 8.0.6软件对表3中所得数据进行多元回归拟合，得到各因素与感官评分的二次多项回归方程模型：Y=90.29+4.23A-1.41B-0.55C-0.96AB-0.76AC-1.36BC-7.28A2-4.13B2-3.29C2。

表3 Box-Behnken试验设计及结果

对模型进行显著性检验，由回归模型的方差分析表4可知，模型的F值为103.4，p＜0.0001，说明模型因子是有显著性意义的。F值越大，表明该因素对红茶菌莱阳梨发酵饮料的感官评价的影响越显著，3个因素对发酵饮料感官评价的影响大小依次为A梨汁添加量＞B白砂糖添加量＞C红茶添加量。

表4 响应面试验回归方程方差分析结果

回归方程相关系数R2=0.9856，拟合度较好，表明试验数据能够较好地反映出与感官评分之间关系。

2.2.3 各因素交互作用结果及分析

根据模型，绘制三维曲面图，可直观地看出各因素的交互作用对红茶菌莱阳梨发酵饮料感官评价的影响。若曲线越陡，则可以说明该因素对红茶菌莱阳梨发酵饮料感官评价的影响越大，相应表现为响应值变化的大小。

2.2.3.1 梨汁添加量和白砂糖添加量对发酵饮料感官评价的影响

通过图5可看出，发酵饮料的感官评分因梨汁和白砂糖添加量增多呈先上升后降低趋势，梨汁添加量和白砂糖添加量交互作用的响应面曲面坡度较陡，说明二者对产品感官具有较大影响。

图5 梨汁添加量和白砂糖添加量对发酵饮料感官评价影响的曲面图与等高线

2.2.3.2 梨汁添加量和红茶添加量对发酵饮料感官评价的影响

通过图6可看出，发酵饮料的感官评分因梨汁和红茶添加量的增多呈先上升后降低趋势，响应面曲面坡度较陡，说明梨汁添加量和红茶添加量对产品感官具有较大影响。等高线呈圆形，说明梨汁添加量和红茶添加量的交互作用不显著。

图6 梨汁添加量和红茶添加量对发酵饮料感官评价影响的曲面图与等高线

2.2.3.3 白砂糖添加量和红茶添加量对发酵饮料感官评价的影响

通过图7可看出，发酵饮料的感官评分因白砂糖和红茶添加量增多呈先上升后降低趋势，响应面曲面坡度较为陡峭，说明白砂糖添加量和红茶添加量对产品感官影响较大。响应面等高线呈椭圆形，说明白砂糖添加量和红茶添加量的交互作用显著。

图7 白砂糖添加量和红茶添加量对发酵饮料感官评价影响的曲面图与等高线

2.2.4 验证试验

通过响应面优化试验，预测得到红茶菌莱阳梨发酵饮料的最优工艺条件为红茶添加量0.49%、白砂糖添加量8.90%、梨汁添加量53.06%，此条件下，发酵饮料的感官评分为91.1004分。考虑到试验操作的可行性，调整为红茶添加量0.5%、白砂糖添加量8.9%、梨汁添加量53%，进行3次平行验证试验，产品最终感官评分为90.37分，接近预测值，说明响应面法优化得到的红茶菌莱阳梨发酵饮料的最佳工艺条件合理。

3 结论

在单因素试验结果基础上，通过响应面法优化得到红茶菌莱阳梨发酵饮料的最优工艺条件为红茶添加量0.5%、白砂糖添加量8.9%、梨汁添加量53%，红茶菌接种量8%，在30 ℃下进行发酵，发酵时间7 d。获得的产品色泽均匀一致，呈橙黄色，具有红茶菌发酵特有的风味和莱阳梨的清香，酸甜适宜，口感醇厚，质地细腻。