模糊数学综合评价优化清热利咽袋泡茶配方及加工工艺

杨丽霞，郭政港，梁正辉，冯婷婷，齐 铮

（1.山西中医药大学 中药与食品工程学院，山西晋中 030619；2.山西中医药大学 第二临床学院，山西晋中 030619）

0 引言

连翘叶为木犀科植物连翘的叶，其味苦性寒，入心肺二经，具有清热解毒、抗炎抗菌功效［1-3］，连翘叶富含连翘苷、连翘酯苷A、连翘脂素、芦丁等化合物，具有降脂保肝、抗氧化、抗衰老、抗疲劳、抗癌作用［4-11］。我国的连翘叶资源丰富，分布广泛，价格低廉，采收季节为3～9月份，但仅有极小部分用于医疗、食品及保健行业，其余都废弃在田地中自然凋零没有利用，造成极大的资源浪费。连翘叶茶的开发，不仅提高连翘叶资源的利用率，而且强调茶叶的功能性，开拓新的茶叶市场。本文在中医理论指导下以连翘叶为主要原料，探索清热利咽袋泡茶最佳配方，开发一种清热利咽功能性复合茶新产品。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

连翘叶，山西省晋中市榆次区9月份采收；薄荷，山西省临汾市古县8月份采收；枣圈，产于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州；芦丁对照品（批号5932，上海诗丹德标准技术服务有限公司）；乙醇（分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）。

TU-6100S型紫外可见分光光度计（上海元析仪器有限公司）；CP214型电子天平（奥豪斯仪器常州有限公司）；SB-5200DTDN型超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；SHZDII型真空泵（巩义市予华仪器有限责任公司）；DE-100g型粉碎机（浙江红景天工贸有限公司）；SX2-4-10型箱式电阻炉（沪南电炉鼓风干燥箱厂）；GZX-9246MBE型电热鼓风干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）。

1.2 试验方法

1.2.1 原料处理

连翘叶：参考荷叶茶加工工艺对连翘叶进行加工［12］。主要工艺：原料采集→鲜叶摊放→烘箱杀青→揉捻→烘箱干燥→密封保存。

（1）原料采集：山西省晋中市榆次区9月份采收，选材符合DBS14/001-2017《食品安全地方标准 - 连翘叶》［13］。

（2）鲜叶摊放：清洗后摊放在竹匾上，叶质变软即为适度。

（3）烘箱杀青：每15 cm×15 cm摊放8 g连翘叶，杀青温度120 ℃，杀青时间8 s。

（4）手工揉捻：按照“轻—重—轻”原则，轻压2 min、重压 1 min、轻压 2 min。

（5）烘箱干燥：每15 cm×15 cm摊放10 g连翘叶，干燥温度140 ℃，干燥时间25 min。

（6）保存：经过杀青、揉捻、干燥工艺得到连翘叶茶，密封保存。

薄荷叶：参考绿茶加工工艺对薄荷叶进行加工［14］。主要工艺：原料采集→鲜叶摊放→晒青→揉捻→晒干→密封保存。

大枣：购置干燥枣圈，粉成碎块，密封保存。

1.2.2 配方优化设计

（1）复配试验。由7人组成的评审团队，将连翘叶和大枣，连翘叶和薄荷复配，装于泡茶袋中，内容物2 g，按照1：100的茶水比用沸水冲泡5 min。以表1为感官标准确定每种原料最优的比例范围［15］。

表1 感官标准Tab.1 Sensory standards

（2）混料设计。以模糊数学综合评价所得感官得分为响应值［16］，进行连翘叶、薄荷、大枣复配试验。运用Minitab17混料设计，按照设计所得复配比将连翘叶、薄荷、大枣复配，装于泡茶袋中，内容物2 g。按照1：100的茶水比用沸水冲泡5 min。由18人组成的感官评定小组，进行感官评审。审评人员根据表1对样品的滋味、香气、汤色逐一进行评定，采用优、良、中、差等级评语对样品品质进行描述。

（3）感官模糊综合评价。以滋味、香气、汤色为质量指标，因素集为 M={M1，M2，M3}，其中 M1为滋味，M2为香气，M3为汤色。采用强制决定法确定各质量因素的权重，分别为滋味（0.450），香气（0.300），汤色（0.250），即加权数集a=（0.450，0.300，0.250）。按照优、良、中、差4个等级对每个因素进行评定，即评语集 N={N1，N2，N3，N4}，其中N1为优，N2为良，N3为中，N4为差。每一个评判等级都与相应的得分对应进行量化，相应等级计分D={10分，8分，6分，4分}。感官评定后，将评定结果归一化处理，得到模糊关系矩阵R，采用模糊数学综合评价方法进行分析［17-18］。

（4）配方优化。用Minitab17软件的响应优化器，对袋泡茶配方进行优化。

1.2.3 加工工艺优化

（1）包装袋的选择。称量粉碎度20目、30目、40目的原料配方各2 g，分别用不同材质的泡茶袋包装，通过观察茶汤沉淀物、色泽扩散速度和感官评价，选择适宜的包装袋。

（2）冲泡工艺优化。根据单因素试验结果，以水浸出物含量和感官评定值为考察指标，设定3因素3水平L9（33）正交试验，综合考察时间、温度、料液比对袋泡茶冲泡工艺的影响。

1.2.4 理化指标测定

（1）水分及干物质、水浸出物、灰分、茶多酚含量测定。参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》、GB/T 8305—2013《茶 水浸出物测定》、GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》、GB/T 8313-2002《茶 茶多酚测定》，分别测定茶中水分及干物质、水浸出物、灰分、茶多酚含量。

（2）总黄酮含量测定。精密称取清热利咽茶粉末2 g，加65%乙醇60 mL，60 ℃超声提取20 min；抽滤，用30%乙醇定容至100 mL容量瓶，摇匀；取2 mL提取液置于25 mL容量瓶中，用30%乙醇补足10 mL，加5% NaNO2溶液1 mL摇匀，放置 6 min；加入 10% Al（NO3）3溶液 1 mL 摇匀，放置6 min；加入4%NaOH溶液10 mL，摇匀，放置15 min；用30%乙醇稀释至刻线，得供试溶液；于510 nm处测定其吸光度值。取芦丁对照品系列溶液于510 nm处测定其吸光度值，得线性回归方程A=11.86C+0.002，r=0.999。计算清热利咽茶中总黄酮含量。

1.2.5 疗效观察

选取20例慢性咽喉炎患者作为研究对象，参照《中医内科病证诊断疗效标准》（ZY/T 001.1—94），按照临床症状严重程度计0～3分，包括咽干、咽痒、咽痛、咽异物及黏膜充血等，无症状计0分，计分越高症状越重。予以患者饮用清热利咽袋泡茶调理［19］，1袋/次，3次 /d，4周为 1个疗程，8周后评估疗效。

2 结果

2.1 配方优化结果

2.1.1 连翘叶-薄荷复配

根据薄荷醇安全用量要求（日摄入量不超过0.12 g/60 kg体重），结合对薄荷茶反复感官评价（GB/T 24690—2018《袋泡茶》）［20］，得出薄荷用量不超过0.12 g/（2g茶包），从而确定连翘叶与薄荷5个配比因素。由图1可知，薄荷最优克比范围为0.04～0.10，薄荷最优比例范围为0.02～0.05。

图1 连翘叶薄荷复配感官得分Fig.1 Sensory score of Forsythia leaves and mint

2.1.2 连翘叶-大枣复配

依据临床经验配方（连翘叶：薄荷：大枣=4：2：5）适当延伸连翘叶与大枣的配比范围，确定5个配比因素。由图2可知，大枣最优克比范围为0.80～1.40，大枣最优比例范围为 0.40～0.70。通过大枣和薄荷的最优比例范围，采用区间法确定连翘叶的比例范围为0.30～0.60。

图2 连翘叶大枣复配感官得分Fig.2 Sensory score of Forsythia leaves and jujube

2.1.3 混料设计

混料设计结果见表2，A、B、C为自变量，E为因变量，采用Minitab17对结果分别以线性模型、二次多项式模型、特殊立方模型、完全立方模型进行回归拟合，其中以二次多项式模型的拟合效果最显著，故选为本试验的预测模型，回归方程：Y=6.51A-33.43B+8.36C+36.68AB+2.68AC+39.27BC。

表2 混料设计表Tab.2 Mixture design table

对所得回归方程进行方差分析，结果见表3，该回归方程较为显著（P＜0.000 1），模型相关系数R2=0.999 9，预测相关系数表明试验值和预测值较为一致；校正决定系数说明拟合程度极好，试验误差小，可以用于分析不同配比条件下的感官评定值。

表3 方差分析结果Tab.3 Results of variance analysis

2.1.4 感官模糊综合评价

以表2中配方3为例，确定其模糊综合评价模型：

同理可得其他配方的感官评分值。

2.1.5 配方优化

根据响应优化器优化可得，优化配方：连翘叶比例0.300，薄荷比例0.020，大枣比例0.680，即混料设计试验9。按照优化配方制备茶包，进行感官模糊综合评价，得分8.257±0.016，与最优配方预测值8.268相符合；RSD=0.09%，说明回归模型优化结果可靠。

2.2 加工工艺优化结果

2.2.1 包装袋的选择

由表4可得，粉碎度30目、40目的原料配方，经不同材质的泡茶袋包装，浸泡后都有沉淀物析出，感官评价得分偏低。经无纺布泡茶袋包装的20目原料配方在相同冲泡条件下，所得茶汤清澈透亮未有沉淀物析出，色泽扩散较快，感官评价得9.0分，与其他目数和材质比较均有显著性差异（P＜0.01）。故选择原料粉碎20目，使用5 cm×7 cm规格的无纺布包装袋。

表4 不同粉碎度不同材质包装对加工工艺的影响Tab.4 Influence of different crushing degrees and material packaging on processing technology

2.2.2 冲泡工艺优化

由表5、表6可得，影响水浸出物含量的主次因素顺序是时间＞温度＞料液比；影响感官评分的主次因素顺序是料液比＞温度＞时间。正交分析确定的最佳冲泡工艺条件均为A2B1C2，时间10 min，温度 80 ℃，料液比 1：100。

表5 冲泡工艺正交试验因素水平表Tab.5 Levels of orthogonal test factors for brewing processes

表6 冲泡工艺下水浸出物和感官评分直观分析表Tab.6 Orthogonal design results of water extract and sensory evaluation

2.3 理化指标

清热利咽袋泡茶冲泡后茶汤金黄清透，口感醇厚，回味甘甜。各项理化指标均符合相关标准，见表7。

表7 理化指标测定结果Tab.7 Determination results of physical and chemical indexes

2.4 疗效观察结果

与调理前比较，调理后咽干、咽痒症状计分显著降低（P＜0.05），咽痛、咽异物症状计分显著降低（P＜0.01），黏膜充血症状计分无明显变化。患者咽部不适症状减轻，见表8。

表8 调理前后症状积分对比Tab.8 Comparison of symptom scores before and after treatment

3 结语

本文以连翘叶、薄荷、大枣为原料开发一款功能性袋泡茶。通过模糊数学综合评价，确定其最优配比为连翘叶0.300，薄荷0.020，大枣0.680。原料配方粉碎至20目，5 cm×7 cm无纺布袋包装。最优冲泡工艺为冲泡时间10 min，冲泡温度80 ℃，茶水比1：100。开发的清热利咽袋泡茶各项指标均符合GB/T 24690—2018《袋泡茶》标准，而且冲泡后茶汤金黄清透，带有淡淡清香味儿，口感醇厚，回味甘甜，富含茶多酚、总黄酮等活性成分，能够满足大众日常保健需要。

连翘叶复合茶产品的开发，对其配方有很高的要求，既要考虑药茶的口感，也要考虑药物的寒热温凉四性对人体的影响。根据中医基础理论，连翘叶味苦，略寒，入心、肺、胆经；薄荷辛、凉，入肺、肝经，2者配伍清热解表，清热利咽功效大大增强。大枣性温味甘，归脾、胃经，具有补中益气、养血安神、保护胃气之功效，可较大程度中和连翘叶、薄荷的寒凉之性。坚持饮用能够有效缓解慢性咽炎患者咽干、咽痒、咽痛、咽异物症状。

连翘叶作为一种集医药、保健于一体的绿色原料，具有广泛开发利用前景。可将连翘叶与其他药食两用资源相结合，研发具备减肥、保肝、抗疲劳、降血脂、降血糖等功效的系列功能性产品，壮大连翘叶产业链，提高连翘叶经济附加值和综合开发程度。