抹茶超微粉碎技術(shù)研究進(jìn)展

唐璇，李東，雷雨，童凱

四川輕化工大學(xué)生物工程學(xué)院（宜賓 644000）

以經(jīng)過(guò)覆蓋處理的茶鮮葉為原料，用蒸汽（或熱風(fēng)）對(duì)其殺青后，干燥除去水分制成碾茶，碾茶經(jīng)研磨加工而制成的D60≤18 μm的細(xì)微粉產(chǎn)品即為抹茶[1]。目前，我國(guó)抹茶產(chǎn)量約占全球的70%，其在食品、飲料、化妝品和醫(yī)藥行業(yè)中應(yīng)用廣泛，抹茶的市場(chǎng)關(guān)注度一直較高，尤其是隨著茶葉多元化消費(fèi)趨勢(shì)的發(fā)展，抹茶消費(fèi)量逐年增加[2]。近年來(lái)，抹茶生產(chǎn)工藝不斷優(yōu)化，新技術(shù)不斷應(yīng)用，極大地推動(dòng)了抹茶向著精深加工的方向發(fā)展。在厘清超微抹茶粉概念的基礎(chǔ)上，綜述了超微抹茶粉超微粉碎技術(shù)的研究現(xiàn)狀，為抹茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 超微抹茶粉概述

1.1 發(fā)展簡(jiǎn)史

抹茶源于2700年前的中國(guó)，當(dāng)時(shí)人們稱之為末茶，興于唐朝，盛于宋代，在明朝時(shí)期走向沒(méi)落[3]。末茶在800年前傳入日本后，化身為碾茶，經(jīng)石磨研磨成粉末狀便可食用，自此“末茶”演變?yōu)椤澳ú琛盵4]。20世紀(jì)90年代末，日本先進(jìn)的抹茶生產(chǎn)加工技術(shù)被引入國(guó)內(nèi)，抹茶重新回歸我國(guó)消費(fèi)市場(chǎng)，國(guó)人的“末茶”記憶被喚醒[3]。利用石磨碾磨而成的傳統(tǒng)抹茶粒徑約106.0 μm，而通過(guò)新型超細(xì)磨粉技術(shù)制備的現(xiàn)代抹茶，其粒徑值可達(dá)10.0～32.0 μm[5]。

1.2 功能與特點(diǎn)

在利用超微粉碎技術(shù)制備超微抹茶粉時(shí)，碾茶的細(xì)胞壁受到來(lái)自正向和切向的壓力作用而破碎，最終得到粒徑小于10.0 μm的抹茶超微粉[6-7]。運(yùn)用超微粉碎技術(shù)可將物料的粒度粉碎至1.0～100.0 μm的微米態(tài)、0.1～1.0 μm的亞微米態(tài)乃至0.001～0.1 μm的納米態(tài)[8]。相比于普通粉末，超微粉擁有更好的吸附性、溶解性和流動(dòng)性，理化性質(zhì)均優(yōu)于普通粉末[23]。如今，超微粉碎技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于茶產(chǎn)業(yè)中，尤其是利用其來(lái)加工碾茶，獲得粒徑處于1.0 μm左右的超微抹茶粉[9]。

抹茶成分復(fù)雜，一般含有2.0%～4.0%的咖啡堿[10]，10.0%以上的茶多酚[11]，1.0%～2.0%的茶氨酸[12]以及茶蛋白、茶多糖等具有保健功能的功效成分[13]。抹茶所富含的營(yíng)養(yǎng)功能成分使其具有一定的保健功能，如抗焦慮[14]、為人體提供有益纖維[15]、抗輻射、抗氧化、減肥、提神、消炎殺菌、抗腫瘤、抗心血管疾病等[16-22]。

與普通抹茶相比，超微抹茶的體內(nèi)利用率和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)活性更高。采用物理研磨方式獲得的超微抹茶粉可確保粉體的完整性和純天然性，在粉體粒徑減小與口感提升的同時(shí)，有效物質(zhì)也更易于被人體吸收，其獨(dú)特的粉體特性與風(fēng)味還可以應(yīng)用在抹茶飲料、口香糖、冰淇淋、面包等食品領(lǐng)域[23-25]。

2 超微抹茶粉加工工藝

2.1 工藝流程

超微抹茶粉的簡(jiǎn)要加工工藝流程[26]：鮮茶攤放→蒸汽殺青→攤放冷卻→打葉→揉捻→低溫烘干→攤涼→粗粉碎→超微粉碎→超微抹茶。

2.2 關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)

色澤與粉體粒徑是判斷抹茶品質(zhì)的主要指標(biāo)，超微抹茶粉的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)在于如何降低葉綠素?fù)p失率以及粉碎工藝的優(yōu)化[27]。

2.2.1 護(hù)綠技術(shù)

1.2.1 外植體預(yù)處理。采集外植體前應(yīng)對(duì)母株或器官的生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行評(píng)估(有害微生物的滋生程度)，這是滅菌的重要依據(jù)。為了減少在組織培養(yǎng)中的褐化，可以對(duì)材料進(jìn)行避光保濕(用濕潤(rùn)的毛巾包裹，裝到避光處理的容器中)，然后對(duì)外植體進(jìn)行修整，切除枝條上的葉片及附屬物，用軟毛刷在流水下進(jìn)行刷洗，清洗好以后，用毛巾把水吸干，然后將外植體剪成帶2～3個(gè)節(jié)的莖段，最后再用流水沖洗。龍血樹(shù)屬于木本植物，容易褐化，所以材料需要在流水下沖洗12 h，才能徹底沖洗凈外植體表面所附帶的泥土、蟲(chóng)卵、病菌孢子。

色澤是超微抹茶粉品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)之一，其主要由茶葉本身所含的葉綠素和加工過(guò)程中形成的有色物質(zhì)的組成、含量和比例所決定，因此在超微抹茶粉的加工過(guò)程中，降低葉綠素?fù)p失率是超微抹茶粉生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)之一[28]。

干燥和殺青工藝均能影響超微抹茶粉成品的色澤，不同加工工藝對(duì)鮮茶色澤影響程度不同，殺青設(shè)備、溫度和時(shí)間是主要影響因素[29]。

胡云鈴等[30]研究滾筒、熱風(fēng)和汽熱3種殺青方式對(duì)綠茶色澤品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，經(jīng)汽熱殺青，綠茶湯色與葉片較綠，汽熱殺青可快速抑制氧化酶活性，減少葉綠素的損失。蔡劍雄等[31]研究不同殺青方式對(duì)富硒抹茶品質(zhì)的影響情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)利用蒸汽殺青處理富硒抹茶，其色澤深綠、有光澤，茶湯深綠明亮，滋味甘爽醇厚，具有獨(dú)特的海苔香。

2.2.2 超微粉碎技術(shù)

2.2.2.1 醫(yī)藥保健業(yè)的超微粉碎技術(shù)

作為一種新興的超微粉體加工方法[32]，超微粉碎技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于中草藥加工領(lǐng)域。中藥超微粉碎是指細(xì)胞級(jí)微粉碎，中藥粉體粒徑達(dá)0.1～75.0 μm，傳統(tǒng)中藥中固有的活性物質(zhì)基礎(chǔ)能被有效地保留[33]。

超微粉碎技術(shù)的應(yīng)用可有效提升中藥材的細(xì)胞破碎率和功能成分的溶出率，使藥物在機(jī)體內(nèi)的釋放速度、吸收速度和代謝速度加快[34-36]。中藥材經(jīng)超微粉碎，孔隙度、流動(dòng)性及表面積也會(huì)改變[37-39]。

Cai等[40]利用高效液相色譜研究人參細(xì)粉和超微粉中皂苷等功能成分的溶出度，結(jié)果表明人參超微粉中皂苷的溶出度較高，5 min內(nèi)達(dá)90%。郭常升等[41]利用響應(yīng)面法來(lái)進(jìn)行高能納米沖擊磨制備超微人參粉的工藝參數(shù)優(yōu)化，最終得到粒徑為8.205 μm的超微人參粉。Phat等[42]研究利用氣流粉碎法來(lái)制備猴頭菇粉末，當(dāng)以16000 r/min的速度噴射粉末時(shí)，粉體粒徑達(dá)5.5 μm。謝冬娣等[43]利用RT-25型氣流式超微粉碎機(jī)來(lái)制備葛根微粉，當(dāng)進(jìn)料量為80.0 g、初始粒徑為0.180 mm（80目）、含水量為4.00%、粉碎時(shí)間為3 min時(shí)，葛根微粉平均粒度達(dá)8.2 μm。

2.2.2.2 食品行業(yè)的超微粉碎技術(shù)

楚渠等[45]采用JZ-200型超音速氣流粉碎技術(shù)將桑葉粉碎成9 μm的超細(xì)桑葉粉，與普通粒度的粉體相比較，其溶解性、吸附性、流動(dòng)性和消化吸收性都有所提升。高虹等[46]利用氣流式超微粉碎機(jī)獲得粒徑為8.05 μm的香菇柄超微粉，研究發(fā)現(xiàn)，超微粉碎能明顯提升香菇柄的生理活性。Jian等[47]研制了平均粒徑達(dá)0.46 μm的香菇超微粉，其水溶性指數(shù)、可溶性膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溶脹力和熱穩(wěn)定性顯著提升。關(guān)二旗等[48]采用氣流粉碎機(jī)制得的小麥超微粉粒徑可達(dá)25.0 μm。李兆路等[49]制備的桑葚果超微粉，其粒徑可達(dá)21.0 μm。Zhao等[50]制備的姜粉粒徑為8.34 μm。Wu等[51]利用研磨機(jī)在進(jìn)料壓0.85 MPa、研磨壓力1.0 MPa、進(jìn)料速度0.0325 g/s、進(jìn)料粒度150～300 μm條件下制備鰱魚(yú)骨粉，其粒徑可達(dá)7.65 μm。

2.2.2.3 茶行業(yè)的超微粉碎技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)超微茶粉主要通過(guò)沖擊式粉碎、球磨式粉碎、氣流式粉碎和高頻振動(dòng)磨粉碎來(lái)制備[52]。隨著抹茶消費(fèi)需求的增加，抹茶超微粉碎工藝的研究亦越來(lái)越多。茶粉超微粉碎設(shè)備與傳統(tǒng)石磨的對(duì)比如表1所示。

表1 茶粉超微粉碎設(shè)備對(duì)比

2.2.2.3.1 沖擊粉碎

張陽(yáng)等[53]通過(guò)沖擊磨獲得粒徑為2.42 μm超微紅茶粉，茶粉的氧碳元素比和比表面積增大，結(jié)晶度減少，纖維素表面暴露量增多。周靜[54]利用MIKRO- ACM10A型沖擊粉碎機(jī)制備超微綠茶粉，經(jīng)測(cè)定其產(chǎn)品的粒徑在10.0～25.0 μm之間。Xiao等[55]利用沖擊粉碎法獲得粒徑為1.6 μm的紅茶超微粉，紅茶細(xì)胞破碎率高達(dá)100%，在5 min內(nèi)多酚、咖啡因、水溶性多糖以及水溶性固體的溶出率增加，紅茶口感顯著提升。

2.2.2.3.2 球磨粉碎

李琳等[57]利用QM-ISP2行星式球磨機(jī)制備平均粒徑為6.56 μm的高品質(zhì)超微抹茶粉。楊麗紅等[58]利用球磨法與研磨法來(lái)制備超微茶粉，并將兩種工藝獲得的超微茶粉進(jìn)行對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)，利用球磨機(jī)來(lái)加工碾茶所獲得的超微茶粉的粒徑d50最小值為18.49 μm，其粒徑大部分處于5.35～56.07 μm之間，而通過(guò)研磨法所制備的茶粉的粒徑d50為47.89 μm，其粒徑大部分處于14.80～126.43 μm，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，利用球磨機(jī)來(lái)制備的超微茶粉粒徑更小且粒徑分布更集中，對(duì)比茶粉的亮度、綠色度，都是利用球磨機(jī)制備的抹茶更占優(yōu)勢(shì)。李華佳[59]利用QM-DK低溫行星球磨機(jī)獲得粉體粒徑為220.0 nm的超微綠茶粉。馬寧等[60]利用行星球磨機(jī)制備超微綠茶粉，初次研磨參數(shù)設(shè)為轉(zhuǎn)速600 r/min，磨球直徑6 mm，球料比（5～10）∶1，研磨時(shí)間5～10 h，利用QM-DK型低溫行星球磨機(jī)（空氣制冷型）將初次超微粉碎得到的綠茶粉進(jìn)行二次粉碎，得到D50達(dá)3.462 μm的超微綠茶粉。紀(jì)楨等[61]利用DM-10L型小型球磨機(jī)（不銹鋼球φ10 mm×3 mm）制備富硒綠茶粉，當(dāng)球磨時(shí)間50 min，轉(zhuǎn)速800 r/min，大小球比1∶6時(shí)，粉體粒徑D50值為3.25±0.35 μm。張惠等[62]利用生產(chǎn)型球磨機(jī)制備超微抹茶粉，最終粉體中位粒徑達(dá)14.209 μm。

2.2.2.3.3 氣流粉碎

丁勇等[63]通過(guò)LHP和BPN型氣流粉碎機(jī)制備超微祁門紅茶粉，其粉體粒徑平均值約為9.31 μm。任艷軍等[64]利用QLM280K型機(jī)器制備超微茶粉，其粉體的D50為12.41 μm，D90為40.21 μm。馬寧等[60]利用QYF-100型氣流粉碎機(jī)在工作壓1.0 MPa、進(jìn)料壓0.3 MPa、進(jìn)料速度1.5 kg/h、通風(fēng)量為1.8 m3/h、每個(gè)樣品重復(fù)粉碎3次的條件下，制得粒徑D50為6.237 μm的超微綠茶粉。

2.2.2.3.4 振動(dòng)粉碎

Hu等[67]利用HQM6振動(dòng)型儀器制備超微茶粉，經(jīng)測(cè)定其產(chǎn)品的粒徑在13.5～20.3 μm之間。馬寧等[60]利用JB超微粉碎振動(dòng)磨制備超微綠茶粉，在以鋼球?yàn)槟ソ橘|(zhì)、激振力27000 N、填充率50%、粉碎時(shí)間2 h、球料比1∶5的條件下，制得的粉體粒徑D50為5.821 μm。

2.2.2.3.5 電動(dòng)石磨粉碎

利用石磨研磨碾茶是制備抹茶的傳統(tǒng)工藝，日本石磨專家通過(guò)研究古老的茶磨，發(fā)現(xiàn)其加工制得的抹茶色澤脆綠、顆粒細(xì)膩，目前沒(méi)有任何研磨技術(shù)能夠超越石磨，但該方法產(chǎn)量小，生產(chǎn)成本高，不適于大規(guī)模生產(chǎn)[28]。

通過(guò)石磨研磨法制備的抹茶粉粒度為2.0～23.0 μm，不規(guī)則的撕裂狀薄片可使抹茶顆粒懸浮在水中，沖泡搖勻后茶湯外觀呈現(xiàn)鮮綠色，且久置無(wú)沉淀現(xiàn)象[69]。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

我國(guó)超微抹茶的制備技術(shù)正處于上升階段，但生產(chǎn)技術(shù)與品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)并不完善，上市產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊，缺乏市場(chǎng)監(jiān)管。如何在穩(wěn)定加工裝備性能、提高產(chǎn)能與自動(dòng)化智能化的基礎(chǔ)上，對(duì)殺青、烘干及超微制粉等技術(shù)進(jìn)行提高，甚至是革新，使中國(guó)抹茶的產(chǎn)品質(zhì)量在色、香、味的基礎(chǔ)上更能符合消費(fèi)者的喜好及其被應(yīng)用的需求，是我們努力的方向。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，抹茶及其延伸產(chǎn)品已經(jīng)扎根消費(fèi)市場(chǎng)。企業(yè)在保證產(chǎn)能的同時(shí)，注重產(chǎn)品研發(fā)、擴(kuò)大產(chǎn)品涵蓋范圍、培養(yǎng)品牌效應(yīng)，將有益于推動(dòng)抹茶產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。