研磨技術(shù)對(duì)抹茶品質(zhì)的影響

呂品， 龔淑英， 許勇泉， 毛雅琳， 汪芳*

(1.浙江大學(xué) 茶葉研究所，浙江 杭州 310058； 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，浙江 杭州 310008)

茶葉被食用，相傳起源于神農(nóng)氏，“茶圣”陸羽也在《茶經(jīng)》中寫道“茶之為飲，發(fā)乎神農(nóng)氏”，發(fā)展至唐宋時(shí)期，出現(xiàn)了蒸青散茶和抹茶(古代稱為“末茶”[1])，宋代日本榮西禪師將抹茶文化帶回日本并在日本得到大力發(fā)展[2]，而國(guó)內(nèi)抹茶發(fā)展到明代，逐漸被散茶所代替，技藝也因此失傳[3]。

直到本世紀(jì)初，受日本抹茶文化的影響，國(guó)內(nèi)抹茶飲食逐漸被越來(lái)越多的消費(fèi)者喜愛[4]，根據(jù)《2019年中國(guó)抹茶行業(yè)研究報(bào)告》顯示，截至2017年7月1日，全國(guó)一線城市總共出現(xiàn)無(wú)邪、宇治、關(guān)茶等94個(gè)抹茶專門店品牌，475家門店。

雖然現(xiàn)今抹茶行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，但抹茶制造業(yè)的發(fā)展并沒(méi)有跟上速度。目前國(guó)內(nèi)抹茶品質(zhì)與日本尚存在差距，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的抹茶在品質(zhì)和市場(chǎng)認(rèn)可度方面都不如日本抹茶，而日本進(jìn)口抹茶的成本約是國(guó)產(chǎn)抹茶的1.5倍，甚至更高，所以國(guó)內(nèi)抹茶生產(chǎn)仍存在很大的提升空間。本文通過(guò)研究不同研磨工藝對(duì)抹茶品質(zhì)的影響，為抹茶高質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

蒸青茶，杭州銀泉茶業(yè)有限公司和杭州臨安綠洲茶業(yè)有限公司；純凈水，杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司。

粉碎機(jī)，青島海華粉體設(shè)備廠；球磨機(jī)，臨海市杰峰機(jī)械有限公司；石磨機(jī)，日本池田制茶機(jī)械株式會(huì)社；高效液相色譜儀，Waters；紫外可見分光光度計(jì)，尤尼柯(上海)儀器有限公司；電子分析天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；激光粒度分布儀，丹東百特儀器有限公司；色差計(jì)CR-10 Plus，柯尼卡美能達(dá)控股株式會(huì)社。

1.2 方法

1.2.1 球磨

稱取40 kg鋯珠和10 kg茶葉，投入球磨機(jī)，投入口安裝好篩網(wǎng)，封閉倉(cāng)門，控制球磨車間環(huán)境溫度10～15 ℃，啟動(dòng)球磨機(jī)球磨，分別于磨碎4、8、12、16、20、24 h時(shí)取樣。

1.2.2 氣流粉碎(氣磨)

啟動(dòng)電源鍵后，打開風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)3～5 s后再啟動(dòng)粉碎主機(jī)，主機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)3～5 s后再啟動(dòng)分級(jí)電機(jī)，設(shè)備穩(wěn)定后啟動(dòng)冷卻裝置，當(dāng)設(shè)備監(jiān)測(cè)溫度低于28 ℃時(shí)啟動(dòng)進(jìn)料開關(guān)，勻速進(jìn)料[5]。研磨過(guò)程控制設(shè)備溫度保持在35 ℃以下，調(diào)節(jié)分級(jí)頻率，待研磨穩(wěn)定后取樣。

1.2.3 石磨

每次清理完重新啟動(dòng)前，需在上下石磨間放入20～30 g茶葉，防止剛啟動(dòng)設(shè)備時(shí)空磨，損壞石磨。稱取300 g茶葉投入料斗，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)石磨磨盤緩慢磨碎茶樣，磨碎前1 h的樣品需重新返工磨碎，之后研磨穩(wěn)定再取樣。

1.2.4 感官審評(píng)方法

用取樣匙取少量茶樣置于抹茶盤內(nèi)，觀察對(duì)比色澤和顆粒細(xì)膩度。稱取茶樣1.0 g于250 mL審評(píng)碗中(60碗)，用量筒量取溫水200 mL，先加入少許，用百二十本立茶筅貼近碗底按M型打散茶樣，直至發(fā)泡、無(wú)肉眼可見顆粒，再將剩余水倒入，順便將茶筅上殘留茶樣一起沖洗入審評(píng)碗[6]。

1.2.5 粒徑檢測(cè)

開啟設(shè)備后，打開操作系統(tǒng)百特激光粒度分布儀分析系統(tǒng)Ver7.20，設(shè)置檢測(cè)介質(zhì)為空氣，檢測(cè)折射率實(shí)部(顆粒折射率)為1.53，檢測(cè)折射率虛部(顆粒吸收率)為0.01，連續(xù)次數(shù)為5，單次次數(shù)為10，打開氣泵將進(jìn)氣空氣壓力調(diào)至0.18～0.20 MPa，背景校準(zhǔn)確認(rèn)光路是最佳狀態(tài)。稱取待測(cè)樣品1～2 g放置于進(jìn)料料斗中，樣品料斗以一定頻率震動(dòng)下料，然后被氣壓吹至檢測(cè)倉(cāng)內(nèi)，當(dāng)粉粒經(jīng)過(guò)激光位置時(shí)，對(duì)激光造成折射，檢測(cè)器通過(guò)分析接收到的激光情況，計(jì)算出粉粒的直徑，并根據(jù)所有粉粒直徑生成正態(tài)分布圖[7]。

1.2.6 茶多酚、茶氨酸、微生物檢測(cè)

茶多酚含量檢測(cè)：茶樣用70%的甲醇水溶液在70 ℃水浴提取，福林酚試劑氧化茶多酚中的—OH基團(tuán)顯藍(lán)色，最大吸收波長(zhǎng)為765 nm，用沒(méi)食子酸作校正標(biāo)準(zhǔn)，定量茶多酚[8]。茶氨酸含量檢測(cè)：茶樣經(jīng)沸水加熱提取、凈化處理后，用RP-18柱分離，以純水和乙腈為流動(dòng)相，在波長(zhǎng)210 nm下用高效液相色譜測(cè)定[9]。菌落總數(shù)檢測(cè)：倒平板至平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基，稀釋10、100、1 000倍，每個(gè)稀釋度做2個(gè)平行，在(36±1)℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)(48±2)h，分別計(jì)數(shù)霉菌和酵母菌菌落[10]。大腸埃希氏菌群總數(shù)檢測(cè)：在LST肉湯管內(nèi)接種3個(gè)連續(xù)稀釋度的樣品勻液，每個(gè)稀釋度3管，在(36±1)℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)24～48 h，如果產(chǎn)氣則用BGLB肉湯鑒別，不產(chǎn)氣為陰性，產(chǎn)氣為陽(yáng)性[11]。霉菌及酵母菌總數(shù)檢測(cè)：倒平板至孟加拉紅瓊脂培養(yǎng)基，稀釋10、100、1 000倍，每個(gè)稀釋度做2個(gè)平行，在(28±1)℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)5 d，分別計(jì)數(shù)霉菌和酵母菌[12]。

1.2.7 葉綠素檢測(cè)

參考《茶葉品質(zhì)理化分析》中的葉綠素簡(jiǎn)易測(cè)定法—混合液法，該檢測(cè)方法最初由Mackinney[13]提出，并由Arnon[14]修改為丙酮研磨法，后經(jīng)張憲政[15]完善為丙酮乙醇混合液浸提法。稱取磨碎的干茶0.5 g于25 mL的容量瓶中，加混合液(丙酮∶乙醇∶水=4.5∶4.5∶1.0)至刻度，放于暗處浸提8 h，期間每隔一定時(shí)間搖一次[16]，使用分光光度計(jì)測(cè)定提取液在645 nm和663 nm處的光密度，以混合液作空白。葉綠素a含量：Ca(mg·kg-1)=(12.7D663-2.69D645)×V/W；葉綠素b含量：Cb(mg·kg-1)=(22.9D645-4.68D663)×V/W；葉綠素總量：Ct(mg·kg-1)=Ca+Cb。V指混合液體積(mL)，W指樣品干重(g)[17]。

1.2.8 色度檢測(cè)

打開色差計(jì)CR-10 Plus電源鍵，確認(rèn)已進(jìn)入測(cè)量屏幕，將樣品面開口部對(duì)準(zhǔn)待測(cè)樣，記錄L值(明暗)、a值(紅綠)、b值(黃藍(lán))。

2 結(jié)果與分析

2.1 研磨工藝對(duì)抹茶感官品質(zhì)的影響

將球磨、氣磨和石磨3種研磨工藝生產(chǎn)的抹茶編號(hào)后盲評(píng)，根據(jù)《抹茶審評(píng)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行審評(píng)，并按照各項(xiàng)因子權(quán)重(外形a，30%；湯色b，20%；香氣c，20%；滋味d，30%)計(jì)算總得分(表1)。感官品質(zhì)方面，氣磨抹茶在溫控良好的前提下有一定優(yōu)勢(shì)；球磨抹茶的滋味醇厚度比石磨抹茶略強(qiáng)，外形的顆粒細(xì)膩度明顯比石磨抹茶好，但石磨抹茶的色澤和香氣較好，主要是因?yàn)榍蚰ヤ喼橄嗷プ矒裟Σ廉a(chǎn)生大量熱能[18]，造成物料溫度大幅度上升(圖1)，從而影響其成品色澤和香氣；石磨抹茶外形色澤保留度最好，但粒徑偏大，影響了細(xì)膩度和香氣滋味的呈味。

表1 不同研磨工藝生產(chǎn)的抹茶感官評(píng)價(jià)

圖1 球磨時(shí)間影響溫度的變化

2.2 研磨工藝對(duì)抹茶物理品質(zhì)的影響

2.2.1 抹茶粒徑

分別選取由球磨、氣磨和石磨3種研磨工藝生產(chǎn)的抹茶，通過(guò)激光粒度分布儀檢測(cè)粒徑。氣磨抹茶和球磨抹茶的平均粒徑比石磨抹茶小25%～54%和44%～68%，球磨抹茶的平均粒徑比氣磨抹茶小29%～32%(表2)。球磨抹茶的粒徑分布圖的期望值小于氣磨抹茶，說(shuō)明球磨抹茶的平均粒徑小于氣磨抹茶，即球磨抹茶顆粒度更細(xì)；球磨抹茶的粒徑分布圖的標(biāo)準(zhǔn)差大于氣磨抹茶(圖2)，說(shuō)明氣磨抹茶粒徑更均一，更集中[19-20]。

表2 不同研磨工藝生產(chǎn)的抹茶粒徑分布

圖2 不同研磨工藝生產(chǎn)抹茶的粒徑分布

2.2.2 抹茶粉體色度

將蒸青茶分別用球磨、氣磨和石磨3種磨碎工藝進(jìn)行研磨處理，取樣檢測(cè)其色度(表3)。L值越大代表樣品亮度越高，越小代表樣品亮度越低；a值越大代表樣品越紅，越小代表樣品越綠；b值越大代表樣品越黃，越小代表樣品越藍(lán)。研磨粒徑與抹茶呈色L值(明暗度)成負(fù)相關(guān)，即粒徑越小，研磨越細(xì)，抹茶粉體顏色越明亮；球磨抹茶隨研磨時(shí)間的延長(zhǎng)粒徑變小，在16 h后粒徑出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，推測(cè)可能研磨細(xì)粉出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象[21-22]；球磨24 h的抹茶相較于石磨抹茶和氣磨抹茶，Δa值為-1.0～-7.5，Δb值為-2.1～2.1，所以球磨抹茶色度更偏綠，氣磨抹茶色度則更偏黃；氣磨抹茶L值最高，說(shuō)明其亮度最好，粉色最為鮮活，而石磨抹茶L值最低，雖然其a值不低，但外觀上呈現(xiàn)粉色偏暗、細(xì)膩度差，故難被消費(fèi)者認(rèn)可。

表3 不同研磨工藝生產(chǎn)的抹茶色度值

2.3 研磨工藝對(duì)抹茶化學(xué)品質(zhì)的影響

2.3.1 茶多酚和茶氨酸

將蒸青茶進(jìn)行氣流粉碎，在粉碎過(guò)程中，調(diào)節(jié)氣流粉碎機(jī)的分級(jí)機(jī)頻率為10、20、30、40 Hz，磨碎穩(wěn)定一段時(shí)間后于主塔(A塔)收粉口取樣，并將被引風(fēng)機(jī)吸走的細(xì)粉(回收于錐形塔的細(xì)粉，簡(jiǎn)稱“樣塔”)也取樣1份。隨著氣流磨碎機(jī)的分級(jí)頻率不斷加高，抹茶粒徑逐漸減小，茶多酚和茶氨酸含量減少(表4)。推測(cè)其原因可能是抹茶粒徑減小，組織結(jié)構(gòu)被破壞的更徹底，使其內(nèi)部的茶多酚和茶氨酸被更多暴露出來(lái)，最終導(dǎo)致抹茶的茶多酚和茶氨酸氧化分解加劇[23]。

表4 不同粒徑氣磨抹茶的茶多酚和茶氨酸含量

對(duì)比球磨、氣磨和石磨3種研磨工藝生產(chǎn)的抹茶(表5)，石磨抹茶的茶多酚和茶氨酸含量均為石磨抹茶最高，球磨抹茶次之，氣磨抹茶最低。結(jié)合3種工藝生產(chǎn)的抹茶粒徑指標(biāo)，印證了粒徑越小茶多酚和茶氨酸更易被溢出而氧化分解的猜想。

表5 不同研磨方式生產(chǎn)的抹茶的茶多酚和茶氨酸含量

2.3.2 葉綠素

將蒸青茶分別用球磨、氣磨和石磨3種磨碎工藝進(jìn)行研磨處理，取樣檢測(cè)其葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量(表6)。氣磨抹茶的葉綠素破壞程度最??；球磨抹茶和石磨抹茶的葉綠素?fù)p失率相差不大。主要是因?yàn)樵谇蚰ズ褪ミ^(guò)程中，都有不同程度的升溫，且研磨過(guò)程緩慢，為葉綠素溢出茶葉并被氧化提供了條件[24]。

表6 研磨工藝對(duì)抹茶葉綠素的影響

2.4 研磨工藝對(duì)抹茶微生物的影響

蒸青茶球磨過(guò)程中，分別于4、8、12、16、20、24 h取樣檢測(cè)其微生物情況(表7)。球磨粉碎過(guò)程中，微生物數(shù)量呈下降趨勢(shì)。可能是茶葉組織被粉碎過(guò)程中，茶多酚等抑菌物質(zhì)溢出，起到了殺菌作用[25]。球磨機(jī)在磨碎過(guò)程中是全封閉的，只要確保球磨車間環(huán)境達(dá)到國(guó)家30萬(wàn)級(jí)或D級(jí)潔凈室要求[26-29]，就能避免整個(gè)球磨操作過(guò)程的外菌污染，能最大程度控制微生物。

表7 球磨工藝對(duì)抹茶微生物的影響

將蒸青茶進(jìn)行氣磨，在氣磨過(guò)程中取A-10、A-20、A-30、A-40 Hz和B塔樣品進(jìn)行微生物檢測(cè)(表8)，氣磨抹茶各分級(jí)頻率微生物情況不一，且都偏高，說(shuō)明氣磨過(guò)程存在較大的微生物引入風(fēng)險(xiǎn)。分析其設(shè)備結(jié)構(gòu)，最大風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)有2個(gè)：一是引風(fēng)，一般引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量在10 000 m3·h-1，龐大的風(fēng)量要求，如果直接從大氣中取風(fēng)，則微生物難控，如果從潔凈車間取風(fēng)，潔凈車間的空氣凈化能力達(dá)不到；二是設(shè)備，設(shè)備衛(wèi)生死角多，氣流粉碎機(jī)設(shè)備巨大，由眾多管道和多個(gè)不同功能部件構(gòu)成，這些情況導(dǎo)致設(shè)備清潔困難。

表8 氣磨工藝對(duì)抹茶微生物的影響

將蒸青茶進(jìn)行石磨，分別于連續(xù)石磨粉碎4、8、12、16、20、24 h時(shí)取樣檢測(cè)微生物情況(表9)，石磨粉碎過(guò)程中，微生物數(shù)量整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在微生物控制方面，較球磨粉碎效果差，但比氣磨粉碎有較明顯的優(yōu)勢(shì)。

表9 石磨工藝對(duì)抹茶微生物的影響

3 小結(jié)

隨著抹茶行業(yè)的不斷發(fā)展，行業(yè)對(duì)品質(zhì)和生產(chǎn)能力的要求不斷提高，如何能更快更好地生產(chǎn)出高品質(zhì)抹茶是行業(yè)不斷前行的目標(biāo)。氣流粉碎機(jī)因設(shè)備管道復(fù)雜、彎管多，不易徹底清潔滅菌，而且其研磨過(guò)程需引入大量風(fēng)量，這些因素都增加了氣磨抹茶的微生物引入風(fēng)險(xiǎn)。不過(guò)氣磨抹茶在溫控條件滿足的前提下，抹茶的外觀、粒徑有一定優(yōu)勢(shì)，且每日單位產(chǎn)能不低于2 t，這都是其他研磨技術(shù)所不能比擬的，所以適合在中低端抹茶或無(wú)微生物要求的抹茶行業(yè)應(yīng)用。

球磨抹茶在粒徑、微生物控制方面具有優(yōu)勢(shì)，只要形成規(guī)?；荷a(chǎn)，是最能滿足目前行業(yè)所需的。但其短板在于球磨過(guò)程升溫過(guò)快，今后如能在這方面改進(jìn)將更會(huì)在抹茶行業(yè)內(nèi)發(fā)揮更大作用。

石磨技術(shù)雖是最為傳統(tǒng)的技術(shù)，但單純的通過(guò)上下磨盤摩擦剪切，不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。簡(jiǎn)單地將其改造成電動(dòng)石磨機(jī)，不但抹茶粒徑等品質(zhì)指標(biāo)達(dá)不到氣磨和球磨技術(shù)的水平，其單位產(chǎn)能也只能提高至960 g·d-1，也遠(yuǎn)不及氣磨和球磨技術(shù)的水平。