茶葉超微粉碎技術(shù)的研究進展

葉秋瑩，張黎黎，皮曉娟，劉家勤，宋 飛

（1.清遠職業(yè)技術(shù)學院 食品藥品學院，廣東 清遠 511500；2.清遠市人民醫(yī)院 藥學部，廣東 清遠 511500）

飲茶及茶文化在中國已有數(shù)千年的歷史，但目前市面上還主要以茶葉形式呈現(xiàn)，其功能價值的開發(fā)利用度尚淺。隨著社會的日益發(fā)展和時代的進步，人們對茶葉開發(fā)利用的關(guān)注度越來越高，但傳統(tǒng)加工方法已不能滿足現(xiàn)代茶文化的發(fā)展要求。近年來發(fā)展的超微粉碎技術(shù)可將物料進行微粉化，改善傳統(tǒng)粉碎技術(shù)的粉末粒徑大小，增加有效成分溶出，提高生物利用度和應(yīng)用范圍。本文就超微粉碎技術(shù)的優(yōu)勢及其在茶葉領(lǐng)域應(yīng)用做一簡單論述。

1 超微粉碎技術(shù)的概念

超微粉碎技術(shù)是為適應(yīng)現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，并廣泛應(yīng)用在食品、中藥等加工領(lǐng)域方面的一種物料加工新技術(shù)，指主要指利用機械或流體動力的方法克服固體內(nèi)部凝聚力，將0.5～5mm的物料粉碎成直徑小于10μm的超細粉體的操作技術(shù)。不同粉碎方式對物料的結(jié)構(gòu)、成分及含量的影響不同，主要由于物料在撞擊、摩擦等機械化運作過程中，顆粒內(nèi)部成分間如氫鍵、范德華力等被破壞，一定程度上促進有效成分的游離溶出，有效提升原料的破壁率。

目前，微?；夹g(shù)有物理粉碎法和化學合成法兩種。物理粉碎法有固相法、液相法和氣相法，主要借助球磨粉碎機、沖擊式粉碎機、氣流粉碎機及高頻振動式超微粉碎機等常用設(shè)備的機械作用，或者利用高壓、高速氣流的能量，使物料顆粒相互產(chǎn)生劇烈的沖擊、碰撞和摩擦等作用力，從而實現(xiàn)對物料的粉碎，該法成本低、產(chǎn)量大，是制備超微粉體的主要手段?；瘜W合成法是借助于分子或者離子、原子進一步合成制得微米級、亞微米級甚至納米級的粉體，但產(chǎn)量低，加工成本高，應(yīng)用范圍窄。

2 超微粉碎技術(shù)的優(yōu)勢

超微粉碎技術(shù)是通過對物料的沖擊、碰撞、研磨等手段把原材料加工成超微粉體，使其理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)功能都有一定的改變，其中包括粉體原料的粉體粒徑的高精度分級和表面活性改變。

超微粉碎對粉體有效成分提取的影響：提高原料的有效成分、營養(yǎng)物質(zhì)、微量元素等成分的溶出率。通過體外溶出法比較芪細粉和超微粉的溶出率差異，發(fā)現(xiàn)黃芪多糖的溶出與粉體粒徑大小密切相關(guān)；超微粉碎技術(shù)對紅景天、靈芝等多種原料有效成分的影響研究也獲得同樣的實驗結(jié)論，即是結(jié)果表明超微粉碎顯著提高了紅景天苷、靈芝多糖、三萜的溶出量和溶出速率。

超微粉碎對粉體對生物利用度的影響：增加體內(nèi)消化吸收，提高生物利用度，提高產(chǎn)品的利用率。超微粉碎技術(shù)可以保留粉體顆粒的生物活性成分，如對超微物理粉碎及普通粉碎處理的鐵皮石斛粉體進行體外抗氧化活性對比研究，發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛超微粉對自由基清除能力顯著高于普通粉；西蘭花凍干粉清除DPPH自由基能力隨著粒度的減小而增大；超微粉碎顯著提高了香菇多酚溶出率及抗氧化活性。

超微粉碎對粉體加工特性的影響：改善了原料的加工特性，提高物料利用率，節(jié)省資源。研究表明，超微粉碎對糯米理化性質(zhì)、加工特性的影響研究，表明超微粉碎在減小粉粒徑的同時，可明顯改善其高溫持水能力、透明度、沉降性能等。

3 超微粉體的研究現(xiàn)況

3.1 食品材料

超微粉體的物理特性研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過粉碎之后的食品超微粉體，隨著粒徑的減小，比表面積、松密度、吸濕性有所增加，但關(guān)于持水力、流動性、膨脹力的研究卻存在著差異。如椰渣粉的持水力隨粒徑的減小先增加后降低，而早秈米粉的持水能力隨著粉體粒徑的減小而增強；流動性研究發(fā)現(xiàn)，隨著粉體的粒徑的減小，流動性變差，但在姜粉和苦蕎微粉流動性的研究中，粉體的流動性隨粒徑的減小而得到改善；而小麥粉和玉米粉膨脹力隨粉體粒徑的減小而增加，但甜杏仁紅衣粉體的膨脹力則是隨著粒徑的減小而減小的。

超微粉體的化學特性研究發(fā)現(xiàn)，食品材料的細胞破壁率提高，從而改善物料的蛋白質(zhì)、纖維素、粗多糖等化學成分的溶出率，擴大物料的應(yīng)用范圍，甚至可以“廢物利用”和“變廢為寶”。如采用超微粉碎技術(shù)處理玉米、葡萄、馬鈴薯等農(nóng)作物物料渣，不僅增加可溶性膳食纖維含量的溶出，還可促進不溶性纖維素可轉(zhuǎn)化為可溶性組分，運用到功能食品加工。

超微粉體的功能特性研究發(fā)現(xiàn)，超微粉的粒徑大小與功效成正比關(guān)系，如大豆豆皮膳食纖維微粉可以顯著地控制糖尿病小鼠空腹血糖值，麥麩超細粉可以顯著減低肥胖模型小鼠的血清TC、TG、LDL-C含量。

3.2 植物原料。

超微粉體的物理特性研究發(fā)現(xiàn)，隨著粉體粒徑的減小，比表面積和孔隙率增大，從而使粉體具有具有高溶解性、高吸附性等物理特性，但部分粉體流動性存在差異。如當歸、三七、紅花等藥材經(jīng)過超微粉碎之后，吸濕性逐漸增強，流動性變差；而玫瑰花超微粉體的流動性中，隨著粒徑的減小，休止角減小，流動性得到改善。這區(qū)別是采用了不同的超微粉碎手段而引起的。如采用剪切粉碎、研磨粉碎和氣流粉碎技術(shù)對杏鮑菇進行粉體物化性質(zhì)的研究，發(fā)現(xiàn)氣流粉碎比另外兩種粉碎技術(shù)更有效減小粒徑，增加表面積、流動性。

超微粉體的化學特性研究發(fā)現(xiàn)，中藥材類、花草類的超微粉體中功能成分的溶出速率存在差異。有些藥材如靈芝經(jīng)超微粉碎后，有助于靈芝三萜類成分的溶出；化橘紅經(jīng)超微粉碎后，提高了其有效成分柚皮苷的溶出速率；但當歸、人參、三七超微粉體中皂苷類成分的溶出量隨著粉體粒徑的減小先增加后減小。而花草植物類的超微粉體的化學特性大部分會因為超微粉碎技術(shù)破壞了細胞壁從而提高了其粉體中維生素C、葉綠素等溶出量，如西蘭花粉體的維生素C、葉綠素和可溶性蛋白的含量有所增加，但也存在部分特例，如在玫瑰花超微粉的溶出度研究中發(fā)現(xiàn)，其粉體的營養(yǎng)物質(zhì)、和香氣成分含量均增加，但水分、蛋白質(zhì)和不溶性膳食纖維含量卻呈降低趨勢。

4 超微茶粉的理化特性研究及應(yīng)用

茶葉經(jīng)過超微粉碎后，理化特性發(fā)生改變：粒徑減小，表面積增加，休止角增加，流動性減小，茶多酚、咖啡堿等有效成分充分暴露出來，能夠增進機體吸收，進而提高機體對茶葉的營養(yǎng)吸收率。超微茶粉的功能特性研究發(fā)現(xiàn)，DPPH自由基的清除能力隨茶粉粒徑減小而增強；茶粉的降脂降糖效果比原茶好。

傳統(tǒng)的沸水沖泡飲茶方法造成茶葉中的胡蘿卜素、多糖、維生素、膳食纖維及部分礦物質(zhì)等不溶性或難溶的營養(yǎng)成分不能很好的溶出而殘留于茶葉渣中被丟棄，特別是具有抗氧化作用的茶多酚等成分浸出率僅為70%，大大地影響了茶湯的營養(yǎng)及保健功能，導致其保健利用率較低。采用現(xiàn)代超微粉碎技術(shù)將茶葉粉碎成超微粉，使茶葉的細胞破壁率達到95%以上，茶多酚等浸出率達到90%以上，不僅保持了茶葉原有的香氣和生物活性成分，還能夠有效地提高了茶葉的生物利用率，增強天然有效成份在體內(nèi)的吸收，有效利用茶葉的營養(yǎng)與保健功能，有助于提高茶葉資源的利用率，豐富了食品的口感，提高茶葉的可食用性和利用率，使茶葉中的茶多酚，咖啡堿等成分更多被利用，使紅茶粉的口感更加香醇。超微茶粉最大限度地保持了茶葉原有的色香味品質(zhì)和各種營養(yǎng)成分，可作為面包、面條、飲品等食品的天然風味添加劑，改善了食品的色澤、香氣、口味及結(jié)構(gòu)等品質(zhì)。

4.1 烘焙食品加工的應(yīng)用

色澤：不同種類的超微茶粉有不同的顏色，可作為一種天然著色劑，賦予食品天然的綠色（超微綠茶粉）、紅色（超微紅茶粉）的色澤，讓食品呈現(xiàn)天然健康色，如增加了茶味餅干的茶色品種。香氣：超微茶粉具有較好的固香性，可利用超微茶粉作為調(diào)香劑，可以增加綠茶味曲奇餅干、面包等烘焙品濃郁的茶香。口味：對茶味食品的口味分析，發(fā)現(xiàn)隨著超微綠茶粉的增加，可以改善了綠茶蛋糕的甜膩感，同時可以有效延長蛋糕的保質(zhì)期和提高感官品；雖然超微綠茶粉的添加對食品的感官品質(zhì)有顯著的影響，但是添加劑量與品質(zhì)效果并非一直呈正比關(guān)系，需要通過調(diào)整配比來獲得最優(yōu)的制作比例，才能達到最佳的品質(zhì)，如超微綠茶粉添加量3%時的面包口感最好。結(jié)構(gòu)：對超微茶粉面團中添加超微茶粉，可以改善面團的粉質(zhì)和拉伸性能的，減緩了面團的起筋現(xiàn)象，使制作的面包更酥軟。

4.2 飲品加工的應(yīng)用

由于茶粉成分物質(zhì)成分的特殊性，具有“苦中帶甜”的特點，這一優(yōu)勢賦予食物超微茶粉的特殊滋味，也隨之衍生出較多的茶味飲品。如以綠茶粉為輔料添加劑，鮮牛乳為主要原料，木糖醇為甜味劑，保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌(1:1)為發(fā)酵劑，制備出酸甜適中，質(zhì)地均勻，口感細膩醇厚的超微綠茶粉口味的木糖醇酸奶；采用凝固型酸奶的加工工藝添加0.25%茶粉，制作出了色澤淡綠悅目、口感細膩、具有茶香超微綠茶酸奶；添加3%茶粉，制作出爽滑醇厚、奶香味濃、茶香馥郁的奶茶飲品。

4.3 日用品的應(yīng)用

超微茶粉具有多種保健功能價值，也被廣泛應(yīng)用于日用品生產(chǎn)中。如利用其抗菌消炎活性和固香性的特點，應(yīng)用于牙膏等產(chǎn)品，可以達到清潔口腔衛(wèi)生的效果；利用其抗氧化活性的特點，應(yīng)用于面膜、面霜等護膚品，可以發(fā)揮滋養(yǎng)皮膚、延緩衰老的作用。

茶葉資源的開發(fā)利用受到人們越來越多的關(guān)注。相比于傳統(tǒng)的粉碎技術(shù)，超微粉碎技術(shù)使物料的粒度減小，比表面積劇增、細胞破壁率高，改變了物料結(jié)構(gòu)、理化和功能性質(zhì)，有利于營養(yǎng)成分的釋放，提高吸收利用率等優(yōu)勢，進而展現(xiàn)出產(chǎn)品的特殊功能以及界面活性，對于天然抗氧化劑的開發(fā)具有重要意義，這一優(yōu)勢也逐漸應(yīng)用于茶葉加工領(lǐng)域。通過超微粉碎技術(shù)將低質(zhì)的茶末、茶碎等茶原料制備成超微茶粉，經(jīng)過一定工藝制得提取物，有助于提高茶葉的利用率，可最大程度將茶多酚、茶氨酸、茶多糖、茶蛋白、維生素、微量元素、芳香物質(zhì)、茶色素等茶葉的功能成分提取出來，發(fā)揮茶葉的抗氧化、降糖、降脂等保健功效，可充分增加產(chǎn)業(yè)附加值，為茶粉的利用提供思路，給加工應(yīng)用拓寬了范圍，給新型食品、飲料、藥物、飼料、日用化工品等以茶葉功能成分為主的相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)帶來更多可能。