近10年中國抹茶相關專利分析

尹鵬 ，郭桂義，徐平，王岳飛*，劉仲華*

1.信陽農林學院茶學院河南省豫南茶樹資源綜合開發重點實驗室（信陽 464000）；2.浙江大學茶葉研究所（杭州 310058）；3.湖南農業大學教育部茶學重點實驗室（長沙 410128）

抹茶是指采用覆蓋栽培的茶樹鮮葉經蒸汽（或熱風）殺青后、干燥制成的葉片為原料，經研磨工藝加工而成的微粉狀茶產品，其粒度（D60）≤18 μm，氨基酸含量（質量分數）≥0.5%，具有獨特的海苔香或細膩鮮香[1]。研究表明，抹茶具有抗焦慮、抗氧化、降低血糖、提升脂質代謝、減少生理和心理壓力等功效[2-4]。由于抹茶具有獨特的風味和保健功能，70%的抹茶被應用于食品行業，使抹茶食品具有鮮綠色澤和茶葉風味感官品質，且其營養保健功效得到強化，深受消費喜愛。近年來，我國抹茶產業快速發展以及知識產權意識的普遍增強，抹茶及其衍生品生產企業和科研院所的研究者以申請專利的方式對其研究成果進行保護。對近10年我國抹茶專利的分析，可以更進一步了解抹茶產業的發展趨勢和技術創新，旨在為我國抹茶產業的創新和蓬勃發展提供參考。

1 專利申請年度變化趨勢

通過國家知識產權局專利檢索及分析系統公布的數據并結合SooPAT專利搜索網站提供的信息，以發明名稱“抹茶”進行搜索，并進一步進行人工篩選，確定抹茶相關發明和實用新型專利。我國抹茶相關專利的申請始于2004年，2010年之前共有4項。2010—2019年抹茶相關專利共計355項，其中發明專利313項，實用新型42項，其年度申請趨勢如圖1所示。2010—2014年為抹茶專利申請的緩慢增長期，且均為發明專利；2015—2019年為抹茶專利申請的快速增長期，占近10年專利申請數量的78.6%，分別在2015年和2018年出現2個高峰，這與我國抹茶產業的發展狀況相契合。從專利申請（專利權）人的角度分析，企業、個人和科研院所分別占總申請專利數的62.3%，27.0%和10.7%，以企業申請為主體，企業申請專利數量年度變化趨勢與總的專利申請年度變化趨勢相一致。

圖1 專利申請年度變化趨勢

2 專利申請類型和分類頻次

專利可分為發明專利、實用新型專利和外觀設計，以發明專利的技術含量較高[5]。發明是指對產品、方法或者其改進所提出的新的技術方案。實用新型是指對產品的形狀、構造或者其結合所提出的適用于實用的新的技術方案。抹茶相關發明專利和實用新型專利分別占申請專利總量的88.5%和11.5%，以發明專利為主。按照國際專利分類號（IPC）分類顯示，涉及A（人類生活必須）、B（作業及運輸）、C（化學及冶金）和G（物理）4類，分別為306，36，8和5項，A類專利占86.2%。申請專利主要涉及抹茶食品及其制作工藝、抹茶生產工藝及其裝置設備、抹茶鑒別鑒定方法等。IPC大類分析表明，有232項專利屬于A23系列（其他類不包含的食品或食料，及其處理）、64項專利屬于A21系列（焙烤、制作或處理面團的設備、焙烤用面團）和23項專利屬于B02系列（破碎、磨粉或粉碎以及谷物碾磨的預處理），分別占比65.4%，18.0%和6.5%。抹茶相關申請專利主要集中在A類分屬的A23和A21系列，以抹茶食品及其制作工藝為主。

根據IPC主分類號對所申請的專利進行分類整理，共涉及129類，其中占比居前10位的如表1所示，累積占比43.10%。A21D13/08（糕點，例如蛋糕、餅干、油酥點心）占比最高，其次為A23F3/06（提取前的茶處理；由此產生的配制品）和A23F3/14（茶配制品，例如用添加物）。對抹茶專利進一步分析可知，目前抹茶食品及其制作工藝為該領域的研究的熱點。

表1 抹茶專利IPC分類前10位

3 授權專利

目前，有權專利59項，其中發明專利19項（見表2），授權率6.1%，自申請到授權時間約為1～4年；實用新型40項，授權率95.2%。由表2可知，抹茶發明專利可分為兩類，第一類為以抹茶為原料相關制品的加工生產方法，占15項；第二類為抹茶生產設備裝置，占4項，涉及抹茶研磨、殺菌和除雜等關鍵環節。授權實用新型專利的申請（專利權）人以企業為主，包括梗葉分離、去莖、研磨機、篩分等主要裝置設備。

表2 授權抹茶發明專利

4 抹茶產業創新熱點

綜合以上專利信息并結合文獻資料分析，現階段我國抹茶產業技術創新和研究熱點主要涉及抹茶食品生產及加工工藝、抹茶加工裝置設備、抹茶真偽鑒別等領域。

4.1 抹茶食品生產及加工工藝

抹茶食品主要包括抹茶蛋糕[6]、抹茶餅干[7-8]、抹茶飲品[9-11]、抹茶果醬[12-13]等。馬林等[6]采用L9(34)正交試驗確定了高纖維低糖南瓜抹茶蛋糕最佳配方工藝：抹茶粉3%、蛋糕粉100%、大豆膳食纖維10%、元貞糖10%、南瓜粉12%等，上火180 ℃/下火200 ℃烘烤13 min。廖素蘭等[7]采用響應面優化得到抹茶錐栗曲奇餅干的最佳配方：抹茶粉3.26 g、面粉100 g、錐栗粉7.5 g等，抹茶曲奇餅干口感酥脆、色澤翠綠、茶香濃郁。劉媛等[11]通過響應曲面法得到抹茶牛奶的最佳配方：全脂奶粉和脫脂奶粉添加質量比為4.3∶1、抹茶添加量為0.81%、白砂糖添加量為6.16%、復配增稠穩定劑添加量0.19%等，所制抹茶牛奶顏色淡綠、香味醇厚、甜度適宜、口感細膩。王敬涵等[13]采用響應面法優化得到抹茶醬的最佳工藝：牛奶150%、淡奶油100%、抹茶6.13%、增稠劑0.38%等，熬制16.8 min制作的抹茶醬色澤亮綠、茶味濃郁。抹茶食品制作工藝參數涉及多因素多水平，故采用正交試驗或響應面法進行優化確定其最佳配方和工藝，且制得的抹茶食品茶香濃郁、色澤亮綠，深受消費者的青睞。

4.2 抹茶加工裝置設備

抹茶生產最關鍵的工序是研磨。由于石磨材質不易導熱，其相對穩定的低溫能夠確保抹茶中的活性物質不致被破壞，但用石磨制作抹茶的工藝復雜且生產效率低，每臺石磨約為40 g/h。企業多采用球磨機生產抹茶，所得抹茶的色香味優于研磨機和氣流粉碎等方法[14]，有14件專利與球磨機直接有關。葉群等[15]提供的抹茶護色球磨裝置使抹茶在碾磨過程中始終處于保護氣體的保護之下，且碾磨筒體外設有換熱腔室，確保茶葉不會被氧氣氧化而變黃。茶梗和嫩莖水分含量高、葉綠素含量低且纖維素含量高，研磨以后顏色較白，影響抹茶的色澤[16-17]。因此，初干工序的茶葉必須進行葉梗分離。白志文等[18]提供的梗葉分離裝置能夠有效實現茶葉與茶梗的分離，以便于后續抹茶粉碎前將茶梗分離出，進而提高抹茶產品口感，提高抹茶品質，且具有使用壽命長的優點。胡清爽等[19]提供的生產抹茶用葉脈分離豎切機可以將葉片和葉脈進行分離，且不會將葉脈切細，便于后續將葉脈風選出來。蘇中強等[20]提供的抹茶加工用風選機可通過連貫的出風通道、梗通道、葉通道和進風通道將茶梗與茶葉分離，具有結構簡單且分離效果好的特點。

4.3 抹茶真偽鑒別

茶粉指以茶樹或干茶為原料，經加工后研磨或直接研磨成粉狀的茶產品，可分為綠茶粉、紅茶粉、黃茶粉等，其顆?！?5 μm[21]。綠茶粉或超微綠茶粉與抹茶在茶樹品種、栽培管理、加工工藝等方面存在顯著差異，抹茶的經濟效益遠高于綠茶粉，但綠茶粉（尤其是蒸青綠茶粉）摻混到抹茶中以假亂真時感官評價往往受到限制。於筱嵐等[22]提供一種基于比色的便攜式抹茶鑒別儀，通過對抹茶和綠茶粉進行拍照并獲取二者的RGB值，設計相應的比色卡，將樣品與比色卡進行比較，可以快速、準確地實現對抹茶和綠茶粉進行鑒別。Yu等[23]采用可見光譜結合主成分分析法（PCA）、偏最小二乘判別分析法（PLSDA）和簇類獨立軟模式法（SIMCA）3種模式對30份抹茶、30份蒸青綠茶粉和120份20%～80%蒸青綠茶粉摻雜的抹茶樣品進行鑒別分析，結果表明校正集和測試集的正確識別率均為100%。由于抹茶樣品中葉綠素b的含量（1.558 mg/kg）顯著高于蒸青綠茶粉（0.490 mg/kg），葉綠素b在645 nm處的吸收波為判別和量化模型中貢獻最大的波段。不含非茶類物質、無著色、無任何添加劑是抹茶的基本要求，但抹茶中添加非茶成分的現象時有發生。趙開飛等[24]采用近紅外光譜結合主成分-線性判別分析法（PCA-LDA）和K最鄰近法對抹茶中非法添加白砂糖、麥芽糊精、桑葉粉、大麥苗粉進行定性判別分析，結果表明PCA-LDA法優于K最鄰近法，4種摻偽抹茶的定性分析模型的校正集和預測集的識別率分別為91.7%～100%和87.5%～100%，實現了對抹茶中摻偽的快速、準確地定性判別。

5 結論與展望

近10年，隨著抹茶產業的發展以及應用于食品行業，與抹茶食品有關的專利申請量最多，其加工工藝已逐漸成熟，新的抹茶食品產品不斷涌現。抹茶加工用球磨機和梗葉分離機也是近年技術創新的重要領域，通過抹茶裝置設備的創新升級以提高抹茶品質。抹茶真偽鑒別是消費者較為關注的問題，快速、簡單、準確的鑒別方法可以確保抹茶產業健康可持續發展。