抹茶超微粉碎技術研究進展

唐璇，李東，雷雨，童凱

四川輕化工大學生物工程學院（宜賓 644000）

以經過覆蓋處理的茶鮮葉為原料，用蒸汽（或熱風）對其殺青后，干燥除去水分制成碾茶，碾茶經研磨加工而制成的D60≤18 μm的細微粉產品即為抹茶[1]。目前，我國抹茶產量約占全球的70%，其在食品、飲料、化妝品和醫藥行業中應用廣泛，抹茶的市場關注度一直較高，尤其是隨著茶葉多元化消費趨勢的發展，抹茶消費量逐年增加[2]。近年來，抹茶生產工藝不斷優化，新技術不斷應用，極大地推動了抹茶向著精深加工的方向發展。在厘清超微抹茶粉概念的基礎上，綜述了超微抹茶粉超微粉碎技術的研究現狀，為抹茶產業的發展提供參考。

1 超微抹茶粉概述

1.1 發展簡史

抹茶源于2700年前的中國，當時人們稱之為末茶，興于唐朝，盛于宋代，在明朝時期走向沒落[3]。末茶在800年前傳入日本后，化身為碾茶，經石磨研磨成粉末狀便可食用，自此“末茶”演變為“抹茶”[4]。20世紀90年代末，日本先進的抹茶生產加工技術被引入國內，抹茶重新回歸我國消費市場，國人的“末茶”記憶被喚醒[3]。利用石磨碾磨而成的傳統抹茶粒徑約106.0 μm，而通過新型超細磨粉技術制備的現代抹茶，其粒徑值可達10.0～32.0 μm[5]。

1.2 功能與特點

在利用超微粉碎技術制備超微抹茶粉時，碾茶的細胞壁受到來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]。運用超微粉碎技術可將物料的粒度粉碎至1.0～100.0 μm的微米態、0.1～1.0 μm的亞微米態乃至0.001～0.1 μm的納米態[8]。相比于普通粉末，超微粉擁有更好的吸附性、溶解性和流動性，理化性質均優于普通粉末[23]。如今，超微粉碎技術被廣泛地應用于茶產業中，尤其是利用其來加工碾茶，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]。抹茶所富含的營養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，超微抹茶的體內利用率和營養物質活性更高。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，有效物質也更易于被人體吸收，其獨特的粉體特性與風味還可以應用在抹茶飲料、口香糖、冰淇淋、面包等食品領域[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 關鍵生產技術

色澤與粉體粒徑是判斷抹茶品質的主要指標，超微抹茶粉的關鍵生產技術在于如何降低葉綠素損失率以及粉碎工藝的優化[27]。

2.2.1 護綠技術

1.2.1 外植體預處理。采集外植體前應對母株或器官的生長環境進行評估(有害微生物的滋生程度)，這是滅菌的重要依據。為了減少在組織培養中的褐化，可以對材料進行避光保濕(用濕潤的毛巾包裹，裝到避光處理的容器中)，然后對外植體進行修整，切除枝條上的葉片及附屬物，用軟毛刷在流水下進行刷洗，清洗好以后，用毛巾把水吸干，然后將外植體剪成帶2～3個節的莖段，最后再用流水沖洗。龍血樹屬于木本植物，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、蟲卵、病菌孢子。

色澤是超微抹茶粉品質的關鍵指標之一，其主要由茶葉本身所含的葉綠素和加工過程中形成的有色物質的組成、含量和比例所決定，因此在超微抹茶粉的加工過程中，降低葉綠素損失率是超微抹茶粉生產關鍵技術之一[28]。

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

胡云鈴等[30]研究滾筒、熱風和汽熱3種殺青方式對綠茶色澤品質的影響，結果表明，經汽熱殺青，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富硒抹茶品質的影響情況，結果發現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，具有獨特的海苔香。

2.2.2 超微粉碎技術

2.2.2.1 醫藥保健業的超微粉碎技術

作為一種新興的超微粉體加工方法[32]，超微粉碎技術已廣泛地應用于中草藥加工領域。中藥超微粉碎是指細胞級微粉碎，中藥粉體粒徑達0.1～75.0 μm，傳統中藥中固有的活性物質基礎能被有效地保留[33]。

超微粉碎技術的應用可有效提升中藥材的細胞破碎率和功能成分的溶出率，使藥物在機體內的釋放速度、吸收速度和代謝速度加快[34-36]。中藥材經超微粉碎，孔隙度、流動性及表面積也會改變[37-39]。

Cai等[40]利用高效液相色譜研究人參細粉和超微粉中皂苷等功能成分的溶出度，結果表明人參超微粉中皂苷的溶出度較高，5 min內達90%。郭常升等[41]利用響應面法來進行高能納米沖擊磨制備超微人參粉的工藝參數優化，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制備猴頭菇粉末，當以16000 r/min的速度噴射粉末時，粉體粒徑達5.5 μm。謝冬娣等[43]利用RT-25型氣流式超微粉碎機來制備葛根微粉，當進料量為80.0 g、初始粒徑為0.180 mm（80目）、含水量為4.00%、粉碎時間為3 min時，葛根微粉平均粒度達8.2 μm。

2.2.2.2 食品行業的超微粉碎技術

楚渠等[45]采用JZ-200型超音速氣流粉碎技術將桑葉粉碎成9 μm的超細桑葉粉，與普通粒度的粉體相比較，其溶解性、吸附性、流動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獲得粒徑為8.05 μm的香菇柄超微粉，研究發現，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0.46 μm的香菇超微粉，其水溶性指數、可溶性膳食纖維質量分數、溶脹力和熱穩定性顯著提升。關二旗等[48]采用氣流粉碎機制得的小麥超微粉粒徑可達25.0 μm。李兆路等[49]制備的桑葚果超微粉，其粒徑可達21.0 μm。Zhao等[50]制備的姜粉粒徑為8.34 μm。Wu等[51]利用研磨機在進料壓0.85 MPa、研磨壓力1.0 MPa、進料速度0.0325 g/s、進料粒度150～300 μm條件下制備鰱魚骨粉，其粒徑可達7.65 μm。

2.2.2.3 茶行業的超微粉碎技術

目前，國內超微茶粉主要通過沖擊式粉碎、球磨式粉碎、氣流式粉碎和高頻振動磨粉碎來制備[52]。隨著抹茶消費需求的增加，抹茶超微粉碎工藝的研究亦越來越多。茶粉超微粉碎設備與傳統石磨的對比如表1所示。

表1 茶粉超微粉碎設備對比

2.2.2.3.1 沖擊粉碎

張陽等[53]通過沖擊磨獲得粒徑為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型沖擊粉碎機制備超微綠茶粉，經測定其產品的粒徑在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，紅茶細胞破碎率高達100%，在5 min內多酚、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行星式球磨機制備平均粒徑為6.56 μm的高品質超微抹茶粉。楊麗紅等[58]利用球磨法與研磨法來制備超微茶粉，并將兩種工藝獲得的超微茶粉進行對比，研究發現，利用球磨機來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，經對比發現，利用球磨機來制備的超微茶粉粒徑更小且粒徑分布更集中，對比茶粉的亮度、綠色度，都是利用球磨機制備的抹茶更占優勢。李華佳[59]利用QM-DK低溫行星球磨機獲得粉體粒徑為220.0 nm的超微綠茶粉。馬寧等[60]利用行星球磨機制備超微綠茶粉，初次研磨參數設為轉速600 r/min，磨球直徑6 mm，球料比（5～10）∶1，研磨時間5～10 h，利用QM-DK型低溫行星球磨機（空氣制冷型）將初次超微粉碎得到的綠茶粉進行二次粉碎，得到D50達3.462 μm的超微綠茶粉。紀楨等[61]利用DM-10L型小型球磨機（不銹鋼球φ10 mm×3 mm）制備富硒綠茶粉，當球磨時間50 min，轉速800 r/min，大小球比1∶6時，粉體粒徑D50值為3.25±0.35 μm。張惠等[62]利用生產型球磨機制備超微抹茶粉，最終粉體中位粒徑達14.209 μm。

2.2.2.3.3 氣流粉碎

丁勇等[63]通過LHP和BPN型氣流粉碎機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型氣流粉碎機在工作壓1.0 MPa、進料壓0.3 MPa、進料速度1.5 kg/h、通風量為1.8 m3/h、每個樣品重復粉碎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 振動粉碎

Hu等[67]利用HQM6振動型儀器制備超微茶粉，經測定其產品的粒徑在13.5～20.3 μm之間。馬寧等[60]利用JB超微粉碎振動磨制備超微綠茶粉，在以鋼球為磨介質、激振力27000 N、填充率50%、粉碎時間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 電動石磨粉碎

利用石磨研磨碾茶是制備抹茶的傳統工藝，日本石磨專家通過研究古老的茶磨，發現其加工制得的抹茶色澤脆綠、顆粒細膩，目前沒有任何研磨技術能夠超越石磨，但該方法產量小，生產成本高，不適于大規模生產[28]。

通過石磨研磨法制備的抹茶粉粒度為2.0～23.0 μm，不規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鮮綠色，且久置無沉淀現象[69]。

3 結語與展望

我國超微抹茶的制備技術正處于上升階段，但生產技術與品質標準并不完善，上市產品的質量參差不齊，缺乏市場監管。如何在穩定加工裝備性能、提高產能與自動化智能化的基礎上，對殺青、烘干及超微制粉等技術進行提高，甚至是革新，使中國抹茶的產品質量在色、香、味的基礎上更能符合消費者的喜好及其被應用的需求，是我們努力的方向。

經過多年的發展，抹茶及其延伸產品已經扎根消費市場。企業在保證產能的同時，注重產品研發、擴大產品涵蓋范圍、培養品牌效應，將有益于推動抹茶產業健康發展，創造更多的經濟效益。