毛雅琳，汪芳，呂品，李勤，尹軍峰，許勇泉*

1.中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所 浙江省茶葉加工工程重點試驗室，浙江 杭州 310008；2.中國農(nóng)業(yè)科學院研究生院，北京 100081；3.浙江大學茶葉研究所，浙江 杭州 310058；4.湖南農(nóng)業(yè)大學 茶學教育部重點試驗室，湖南 長沙 410128

抹茶是由覆蓋栽培后采摘的茶樹鮮葉，經(jīng)蒸青、干燥等加工工序制成的碾茶研磨而成的超微粉體。其中，研磨粉碎是抹茶加工的關鍵工藝之一。高品質的抹茶一般是用天然石磨將充分干燥的蒸青茶在低溫環(huán)境下研磨成細微的粉末。現(xiàn)階段我國茶葉主要的粉碎方式有球磨粉碎、氣流粉碎以及振動磨粉碎等[1]。日本學者Kenji[2]的報告稱，目前日本抹茶生產(chǎn)中使用的電動石磨每小時可獲得40 g的抹茶（平均粒徑5 μm），這種石磨方式制得的抹茶品質高，但效率較低。Shin-ichi等[3]通過對比石磨、球磨和氣流粉碎加工的抹茶物理特性之間的差異，發(fā)現(xiàn)靜電石磨機粉碎的抹茶流動性較差，氣流粉碎的抹茶粒徑一般在5 μm以下，具有良好的流動性、延展性和發(fā)泡性，較石磨和球磨抹茶有較小的粒徑和較高的圓度，他認為氣流粉碎有更高的實用性[4]。楊麗紅[5]比較了球磨和研磨工藝，發(fā)現(xiàn)球磨工藝茶粉顆粒較細，色澤較翠綠，海苔味較足，滋味較醇和，茶粉粒徑較小，認為球磨機較研磨機更適合超微茶粉的加工。張承祥等[6]采用氣流粉碎機制備超微茶粉，粉碎技術成本低，粉碎溫度低，生產(chǎn)過程中粉末溫度不超過45℃，其加工的超微綠茶粉能最大限度地保持茶葉原有的色香味品質。金壽珍等[7]還研究了不同超微粉碎技術對抹茶中主要元素含量的影響，發(fā)現(xiàn)氣流粉碎技術加工的抹茶鋁含量顯著增加，應用于食品將可能導致食品中的鋁超標，產(chǎn)生質量安全問題，而球磨和電動石磨較適合作為食品原料的抹茶加工。此外，新興的茶葉粉碎方式也有報道，杜冰等[8]提出低溫液氮粉碎法，出粉率更高，且所得茶粉沖泡的茶湯感官品質、溶出物和香氣成分有明顯優(yōu)勢。Islam等[9]研發(fā)的新微濕磨系統(tǒng)加工的抹茶糊，在冷水中有較好的溶解性，顆粒更小，綠色的視覺效果更好，含有較高的抗壞血酸（Vc），總酚含量和抗氧化活性均優(yōu)于普通的干法石磨抹茶。Kouki等[10]用陶瓷研磨機加工綠茶粉，發(fā)現(xiàn)沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）在熱水中的平均提取濃度比葉茶提高3倍以上，且與等量的茶葉相比，綠茶粉在體外對活性氧（ROS）的產(chǎn)生有更高的抑制作用。

粉碎時間、粉碎方式等條件的不同，導致茶粉的溫度、濕度等物理性質有所差異，可能使茶粉的粒徑、色澤氣味和內(nèi)質生化成分、功能品質成分等產(chǎn)生較大的變化[11-13]。此外，哪種粉碎方式加工的抹茶感官品質、理化成分以及生產(chǎn)效率等最優(yōu)，最適宜抹茶的加工，目前尚未有科學的定論。本研究針對國內(nèi)實際應用最多的石磨、球磨和氣流粉碎技術，全面分析了球磨時間和氣流粉碎分級對抹茶品質的影響，包括感官品質、粒徑、色差，以及茶多酚、氨基酸、抗壞血酸、葉綠素、微生物含量等，并對比這3種粉碎方式加工的抹茶特征品質、生產(chǎn)效率之間的差異，以期為抹茶加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

碾茶（浙江頂亨生物科技有限公司），鳩坑種春茶，二級，色澤墨綠，稍帶嫩莖，含水量為4.44%；2,6-二氯靛酚、草酸、抗壞血酸、福林酚、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、茚三酮、乙醇、丙酮等為國產(chǎn)分析純級（市售）；葉綠素試劑盒粉劑購自江蘇南京建成生物工程研究所；茶氨酸標準溶液購自北京伊諾凱科技公司；冰乙酸、乙腈，國產(chǎn)色譜級；純水購自浙江杭州娃哈哈集團（市售）。

1.2 儀器與設備

石磨機，日本池田制茶機械株式會社，型號M；球磨機，臨海市杰峰機械有限公司，型號Hq-20，投料量1～20 kg；氣流粉碎機，青島海華粉體設備廠，型號JFF-750；testo 108型測溫計，德圖儀表（深圳）有限公司；DK-S26型電熱恒溫水浴鍋，上海精宏試驗設備公司；CM-600d型手持式分光測色儀、CM-5型分光測色計，日本柯尼卡美能達有限公司；Waters 2695高效液相色譜（HPLC）儀，美國Waters公司；UV-2000紫外分光光度計，尤尼柯儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

碾茶分別采用石磨、球磨和氣流粉碎3種方式加工成抹茶。石磨機粉碎碾茶為邊加料邊出粉的方式，石磨粉碎約4 h取抹茶樣品150 g封裝；球磨機粉碎碾茶投料約8 kg，粉碎時長共24 h，其中，分別于4 h、8 h、12 h、16 h、20 h、24 h各取樣150 g封裝；設定氣流粉碎分級機頻率分別為10 Hz、20 Hz、30 Hz、40 Hz加工成抹茶，其投料出粉方式為邊進邊出，抹茶在設備中停留時間在2 min以內(nèi)，出粉量為100 kg/h，分別在A塔分級機頻率為10 Hz、20 Hz、30 Hz、40Hz出粉口和B塔出粉口取樣150 g封裝。石磨、球磨及氣流粉碎抹茶的環(huán)境條件基本保持一致，室溫約25℃，濕度約50%。

1.3.2 感官總體評價

由5位有經(jīng)驗的審評員參照《抹茶》（GB/T 34778—2017）進行感官評定。茶樣感官總分為40%外形（色澤、顆粒）和60%內(nèi)質（香氣、湯色、滋味）感官的評分之和[14]。

1.3.3 理化品質指標測定

茶多酚含量測定參照《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》（GB/T 8313—2018），游離氨基酸總量的測定參照《茶 游離氨基酸總量的測定》（GB/T 8314—2013）中推薦的茚三酮比色法，茶氨酸測定參照《茶葉中茶氨酸的測定高效液相色譜法》（GB/T 23193—2017），Vc含量測定參照《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》（GB 5009.86—2016）中的滴定法，葉綠素使用南京建成生物工程研究所的植物葉綠素試劑盒（A147 50T/48樣）測定，菌落總數(shù)測定參照《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》（GB 4789.2—2016），大腸菌群計數(shù)參照《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗大腸菌群計數(shù)》（GB 4789.3—2016）MPN計數(shù)法，霉菌及酵母菌計數(shù)參照《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數(shù)》（GB 4789.15—2016），抹茶微生物數(shù)是否符合食品安全標準參照《食品安全國家標準 飲料》（GB 7101—2015）判定。

1.3.4 粒徑分布

采用激光粒度分布儀（丹東百特儀器有限公司BT-2001型）對茶樣進行粒徑分析，介質：空氣，介質折射率為1.000，樣品折射率為1.530±0.010。稱取樣品1～2 g，放置在料斗中，空氣壓力達到0.18～0.20 MPa，激光發(fā)射的中心點位在檢測器的中心，啟動設備，樣品料斗以一定頻率震動下料，然后被吹至檢測倉內(nèi)，當粉粒經(jīng)過激光位置時，對激光造成反射和折射，檢測器通過分析接收到的激光情況，計算出粉粒的直徑，并根據(jù)所有粉粒直徑生成其正態(tài)分布圖。測得粉體粒徑D60（60%的粉粒低于此值的直徑）、D90（90%的粉粒低于此值的直徑）。根據(jù)《抹茶》（GB 34778—2017）要求，一級和二級抹茶粒徑D60應≤18 μm。

1.3.5 色差值測定

干茶與茶湯色澤分析分別使用手持式分光測色儀和色差計測定其L*、a*、b*值，其中，茶湯為感官審評方法沖泡所得茶湯，茶湯色差測量采用反射模式（光源D65，觀察者10°）。L*值表示明亮度，值越高，明亮度越好；a*值從綠色（-a*）到紅色（+a*）；b*值從藍色（-b*）到黃色（+b*）；a*值及b*值絕對值越大，其彩度越大；|b*/a*|決定了顏色的色相，值越大，綠色調占比越小[15]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019和SPSS 20.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，Origin 2018繪制圖形；采用Duncan's新復極差（SSR）法進行差異顯著性分析，P＜0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 球磨粉碎時間對抹茶品質的影響

觀察發(fā)現(xiàn)，隨著粉碎時間的延長，球磨機機身溫度和抹茶溫度都不斷升高，至20 h，抹茶溫度已達到74.6℃（圖1），高溫可能會導致抹茶的氧化變質，不利于高品質抹茶的形成[16]。

圖1 球磨粉碎時間對溫度的影響

對不同粉碎時間加工的抹茶進行感官審評，結果發(fā)現(xiàn)隨著粉碎時間的延長，抹茶感官品質總分先升后降（表1）。從粉碎時長12 h到24 h，抹茶顏色逐漸泛白，由深綠色變淺綠色，而抹茶以深綠色為更佳，顏色是抹茶感官審評中最主要的特質，綜合來看，球磨粉碎16 h抹茶的外形品質最佳，且?guī)Ц采w香。

表1 球磨粉碎時間對抹茶感官品質的影響 分

球磨粉碎24 h的過程中，茶多酚含量呈總體上升趨勢，游離氨基酸總量、茶氨酸和Vc含量波動下降，酚氨比呈波動上升趨勢，總兒茶素含量及酯型兒茶素與非酶型兒茶素的比值均略有增加（表2）。

表2 球磨粉碎時間對抹茶主要理化成分的影響

隨著粉碎時間的延長，抹茶葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素含量均呈逐漸下降的趨勢（表3）。

表3 球磨粉碎時間對抹茶葉綠素含量的影響 mg/g

|b*/a*|值比單一色差值a*在一定程度上能更好地反映不同抹茶之間的色澤差異[17]，通過對不同球磨粉碎時間的抹茶茶粉及其茶湯的色相值分析發(fā)現(xiàn)（表4），抹茶茶粉|b*/a*|值隨粉碎時間的延長而減小，其L*值在16 h后整體略有增大，說明抹茶呈現(xiàn)的綠色色度增加、明亮度增加；抹茶茶湯的色相值隨粉碎時間的延長總體呈下降趨勢，茶湯顏色變綠。由圖2可知，球磨機加工抹茶過程中，粒徑D60在4 h及之后均低于18 μm，粉碎16 h和24 h抹茶的粒徑D90無明顯差異。

表4 球磨粉碎時間對抹茶色差值的影響

圖2 球磨粉碎時間對抹茶粒徑的影響

不同球磨粉碎時間的抹茶微生物含量均較低，菌落總數(shù)均≤10 CFU/g，符合食品安全國家標準（m≤1 000 CFU/g）；大腸菌群均低于0.3 MPN/g；根據(jù)食品安全國家標準，抹茶的霉菌和酵母菌數(shù)應分別低于50 CFU/g和20 CFU/g，球磨粉碎抹茶符合標準。

綜合以上分析結果可知，球磨粉碎16 h時抹茶的茶氨酸、葉綠素含量較高，粒徑小，整體品質較優(yōu)。

2.2 氣流粉碎對抹茶品質的影響

氣流粉碎機加工抹茶主要由A塔（主塔）和B塔（副塔）出粉。由表5可知，A塔分級機頻率為40 Hz時粉碎的抹茶感官品質最好。此外，感官審評發(fā)現(xiàn)，氣流粉碎加工的抹茶均無明顯覆蓋香。酚氨比可以反映茶湯的鮮醇滋味[18]，如表6所示，A塔不同分級機頻率粉碎的抹茶其酚氨比之間無顯著差異，而B塔出粉的抹茶酚氨比最高，說明B塔出粉的抹茶滋味較苦澀，鮮醇度較差；茶氨酸和Vc含量以分級機頻率為20 Hz的A塔出粉抹茶最高。A塔以分級機頻率為40 Hz粉碎的抹茶茶多酚和總兒茶素含量最低，酯型兒茶素/非酯型兒茶素的值最小。

表5 氣流粉碎對抹茶感官品質的影響 分

表6 氣流粉碎對抹茶主要理化成分的影響

由表7可知，當分級機頻率為10 Hz、30 Hz、40 Hz時，A塔出粉的抹茶總葉綠素含量之間無顯著差異，且含量較高。從色差分析結果可以看出（表8），隨著氣流粉碎機分級機頻率的增大，A塔出粉的抹茶茶湯的亮度L*值增大，當分級機頻率為40 Hz時，茶粉和茶湯色相值|b*/a*|均為最小，說明此茶粉和茶湯的顏色最綠。氣流粉碎不同分級機加工的抹茶粉體粒徑有所差異（圖3），B塔出粉的抹茶粒徑最??；A塔分級機頻率為10 Hz時，出粉的抹茶粒徑最大，D60（31.34 μm）＞18 μm；當分級機頻率為30 Hz和40 Hz時，抹茶粒徑D60均較小，無顯著差異。

圖3 氣流粉碎對抹茶粒徑的影響

表7 氣流粉碎對抹茶葉綠素含量的影響 mg/g

表8 氣流粉碎對抹茶色差值的影響

氣流粉碎機A塔出粉的抹茶菌落總數(shù)和大腸菌群含量符合食品安全國家標準，菌落總數(shù)以分級機頻率為40 Hz抹茶最低（330 CFU/g），而霉菌及酵母菌含量超出限量要求；B塔出粉的抹茶菌落總數(shù)和霉菌及酵母菌含量最高（表9）。以上分析結果表明，A塔分級機頻率為40 Hz時粉碎的抹茶整體品質較好。

表9 氣流粉碎對抹茶菌落數(shù)量的影響

2.3 3種粉碎方式加工的抹茶品質及生產(chǎn)效率的差異

石磨粉碎、球磨粉碎和氣流粉碎3種方式加工的抹茶品質有所差異。球磨和氣流粉碎均以上述試驗中綜合品質最優(yōu)的抹茶為參照，即比較石磨、球磨16 h及氣流粉碎機A塔分級機頻率40 Hz加工的抹茶各項品質指標之間的差異。感官審評總分以石磨抹茶最高，氣流粉碎的抹茶最低。石磨抹茶滋味醇和、香氣帶覆蓋香，而氣流粉碎的抹茶無明顯覆蓋香，但氣流粉碎的抹茶顏色綠潤，外形得分高于石磨和球磨抹茶。球磨抹茶經(jīng)茶筅攪打后泡沫較多且細膩，久置而不散，茶湯得分最高。

如表10所示，碾茶經(jīng)過不同粉碎方式加工制成的抹茶，其品質成分含量差異較大。其中，石磨和氣流粉碎的抹茶茶多酚含量減少，酚氨比降低，且以石磨粉碎抹茶酚氨比最低，而球磨粉碎抹茶酚氨比升高；3種粉碎方式對游離氨基酸總量無顯著影響，而茶氨酸含量降低，且以球磨粉碎抹茶的茶氯酸含量最低；碾茶粉碎后Vc含量顯著減少，且球磨粉碎的抹茶Vc含量減少最多；球磨粉碎抹茶兒茶素含量較高，氣流粉碎抹茶的酯型兒茶素/非酯型兒茶素的值較低。

表10 3種粉碎方式的抹茶主要理化成分含量比較

氣流粉碎抹茶葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量均最高（P＜0.05）（表11）。色差分析結果表明（表12），球磨抹茶茶粉的色相值|b*/a*|最小，石磨粉碎茶粉的最大（P＜0.05），但石磨粉碎茶粉的明亮度L*值較大。氣流粉碎抹茶茶湯的|b*/a*|值最低，石磨和球磨抹茶茶湯的色相值之間無顯著差異。

表11 3種粉碎方式的抹茶葉綠素含量 mg/g

表12 3種粉碎方式的抹茶色差值

石磨、球磨和氣流粉碎3種方式加工的抹茶粒徑 D60 分別為 15.26 μm、5.76 μm、7.68 μm，D90分別為54.37 μm、13.19 μm、14.33 μm，均以球磨抹茶最小，說明球磨粉碎加工的抹茶顆粒最細膩。

由表13可見，球磨抹茶的菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌及酵母菌數(shù)量最低，而氣流粉碎的抹茶最高，其霉菌及酵母菌含量遠超出國家標準要求。

表13 3種粉碎方式的抹茶菌落數(shù)量

3種粉碎方式的生產(chǎn)效率差異明顯，氣流粉碎機每小時可生產(chǎn)抹茶100 kg左右，約為石磨機粉碎（0.04 kg/h）的2 500倍，球磨機（0.33 kg/h）的300倍。氣流粉碎的平均成本較低，但其設備體積龐大，對使用環(huán)境的要求較嚴格，且造價比較昂貴。

3 小結與討論

抹茶的出現(xiàn)讓茶葉消費由飲茶變?yōu)槭巢?，品味茶葉色、香、味的同時，還能利用難溶的葉綠素、蛋白質和粗纖維等物質，實現(xiàn)了茶葉成分的全價攝入，極大地拓展了茶葉的應用領域[19-20]。

研磨粉碎是抹茶品質形成的關鍵工藝之一。抹茶粉碎過程中，隨著粉體粒度的減小，其表面積增大，但抹茶顆粒小到一定程度后，茶多酚等品質成分含量逐漸降低，可能是因為在高溫和氧氣的作用下產(chǎn)生分解、氧化等反應，導致其含量下降[21-22]。因此，抹茶粉碎過程中，相對恒定的低溫能最大限度保留抹茶中的活性物質，對抹茶品質的保持具有重要作用[23]。球磨粉碎過程中，粉體粒徑減小，抹茶的溫度不斷升高，促進了品質成分的氧化分解，導致氨基酸、Vc、葉綠素隨粉碎時間的延長呈下降趨勢。抹茶粉體粒徑減小，比表面積增大，顆粒表面激活點增多，表面自由能增大，體系處于極不穩(wěn)定狀態(tài)，微細顆粒間則彼此團聚形成“假顆粒”，以降低比表面積[24]。這可能是球磨粉碎抹茶8 h后粒徑減小趨勢平緩、研磨效率變低的主要原因。同時，隨著粉體的分布集中，其光線吸收系數(shù)k降低，從而使茶粉亮度L*增大，但當粒徑超過其散射點后，色料對光線的吸收增加，又使得明度降低[25]。隨著球磨粉碎時間的延長，所加工的抹茶產(chǎn)品葉綠素含量下降，而色相|b*/a*|值減小，這可能與茶粉粒徑減小、比表面積增大導致吸收的光線變化有關。此外，氣流粉碎分級機頻率30 Hz、40 Hz加工的抹茶葉綠素含量較低，而色相值較小，可能是因為茶粉的亮度高，導致呈現(xiàn)的視覺顏色偏綠。

分析3種粉碎方式加工的抹茶品質之間的差異可以看出，石磨抹茶滋味醇和、香氣帶覆蓋香，總體感官品質較佳，其茶氨酸含量較高，茶多酚含量和酚氨比較低，但粒徑相對較大。石磨材質不易導熱的特性，能確保研磨過程中的溫度環(huán)境相對穩(wěn)定，較好地保留抹茶的活性物質，因此，高品質的抹茶一般要求采用石磨粉碎。但實際生產(chǎn)中要求石磨轉速緩慢，每臺石磨機的產(chǎn)能約為40 g/h，單臺設備產(chǎn)量低、加工成本高，很難滿足現(xiàn)代抹茶的供應需求[26-27]。本研究中，球磨抹茶的茶多酚含量和酚氨比較高，茶氨酸、Vc和葉綠素含量低，不利于高檔抹茶品質的形成。但球磨抹茶呈現(xiàn)的顏色較綠，粒徑最小，微生物數(shù)量最低，其作為食品屬性的安全性高。Wang等[28]發(fā)現(xiàn)，超微綠茶粉的微生物數(shù)量隨著球磨時間的延長相應減少，認為球磨是控制綠茶超微粉加工過程中微生物污染的有效方法。此外，有研究表明球磨粉碎比氣流粉碎的抹茶重金屬污染小[29]。球磨抹茶具有顏色綠、粒度細、污染小等優(yōu)點，適合規(guī)模化生產(chǎn)，球磨粉碎目前也是我國大多數(shù)抹茶加工企業(yè)采用的粉碎方式，但其也有耗能大、加工時間長等缺點[30-31]。試驗結果表明，氣流粉碎抹茶的香氣、湯色、滋味的感官得分最低，失去了抹茶特有的覆蓋香（海苔香）。這是因為設備在粉碎的時候存在較高的氣流速度，造成茶葉所含部分揮發(fā)性成分的損失[32]。由于氣流粉碎時間短（2 min內(nèi)），且氣流在噴嘴處膨脹時可以降溫，因此粉碎過程中沒有伴生熱量，對抹茶的活性成分影響較小，其茶多酚、茶氨酸含量僅次于石磨抹茶，Vc和葉綠素保留量較高。氣流粉碎抹茶溫度低、產(chǎn)能高、粉碎技術成本低，但是對抹茶的感官品質影響較大，適合低檔抹茶的生產(chǎn)。同時，氣流粉碎具有設備體積龐大、使用環(huán)境要求嚴格、造價昂貴，以及加工過程中機械噪音大、耗電量大等缺陷[33]。

本試驗中，石磨、球磨和氣流粉碎加工的抹茶品質及生產(chǎn)效率差異明顯。石磨抹茶感官品質較好，茶氨酸含量高、酚氨比低，但粒徑遠大于球磨和氣流粉碎的抹茶。球磨抹茶顏色綠，微生物含量低。氣流粉碎機每小時可生產(chǎn)抹茶100 kg左右，約為石磨粉碎效率的2 500倍，球磨機的300倍，但其設備體積龐大，對使用環(huán)境的要求較嚴格，且造價昂貴。

綜合考慮粉碎效率和抹茶品質，高端抹茶采用石磨粉碎，工業(yè)生產(chǎn)抹茶采用球磨粉碎。