研磨技術對抹茶品質的影響

呂品， 龔淑英， 許勇泉， 毛雅琳， 汪芳*

(1.浙江大學 茶葉研究所，浙江 杭州 310058； 2.中國農業科學院 茶葉研究所，浙江 杭州 310008)

茶葉被食用，相傳起源于神農氏，“茶圣”陸羽也在《茶經》中寫道“茶之為飲，發乎神農氏”，發展至唐宋時期，出現了蒸青散茶和抹茶(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展[2]，而國內抹茶發展到明代，逐漸被散茶所代替，技藝也因此失傳[3]。

直到本世紀初，受日本抹茶文化的影響，國內抹茶飲食逐漸被越來越多的消費者喜愛[4]，根據《2019年中國抹茶行業研究報告》顯示，截至2017年7月1日，全國一線城市總共出現無邪、宇治、關茶等94個抹茶專門店品牌，475家門店。

雖然現今抹茶行業正在蓬勃發展，但抹茶制造業的發展并沒有跟上速度。目前國內抹茶品質與日本尚存在差距，統一標準生產的抹茶在品質和市場認可度方面都不如日本抹茶，而日本進口抹茶的成本約是國產抹茶的1.5倍，甚至更高，所以國內抹茶生產仍存在很大的提升空間。本文通過研究不同研磨工藝對抹茶品質的影響，為抹茶高質量、產業化生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

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

粉碎機，青島海華粉體設備廠；球磨機，臨海市杰峰機械有限公司；石磨機，日本池田制茶機械株式會社；高效液相色譜儀，Waters；紫外可見分光光度計，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CR-10 Plus，柯尼卡美能達控股株式會社。

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，投入口安裝好篩網，封閉倉門，控制球磨車間環境溫度10～15 ℃，啟動球磨機球磨，分別于磨碎4、8、12、16、20、24 h時取樣。

1.2.2 氣流粉碎(氣磨)

啟動電源鍵后，打開風機，風機正常運轉3～5 s后再啟動粉碎主機，主機正常運轉3～5 s后再啟動分級電機，設備穩定后啟動冷卻裝置，當設備監測溫度低于28 ℃時啟動進料開關，勻速進料[5]。研磨過程控制設備溫度保持在35 ℃以下，調節分級頻率，待研磨穩定后取樣。

1.2.3 石磨

每次清理完重新啟動前，需在上下石磨間放入20～30 g茶葉，防止剛啟動設備時空磨，損壞石磨。稱取300 g茶葉投入料斗，啟動電動機，使電動機帶動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，之后研磨穩定再取樣。

1.2.4 感官審評方法

用取樣匙取少量茶樣置于抹茶盤內，觀察對比色澤和顆粒細膩度。稱取茶樣1.0 g于250 mL審評碗中(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，直至發泡、無肉眼可見顆粒，再將剩余水倒入，順便將茶筅上殘留茶樣一起沖洗入審評碗[6]。

1.2.5 粒徑檢測

開啟設備后，打開操作系統百特激光粒度分布儀分析系統Ver7.20，設置檢測介質為空氣，檢測折射率實部(顆粒折射率)為1.53，檢測折射率虛部(顆粒吸收率)為0.01，連續次數為5，單次次數為10，打開氣泵將進氣空氣壓力調至0.18～0.20 MPa，背景校準確認光路是最佳狀態。稱取待測樣品1～2 g放置于進料料斗中，樣品料斗以一定頻率震動下料，然后被氣壓吹至檢測倉內，當粉粒經過激光位置時，對激光造成折射，檢測器通過分析接收到的激光情況，計算出粉粒的直徑，并根據所有粉粒直徑生成正態分布圖[7]。

1.2.6 茶多酚、茶氨酸、微生物檢測

茶多酚含量檢測：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基團顯藍色，最大吸收波長為765 nm，用沒食子酸作校正標準，定量茶多酚[8]。茶氨酸含量檢測：茶樣經沸水加熱提取、凈化處理后，用RP-18柱分離，以純水和乙腈為流動相，在波長210 nm下用高效液相色譜測定[9]。菌落總數檢測：倒平板至平板計數瓊脂培養基，稀釋10、100、1 000倍，每個稀釋度做2個平行，在(36±1)℃恒溫培養箱內培養(48±2)h，分別計數霉菌和酵母菌菌落[10]。大腸埃希氏菌群總數檢測：在LST肉湯管內接種3個連續稀釋度的樣品勻液，每個稀釋度3管，在(36±1)℃恒溫培養箱內培養24～48 h，如果產氣則用BGLB肉湯鑒別，不產氣為陰性，產氣為陽性[11]。霉菌及酵母菌總數檢測：倒平板至孟加拉紅瓊脂培養基，稀釋10、100、1 000倍，每個稀釋度做2個平行，在(28±1)℃恒溫培養箱內培養5 d，分別計數霉菌和酵母菌[12]。

1.2.7 葉綠素檢測

參考《茶葉品質理化分析》中的葉綠素簡易測定法—混合液法，該檢測方法最初由Mackinney[13]提出，并由Arnon[14]修改為丙酮研磨法，后經張憲政[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，期間每隔一定時間搖一次[16]，使用分光光度計測定提取液在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

打開色差計CR-10 Plus電源鍵，確認已進入測量屏幕，將樣品面開口部對準待測樣，記錄L值(明暗)、a值(紅綠)、b值(黃藍)。

2 結果與分析

2.1 研磨工藝對抹茶感官品質的影響

將球磨、氣磨和石磨3種研磨工藝生產的抹茶編號后盲評，根據《抹茶審評技術規范》進行審評，并按照各項因子權重(外形a，30%；湯色b，20%；香氣c，20%；滋味d，30%)計算總得分(表1)。感官品質方面，氣磨抹茶在溫控良好的前提下有一定優勢；球磨抹茶的滋味醇厚度比石磨抹茶略強，外形的顆粒細膩度明顯比石磨抹茶好，但石磨抹茶的色澤和香氣較好，主要是因為球磨鋯珠相互撞擊摩擦產生大量熱能[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，影響了細膩度和香氣滋味的呈味。

表1 不同研磨工藝生產的抹茶感官評價

圖1 球磨時間影響溫度的變化

2.2 研磨工藝對抹茶物理品質的影響

2.2.1 抹茶粒徑

分別選取由球磨、氣磨和石磨3種研磨工藝生產的抹茶，通過激光粒度分布儀檢測粒徑。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；球磨抹茶的粒徑分布圖的標準差大于氣磨抹茶(圖2)，說明氣磨抹茶粒徑更均一，更集中[19-20]。

表2 不同研磨工藝生產的抹茶粒徑分布

圖2 不同研磨工藝生產抹茶的粒徑分布

2.2.2 抹茶粉體色度

將蒸青茶分別用球磨、氣磨和石磨3種磨碎工藝進行研磨處理，取樣檢測其色度(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。研磨粒徑與抹茶呈色L值(明暗度)成負相關，即粒徑越小，研磨越細，抹茶粉體顏色越明亮；球磨抹茶隨研磨時間的延長粒徑變小，在16 h后粒徑出現先升高后降低的趨勢，推測可能研磨細粉出現團聚現象[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，但外觀上呈現粉色偏暗、細膩度差，故難被消費者認可。

表3 不同研磨工藝生產的抹茶色度值

2.3 研磨工藝對抹茶化學品質的影響

2.3.1 茶多酚和茶氨酸

將蒸青茶進行氣流粉碎，在粉碎過程中，調節氣流粉碎機的分級機頻率為10、20、30、40 Hz，磨碎穩定一段時間后于主塔(A塔)收粉口取樣，并將被引風機吸走的細粉(回收于錐形塔的細粉，簡稱“樣塔”)也取樣1份。隨著氣流磨碎機的分級頻率不斷加高，抹茶粒徑逐漸減小，茶多酚和茶氨酸含量減少(表4)。推測其原因可能是抹茶粒徑減小，組織結構被破壞的更徹底，使其內部的茶多酚和茶氨酸被更多暴露出來，最終導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

對比球磨、氣磨和石磨3種研磨工藝生產的抹茶(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。結合3種工藝生產的抹茶粒徑指標，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種磨碎工藝進行研磨處理，取樣檢測其葉綠素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小；球磨抹茶和石磨抹茶的葉綠素損失率相差不大。主要是因為在球磨和石磨過程中，都有不同程度的升溫，且研磨過程緩慢，為葉綠素溢出茶葉并被氧化提供了條件[24]。

表6 研磨工藝對抹茶葉綠素的影響

2.4 研磨工藝對抹茶微生物的影響

蒸青茶球磨過程中，分別于4、8、12、16、20、24 h取樣檢測其微生物情況(表7)。球磨粉碎過程中，微生物數量呈下降趨勢。可能是茶葉組織被粉碎過程中，茶多酚等抑菌物質溢出，起到了殺菌作用[25]。球磨機在磨碎過程中是全封閉的，只要確保球磨車間環境達到國家30萬級或D級潔凈室要求[26-29]，就能避免整個球磨操作過程的外菌污染，能最大程度控制微生物。

表7 球磨工藝對抹茶微生物的影響

將蒸青茶進行氣磨，在氣磨過程中取A-10、A-20、A-30、A-40 Hz和B塔樣品進行微生物檢測(表8)，氣磨抹茶各分級頻率微生物情況不一，且都偏高，說明氣磨過程存在較大的微生物引入風險。分析其設備結構，最大風險點有2個：一是引風，一般引風機的風量在10 000 m3·h-1，龐大的風量要求，如果直接從大氣中取風，則微生物難控，如果從潔凈車間取風，潔凈車間的空氣凈化能力達不到；二是設備，設備衛生死角多，氣流粉碎機設備巨大，由眾多管道和多個不同功能部件構成，這些情況導致設備清潔困難。

表8 氣磨工藝對抹茶微生物的影響

將蒸青茶進行石磨，分別于連續石磨粉碎4、8、12、16、20、24 h時取樣檢測微生物情況(表9)，石磨粉碎過程中，微生物數量整體呈現下降趨勢。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勢。

表9 石磨工藝對抹茶微生物的影響

3 小結

隨著抹茶行業的不斷發展，行業對品質和生產能力的要求不斷提高，如何能更快更好地生產出高品質抹茶是行業不斷前行的目標。氣流粉碎機因設備管道復雜、彎管多，不易徹底清潔滅菌，而且其研磨過程需引入大量風量，這些因素都增加了氣磨抹茶的微生物引入風險。不過氣磨抹茶在溫控條件滿足的前提下，抹茶的外觀、粒徑有一定優勢，且每日單位產能不低于2 t，這都是其他研磨技術所不能比擬的，所以適合在中低端抹茶或無微生物要求的抹茶行業應用。

球磨抹茶在粒徑、微生物控制方面具有優勢，只要形成規模化集群生產，是最能滿足目前行業所需的。但其短板在于球磨過程升溫過快，今后如能在這方面改進將更會在抹茶行業內發揮更大作用。

石磨技術雖是最為傳統的技術，但單純的通過上下磨盤摩擦剪切，不利于產業化生產。簡單地將其改造成電動石磨機，不但抹茶粒徑等品質指標達不到氣磨和球磨技術的水平，其單位產能也只能提高至960 g·d-1，也遠不及氣磨和球磨技術的水平。