近10年中国抹茶相关专利分析

尹鹏 ，郭桂义，徐平，王岳飞*，刘仲华*

1.信阳农林学院茶学院河南省豫南茶树资源综合开发重点实验室（信阳 464000）；2.浙江大学茶叶研究所（杭州 310058）；3.湖南农业大学教育部茶学重点实验室（长沙 410128）

抹茶是指采用覆盖栽培的茶树鲜叶经蒸汽（或热风）杀青后、干燥制成的叶片为原料，经研磨工艺加工而成的微粉状茶产品，其粒度（D60）≤18 μm，氨基酸含量（质量分数）≥0.5%，具有独特的海苔香或细腻鲜香[1]。研究表明，抹茶具有抗焦虑、抗氧化、降低血糖、提升脂质代谢、减少生理和心理压力等功效[2-4]。由于抹茶具有独特的风味和保健功能，70%的抹茶被应用于食品行业，使抹茶食品具有鲜绿色泽和茶叶风味感官品质，且其营养保健功效得到强化，深受消费喜爱。近年来，我国抹茶产业快速发展以及知识产权意识的普遍增强，抹茶及其衍生品生产企业和科研院所的研究者以申请专利的方式对其研究成果进行保护。对近10年我国抹茶专利的分析，可以更进一步了解抹茶产业的发展趋势和技术创新，旨在为我国抹茶产业的创新和蓬勃发展提供参考。

1 专利申请年度变化趋势

通过国家知识产权局专利检索及分析系统公布的数据并结合SooPAT专利搜索网站提供的信息，以发明名称“抹茶”进行搜索，并进一步进行人工筛选，确定抹茶相关发明和实用新型专利。我国抹茶相关专利的申请始于2004年，2010年之前共有4项。2010—2019年抹茶相关专利共计355项，其中发明专利313项，实用新型42项，其年度申请趋势如图1所示。2010—2014年为抹茶专利申请的缓慢增长期，且均为发明专利；2015—2019年为抹茶专利申请的快速增长期，占近10年专利申请数量的78.6%，分别在2015年和2018年出现2个高峰，这与我国抹茶产业的发展状况相契合。从专利申请（专利权）人的角度分析，企业、个人和科研院所分别占总申请专利数的62.3%，27.0%和10.7%，以企业申请为主体，企业申请专利数量年度变化趋势与总的专利申请年度变化趋势相一致。

图1 专利申请年度变化趋势

2 专利申请类型和分类频次

专利可分为发明专利、实用新型专利和外观设计，以发明专利的技术含量较高[5]。发明是指对产品、方法或者其改进所提出的新的技术方案。实用新型是指对产品的形状、构造或者其结合所提出的适用于实用的新的技术方案。抹茶相关发明专利和实用新型专利分别占申请专利总量的88.5%和11.5%，以发明专利为主。按照国际专利分类号（IPC）分类显示，涉及A（人类生活必须）、B（作业及运输）、C（化学及冶金）和G（物理）4类，分别为306，36，8和5项，A类专利占86.2%。申请专利主要涉及抹茶食品及其制作工艺、抹茶生产工艺及其装置设备、抹茶鉴别鉴定方法等。IPC大类分析表明，有232项专利属于A23系列（其他类不包含的食品或食料，及其处理）、64项专利属于A21系列（焙烤、制作或处理面团的设备、焙烤用面团）和23项专利属于B02系列（破碎、磨粉或粉碎以及谷物碾磨的预处理），分别占比65.4%，18.0%和6.5%。抹茶相关申请专利主要集中在A类分属的A23和A21系列，以抹茶食品及其制作工艺为主。

根据IPC主分类号对所申请的专利进行分类整理，共涉及129类，其中占比居前10位的如表1所示，累积占比43.10%。A21D13/08（糕点，例如蛋糕、饼干、油酥点心）占比最高，其次为A23F3/06（提取前的茶处理；由此产生的配制品）和A23F3/14（茶配制品，例如用添加物）。对抹茶专利进一步分析可知，目前抹茶食品及其制作工艺为该领域的研究的热点。

表1 抹茶专利IPC分类前10位

3 授权专利

目前，有权专利59项，其中发明专利19项（见表2），授权率6.1%，自申请到授权时间约为1～4年；实用新型40项，授权率95.2%。由表2可知，抹茶发明专利可分为两类，第一类为以抹茶为原料相关制品的加工生产方法，占15项；第二类为抹茶生产设备装置，占4项，涉及抹茶研磨、杀菌和除杂等关键环节。授权实用新型专利的申请（专利权）人以企业为主，包括梗叶分离、去茎、研磨机、筛分等主要装置设备。

表2 授权抹茶发明专利

4 抹茶产业创新热点

综合以上专利信息并结合文献资料分析，现阶段我国抹茶产业技术创新和研究热点主要涉及抹茶食品生产及加工工艺、抹茶加工装置设备、抹茶真伪鉴别等领域。

4.1 抹茶食品生产及加工工艺

抹茶食品主要包括抹茶蛋糕[6]、抹茶饼干[7-8]、抹茶饮品[9-11]、抹茶果酱[12-13]等。马林等[6]采用L9(34)正交试验确定了高纤维低糖南瓜抹茶蛋糕最佳配方工艺：抹茶粉3%、蛋糕粉100%、大豆膳食纤维10%、元贞糖10%、南瓜粉12%等，上火180 ℃/下火200 ℃烘烤13 min。廖素兰等[7]采用响应面优化得到抹茶锥栗曲奇饼干的最佳配方：抹茶粉3.26 g、面粉100 g、锥栗粉7.5 g等，抹茶曲奇饼干口感酥脆、色泽翠绿、茶香浓郁。刘媛等[11]通过响应曲面法得到抹茶牛奶的最佳配方：全脂奶粉和脱脂奶粉添加质量比为4.3∶1、抹茶添加量为0.81%、白砂糖添加量为6.16%、复配增稠稳定剂添加量0.19%等，所制抹茶牛奶颜色淡绿、香味醇厚、甜度适宜、口感细腻。王敬涵等[13]采用响应面法优化得到抹茶酱的最佳工艺：牛奶150%、淡奶油100%、抹茶6.13%、增稠剂0.38%等，熬制16.8 min制作的抹茶酱色泽亮绿、茶味浓郁。抹茶食品制作工艺参数涉及多因素多水平，故采用正交试验或响应面法进行优化确定其最佳配方和工艺，且制得的抹茶食品茶香浓郁、色泽亮绿，深受消费者的青睐。

4.2 抹茶加工装置设备

抹茶生产最关键的工序是研磨。由于石磨材质不易导热，其相对稳定的低温能够确保抹茶中的活性物质不致被破坏，但用石磨制作抹茶的工艺复杂且生产效率低，每台石磨约为40 g/h。企业多采用球磨机生产抹茶，所得抹茶的色香味优于研磨机和气流粉碎等方法[14]，有14件专利与球磨机直接有关。叶群等[15]提供的抹茶护色球磨装置使抹茶在碾磨过程中始终处于保护气体的保护之下，且碾磨筒体外设有换热腔室，确保茶叶不会被氧气氧化而变黄。茶梗和嫩茎水分含量高、叶绿素含量低且纤维素含量高，研磨以后颜色较白，影响抹茶的色泽[16-17]。因此，初干工序的茶叶必须进行叶梗分离。白志文等[18]提供的梗叶分离装置能够有效实现茶叶与茶梗的分离，以便于后续抹茶粉碎前将茶梗分离出，进而提高抹茶产品口感，提高抹茶品质，且具有使用寿命长的优点。胡清爽等[19]提供的生产抹茶用叶脉分离竖切机可以将叶片和叶脉进行分离，且不会将叶脉切细，便于后续将叶脉风选出来。苏中强等[20]提供的抹茶加工用风选机可通过连贯的出风通道、梗通道、叶通道和进风通道将茶梗与茶叶分离，具有结构简单且分离效果好的特点。

4.3 抹茶真伪鉴别

茶粉指以茶树或干茶为原料，经加工后研磨或直接研磨成粉状的茶产品，可分为绿茶粉、红茶粉、黄茶粉等，其颗粒≤75 μm[21]。绿茶粉或超微绿茶粉与抹茶在茶树品种、栽培管理、加工工艺等方面存在显著差异，抹茶的经济效益远高于绿茶粉，但绿茶粉（尤其是蒸青绿茶粉）掺混到抹茶中以假乱真时感官评价往往受到限制。於筱岚等[22]提供一种基于比色的便携式抹茶鉴别仪，通过对抹茶和绿茶粉进行拍照并获取二者的RGB值，设计相应的比色卡，将样品与比色卡进行比较，可以快速、准确地实现对抹茶和绿茶粉进行鉴别。Yu等[23]采用可见光谱结合主成分分析法（PCA）、偏最小二乘判别分析法（PLSDA）和簇类独立软模式法（SIMCA）3种模式对30份抹茶、30份蒸青绿茶粉和120份20%～80%蒸青绿茶粉掺杂的抹茶样品进行鉴别分析，结果表明校正集和测试集的正确识别率均为100%。由于抹茶样品中叶绿素b的含量（1.558 mg/kg）显著高于蒸青绿茶粉（0.490 mg/kg），叶绿素b在645 nm处的吸收波为判别和量化模型中贡献最大的波段。不含非茶类物质、无着色、无任何添加剂是抹茶的基本要求，但抹茶中添加非茶成分的现象时有发生。赵开飞等[24]采用近红外光谱结合主成分-线性判别分析法（PCA-LDA）和K最邻近法对抹茶中非法添加白砂糖、麦芽糊精、桑叶粉、大麦苗粉进行定性判别分析，结果表明PCA-LDA法优于K最邻近法，4种掺伪抹茶的定性分析模型的校正集和预测集的识别率分别为91.7%～100%和87.5%～100%，实现了对抹茶中掺伪的快速、准确地定性判别。

5 结论与展望

近10年，随着抹茶产业的发展以及应用于食品行业，与抹茶食品有关的专利申请量最多，其加工工艺已逐渐成熟，新的抹茶食品产品不断涌现。抹茶加工用球磨机和梗叶分离机也是近年技术创新的重要领域，通过抹茶装置设备的创新升级以提高抹茶品质。抹茶真伪鉴别是消费者较为关注的问题，快速、简单、准确的鉴别方法可以确保抹茶产业健康可持续发展。