茶叶超微粉碎技术的研究进展

叶秋莹，张黎黎，皮晓娟，刘家勤，宋 飞

（1.清远职业技术学院 食品药品学院，广东 清远 511500；2.清远市人民医院 药学部，广东 清远 511500）

饮茶及茶文化在中国已有数千年的历史，但目前市面上还主要以茶叶形式呈现，其功能价值的开发利用度尚浅。随着社会的日益发展和时代的进步，人们对茶叶开发利用的关注度越来越高，但传统加工方法已不能满足现代茶文化的发展要求。近年来发展的超微粉碎技术可将物料进行微粉化，改善传统粉碎技术的粉末粒径大小，增加有效成分溶出，提高生物利用度和应用范围。本文就超微粉碎技术的优势及其在茶叶领域应用做一简单论述。

1 超微粉碎技术的概念

超微粉碎技术是为适应现代高新技术的发展而产生的，并广泛应用在食品、中药等加工领域方面的一种物料加工新技术，指主要指利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力，将0.5～5mm的物料粉碎成直径小于10μm的超细粉体的操作技术。不同粉碎方式对物料的结构、成分及含量的影响不同，主要由于物料在撞击、摩擦等机械化运作过程中，颗粒内部成分间如氢键、范德华力等被破坏，一定程度上促进有效成分的游离溶出，有效提升原料的破壁率。

目前，微粒化技术有物理粉碎法和化学合成法两种。物理粉碎法有固相法、液相法和气相法，主要借助球磨粉碎机、冲击式粉碎机、气流粉碎机及高频振动式超微粉碎机等常用设备的机械作用，或者利用高压、高速气流的能量，使物料颗粒相互产生剧烈的冲击、碰撞和摩擦等作用力，从而实现对物料的粉碎，该法成本低、产量大，是制备超微粉体的主要手段。化学合成法是借助于分子或者离子、原子进一步合成制得微米级、亚微米级甚至纳米级的粉体，但产量低，加工成本高，应用范围窄。

2 超微粉碎技术的优势

超微粉碎技术是通过对物料的冲击、碰撞、研磨等手段把原材料加工成超微粉体，使其理化性质和结构功能都有一定的改变，其中包括粉体原料的粉体粒径的高精度分级和表面活性改变。

超微粉碎对粉体有效成分提取的影响：提高原料的有效成分、营养物质、微量元素等成分的溶出率。通过体外溶出法比较芪细粉和超微粉的溶出率差异，发现黄芪多糖的溶出与粉体粒径大小密切相关；超微粉碎技术对红景天、灵芝等多种原料有效成分的影响研究也获得同样的实验结论，即是结果表明超微粉碎显著提高了红景天苷、灵芝多糖、三萜的溶出量和溶出速率。

超微粉碎对粉体对生物利用度的影响：增加体内消化吸收，提高生物利用度，提高产品的利用率。超微粉碎技术可以保留粉体颗粒的生物活性成分，如对超微物理粉碎及普通粉碎处理的铁皮石斛粉体进行体外抗氧化活性对比研究，发现铁皮石斛超微粉对自由基清除能力显著高于普通粉；西兰花冻干粉清除DPPH自由基能力随着粒度的减小而增大；超微粉碎显著提高了香菇多酚溶出率及抗氧化活性。

超微粉碎对粉体加工特性的影响：改善了原料的加工特性，提高物料利用率，节省资源。研究表明，超微粉碎对糯米理化性质、加工特性的影响研究，表明超微粉碎在减小粉粒径的同时，可明显改善其高温持水能力、透明度、沉降性能等。

3 超微粉体的研究现况

3.1 食品材料

超微粉体的物理特性研究发现，经过粉碎之后的食品超微粉体，随着粒径的减小，比表面积、松密度、吸湿性有所增加，但关于持水力、流动性、膨胀力的研究却存在着差异。如椰渣粉的持水力随粒径的减小先增加后降低，而早籼米粉的持水能力随着粉体粒径的减小而增强；流动性研究发现，随着粉体的粒径的减小，流动性变差，但在姜粉和苦荞微粉流动性的研究中，粉体的流动性随粒径的减小而得到改善；而小麦粉和玉米粉膨胀力随粉体粒径的减小而增加，但甜杏仁红衣粉体的膨胀力则是随着粒径的减小而减小的。

超微粉体的化学特性研究发现，食品材料的细胞破壁率提高，从而改善物料的蛋白质、纤维素、粗多糖等化学成分的溶出率，扩大物料的应用范围，甚至可以“废物利用”和“变废为宝”。如采用超微粉碎技术处理玉米、葡萄、马铃薯等农作物物料渣，不仅增加可溶性膳食纤维含量的溶出，还可促进不溶性纤维素可转化为可溶性组分，运用到功能食品加工。

超微粉体的功能特性研究发现，超微粉的粒径大小与功效成正比关系，如大豆豆皮膳食纤维微粉可以显著地控制糖尿病小鼠空腹血糖值，麦麸超细粉可以显著减低肥胖模型小鼠的血清TC、TG、LDL-C含量。

3.2 植物原料。

超微粉体的物理特性研究发现，随着粉体粒径的减小，比表面积和孔隙率增大，从而使粉体具有具有高溶解性、高吸附性等物理特性，但部分粉体流动性存在差异。如当归、三七、红花等药材经过超微粉碎之后，吸湿性逐渐增强，流动性变差；而玫瑰花超微粉体的流动性中，随着粒径的减小，休止角减小，流动性得到改善。这区别是采用了不同的超微粉碎手段而引起的。如采用剪切粉碎、研磨粉碎和气流粉碎技术对杏鲍菇进行粉体物化性质的研究，发现气流粉碎比另外两种粉碎技术更有效减小粒径，增加表面积、流动性。

超微粉体的化学特性研究发现，中药材类、花草类的超微粉体中功能成分的溶出速率存在差异。有些药材如灵芝经超微粉碎后，有助于灵芝三萜类成分的溶出；化橘红经超微粉碎后，提高了其有效成分柚皮苷的溶出速率；但当归、人参、三七超微粉体中皂苷类成分的溶出量随着粉体粒径的减小先增加后减小。而花草植物类的超微粉体的化学特性大部分会因为超微粉碎技术破坏了细胞壁从而提高了其粉体中维生素C、叶绿素等溶出量，如西兰花粉体的维生素C、叶绿素和可溶性蛋白的含量有所增加，但也存在部分特例，如在玫瑰花超微粉的溶出度研究中发现，其粉体的营养物质、和香气成分含量均增加，但水分、蛋白质和不溶性膳食纤维含量却呈降低趋势。

4 超微茶粉的理化特性研究及应用

茶叶经过超微粉碎后，理化特性发生改变：粒径减小，表面积增加，休止角增加，流动性减小，茶多酚、咖啡碱等有效成分充分暴露出来，能够增进机体吸收，进而提高机体对茶叶的营养吸收率。超微茶粉的功能特性研究发现，DPPH自由基的清除能力随茶粉粒径减小而增强；茶粉的降脂降糖效果比原茶好。

传统的沸水冲泡饮茶方法造成茶叶中的胡萝卜素、多糖、维生素、膳食纤维及部分矿物质等不溶性或难溶的营养成分不能很好的溶出而残留于茶叶渣中被丢弃，特别是具有抗氧化作用的茶多酚等成分浸出率仅为70%，大大地影响了茶汤的营养及保健功能，导致其保健利用率较低。采用现代超微粉碎技术将茶叶粉碎成超微粉，使茶叶的细胞破壁率达到95%以上，茶多酚等浸出率达到90%以上，不仅保持了茶叶原有的香气和生物活性成分，还能够有效地提高了茶叶的生物利用率，增强天然有效成份在体内的吸收，有效利用茶叶的营养与保健功能，有助于提高茶叶资源的利用率，丰富了食品的口感，提高茶叶的可食用性和利用率，使茶叶中的茶多酚，咖啡碱等成分更多被利用，使红茶粉的口感更加香醇。超微茶粉最大限度地保持了茶叶原有的色香味品质和各种营养成分，可作为面包、面条、饮品等食品的天然风味添加剂，改善了食品的色泽、香气、口味及结构等品质。

4.1 烘焙食品加工的应用

色泽：不同种类的超微茶粉有不同的颜色，可作为一种天然着色剂，赋予食品天然的绿色（超微绿茶粉）、红色（超微红茶粉）的色泽，让食品呈现天然健康色，如增加了茶味饼干的茶色品种。香气：超微茶粉具有较好的固香性，可利用超微茶粉作为调香剂，可以增加绿茶味曲奇饼干、面包等烘焙品浓郁的茶香。口味：对茶味食品的口味分析，发现随着超微绿茶粉的增加，可以改善了绿茶蛋糕的甜腻感，同时可以有效延长蛋糕的保质期和提高感官品；虽然超微绿茶粉的添加对食品的感官品质有显著的影响，但是添加剂量与品质效果并非一直呈正比关系，需要通过调整配比来获得最优的制作比例，才能达到最佳的品质，如超微绿茶粉添加量3%时的面包口感最好。结构：对超微茶粉面团中添加超微茶粉，可以改善面团的粉质和拉伸性能的，减缓了面团的起筋现象，使制作的面包更酥软。

4.2 饮品加工的应用

由于茶粉成分物质成分的特殊性，具有“苦中带甜”的特点，这一优势赋予食物超微茶粉的特殊滋味，也随之衍生出较多的茶味饮品。如以绿茶粉为辅料添加剂，鲜牛乳为主要原料，木糖醇为甜味剂，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌(1:1)为发酵剂，制备出酸甜适中，质地均匀，口感细腻醇厚的超微绿茶粉口味的木糖醇酸奶；采用凝固型酸奶的加工工艺添加0.25%茶粉，制作出了色泽淡绿悦目、口感细腻、具有茶香超微绿茶酸奶；添加3%茶粉，制作出爽滑醇厚、奶香味浓、茶香馥郁的奶茶饮品。

4.3 日用品的应用

超微茶粉具有多种保健功能价值，也被广泛应用于日用品生产中。如利用其抗菌消炎活性和固香性的特点，应用于牙膏等产品，可以达到清洁口腔卫生的效果；利用其抗氧化活性的特点，应用于面膜、面霜等护肤品，可以发挥滋养皮肤、延缓衰老的作用。

茶叶资源的开发利用受到人们越来越多的关注。相比于传统的粉碎技术，超微粉碎技术使物料的粒度减小，比表面积剧增、细胞破壁率高，改变了物料结构、理化和功能性质，有利于营养成分的释放，提高吸收利用率等优势，进而展现出产品的特殊功能以及界面活性，对于天然抗氧化剂的开发具有重要意义，这一优势也逐渐应用于茶叶加工领域。通过超微粉碎技术将低质的茶末、茶碎等茶原料制备成超微茶粉，经过一定工艺制得提取物，有助于提高茶叶的利用率，可最大程度将茶多酚、茶氨酸、茶多糖、茶蛋白、维生素、微量元素、芳香物质、茶色素等茶叶的功能成分提取出来，发挥茶叶的抗氧化、降糖、降脂等保健功效，可充分增加产业附加值，为茶粉的利用提供思路，给加工应用拓宽了范围，给新型食品、饮料、药物、饲料、日用化工品等以茶叶功能成分为主的相关产品开发带来更多可能。