利用超微粉碎機的機械超微粉碎對茶葉物性有怎樣的影響，本文通過超微粉碎和常規(guī)粉碎2 種方法制備超微紅茶粉和4 種粒度的粗粉紅茶粉，研究了5 種茶粉的基本理化性質(zhì)，比表面積、結(jié)晶度、表面氧碳元素比、中紅外圖譜等特性。

1. 比表面積

    比表面積大小與顆粒大小有關，已有研究表明，粒度為 246.43 和 8.71 μm 的紅景天粉比表面積由 0.10 m2/g增大到 0.39 m2/g，粒度為 300 和 8.34 μm 的姜粉，比表面積由 0.33 m2/g 加大到 1.32 m2/g。不同粉碎粒度茶粉的比表面積如表 2 所示，結(jié)果證明粒度的減小可以提高物料的比表面積，常規(guī)粉碎可以使比表面積增大 3～4倍，但超微粉碎可增大 7 倍。

2. 結(jié)晶度指數(shù)

    本試驗利用 X 射線衍射 XRD（X-ray diffraction）表征茶粉纖維素晶體結(jié)構(gòu)的變化。根據(jù)相關文獻報道，普通粉碎的高粱秸稈結(jié)晶度指數(shù)為 61.05～49.23，而球磨超微粉碎后可以使其下降至 23.97，小麥秸稈常規(guī)粉碎3種粗粉的結(jié)晶度指數(shù)為 48.73、49.59、43.94，而超微小麥秸稈只有 22.89。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，不同粉碎粒度茶粉的 X 射線衍射圖譜如圖 3 所示，衍射峰的位置并無明顯變化，只是強度有所變化，通過計算結(jié)晶度指數(shù)發(fā)現(xiàn)，常規(guī)粉體間差異不大，只有超微粉碎可以有效降低結(jié)晶度指數(shù)。

3. 表面氧碳元素比 O/C 分析

    茶葉主要元素是C、H、O，其中C、O 可以由 X 射線光電子能譜 XPS（X-ray photoelectron spectroscopy）檢測出，如圖 4 所示。理論上，純纖維素/半纖維素、純木質(zhì)素、抽提物的O/C 值分別為0.80～0.83，0.25～0.33，0.04～0.11。表2 中的O/C 說明常規(guī)粉碎的 4 種粒度茶粉基本沒有變化，而超微茶粉表面的O/C 升高到0.50，更加接近纖維素和半纖維素的理論O/C 值，表明超微粉體表面木質(zhì)素相對含量減少，而纖維素和半纖維素相對含量提高。這是由于超微粉碎這種高強度的機械粉碎方式破壞了茶葉組織結(jié)構(gòu)和細胞壁，能夠使更多的纖維成分暴露于樣品表面，試驗結(jié)果與掃描電鏡觀測到的圖像呼應。

4. 中紅外圖譜分析

    5 種不同粒度茶粉的中紅外圖譜如圖5 所示，峰的位置和形狀相差不大，說明超微粉碎后茶粉主要成分的官能團結(jié)構(gòu)并沒有改變。根據(jù)相關文獻報道總結(jié)出茶粉的幾個主要峰位置，其中3368 cm^-1 處的峰是O-H 伸縮振動引起的，2927 cm^-1 處的峰，對應吡喃上 C-H 伸縮振動吸收，1648 cm^-1處的峰與苯環(huán) C=C 伸縮振動有關，1516 cm^-1 的峰跟苯環(huán)的振動有關，1451 cm^-1 的峰對應CH2 的變形振動，1366 cm^-1 的峰由 O-H 變形振動引起的，1237 cm^-1 處的峰與醚或酯的 C-O 伸縮振動有關，1144、1045 cm^-1 處的峰與醚的 C-O 伸縮振動有關，822 cm^-1處的峰可能是 C-H 變形振動產(chǎn)生。5 種茶粉中紅外圖譜中峰的大小變化可能是由于基團暴露或樣品顆粒大小不同引起散射強度變化的結(jié)果。

     結(jié)果表明，超微粉碎后，茶粉粒度減小至微米級，比表面積增大，茶粉的結(jié)晶度降低，表面暴露的纖維素和半纖維素相對含量增多，而中紅外譜圖顯示超微粉碎茶粉的官能團結(jié)構(gòu)并沒有改變。