CN110973309B - 一种槐米颗粒茶的制备方法 - Google Patents
一种槐米颗粒茶的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于食品加工制备领域,涉及茶的制备方法,具体涉及一种槐米颗粒茶的制备方法,包括以下步骤:取槐米,对槐米进行超微粉碎,得槐米超微粉;将槐米超微粉、柠檬酸亚铁和水混合,混匀后得混合物料;将混合物料加入挤压膨化机的进料口中,并同时加入成型剂,对混合物料进行挤压膨胀处理后得膨胀物料,将所述膨胀物料干燥后粉碎,得槐米颗粒茶。该制备方法可以直接提高槐米内黄酮类物质的水溶性及生物利用度,无需进行黄酮类物质的提取操作。本方案可以应用于药食同源的中药植物槐米的综合利用的实践操作中。
Description
技术领域
本发明属于食品加工制备领域,涉及茶的制备方法,具体涉及一种槐米颗粒茶的制备方法。
背景技术
槐米为豆科植物槐(Sophora japonica L.)的花蕾,槐米中富含芦丁、槲皮素、异鼠李素、染料木素、槐花米甲素、山奈酚、异鼠李素-3-芸香糖苷、山奈酚-3-芸香糖苷等黄酮类物质,其中芦丁和槲皮素含量最高,是其主要药效成分。但芦丁和槲皮素在水中的溶解度很小,由于黄酮类物质的水溶性差,大大限制了黄酮类物质的生物利用度。
目前,已有许多增溶黄酮类物质的方法,下述方法是已知的:使用α-糖基转移酶与黄酮类物质发生反应,将异黄酮、芦丁、陈皮苷等转变为α-糖基异黄酮、α-糖基芦丁、α-糖基陈皮苷等,从而提高黄酮类物质的溶解性;在蔗糖磷酸化酶的催化下,使儿茶素和单糖-1-磷酸或蔗糖发生反应,制得儿茶素苷,从而提高黄酮类物质的水溶性;将黄酮类物质溶解在pH大于等于8的溶液中,在环糊精合成酶的作用下,使环糊精和黄酮类物质进行糖基转移反应,进而形成糖苷键,增加黄酮类物质在水中的溶解度;将黄酮类物质溶解在强碱溶液中,并加入具有增稠作用的多糖溶液,从而增强黄酮类物质的溶解度。但上述方法均要求黄酮类物质在溶解条件下(通常在碱性条件下)借助酶的作用(需要一定的反应温度和时间)才能完成。而对存在于物料中的黄酮类物质其并无增溶效果,需要将黄酮类物质从物料中提取出来才能进行上述操作,存在操作复杂、耗时耗力的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种槐米颗粒茶的制备方法,该制备方法可以直接提高槐米内黄酮类物质的水溶性及生物利用度,无需进行黄酮类物质的提取操作。
为达到上述目的,本发明提出了以下技术方案:
一种槐米颗粒茶的制备方法,包括以下步骤:
步骤(1):取槐米,对槐米进行超微粉碎,得槐米超微粉;
步骤(2):将槐米超微粉、亚铁盐和水混合,混匀后得混合物料;
步骤(3):将混合物料加入挤压膨化机的进料口中,并同时加入成型剂,对混合物料进行挤压膨胀处理后得膨胀物料,将所述膨胀物料干燥后粉碎,得槐米颗粒茶。
采用上述技术方案,技术原理为:将槐米超微粉碎之后,将槐米超微粉与亚铁盐和少量水混合,然后对混合物料进行挤压膨化处理,使得亚铁盐直接作用于槐米超微粉内的黄酮类物质,在润湿及机械力等作用条件下发生络合反应(黄酮类物质作为络合剂与二价铁离子发生络合),增加了黄酮类物质在水中的溶解度。在泡茶时,黄酮类物质和二价铁的络合物在水中的溶解度较单独黄酮类物质高,从而提高了槐米内黄酮类物质的生物利用度。
其中,挤压膨化机是食品生产过程中常用到的设备,挤压膨化的处理方法也是食品生产过程中常用技术,该技术在细化粗粮,改善杂粮口感,钝化不良因子、提高蛋白消化率等方面具有重要作用。其工作过程为:物料被送入挤压膨化机中,在螺杆、螺旋的推动作用下,物料向前沿机筒的轴向移动。同时,由于螺旋与物料、物料与机筒以及物料内部的机械摩擦作用,物料被强烈地挤压、搅拌、剪切,其结果使物料进一步细化、均化,形成糊状物料。当糊状物料由模孔喷出(挤出过程)的瞬间,在压力差的作用下,水分急骤汽化,物料被膨化,形成结构疏松、多孔、酥脆的膨化产品,从而达到挤压膨化的目的。现有技术中,利用挤压膨化技术是为了杀菌、促进营养成分保存率和消化率等目的,但在本方案中,发明人创造性的利用了该现有技术使得二价铁离子与槐米物料中的黄酮类成分形成络合,从而增加了黄酮类物质的生物利用度。为了增加槐米中的黄酮类物质的溶出度,发明人曾尝试使用挤压膨化机处理槐米超微粉(未使用亚铁盐),但是由于黄酮类物质的水溶性不佳,需要在膨化处理后增加有机溶剂溶解提取的过程,才能获取黄酮类物质。但是在槐米超微粉中混入了亚铁盐后,发现黄酮类物质可以直接溶于水中,无需有机溶剂提取过程,可供直接食用,获得了预料不到的效果。
有益效果为:
(1)利用二价铁离子直接作用于经超微粉碎槐米内的黄酮类物质,在挤压膨化作用下黄酮类物质和二价铁离子发生络合反应,提高槐米内黄酮类物质的水溶性及生物利用度。
(2)使用本方法,不用将黄酮类物质提取出来,二价铁离子直接作用于物料内的黄酮类物质,并且挤压膨化本身就是食品生产中的常用的方法,本方案发掘了传统方法的新用途,并且本法节约了操作步骤(传统方法为先提取黄酮类物质,再对黄酮类物质进行增溶处理),更有利于工业化推广。
(3)现有技术中的黄酮类物质的增溶方法,要求黄酮类物质在溶解条件下(通常在碱性条件下)借助酶的作用(需要一定的反应温度和时间)才能完成,需要较长的操作和反应时间,碱性环境通常会导致槐米中的多糖、蛋白质等营养物质的破坏。而本方案是在中性环境下进行,且挤压膨化过程通常只需几十秒到几分钟不等的时间,所以本方案具有保护槐米营养成分且操作时间短的优点。
(4)挤压膨化过程是高温和低水分的处理过程,物料在挤压膨化机中呈熔融状态,挤压膨化机对物料进行均质化处理。在高温和高剪切力的作用下,槐米中的纤维素、淀粉、蛋白质等大分子物质沿物料运动的方向成为线性结构、并发生分子重排。上述重排过程改变了原有的大分子的网状结构,减少了原有结构对位于槐米细胞外部的二价铁离子的阻碍作用,有利于二价铁离子与目的物质(黄酮)接触和形成络合。
(5)挤压膨化机对物料进行均质处理也同时促进了亚铁盐和槐米超微粉碎的混合,通过物理作用,使得槐米细胞破坏,内容物释放,有利于二价铁离子与目的物质(黄酮)接触和形成络合。
(6)在挤压膨化过程中的最后的挤出步骤中,通过将物料挤出,水分骤然蒸发,物料膨胀,进一步促进槐米的内容物(包括黄酮类物质-二价铁络合物在内的功效物质)释放,释放的内容物立刻发生固化,附着在膨胀物料上,进一步增加了目的物质的生物利用度。
(7)在物料挤出后,形成结构疏松的膨胀物料,也可促进槐米颗粒茶中的黄酮类物质在水中的溶出。
(8)亚铁盐是符合国家规定的食品添加剂,二价铁离子的加入可以使槐米茶增加补铁功能。
进一步,在步骤(1)中,所述槐米超微粉的粒径为20~50μm。
采用上述技术方案,上述粒径的槐米超微粉有利于二价铁离子与槐米超微粉中的黄酮类物质的结合,从而实现充分络合。
进一步,在步骤(2)中,所述亚铁盐为柠檬酸亚铁,槐米超微粉和柠檬酸亚铁的质量比为(100~300):1。
采用上述技术方案,按照上述比例,柠檬酸亚铁过量,可将槐米超微粉中的黄酮类物质充分络合。
进一步,在步骤(2)中,所述水的用量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的15~25%。
采用上述技术方案,采用少量的水润湿槐米超微粉和柠檬酸亚铁,水的用量过多会导致挤压膨化机内的物料黏度低,虽然在水的作用下,物料中的大分子物质的分子链变得更为自由,但是不利于大分子的重新结合,导致大分子物质不能形成线性排列结构,使得二价铁离子和黄酮类物质的结合受到阻碍,不能够有效地增加二价铁离子和黄酮类物质的络合效率;而水分含量过低会导致挤压膨化机内的物料黏度过高,螺杆需要搅拌和推动物料向挤出端运动,会使得设备的能耗过高,且容易出现故障。
进一步,在步骤(3)中,所述成型剂为植物淀粉。
采用上述技术方案,成型剂植物淀粉的加入可以辅助膨胀物料的成型,提高制备的槐米颗粒茶的稳定性。由于槐米的淀粉含量不高,在不加入淀粉的情况下,形成的膨胀物料较为松散,将松散的膨胀物料粉碎处理之后,不能形成具有稳定的形态的颗粒状。除此之外,由于膨化处理的挤出过程中,槐米细胞中的内容物迅速释放,呈爆破式的膨出,槐米细胞中的内容物(包括黄酮类物质-二价铁络合物在内的功效物质)可以附着在糊化后的植物淀粉上,避免了有效物质的损失。发明人研究发现,如果不使用植物粉,功效物质在膨化处理的槐米上的附着程度不佳,不能将释放出来的功效物质有效地保留在槐米颗粒茶中,造成了功效成分的损失。其中,植物淀粉是指从植物中提取获得的淀粉类物质,包括木薯淀粉、麦类淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、菱角淀粉、红薯淀粉等等,可供选择的植物淀粉类型多样,
进一步,述植物淀粉的用量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的10%~25%。
采用上述技术方案,植物淀粉用量过低,不能达到辅助成型和充分吸附功效物质的作用。植物淀粉用量过高,会使得最后的槐米颗粒茶中的淀粉含量过高,泡茶时,会使得茶汤过于浑浊。并且如果植物淀粉的含量继续增加不但会影响茶汤的清澈度,还会阻碍二价铁离子和黄酮类物质的结合,不能形成大量的可溶于水的黄酮和铁离子的络合物,完全和本方案的目的背道而驰。按照常理分析,植物淀粉的加入会增加膨化体系的粘稠度,一定程度上阻碍位于槐米细胞外部的二价铁离子和位于槐米细胞内部的黄酮类物质结合。但是,发明人通过大量研究发现,将植物淀粉的用量维持在一定范围内,糊化的淀粉对二价铁离子和黄酮类物质的结合的阻碍作用并不强,但是,可以对黄酮类物质-二价铁络合物形成吸附,解决了膨化处理后的槐米超微粉对目的物质不能形成牢固吸附的问题。
进一步,在步骤(3)中,使用挤压膨化机对混合物料进行三段式挤压膨化处理,挤压膨化机进料口到挤出口依次包括运输段、熔融段和均化段。
采用上述技术方案,三段式挤压膨化可以增加二价铁离子和黄酮类物质的络合效率。三段式挤压膨化是现有技术中常用的膨化方法,三段式挤压膨化的示意图见图1(图中的标记分别表示:运输段1、熔融段2、均化段3、进料口4、机筒5、挤出口6、螺杆7)。在运输段1,原料从进料口4进入机筒5,随着螺杆的旋转,向挤出口6运动。在熔融段2物料受到机头的阻力压实,并受到螺杆和机筒的强烈搅拌以及外部的加热作用,物料被混合、剪切和熔融。柠檬酸亚铁在此步骤中与槐米超微粉充分混合。在均化段3物料进一步均化,大分子物质沿物料运动的方向出现有序分子重排。蛋白、纤维素等物质有序重排,原有的网状结构被破坏,形成线性结构,有利于柠檬酸亚铁进入槐米细胞内部,并与黄酮类物质形成络合。完成上述步骤之后,物料从挤出口6挤出,发生瞬间膨化,功效成分(包括黄酮类物质-二价铁络合物)爆破式释放,并瞬间固化在膨胀物料表面,进一步增加黄酮类物质的生物利用度。
进一步,在所述三段式挤压膨化处理中,挤压膨化机的螺杆旋转速度为80-150r/min。
采用上述技术方案,上述转速可以对物料施加足够的剪切力和摩擦力,使得物料中的大分子物质的高级结构破坏,发生分子重排。
进一步,在所述三段式挤压膨化处理中,运输段的温度为35-80℃、压强为0.1-1MPa,熔融段的温度为90-150℃、压强为1-3MPa,均化段的温度为155-175℃、压强为3-5MPa。
采用上述技术方案,在运输段在对物料进行运输的同时预热物料;在熔融段通过高温使得物料充分混合和熔融,物料中的大分子的氢键、二硫键、范德华力等被破坏,大分子变得自由,为后续的分子重排做好准备;在均化段采用更高的温度处理物料,使得物料进一步均化,并发生分子重排和定向再结合。
进一步,在步骤(3)中,将所述膨胀物料置于120-150℃环境中干燥至恒重,粉碎后过20目筛,并去掉碎屑,得槐米颗粒茶。
采用上述技术方案,将膨胀物料充分除去水份之后,便于延长槐米颗粒茶的保质期;将膨胀物料重新粉碎,获得的槐米颗粒茶中功效物质(黄酮类物质)的水溶性和生物利用度更佳。
附图说明
图1为现有技术中的三段式挤压膨化设备的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明,其中附图标记为:运输段1、熔融段2、均化段3、进料口4、机筒5、挤出口6、螺杆7。
实施例1:槐米颗粒茶的制备
槐米颗粒茶由如下方法制备:
步骤(1):取槐米,对槐米进行超微粉碎,得槐米超微粉,在本实施例中槐米超微粉的粒径范围为20~33μm。
步骤(2):将槐米超微粉、柠檬酸亚铁和水混合,混匀后得混合物料。其中,槐米超微粉和柠檬酸亚铁的质量比为100:1,水的加入量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的15%。
步骤(3):将混合物料加入挤压膨化机的进料口中,并同时加入槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的18%的玉米淀粉作为成型剂,对混合物料进行三段式挤压膨化处理。运输段的温度为60℃、压强为0.5MPa,熔融段的温度为120℃、压强为2MPa,均化段的温度为160℃、压强为4MPa。挤压膨化机的螺杆旋转速度为100r/min。对混合物料进行挤压膨胀处理后得膨胀物料,将膨胀物料置于130℃环境中干燥至恒重,再将干燥后的膨胀物料粉碎后过20目筛,并去掉碎屑,得槐米颗粒茶。
混合物料在三段式挤压膨化机中的处理过程如图1所示,在运输段1,原料从进料口4进入机筒5,随着螺杆的旋转,向挤出口6运动。在熔融段2物料受到机头的阻力压实,并受到螺杆和机筒的强烈搅拌以及外部的加热作用,物料被混合、剪切和熔融。柠檬酸亚铁在此步骤中与槐米超微粉充分混合。在均化段3物料进一步均化,大分子物质沿物料运动的方向出现有序分子重排。蛋白、纤维素等物质有序重排,原有的网状结构被破坏,形成线性结构,有利于柠檬酸亚铁进入槐米细胞内部,并与黄酮类物质形成络合。完成上述步骤之后,物料从挤出口6挤出,发生瞬间膨化,功效成分(包括黄酮类物质-二价铁络合物)爆破式释放,并瞬间固化在膨胀物料表面,进一步增加黄酮类物质的生物利用度。
实施例2:槐米颗粒茶的制备
槐米颗粒茶由如下方法制备:
步骤(1):取槐米,对槐米进行超微粉碎,得槐米超微粉,在本实施例中,槐米超微粉的粒径范围为39~50μm。
步骤(2):将槐米超微粉、柠檬酸亚铁和水混合,混匀后得混合物料。其中,槐米超微粉和柠檬酸亚铁的质量比为300:1,水的加入量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的25%。
步骤(3):将混合物料加入挤压膨化机的进料口中,并同时加入槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的10%的玉米淀粉作为成型剂,对混合物料进行三段式挤压膨化处理。运输段的温度为80℃、压强为1MPa,熔融段的温度为90-150℃、压强为3MPa,均化段的温度为175℃、压强为5MPa。挤压膨化机的螺杆旋转速度为150r/min。对混合物料进行挤压膨胀处理后得膨胀物料,将膨胀物料置于150℃环境中干燥至恒重,再将干燥后的膨胀物料粉碎后过20目筛,并去掉碎屑,得槐米颗粒茶。
实施例3:槐米颗粒茶的制备
槐米颗粒茶由如下方法制备:
步骤(1):取槐米,对槐米进行超微粉碎,得槐米超微粉,在本实施例中,槐米超微粉的平均粒径为27~45μm。
步骤(2):将槐米超微粉、柠檬酸亚铁和水混合,混匀后得混合物料。其中,槐米超微粉和柠檬酸亚铁的质量比为240:1,水的加入量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的20%。
步骤(3):将混合物料加入挤压膨化机的进料口中,并同时加入槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的25%的玉米淀粉作为成型剂,对混合物料进行三段式挤压膨化处理。运输段的温度为35℃、压强为0.1MPa,熔融段的温度为90℃、压强为1MPa,均化段的温度为155℃、压强为3MPa。挤压膨化机的螺杆旋转速度为80r/min。对混合物料进行挤压膨胀处理后得膨胀物料,将膨胀物料置于120℃环境中干燥至恒重,再将干燥后的膨胀物料粉碎后过20目筛,并去掉碎屑,得槐米颗粒茶。
对比例1:
本对比例基本同实施例1,不同点在于步骤(2),本实施例中未添加柠檬酸亚铁,直接在槐米超微粉中加入水,水的加入量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的8%。
对比例2:
本对比例基本同实施例1,不同点在于步骤(2),本实施例中加入了大量的水,水的加入量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的35%。
对比例3:
本对比例基本同实施例1,不同点在于步骤(2),本实施例中,槐米超微粉和柠檬酸亚铁的质量比为100:0.2。
对比例4:
本对比例基本同实施例1,不同点在于步骤(2),本实施例中,槐米超微粉和柠檬酸亚铁的质量比为30:1。
对比例5:
本对比例基本同实施例1,不同点在于步骤(2),本对比例中,不使用成型剂玉米淀粉。制备获得槐米颗粒茶后,将不能吸附到槐米颗粒茶上的粉末状物质除去。
对比例6:
本对比例基本同实施例1,不同点在于步骤(2),本对比例中,玉米淀粉的用量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的32%。
对比例7:
本对比例基本同实施例1,不同点在于步骤(2),本对比例中,玉米淀粉的用量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的3%。
对比例8:
本对比例基本同实施例1,不同点在于步骤(2),本对比例中,玉米淀粉的用量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的50%。
实验例:槐米颗粒茶的黄酮含量检测
使用高效液相色谱法对槐米颗粒茶的黄酮类化合物进行含量检测,具体检测方法如下:
取槐米颗粒茶1g置于100ml 90℃纯净水中,得体系A,并水浴保持体系A的温度恒定为90℃,以200r/min的速度搅拌体系A 30min,得样品溶液。吸取2ml样品溶液,加入0.5ml石油醚,使用石油醚对样品溶液脱脂处理,然后将石油醚挥干,然后加入30%的甲醇定容至20ml,用滤膜(0.45μm)过滤之后待测(得待测溶液)。在本实验例中对实施例1-3,对比例1-4制备的槐米颗粒茶进行了黄酮类物质含量的测量。
使用芦丁标准品配制芦丁标准溶液(得对照品溶液),其中芦丁的含量为150μg/ml。高效液相色谱检测参照《中国药典(一部)》(2015)进行:以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂;以甲醇-1%冰醋酸溶液(32:68)为流动相;流速为lml/min;柱温为40℃;检测波长为380nm。分别精密吸取对照品溶液与待测溶液各10μl,注入液相色谱仪,测定,根据峰面积计算即得各个带刺溶液中的黄酮类物质含量。
对实施例1-3,对比例1-8制备的槐米颗粒茶进行黄酮类物质含量的检测结果如表1所示。表1中溶解度是指每10g槐米颗粒茶在1L沸水中浸泡10min后黄酮类物质的溶解度(以黄酮类物质芦丁计),用mg/L表示。实施例1-3采用本法制备了槐米颗粒茶,体系A中溶解的黄酮量较多。对比例1中未加入柠檬酸亚铁,导致体系A中只有少量黄酮溶解,黄酮类物质的生物利用度较低。对比例2中在柠檬酸亚铁和槐米超微粉中加入了过量的水,导致二价铁离子与槐米超微粉中黄酮类物质络合效率不高,黄酮类物质的溶解度没有得到有效的提升。对比例3中,柠檬酸亚铁的用量过少,无法充分络合槐米中的黄酮类物质,导致体系A中黄酮类物质的含量也较低。对比例4中使用了过量的柠檬酸亚铁,虽然黄酮类物质的溶出度得到了改善,但是过多的铁离子的摄入也会对人体造成一定的毒性作用,不宜采用对比例4中的方案制备槐米颗粒茶。对比例5中未使用玉米淀粉,导致槐米颗粒茶的外形松散,不能形成稳定的颗粒状,外观形态较差。并且未使用玉米淀粉,膨化后的槐米超微粉对目的物质(络合后的黄酮类物质)吸附效果不好,导致目的物质的损失,水中溶解的黄酮类物质也较少。对比例6中使用的玉米淀粉过多,虽然目的成分得到了保留,但是茶汤过于浑浊。对比例7使用的玉米淀粉过少,也导致了目的物质的损失,水中溶解的黄酮类物质也较少。对比例8的玉米淀粉用量非常高,大量的糊化的玉米淀粉不但使茶汤过于浑浊,同时影响(阻挡)了二价铁离子与黄酮类物质的结合,导致水中溶解的黄酮类物质非常少。
表1:实施例1-3,对比例1-8制备的槐米颗粒茶的黄酮类物质含量的检测结果
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明技术方案的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (1)
1.一种槐米颗粒茶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤(1):取槐米,对槐米进行超微粉碎,得槐米超微粉;所述槐米超微粉的粒径为20~50μm;
步骤(2):将槐米超微粉、柠檬酸亚铁和水混合,混匀后得混合物料;槐米超微粉和柠檬酸亚铁的质量比为(100~300):1;水的用量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的15~25%;
步骤(3):将混合物料加入挤压膨化机的进料口中,并同时加入用量为槐米超微粉和柠檬酸亚铁质量总和的10%~25%的植物淀粉,对混合物料进行挤压膨胀处理后得膨胀物料,将所述膨胀物料干燥后粉碎,得槐米颗粒茶;
在步骤(3)中,使用挤压膨化机对混合物料进行三段式挤压膨化处理,挤压膨化机进料口到挤出口依次包括温度为35-80℃、压强为0.1-1MPa的运输段、温度为90-150℃、压强为1-3MPa的熔融段和温度为155-175℃、压强为3-5MPa均化段;挤压膨化机的螺杆旋转速度为80-150r/min;
干燥和粉碎的方式为:将所述膨胀物料置于120-150℃环境中干燥至恒重,粉碎后过20目筛,并去掉碎屑,得槐米颗粒茶。
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