超微破碎技术特点及应用

　　1超微破碎技术及特点超微破碎技术是近20年迅速发展起来的一项高新技术，可以把原材料加工到微米甚至纳米级，已经在各行各业得到了广泛的应用。它是利用各种特殊的破碎设施，通过一定的加工工艺流程，对物料进行碾磨、冲击、剪切等，将粒径在3mm以上的物料粉碎至粒径为10-25um以下的微细颗粒的过程。由于颗粒的微细化，从而使物料具有高溶解性、高吸附性、高流动性等多方面的活性和物理化学方面的新特性。与传统的破碎技术相比，超微破碎技术得到的粉体粒径更小。

　　目前超微破碎技术包括化学法与机械法，化学法制备的超微粉体粒径小、粒度分布窄，但是工艺复杂、成本高、产量低；机械法制备的超微粉体工艺简单、成本低、产量大，但产品细度、形貌和纯度均不及化学法制备的超微粉体。机械法通过机械力作用于物体使其达到被破碎的效果。物体在受机械力的研磨作用后，颗粒粒径变小，相应的比表面积增大。

　　在破碎的过程中，随着粒度的不断减小，物料将会产生机械力化学效应，从而使得物料的结构及物理化学性质变化，使超微粉体的分散度、溶解度、密度、吸附性、催化性、表面自由能等发生改变］。

　　超微破碎技术具有粉体粒径细，粒径分布均匀，对物料的活性和营养特性破坏小，能提高原料的利用率等优点。

　　2超微破碎设施目前，超微破碎设施主要有气流破碎机、高频振动式超微破碎机、旋转球（棒）磨式超微破碎设施、冲击式超微破碎设施、超声波破碎机和胶体磨等。

　　2.1气流式超微破碎设施气流式超微破碎是气体通过压力喷嘴的喷射而产生剧烈的冲击、碰撞等作用来对物料进行超微粉碎。它可将产品破碎得很细且粒度均匀，破碎过程不产生热量，这一特点对于保持功能因子的生物活性很重要。但是气流破碎能耗相对较大，高于其它破碎方法，且其存在破碎极限，破碎粒度与产量成线性关系，若要求高的产量，那么只能得到粒度较大的颗粒。

　　2.2高频振动式超微破碎设施高频振动式超微破碎的原理是利用棒形或球形的磨介作高频振动而产生的冲击、摩擦、剪切等作用力来实现对物料进行破碎。振动磨的效率和粉磨速度比普通磨要高，但能耗却比普通球磨机低数倍。

　　2.3旋转球（棒）磨式超微破碎设施常规球磨机是主要的细磨加工设施，它主要靠冲击进行破碎，所以当物料粒度较大时（大于20um），球磨机的效果很好。而当物料粒度小于20um时，就存在效率低、耗能大、加工时间长等缺点。搅拌球磨机是利用研磨介质对物料的摩擦和少量的冲击实现物料破碎的，它主要由搅拌器、筒体、传动装置和机架组成，是超微破碎机中能量利用率*高的。

　　2.4冲击式超微破碎设施冲击式破碎机是利用转子围绕水平轴或垂直轴高速旋转对物料产生强烈冲击、碰撞和剪切等作用力对物料进行超微破碎。具有结构简单、破碎能力强、运转稳定、能耗低的特点，适合于中等硬度物料破碎。

　　2.5超声波破碎机超声波在处理物料时，会产生空化效应，从而使物料震碎；同时，超声在液体中传播时会产生剧烈的扰动作用，使颗粒产生很大的速度，发生碰撞而击碎液体中的固体颗粒或生物组织。超声波破碎机就是根据超声波这些特性预设的。

　　2.6胶体磨胶体磨主要由两个表面组成，一个固定表面和一个旋转表面，两个表面间隙可微调。当物料通过间隙时，转动体高速旋转（3000-15000r/min），与固定体之间产生很大的速度梯度，物料受到强烈的剪切而被破碎。胶体磨是一种较理想的超微破碎设备，可使物料的粒度达到2-50um. 3超微破碎技术在功能食品（功能因子）中的应用超微破碎的产品的分散度、溶解度、溶解速率、吸附性等性能优于常规的破碎方法，因此，将超微粉碎技术用于功能食品（功能因子）的生产中具有巨大的优势。

　　3.1多糖多糖是一种天然大分子物质，存在于动植物和微生物中，为生命物质的组成成分之一，是一种重要的功能因子，对于人体的健康十分重要。近年来很多研讨者将超微破碎技术应用于多糖提取或改性，收到了良好的效果。

　　食用菌多糖具有增强免疫力、抗衰老、抗癌等功效，是功能食品主要的功能因子。但是，食用菌的细胞结构致密，多糖的提取率往往不高，采用超微破碎技术可有效缓解此问题。杨春瑜等3.2通过酸法提取黑木耳多糖，并比较粗粉和超微粉多糖的提取率，结果表明粗粉和超微粉多糖经过纯化冻干后得率，超微粉的多糖提取率明显高于粗粉的多糖提取率。尉小慧等采用超微破碎技术对松茸菌、鸡枞菌进行超微粉加工，结果表明经超微破碎后再经提取，松茸菌多糖提取率高达33.54%，鸡枞菌多糖提取率数高达%%.（3/，较普通破碎法高10-20倍。王晓炜等1］将超微破碎应用于柳松菇多糖的提取和分离，研讨表明，柳松菇多糖提取的总量、得率和含量均随着破碎程度的加大有明显的增加，多糖含量达50%，高于已报道的几种食用菌多糖得率。黄建城等比较了灵芝超微粉与普通粉薄层色谱及多糖含量差异，超微灵芝粉多糖含量为2.97%，普通灵芝粉多糖含量为0.71%，超微粉较普通粉的多糖提取量提高到3倍以上。

　　超微破碎技术可用于植物性多糖的提取，如黄芪多糖、淫羊藿多糖、芪苓制剂总多糖，提高多糖的提取率与多糖的纯度。

　　由于超微破碎过程有可能产生机械力化学效应，可改善粉体的一些化学与物理性能，从而影响其功能性。Li等人利用高频振动式超微破碎制得了微细化的魔芋葡甘聚糖，然后研讨了超微破碎对其结构以及减肥功能的影响。发现微细化的魔芋葡甘聚糖晶体结构和溶胀特性都发生了改变，而球磨32的样品显著地降低了肥胖小鼠的体重，并且血液中甘油三酯酸、葡萄糖和高密度脂蛋白的含量也均有显著降低，说明微细化魔芋葡甘聚糖可以用于减肥产品的开发。梅光明等利用超微破碎技术对茯苓多糖和茯苓粉进行微细化处理，比较处理前后其理化性质的变化，经红外扫描图谱鉴定，超微破碎后的茯苓多糖红外吸收图谱发生变化，多糖溶出率增加，这有利于提高茯苓在食品中的加工性能。

　　3.2膳食纤维水溶性膳食纤维对人体生理健康有很多作用，增加膳食纤维的摄入是一项提高人体健康的有效措施。而自然界99%的膳食纤维属于非水溶性膳食纤维。对膳食纤维进行改性处理，使非水溶性膳食纤维在某种程度上能够发挥水溶性膳食纤维的作用，更好地发挥膳食纤维的生理功能。

　　超微破碎可使大豆豆皮膳食纤维与阳离子的交换能力大大增强，且随颗粒粒度减小，交换能力增强；吸水膨胀率与吸油率也大大增大。采用胶体磨对大豆膳食纤维素进行超微破碎可获得粒度为4-20um的细小颗粒。物料在湿状态下呈硬脆特性，在外力作用下一般发生刚性断裂。超微破碎使大豆膳食纤维素微粒的结构发生整体性破坏，但聚合物的结晶状态未发生改变。可见，湿法超微破碎在明显改变大豆非水溶性膳食纤维物性的同时，还可改变其口感。

　　胡萝卜不溶纤维经过微细化后可显著降低血清甘油三酯、血清总胆固醇、肝脂；可以降低盲肠中的氨浓度，增加排便量以及粪便中的水分含量，同时葡萄糖苷酶和葡萄糖苷酸酶均降低。苦瓜膳食纤维经过超微破碎后，粒度分布在之间，表面吸附亲和力、溶胀性和持水性均增加等究了超微破碎的橙子不溶纤维对仓鼠肠的健康的影响，发现经过微细化后的不溶纤维物理化学性质发生了改变，且对仓鼠肠的健康产生了正面的影响。Hso等将微细化的杨桃不溶纤维和纤维素作为维生素2的载体，研讨了它们对维生素2的缓释作用。结果表明杨桃不溶纤维具有良好的缓释作用，说明超微破碎后的杨桃不溶纤维可以用于功能因子的载体。

　　采用超微破碎技术，对花生壳、麦麸、米糠等废弃原料进行加工，获得膳食纤维已成为一种国际发展趋势。刘彩兵等对小麦麸的超微细化工艺进行了优化，在工艺为球料比20：1、球磨加工4h的条件下，获得了平均粒径约8um的超微麦麸。超微破碎有助于增大麦胚膳食纤维的持水力和膨胀力以及麦胚全粉水溶性，却降低了阳离子交换能力。

　　3.黄酮类近年来大量的研讨表明，黄酮类化合物有抗血栓、抗氧化、抗衰老、抑制等作用，应用超微破碎技术可以提高黄酮类物质的提取率，增大其利用率。

　　以经超微破碎后的荷叶为原料，研讨了超微破碎对荷叶中黄酮类物质提取的影响。随着破碎程度的增加，黄酮提取率也增加。杨春瑜等对比研讨了经过干、湿法超微破碎后绿茶粉和原料绿茶中黄酮类物质提取率和风味物质含量的变化。

　　在*优条件下对比绿茶中黄酮类物质提取率，结果表明干法（球磨法）超微破碎效果*好，其次是湿法（胶体磨），制冷粗破碎法效果*差。茶叶中的风味物质在破碎后没有发生明显的变化。张加梅等研究了超微破碎对提取葛根药材中总黄酮的影响。粗粉的总黄酮含量为6.70%，而超微破碎的总黄酮含量为7.54%.刘建成等应用高效液相色谱法（HPLC）比较了普通破碎和超微破碎对鱼腥草中主要功能性成分金丝桃苷和槲皮苷溶出量的影响。经超微破碎后金丝桃苷溶出量提高了34.45%；槲皮苷的溶出量提高了40.21%.超微破碎能将鱼腥草粉末的中心粒径从75-100um降低到20um以下，比表面积有不同程度的提高。

　　3.4多酚多酚物质具有特殊的生物活性，在医疗、保健等方面有重要的作用和利用价值。郝征红等研讨了超微破碎技术对绿茶主要功能成分溶出特性的影响。结果发现，用20度低温水浸提，超细绿茶粉中茶多酚的浸出速度大于普通绿茶粉与原茶。用80度热水浸提时，超细绿茶粉和普通绿茶粉中茶多酚的浸出速度差别不显著，但高于原茶。利用胶体磨破碎时，可制得粒度小于25um的细小颗粒，随着磨齿间隙减小，茶粉的持水力、茶浆的黏度、茶多酚的溶出量都增加。司南等比较了六味地黄处方饮片和不同破碎条件下微粉水提物中丹皮酚含量。微粉化条件不同对六味地黄饮片水浸出物量无显著影响，而经过破碎后的微粉样品中丹皮酚提取率则高于饮片。李晓明对比研讨了超微破碎前后决明子大黄酚溶出量，超微破碎可提高总大黄酚的溶出量，明显缩短时间。

　　3.5其他葡萄皮含有多种微量元素及多酚等生物活性物质，如白藜芦醇、单宁、花青素。范毅强等采用超微破碎技术将葡萄皮加工成超微粉，葡萄皮超微粉产品的颗粒直径为2.1-25.6um，平均为7.8um，细胞破壁率达到100%，粉体具有很好的流动性，达到了超微粉体生产的要求。葡萄籽作为葡萄酒产业的副产品，其提取物具有清除自由基、抗氧化、抗癌、降血脂等作用。李华等人对葡萄籽超微破碎过程中的主要工艺参数进行了系统的研讨，加入微晶纤维素作为抗结剂，得到了葡萄籽超微粉的*佳工艺条件；获得的葡萄籽超微粉产品的颗粒直径为2.2-22.5um，平均为6.2um，细胞破壁率达到100%.茶树菇是一种珍稀食用菌，具有利尿、润胃、健脾、抗癌、降血压等药效。张彩菊等用超微破碎技术处理茶树菇，研讨表明经过超微破碎，粒度为7.35um，粉体的溶出度*大，在120min时的溶出率为97.24%.说明茶树菇粉体经过超微破碎以后，显著地提高了水溶性蛋白质的溶出度。杨春瑜等采用A型高速万能破碎机和JM-50胶体磨机械法结合真空冷冻干燥技术制备了黑木耳超微粉，结果表明超微破碎后的黑木耳氨基酸含量明显增加，其中色氨酸增量*明显，但是维生素B2受到很大破坏。

　　对红茶叶超微茶粉可溶性固形物含量的萃取动力学过程的研讨表明，超微茶粉的等级常数是红茶叶的1.22-2.22倍。比较甘草饮片中甘草酸普通破碎和超微破碎前后的溶出行为，研讨结果表明：超微破碎后甘草酸的溶出量显著提高，破碎时间越长，粒度降低，甘草酸溶出得越多，但是也存在*适宜的粒度范围；甘草饮片破碎至300目并浸泡30min，甘草酸可充分溶出，再延长浸泡时间或增加细度，已无实际意义。

　　4展望运用超微破碎技术对功能食品原料进行处理，从中分离、提取功能因子，可以*大限度地保留其活性，提高其稳定性，使得到的微粉具有优良的营养、功能特性。超微破碎加工技术操作工艺简单、产品附加值高、适用范围广、经济效益显著，是食品加工业的一种新技术、新思路，对于传统工艺的改进，新产品的开发，尤其是保健食品（功能食品）的开发将产生巨大推动作用。