超微粉碎技术的应用
软饮料加工
超微粉碎技术已用于茶粉、植物蛋白饮料及奶制品等软饮料的生产。茶叶中的功能成分大多存在于细胞壁中,传统泡茶方式不能使人体完全吸收营养物质,脂溶性的茶多酚及绝大多数蛋白质、矿物质等都留在茶渣中,使茶叶的保健功效大大降低。利用超微粉碎技术制备茶粉,可显著提高茶叶营养成分的溶出率,最大程度的发挥茶叶的功效,将茶粉添加到食品中,还可制得多种新型茶制品。鞠璐宁等研究了蜂蜜茶粉的性质与多项指标,结果表明茶粉具有优良的稳定性和溶解性,较好的保留了蜂蜜和茶的风味及营养物质。吴萍等将超微粉碎制得的乌龙茶粉加入饲料,发现茶粉可明显降低肉鸭脂腹率,提高血清超氧化物歧化酶活性,改善肉质。Jeng-Leun Mau等用红茶、绿茶及乌龙茶超微粉代替10%~30%的小麦粉加入蛋糕,制作了口感细腻香滑的新型茶蛋糕,各种超微食品如表1所示。
表 1 7 大类食品超微粉
食品种类 | 超微粉碎产品 |
水果蔬菜类 | 橘子粉、苹果粉、梨粉、胡萝卜粉、南瓜粉、芹菜粉、菠菜粉等 |
肉类 | 牛肉粉、鸡肉粉、猪肉粉、虾粉等 |
香辛料、调味料类 | 姜粉、蒜粉、胡椒粉、辣椒粉、香菇粉等 |
粮食淀粉类 | 糯米粉、玉米淀粉、黄豆粉、绿豆粉、红豆粉、麦麸粉、花生粉等 |
营养强化类 | 骨粉、海带粉、胡萝卜粉、花粉等 |
叶类 | 茶叶粉、桑叶粉、银杏叶粉、胶股兰粉等 |
药食兼用中药材保健食品类 | 甘草粉、菊花粉、陈皮粉、麦冬粉、杏仁粉、首乌粉、当归粉等 |
功能食品加工
超微粉碎技术可有效提高功能物质的利用率,常用于膳食纤维等基料的制备。梅新等用气流超微粉碎机制得甘薯膳食纤维粉,研究表明:通过超微粉碎处理,粒径明显减小,可溶性膳食纤维、糖醛酸及鼠李糖含量分别提高3.56%、3.64%和2.17%,持水性、持油性及吸水膨胀性均有显著提升。张春霞等将制备好的山楂不溶性膳食纤维粗粉进行超微粉碎,并加入小鼠日常饲料,经过激光粒度仪检测,超微粉碎后粒径约为粉碎前的1/5,且有较好的降脂功效。杨健等用球磨机对小米麸皮进行超微粉碎,试验结果表明,经超微粉碎后,小米麸皮膳食纤维微粉的膨胀力、持水力、持油力分别为原粉的2.3、3.1和1.6倍,且具有较强的阳离子交换能力,可有效改善小米麸皮粉的物理特性。
果蔬加工
果蔬加工过程中产生的残渣,大多被丢弃,造成了资源流失。利用超微粉碎技术可将其制成超微粉,不仅保留了果蔬的营养,改善了口感,还使其更易于消化吸收,充分利用了资源,简化了果蔬的储藏与运输。此外,将果蔬超微粉当做配料加入烘焙制品、冷制品、饮料及奶制品等,可开发出多种营养丰富的新型食品。胡立玉等发现对南瓜粗粉进行超微粉碎处理后,其蛋白质溶解度、多糖含量及可溶性膳食纤维提取率明显提高,且具有较好的自由基清除能力。周禹含等发现经超微粉碎处理后,枣粉分散性和溶解性增强,吸湿性降低,还原糖、黄酮、环磷酸腺苷溶出率增加,明显加强了机体对枣粉营养成分的吸收。李兆路等将干制后的桑堪果进行超微粉碎,研究发现果粉色泽变浅,溶解度、吸油力及固形物含量分别增加13%、125%和22.34%,总酚和花色苷溶出量也有所增加,持水力、还原糖含量及吸湿性略有下降。
粮油加工
经超微粉碎处理的粮油制品,其口感、色泽和消化吸收率都有很大提升。此外,粮油加工过程中会产生麸皮、豆渣、米糠等副产物,这些副产物含有多种营养物质,利用超微粉碎技术可将其制成超微粉,提高营养物质的溶出率,辅助加强机体的吸收能力,使资源最大化利用。关二旗等制备了小麦超微粉,检测得出随着小麦超微粉粒径的减小,其沉淀值、破损淀粉含量及吸水率显著增加,淀粉糊化的黏度及面团稳定时间呈先升后降趋势,在小麦粒径为25μm左右时,最有利于面团加工特性的改善。黄赟赟等将超微绿茶粉代替6%的小麦粉加入面团中,分析检测得出面团吸水率上升4.3%,稳定时间增加83.8%,面筋强度增大,延伸度降低,因此,在实际生产时,选择合适的茶粉及添加量有助于制备高品质的产品。陈庆敏等制备了红米超微粉,实验结果表明:随着红米微粉粒径的减小,堆积密度增加0.121g/mL,溶解度、持水力、抗氧化活性及酚类物质含量都有所增加。
中草药
中草药超微粉碎技术是对传统粉碎技术的更新和发展,主要指细胞级的微粉碎,其不以粉碎细度为目的,而是追求细胞的破壁率,既丰富了传统中草药炮制内容,又为中草药的现代化生产、应用和开发注入新的活力。高晓慧等比较研究了茯苓超微粉及其传统饮片的水提浸膏得率和茯苓多糖的溶出量,表明超微粉碎后的茯苓药材,大幅提高了水溶性浸出物量及茯苓多糖的溶出度。杜晓敏等比较了归附地黄丸超微粉与粗粉对幼年雄性小鼠生长发育及生殖系统、肾虚动物和阳虚动物模型的影响,发现在相同剂量时,超微粉的药效学作用更加明显。蔡光先等研究了白参超微饮片与其传统饮片健脾功能的量效关系,结果表明,超微粉能减少有效用药剂量,1/2传统剂量超微粉白参具有与传统汤剂白参相同的作用。
化妆品
随着化妆品行业的蓬勃发展,大多生物活性物质及中草药粉被用于多种化妆品中,但由于原料粒径大,常导致低温难溶于水或直接涂抹难以被皮肤吸收等问题。将原料进行超微粉碎,可极大降低活性物的溶解温度,有助于活性的维持。此外,气流式超微粉碎技术也常用于制造压粉类化妆品,能显著改善粉体的结构,提高粉体的性能和产品的质量。王奕等用旋风粉碎机制备了超微绿茶粉,并将其加入凝胶面膜中,检测结果表明:在最佳配方条件下,面膜贴合度高,用后皮肤光滑滋润。Rajkhowa等用湿磨粉碎机和喷雾干燥器制备粒径为1.5μm的羊毛超微粉,研究发现,粉碎后的羊毛超微粉表面积增大了700倍,黏着力显著增加,有助于改善化妆品的性能。
农药
粉碎是农药加工中最重要的关键技术。加工农药可湿性粉剂、水分散粒(片 )剂、泡腾粒(片 )剂、悬浮剂、干悬浮剂、粉剂时,影响其生物活性的主要因素是原药的粒径。在胃毒药剂中,药粒愈小,越易被害虫所吞食,食后亦较易被溶解而中毒。例如,药粒为1μm的砷酸铅对蜜蜂所表现的毒性比药粒为22μm的要高10倍以上。触杀性杀虫剂的粉粒愈小,则每单位质量的药剂与虫体接触面积愈大,则触杀效果愈强。如中国农业大学农学院试验表明:不同粒径的六六六粉粒对黏虫2~3龄幼虫的毒效差异甚大,药粒直径小于10μm的毒力最大,毒效比直径30~40μm的药粒约大1倍,要取得相同的防效,直径小于10μm的药粒可减少一半的用量。
生物粉体
近20年,生物粉体材料在医学、植物病理学上得到了广泛研究和应用。生物粉体材料具有良好的生物相容性、耐蚀性等优点,受到越来越多的重视。应用超微粉碎技术制备生物粉体,是超微粉碎技术的另一重要应用,也是今后的重要发展方向之一。如β-磷酸三钙(β-TCP)和羟基磷灰石(HAp)具有良好的生物相容性,当其植入体内后,无全身或局部毒性反应、不致溶血或凝血、不致突变、无刺激等不良反应,可广泛应用于生物硬组织的填充、修复和替换,是人体骨骼最理想的修复替代材料之一。采用SPS技术并在875°C下保温烧结制备得到透明的生物陶瓷超微粉体,具有较小的晶粒尺寸和致密的显微结构,有良好的细胞相容性,可作为一种新型的细胞培养载体材料和新型医学窗口材料。HAp超微粉体颗粒对癌细胞有一定的抑制作用,而对正常细胞无影响。利用超微粉碎技术制备的5%烯唑醇超微粉种衣剂是针对黑穗病菌研制的专用型玉米种衣剂,对该病有着极其良好的防效。