中國粉體網迅 超微粉碎技術被廣泛應用于制造超微粉粒,主要根據微米技術的原理,通過使用粉碎設備,借助機械或流體動力產生的高速旋轉的轉子,以剪切、擠壓及研磨的方式克服固體的內部凝聚力。與傳統的各種粉碎技術相比,超微粉碎技術研磨的產品具有良好的溶解性、分散性、吸附性、化學活性等特殊功能和界面活性,而這一切都是因為這項技術能夠使物料粒度更加微小。目前,這種超微粉碎技術在中藥制藥領域及食品工業領域中被廣泛應用。
超微粉碎技術概述
超微粉碎技術是指利用機械或流體動力的方法提供外力,使物料粒子間部分化學鍵在強烈的沖擊、剪切、摩擦等作用下被破壞而生成新表面,進而將0.5~5mm的物料粉碎成微米級甚至納米級顆粒的技術。超微粉碎技術可以生產微米級粉體(1~100μm)、亞微米級粉體(0.1~1μm)、納米級粉體(1~100nm),是一種良好的物料改性技術。
根據被粉碎物料和成品粒度的大小,超微粉碎分為粗粉碎、細粉碎、微粉碎和超微粉碎4種類型。根據粉碎物料狀態的不同,超微粉碎可分為干法粉碎和濕法粉碎,主要包括:氣流粉碎、球磨、高壓均質、微射流粉碎、高速均質、膠體粉碎、超聲粉碎機、高速旋轉沖擊粉碎、砂磨等;其中干法粉碎通常用于減小物料的粒度,并對其彈性、塑性或剛性特性方面進行改善;濕法粉碎主要應用于液體的乳化、均質等方面。除去這些傳統粉碎方式,還有一些新的專用超細粉碎技術,如真空超細粉碎、低溫銑削、低溫粉碎等,可減少粉碎過程中物料中易揮發、熱敏性成分的流失。
超微粉碎在中藥制備領域的應用優勢
(1)能夠顯著提高有效成分的溶出率
超微粉碎能使中藥的顯微結構發生變化,破壞中藥原有的組織結構,使藥材的細胞破壁率達到95%以上,有利于細胞中的有效成分溶出。即使溶解度較低的成分也能因超微粉具有較大的附著力而緊緊粘附于腸壁上,有效成分會快速通過腸壁被吸收而進入血液,加快了藥物的起效時間,提高了藥材的利用率。
(2)優化中藥理化性質
粉體的理化性質主要包括孔隙率、粒徑、流動性、休止角和比表面積等,超微粉末具有更好的吸附性、溶出度、吸水性、分散性等。中藥經過超微粉碎后,其原有性質和成分基本可被保留下來。但超微粉的粒徑低于一定限度時流動性就會變差,顆粒間易發生團聚現象。另外,在研究中藥粉體中發現,比表面積和孔隙度均與粒度成正相關,流動性與粒度成負相關。結果提示,粒度可以反映比表面積、孔隙度和流動性指標。
(3)促進中藥成分的浸提
超微粉碎處理有利于中藥材中多糖的提取。將超微粉末的粒徑控制在一定范圍內,不會破壞中藥有效成分的結構,且細胞破壁后提取率更高。但不是所有大分子物質的提取率都會在超微粉碎后明顯增加,如綠豆中的蛋白質隨粉體粒徑的減小,提取率僅小幅增加。
(4)提高中藥藥效
粒徑與比表面積成反比,而比表面積與中藥有效成分的溶出速度成正比。并且,超微粉末的附著力更大,可附著在胃腸壁黏膜上,增大接觸面積、延長停留時間。因此,與普通粉末相比,超微粉末能明顯增加藥物溶出度,提高藥物的吸收量和
生物利用度,增強藥效。
(5)便于后期加工與制劑制備
傳統的中藥加工技術效率低、污染重,超微粉碎作為一種比較先進的加工工藝,既適合一般藥材的粉碎,又適合含糖量高、易吸潮及纖維性藥材的粉碎。超微粉碎技術會顯著改變粉體的持油力、膨脹度和流動性等理化性質,使產品更加適合后期加工。在超微粉碎過程中,藥材會被充分粉碎和混勻,易成型,有利于后期制劑制備,減少口服時的砂礫感,還可以改善片劑的表面均勻性;超微粉末用量少、粒度細、滲透率高等特點還可增強凝膠膏劑等經皮給藥制劑的透皮性能。
超微粉碎在食品制備領域的應用優勢
(1)超微粉碎對粉體理化性質及功能性成分釋放的影響
超微粉碎技術可賦予粉體良好的表面性能,與普通粉碎技術相比,微粉化后的粉體具有良好的性能,使得物料更加適應生產加工的需要。不同粉碎方式導致食品物料被破壞程度不同,物料的組織結構及物質種類、含量會有所變化,通常超微粉碎技術的粉碎過程對原料中原有的營養成分影響較小、制備出的粉體均勻性好,且隨著顆粒微細程度不同,對某些天然生物資源的食用特性、功能特性和理化性能產生多方面的影響。例如,對粉體細胞壁破壞更為充分,可以提高原料有效成分的釋放率,對原料活性成分的提取具有重要意義。
(2)超微粉碎對生物活性成分的影響
超微粉碎可以在常溫或低溫下進行,而且粉碎過程中不產生局部過熱現象,因此可以適用于一些具有生物活性成分的物質,尤其是那些含有揮發油成分的物質。它能最大限度地保留粉體的生物活性成分,以利于制成所需的高質量產品。
超微粉碎技術可以明顯減小物料顆粒的尺寸,增加粉體的表面積,會導致一些抗氧化物質的釋放。Thalita等人對巴西綠蜂膠進行超微粉碎,得到6種粒徑的蜂膠粉,發現超細粉碎后,平均粒徑減小,蜂膠粉的抗氧化活性也隨之增加。
(3)超微粉碎對粉體在體外消化過程中的影響
隨著經濟和生活水平的提高,傳統的食物加工方法已經不能滿足人們對食品質量的要求。然而超微粉碎技術可以將物料內部結構進行破壞,將物料粒徑降低至微米級,從而具有小的固體顆粒和一些不同的特性,例如具有增強的表面性能、更好的食品加工性能、更大的水溶性和分散性、增加的生物活性化合物含量和更高的抗氧化活性,可以加快人體對其的吸收速率。超微粉碎技術不僅可以最大限度地保存物料中重要的活性成分,而且由于其顆粒更小,更容易被胃腸道直接吸收,符合人們對食品質量和營養的要求。
目前,超微粉碎技術在國內外越來越多的運用于許多功能食品的生產中,它使得原本不能充分消化吸收或利用的原料重新被利用起來,由此獲得了多種功能食品、新食品的生產材料,增加了食品品種,提高了天然生物資源的利用率。
小結:
超微粉碎這項高新技術是近年發展起來的,并在機械化學領域發展較快且有很大研究空間。超微粉碎技術通過機械或流體動力的作用,利用破碎力和剪切力等方式,破壞物料的內部結構,使物料粒徑降低到微米級甚至更小的級別。它的應用廣泛,在中藥領域,超微粉碎技術能夠提升藥物的溶解度和生物利用度,增強藥效,推動中藥的研發和生產;在食品領域,該技術則能夠改善食品的口感和質地,提高營養成分的釋放和吸收率,從而提升產品的市場競爭力和顧客滿意度。
參考來源:
1、趙晶.蒲公英超微粉粉體特征及抗氧化研究
2、李蕊汐,王闖等.超微粉碎技術在中藥制備領域的應用與研究進展
3、馬爽.刺五加葉超微粉粉體特征及其抗氧化、降糖活性研究
4、中國粉體網:2021年中藥超微粉行業規模要實現擴張,離不了它?
5、中國粉體網:優勢大大的,超微粉碎技術在食品工業中的八大應用!
6、胡龍彪,翟曉娜等.超微粉碎技術在農副產品中的應用進展
(中國粉體網編輯整理/青黎)
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