超微粉碎技術(shù)在天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用

岳賢田，楊繼亮

（巢湖學(xué)院，安徽合肥238000）

超微粉碎技術(shù)在天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用

岳賢田，楊繼亮

（巢湖學(xué)院，安徽合肥238000）

超微粉碎技術(shù)是一種新型食品加工技術(shù)，在天然產(chǎn)物的提取過程中有廣泛的應(yīng)用，對超微粉碎技術(shù)的原理及其在天然產(chǎn)物多糖、有機(jī)酸、黃酮、皂苷、揮發(fā)油、色素、膳食纖維的提取方面進(jìn)行了闡述，以便于廣大科技工作者更好地開展天然產(chǎn)物提取方面的工作。

超微粉碎；天然產(chǎn)物；提取；應(yīng)用

食品超微粉碎技術(shù)是食品加工業(yè)一種新的手段，對于傳統(tǒng)工藝的改進(jìn)、新產(chǎn)品的開發(fā)必將帶來巨大的推動力。目前日本、美國市場上銷售的果味涼茶、凍干水果粉、超低溫速凍龜鱉粉［1］等都是應(yīng)用超微粉碎技術(shù)加工而成的。國內(nèi)從20世紀(jì)80年代始也將此技術(shù)應(yīng)用于花粉破壁。

1超微粉碎技術(shù)的定義

超微粉碎，是指利用機(jī)械或流體動力的方法克服固體內(nèi)部凝聚力使之破碎，從而將3 mm以上的物料顆粒粉碎至10 μm～25 μm的操作技術(shù)。是20世紀(jì)70年代以后，為適應(yīng)現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種物料加工高新技術(shù)。超微細(xì)粉末是超微粉碎的最終產(chǎn)品，具有一般顆粒所沒有的特殊理化性質(zhì)，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化學(xué)反應(yīng)活性等。因此超微細(xì)粉末已廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥、化妝品農(nóng)藥、染料、涂料、電子及航空航天等許多領(lǐng)域［2］。

2超微粉碎技術(shù)的特點(diǎn)［3］

2.1速度快可低溫粉碎

超微粉碎技術(shù)是采用超音速氣流粉碎、冷漿粉碎等方法，與以往的純機(jī)械粉碎方法完全不同。在粉碎過程中不會產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象，甚至可在低溫狀態(tài)下進(jìn)行粉碎，速度快，瞬間即可完成，因而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(zhì)量產(chǎn)品。

2.2粒徑細(xì)且分布均勻

由于采用超音速氣流粉碎，其在原料上力的分布相當(dāng)均勻。分級系統(tǒng)的設(shè)置，既嚴(yán)格限制了大顆粒，有避免出現(xiàn)過碎，得到粒徑分布均勻的超細(xì)粉，同時很大程度上增加了微粉的比表面積，使吸附性、溶解性等亦相應(yīng)增大。

2.3節(jié)省原料提高利用率

物體經(jīng)超微粉碎后，近納米細(xì)粒徑的超細(xì)粉一般可直接用于制劑生產(chǎn)，而常規(guī)粉碎的產(chǎn)物仍需要一些中間環(huán)節(jié)，才能達(dá)到直接用語生產(chǎn)的要求這樣很可能造成原料浪費(fèi)。因此，該技術(shù)尤其適合珍貴稀少原料的粉碎。

2.4減少污染

超微粉碎是在封閉系統(tǒng)下進(jìn)行，既避免了微粉污染周圍環(huán)境，又可防止空氣中的灰塵污染產(chǎn)品。故在食品及醫(yī)療保健品中運(yùn)用該技術(shù)，微生物含量及灰塵便得以控制。

3超微粉碎技術(shù)在天然產(chǎn)物提取中的應(yīng)用

3.1多糖

大量的研究發(fā)現(xiàn)，許多疾病的發(fā)生均與自由基損傷及免疫功能低下有關(guān)，多糖對自由基有較強(qiáng)的清除作用，具有免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、降血糖、降血脂、延緩衰老等多種重要生理活性。

孫靜［4］等以生姜為原料，利用超微粉碎提取得到生姜粗多糖，研究生姜粗多糖的抗氧化作用，對生姜粗多糖的還原能力，清除羥自由基和超氧自由基的能力及體外抗脂質(zhì)過氧化能力進(jìn)行測定。結(jié)果表明，生姜粗多糖具有一定的抗氧化能力，且隨其濃度的增加而增強(qiáng)。

梅光明［5］等以茯苓為原料，利用超微粉碎技術(shù)對茯苓多糖和茯苓粉進(jìn)行微細(xì)化處理，比較處理前后其理化性質(zhì)的變化。結(jié)果表明：茯苓塊中的多糖含量最高，茯苓加工邊角料亦可作為多糖加工較好的原材料；較未處理的茯苓多糖粉和茯苓粉，經(jīng)超微細(xì)化處理后，其理化性質(zhì)有一定變化，更有利于在食品加工中的應(yīng)用。

3.2有機(jī)酸

濕法超微粉碎法是把溶劑與植物原料一起加入超微粉碎機(jī)，利用超微粉碎對植物細(xì)胞壁進(jìn)行一定的破壞，從而有利于細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間質(zhì)內(nèi)的有效成分快速溶出。有機(jī)酸具有抗菌利尿、降糖降壓的作用。

阮麗紅［6］等為了高效提取山茱萸中熊果酸，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)法對濕法超微粉碎提取山茱萸中熊果酸工藝的條件進(jìn)行優(yōu)化。濕法超微粉碎提取山茱萸中熊果酸得率高、時間短，是一種提取山茱萸中熊果酸的適宜方法。

3.3黃酮

黃酮類化合物是天然產(chǎn)物中具有生物抗氧化性、抗衰老、治療心腦血管疾病、降血脂等多種保健功能的主要生理活性物質(zhì)。超微粉碎技術(shù)與以往的純機(jī)械粉碎方法完全不同，在粉碎過程中不會產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象，速度快，瞬間即可完成，因而最大限度地保留粉體的生物活性成分。

張蕾［7］等以經(jīng)過超微粉碎后的荷葉為原料，研究了超微粉碎對荷葉中黃酮類物質(zhì)提取的影響。結(jié)果表明：荷葉黃酮的提取率最高為6.71%，提取效率為98.24%。

楊春瑜［8］等研究了經(jīng)過干、濕法超微粉碎后綠茶粉和原料綠茶中黃酮類物質(zhì)提取率和風(fēng)味物質(zhì)含量的變化。采用水提和醇提2種方法比較綠茶中黃酮類物質(zhì)的提取率，摸索了效果較好的醇法提取粗黃酮的最優(yōu)條件：結(jié)果表明干法（球磨法）超微粉碎效果最好，其次是濕法（膠體磨），制冷粗粉碎法效果最差。粗黃酮通過大孔樹脂純化后，黃酮純度提高顯著。茶葉中的風(fēng)味物質(zhì)在粉碎后沒有發(fā)生明顯的變化。

3.4皂苷

現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，皂苷具有抑制腫瘤、抗衰老、降低血脂、增強(qiáng)免疫力和保護(hù)心臟的作用。超微粉碎技術(shù)能在一定程度上破壞細(xì)胞壁，從而減小有效成分由內(nèi)向外傳質(zhì)的阻力，增加了植物細(xì)胞的比表面積，使粉體有效成分溶出更迅速、完全。

鄧美林［9］等對水提取絞股藍(lán)超微粉總皂苷的工藝條件進(jìn)行了研究。在提取過程中，通過單因素試驗(yàn)分析了粉碎度、浸提溫度、浸提時間和固液比對提取率的影響。絞股藍(lán)總皂苷提取率為4.35%。

賀建東［10］等研究濕式超微粉碎法與傳統(tǒng)提取方法對三七總皂苷提取的影響及粉碎粒徑與提取率的關(guān)系。濕式超微粉碎與提取同步完成，極大的提高了提取的效率，粉碎粒徑與提取率并不呈現(xiàn)比例關(guān)系。

3.5色素

色素具有美容的功效，因此被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品和兒童玩具等領(lǐng)域。

高飛虎［11］等為優(yōu)化超微粉碎輔助提取辣椒紅素工藝，采用6種提取液對辣椒紅素進(jìn)行提取，對比結(jié)果，選擇95%乙醇作為提取液。選擇液料比、微粉細(xì)度、提取時間、提取次數(shù)為自變量，辣椒紅素提取相對量為響應(yīng)值，采用Box-Behnke，試驗(yàn)設(shè)計法，研究各自變量及其交互作用對辣椒紅素提取相對量的影響，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，并作出響應(yīng)面圖，得到二次數(shù)學(xué)模型方程，確定出辣椒紅素的提取最佳工藝參數(shù)。

3.6揮發(fā)油

經(jīng)超微粉碎加工過的面粉、豆粉、米粉等，其口感以及人體吸收利用率得到顯著提高。將麥麩粉、大豆微粉等加到面粉中，可用來改造面粉、制成高纖維或高蛋白面粉。

陳體強(qiáng)［12］等采用掃描電子顯微鏡觀察比較原木靈芝孢子超微粉碎后的破壁形態(tài)，應(yīng)用超臨界流體萃取技術(shù)從破壁孢子粉中提取分離孢子揮發(fā)油。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析其組分，結(jié)果表明超微粉碎后超臨界萃取得到的靈芝孢子揮發(fā)油化學(xué)成分較為豐富。3.7膳食纖維

膳食纖維是人體的第七大營養(yǎng)元素，具有抗腫瘤、美容等功效，采用超微粉碎技術(shù)可以提高其性能。

周令國［13］等研究以豆渣為原料制備大豆膳食纖維粉的新工藝。采用濕法超微粉碎-擠壓-噴霧干燥技術(shù)處理鮮豆渣，測定產(chǎn)品中膳食纖維含量和物化性能的多項(xiàng)指標(biāo)。經(jīng)過濕法超微粉碎-擠壓-噴霧干燥工藝制備的大豆膳食纖維粉的可溶性膳食纖維（SDF）含量達(dá)到9.02%，比對照增加108.8%。

4展望

超微粉碎技術(shù)根據(jù)其特點(diǎn)，應(yīng)用于天然產(chǎn)物提取領(lǐng)域，恰恰可以達(dá)到上述的一些效果。對物料進(jìn)行微粒超微化處理，可以使其比表面積成倍增長，提高某些成分的活性、吸收率，并使產(chǎn)品的表面電荷、粘力發(fā)生奇妙的變化。

超微粉碎加工技術(shù)總發(fā)展趨勢：發(fā)展生產(chǎn)效率高、成本低、產(chǎn)物粒度比表面積、化學(xué)組成、晶體形狀、表面形貌、缺陷、粗糙度等可控性好、分散性好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定超細(xì)粉碎超微粉碎加工技術(shù)及設(shè)備。

［1］Kaye B H，Clark G G，Leblance J E.Image analysis proceduress for characterizing the fractal dimension［J］.Particle characteristic，1987（4）：120-125

［2］Young B D，Bryson A W，Van vliet B M.An evaluation of the technique of polygonal harmonics for the characterization of particle shape［J］.Powder technol，1990（63）：157-159

［3］Castelli M.A population at risk：prevaleuke of high cholesterol levels in hypertensive patients in the framingham study［J］.American Journal of Medicine，1986（80）：23-32

［4］孫靜，杜麗娜.生姜粗多糖超微粉碎提取及體外抗氧化作用研究［J］.中國調(diào)味品，2012（37）：32-34

［5］梅光明，李孚杰，沈思，等.茯苓中堿溶性多糖的提取及其超微粉碎改性研究［J］.食品科學(xué)，2007（28）：278-283

［6］阮麗紅，姜春鵬.濕法超微粉碎提取山茱萸中熊果酸工藝條件的優(yōu)化［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（49）：2521-2523

［7］張蕾，喬旭光，占習(xí)娟，等.超微粉碎對荷葉黃酮類物質(zhì)醇提工藝的影響［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2006（32）：142-145

［8］楊春瑜，薛海晶，夏文水.超微粉碎對綠茶黃酮類物質(zhì)提取率及風(fēng)味物質(zhì)含量的影響［J］.食品科學(xué)，2007（28）：319-324

［9］鄧美林，吳天祥.超微粉碎對絞股藍(lán)總皂苷提取工藝的影響［J］.食品工業(yè)，2009（2）：34-36

［10］賀建東，付廷明，郭立瑋.濕式超微粉碎提取三七總皂苷及粒徑對提取率的影響［J］.世界科技研究與發(fā)展，2008（30）：706-708

［11］高飛虎，張玲.響應(yīng)面法優(yōu)化超微粉碎輔助提取辣椒紅素工藝研究［J］.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011（24）：1928-1933

［12］陳體強(qiáng)，吳錦忠.超微粉碎后超臨界CO2萃取靈芝孢子揮發(fā)油組分的GC-MS分析［J］.天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2006（18）：982-985

［13］周令國，肖琳，周雅琳，等.濕法超微粉碎與擠壓制備大豆膳食纖維粉［J］.食品研究與開發(fā)，2010（31）：30-33

Application of Superfine Grinding Technology in the Extraction of Natural Products

YUE Xian-tian，YANG Ji-liang
（Chaohu University，Hefei 238000，Anhui，China）

superfine grinding technology was a new kind of food processing technology，it had widespread application in the extraction process of natural products.In this paper，extraction of the superfine gringding technology principle and its application in nature products，such as polysaccharides，organic acids，flavonoide，saponins，volatile oil，pigment，dietary fiber were described.In order to facilitate scientific and technological workers to better carry out the work of natural product extraction.

superfin grinding；natural product；extraction；application

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.11.037

2013-12-18

岳賢田（1980—），男（漢），講師，在讀博士，研究方向：綠色化工。