【原创】超微粉碎技术:推动两大产业升级的关键力量!


来源:中国粉体网   青黎

[导读]  超微粉碎技术在医药与食品领域的革新应用!

中国粉体网迅 超微粉碎技术被广泛应用于制造超微粉粒,主要根据微米技术的原理,通过使用粉碎设备,借助机械或流体动力产生的高速旋转的转子,以剪切、挤压及研磨的方式克服固体的内部凝聚力。与传统的各种粉碎技术相比,超微粉碎技术研磨的产品具有良好的溶解性、分散性、吸附性、化学活性等特殊功能和界面活性,而这一切都是因为这项技术能够使物料粒度更加微小。目前,这种超微粉碎技术在中药制药领域及食品工业领域中被广泛应用。


超微粉碎技术概述


超微粉碎技术是指利用机械或流体动力的方法提供外力,使物料粒子间部分化学键在强烈的冲击、剪切、摩擦等作用下被破坏而生成新表面,进而将0.5~5mm的物料粉碎成微米级甚至纳米级颗粒的技术。超微粉碎技术可以生产微米级粉体(1~100μm)、亚微米级粉体(0.1~1μm)、纳米级粉体(1~100nm),是一种良好的物料改性技术。


根据被粉碎物料和成品粒度的大小,超微粉碎分为粗粉碎、细粉碎、微粉碎和超微粉碎4种类型。根据粉碎物料状态的不同,超微粉碎可分为干法粉碎和湿法粉碎,主要包括:气流粉碎、球磨、高压均质、微射流粉碎、高速均质、胶体粉碎、超声粉碎机、高速旋转冲击粉碎、砂磨等;其中干法粉碎通常用于减小物料的粒度,并对其弹性、塑性或刚性特性方面进行改善;湿法粉碎主要应用于液体的乳化、均质等方面。除去这些传统粉碎方式,还有一些新的专用超细粉碎技术,如真空超细粉碎、低温铣削、低温粉碎等,可减少粉碎过程中物料中易挥发、热敏性成分的流失。


超微粉碎在中药制备领域的应用优势


(1)能够显著提高有效成分的溶出率


超微粉碎能使中药的显微结构发生变化,破坏中药原有的组织结构,使药材的细胞破壁率达到95%以上,有利于细胞中的有效成分溶出。即使溶解度较低的成分也能因超微粉具有较大的附着力而紧紧粘附于肠壁上,有效成分会快速通过肠壁被吸收而进入血液,加快了药物的起效时间,提高了药材的利用率。


(2)优化中药理化性质


粉体的理化性质主要包括孔隙率、粒径、流动性、休止角和比表面积等,超微粉末具有更好的吸附性、溶出度、吸水性、分散性等。中药经过超微粉碎后,其原有性质和成分基本可被保留下来。但超微粉的粒径低于一定限度时流动性就会变差,颗粒间易发生团聚现象。另外,在研究中药粉体中发现,比表面积和孔隙度均与粒度成正相关,流动性与粒度成负相关。结果提示,粒度可以反映比表面积、孔隙度和流动性指标。


(3)促进中药成分的浸提

超微粉碎处理有利于中药材中多糖的提取。将超微粉末的粒径控制在一定范围内,不会破坏中药有效成分的结构,且细胞破壁后提取率更高。但不是所有大分子物质的提取率都会在超微粉碎后明显增加,如绿豆中的蛋白质随粉体粒径的减小,提取率仅小幅增加。


(4)提高中药药效


粒径与比表面积成反比,而比表面积与中药有效成分的溶出速度成正比。并且,超微粉末的附着力更大,可附着在胃肠壁黏膜上,增大接触面积、延长停留时间。因此,与普通粉末相比,超微粉末能明显增加药物溶出度,提高药物的吸收量和

生物利用度,增强药效。


(5)便于后期加工与制剂制备


传统的中药加工技术效率低、污染重,超微粉碎作为一种比较先进的加工工艺,既适合一般药材的粉碎,又适合含糖量高、易吸潮及纤维性药材的粉碎。超微粉碎技术会显著改变粉体的持油力、膨胀度和流动性等理化性质,使产品更加适合后期加工。在超微粉碎过程中,药材会被充分粉碎和混匀,易成型,有利于后期制剂制备,减少口服时的砂砾感,还可以改善片剂的表面均匀性;超微粉末用量少、粒度细、渗透率高等特点还可增强凝胶膏剂等经皮给药制剂的透皮性能。


超微粉碎在食品制备领域的应用优势


(1)超微粉碎对粉体理化性质及功能性成分释放的影响


超微粉碎技术可赋予粉体良好的表面性能,与普通粉碎技术相比,微粉化后的粉体具有良好的性能,使得物料更加适应生产加工的需要。不同粉碎方式导致食品物料被破坏程度不同,物料的组织结构及物质种类、含量会有所变化,通常超微粉碎技术的粉碎过程对原料中原有的营养成分影响较小、制备出的粉体均匀性好,且随着颗粒微细程度不同,对某些天然生物资源的食用特性、功能特性和理化性能产生多方面的影响。例如,对粉体细胞壁破坏更为充分,可以提高原料有效成分的释放率,对原料活性成分的提取具有重要意义。


(2)超微粉碎对生物活性成分的影响


超微粉碎可以在常温或低温下进行,而且粉碎过程中不产生局部过热现象,因此可以适用于一些具有生物活性成分的物质,尤其是那些含有挥发油成分的物质。它能最大限度地保留粉体的生物活性成分,以利于制成所需的高质量产品。


超微粉碎技术可以明显减小物料颗粒的尺寸,增加粉体的表面积,会导致一些抗氧化物质的释放。Thalita等人对巴西绿蜂胶进行超微粉碎,得到6种粒径的蜂胶粉,发现超细粉碎后,平均粒径减小,蜂胶粉的抗氧化活性也随之增加。


(3)超微粉碎对粉体在体外消化过程中的影响


随着经济和生活水平的提高,传统的食物加工方法已经不能满足人们对食品质量的要求。然而超微粉碎技术可以将物料内部结构进行破坏,将物料粒径降低至微米级,从而具有小的固体颗粒和一些不同的特性,例如具有增强的表面性能、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,可以加快人体对其的吸收速率。超微粉碎技术不仅可以最大限度地保存物料中重要的活性成分,而且由于其颗粒更小,更容易被胃肠道直接吸收,符合人们对食品质量和营养的要求。


目前,超微粉碎技术在国内外越来越多的运用于许多功能食品的生产中,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来,由此获得了多种功能食品、新食品的生产材料,增加了食品品种,提高了天然生物资源的利用率。


小结:


超微粉碎这项高新技术是近年发展起来的,并在机械化学领域发展较快且有很大研究空间。超微粉碎技术通过机械或流体动力的作用,利用破碎力和剪切力等方式,破坏物料的内部结构,使物料粒径降低到微米级甚至更小的级别。它的应用广泛,在中药领域,超微粉碎技术能够提升药物的溶解度和生物利用度,增强药效,推动中药的研发和生产;在食品领域,该技术则能够改善食品的口感和质地,提高营养成分的释放和吸收率,从而提升产品的市场竞争力和顾客满意度。


参考来源:

1、赵晶.蒲公英超微粉粉体特征及抗氧化研究

2、李蕊汐,王闯等.超微粉碎技术在中药制备领域的应用与研究进展

3、马爽.刺五加叶超微粉粉体特征及其抗氧化、降糖活性研究

4、中国粉体网:2021年中药超微粉行业规模要实现扩张,离不了它?

5、中国粉体网:优势大大的,超微粉碎技术在食品工业中的八大应用!

6、胡龙彪,翟晓娜等.超微粉碎技术在农副产品中的应用进展


(中国粉体网编辑整理/青黎)


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