徐欢

（甘肃农业大学食品科学与工程学院 17级食品工程)

摘要:超微粉碎技术属于一种食品加工尖端技术，在国内外都得到了极为广泛的应用，是现代化技术不断发展的产物。本文主要阐述了超微粉碎技术，并深入的研究了超微粉碎在食品加工中的应用，最后对超微粉碎技术及其在食品加工中的应用前景进行了展望,旨在更好的发展我国的食品事业。

关键词：超微粉碎技术；食品加工；应用；前景

Application of Superfine Crushing Technology in Food

Xu Huan

(Major in Food engineering Professional in the College of Food Science and Engineering of Gansu Agricultural University)

Abstract: Micro-grinding technology technology belongs to a cutting-edge food processing technology, both at home and abroad have been extremely wide range of applications, the continuous development of modern technology products. This article mainly expounds the technology of ultrafine grinding, and deeply studies the application of ultrafine grinding in food processing. Finally, the prospect of ultrafine grinding technology and its application in food processing is prospected, aiming to better develop our country Food business.

Key words: Micro-grinding technology; Food processing; Application; Prospects

前言

随着现阶段经济的快速发展，作为在社会实际应用中扮演不可或缺的角色的食品加工技术，已经得到国际上诸多相关学者的高度重视。与此同时，食品加工技术在推动我国经济的发展进程上也显得至关重要。我们应该清楚的认识到，食品加工技术在我国的社会实际应用中逐渐增加的同时，其最主要的目标是尽可能的为人们提供协调、舒适和优美的良性环境。在整个建设食品资源的过程当中,做到健康与自然环境在空间上的有机结合显得至关重要,与此同时，更是食品发展的难点以及重点。相应的，食品加工技术的涉及范围广泛，随之而来的相关技术问题也给食品工作的开展带来了很大的不便。

超微粉碎技术属于一种食品加工尖端技术，在国内外都得到了极为广泛的应用，是现代化技术不断发展的产物。在食品加工过程中应用该技术，一方面可进一步提高资源利用率，使得原本未得到利用的原料重新利用，配置出更加丰富多样的食品材料，另外还可促使食物口感增强，达到促进营养物质吸收的目的[1]。因此，对食品行业来说，对超微粉碎技术运用进行深入研究具有重大的现实意义。                    

1 超微粉碎概述

1.1超微粉体的性质

研究人员指出，由于颗粒大小向微细化发展，导致孔隙率和物料表面积极大地增加，使得超微粉体具有独特的化学、物理性质。像超微粉体具有良好的化学活性、吸附性、分散性以及溶解性等。研究结果显示：许多可食微生物、动植物等原料都能够借助超微粉碎设备加工成超微粉，甚至其不可食部分也能够利用超微化进一步加工而被人体吸收[2]。微细化的食品具有很强的亲和力、表面吸附力，所以，其具有很好的溶解性、分散性以及固香性。

1.2 超微粉碎技术

  超微粉体的制备方法主要有化学法和物理法。化学法制备的粉体粒度小，粒径分布窄，纯度高，但产量低、成本高、工艺复杂、应用范围窄。物理法是利用机械力将物料粉碎。产量高，工艺简单，应用范围广，根据物料的状态可分为干法粉碎和湿法粉碎[3]。下面重点介绍应用较广泛的物理法（干法、湿法）超微粉碎技术。

1.2.1 干法粉碎

干法粉碎主要有球磨式粉碎、冲击式粉碎、振动式粉碎和气流式粉碎等。其中球磨式粉碎是历史较悠久的粉碎技术，可通过研磨介质与物料的摩擦获得超微粉体，适用于结晶性药物、易融化的树胶等物料的粉碎。此法设备粉碎比大、结构简单、机械可靠性强，易于制造与检修，但粉碎周期长，能耗大，噪声大，单机生产能力有限，适用于小批量的生产[3]。典型设备有球磨机和棒磨机，典型型号为QM -30 型，生产能力、成品粒度和功耗分别为120 - 150 kg / h、20 -40 μm 和100 -110 KW[4]。

振动式粉碎是利用球形或棒形磨介作高频振动，从而产生冲击、摩擦和剪切等作用力，使物料在极短的时间被粉碎。此法生产能耗低，可加工不同粒度的产品，适用于具有不同粒度要求的粉碎，但前期投资较大，设备对水分较敏感[5]。典型设备有振动磨，典型型号为ZD - 100 型，生产能力、成品粒度和功耗分别为 350 - 450 kg/h、30 - 100 μm和200 -250 KW[4]。

气流式粉碎是利用空气、过热蒸汽或其它气体通过喷嘴喷射作用成为高能气流，高速气流使物料在悬浮输送状态下相互发生剧烈冲击、碰撞和摩擦等作用，使物料成为超微粒子。此法粉碎粒度细而均匀、产品受污染较少，生产过程连续，适于大多数药物的粉碎，特别适用于低熔点、热敏性及高硬度物料的粉碎[5]。常见的气流粉碎设备有立式环形气流粉碎机、对冲式气流粉碎机和超音速气流粉碎机，典型设备有气流超微粉碎机，典型型号为QL - 120 型，生产能力、成品粒度和功耗分别为350 - 400 kg / h、10 -45 μm 和250 -300 KW[4]。

1.2.2 湿法粉碎

湿法粉碎主要是利用液体高压粉碎机对物料进行粉碎。对于热敏性物料，可使用低温超微粉碎，将物料冷却至脆性状态，再进行粉碎，可有效避免热敏性物质分解[3]。

液体高压粉碎机是利用高压使液体高速流过狭窄的缝隙，液体中的物料因受到高速剪切及对流撞击等作用力而粉碎。适用于细胞破碎、饮料均质和制备各种浆液及乳化液，广泛用于生物、医药、化工及食品等行业。常见的液体高压粉碎机有高压均质机和胶体磨。

高压均质机可使悬浮液状态的物料在超高压（最高可达400 MPa）作用下，高速流过均质腔，由于急剧的速度梯度产生强烈的剪切力，使液滴或颗粒发生变形和破裂，最终达到均质的目的[5]。常用于生物工程产品的细胞破碎、食品中的均质和乳化。

胶体磨是通过转子的极速旋转，使物料受到强烈的剪切、摩擦而逐渐粉碎，设备易于维护，结构简单，适用于黏度较高的物料，广泛用于食品、化工、医药及建筑领域[5]。

2 超微粉碎技术在食品加工中的应用

2.1开发新型营养食品

2.1.1 功能食品

超微粉碎技术可作为开发功能性食品的一种前处理手段，Zhu 等[6]制备了苦瓜超微粉，并用于糖尿病患者的治疗，发现食用1周后患者血糖从 21. 40 mmol/L 降至 12. 54 mmol/L，表明苦瓜超微粉具有较好的抑制糖尿病的性能，可作为降血糖性功能食品开发利用。Sun 等[7]制备了杏鲍菇超微粉，并研究其在小鼠体内的免疫调节和抗氧化作用，结果发现，杏鲍菇超微粉具有良好的抗氧化、抗病毒和抗肿瘤功能，Kurek 等[8]将燕麦纤维超微粉以一定质量比加入小麦粉面团中，随着超微粉比例的增加，面团体积变小，含水量及弹性增加，为开发高膳食纤维含量的面包提供了参考。

2.1.2 软饮料

  当前，市面上很多软饮料就是通过利用气流微粉碎技术开发出来的。生活中普遍使用开水冲泡茶叶，然而一些难以溶解的成分仍残存在茶叶当中，如各种蛋白质以及丰富的维生素 A、K、E 等，导致人体难以对茶内的营养物质进行完全吸收，促使茶叶原本的养生保健功能降低。如果把干燥下的茶叶通过超微粉碎技术制作成粉茶，促使粉体的粒径小于 5μm，把即冲即饮代替传统开水冲泡的方式，那么茶叶内各种丰富的营养物质就可被人体有效吸收。

2.2 提高功能成分溶出率

2.2.1 提高低分子量活性物质溶出率

  超微粉碎技术有助于提高功能成分溶出率，在提取茶多酚、黄酮及多糖等低相对分子质量活性物质方面应用最为突出[9]。张阳等[10]选用冲击磨制备红茶超微粉，茶粉粒径缩小至2. 42 μm，比表面积和氧碳元素比增大，结晶度降低，表面暴露的纤维素含量增多，沸水浸提过程中，茶多酚和可溶性糖含量为常规粉碎茶粉的2倍左右，实现了茶粉的高效利用。Zaiter 等[11]研究了绿茶粉的粒径对其抗氧化活性及功能成分提取率的影响，发现随着茶粉粒径的减小，总酚、总黄酮及儿茶素溶出率逐渐增加，茶粉抗氧化活性显著提升。 Xiao 等[12]将红茶进行超微粉碎，超微粉粒径为1. 6 μm，细胞破碎率达100%，在5 min内，水溶性多糖、总多酚、咖啡因及水溶性固体溶出率分别提高了 5、3. 5、4 和2. 25 倍，明显改善了红茶的口感。

2.2.2 提高中、高相对分子质量活性物质溶出率

超微粉碎技术在提取中、高相对分子质量活性物质中应用十分广泛，在膳食纤维提取中的应用更为突出[13]。陈铭等[14]研究发现，莲子心经超微粉碎后，粒径明显减小，细胞破壁率增加，总黄酮和总酚提取率分别提高了21. 82% 和24. 09% ，并可显著提高莲子心的还原能力和细胞内抗氧化活性。Chen 等[15]对红米进行超微粉碎后，红米中二苯基苦酰肼基自由基( Diphenyl picryl hydrazinyl radical，DPPH) 自由基清除率、总酚及还原能力分别提高37. 49% 、119. 93% 和 92. 43% 。高虹等[16]用气流式超微粉碎机制备粒径为 8. 05 μm 的香菇柄超微粉，经超微粉碎，香菇柄活性多糖溶出率提高一倍多，可溶性膳食纤维质量分数提高到 15. 64% ，持水力、持油力和膨胀力分别提高了 37% 、46% 和109% ，生理活性大大增强。

2.3 资源最大化利用

2.3.1 果蔬资源

果蔬加工过程中会产生大量的果皮、果核等废弃物，丢弃后既污染环境，又浪费资源．超微粉碎技术可将上述废弃物转变为可利用物质，有助于推进食品的深加工及提高食品的附加值[17]。Zhong 等[18]所制备的石榴皮超微粉，粒径仅为原粉的 1 /46，且随着粉体粒径的减小，其表面积和堆积密度分别提高 7. 46 和 1. 15 倍，持水率、多酚和黄酮类物质的释放率均有很大提高，这是因为超微粉碎技术使石榴皮粉的表面积增大，导致活性成分快速溶出。李兆路等[19]制备的桑葚果超微粉，其粒径低至 21 μm，溶解度及可溶性固形物分别提高13%和 22% 。 Zhao 等[20]制备了粒径为8. 34μm的姜粉，通过傅里叶红外光谱仪、X 射线衍射及扫描电子显微镜检测了不同粒径姜粉的结构及官能团组成，发现随着姜粉粒径地减小，纤维素的刚性和有序结构被破坏，粉体的结晶度和强度有所增加，说明超微粉碎技术有助于提高食品材料的理化性能。

2.3.2 水产品资源

目前，集约化大规模生产水平逐渐提高，生产过程中丢弃的水产品废弃壳及下脚料越来越多，造成环境污染与资源浪费。运用超微粉碎技术可有效解决上述问题，将水产品加工过程中产生的副产品转化成可利用物质，实现天然生物资源的最大化利用，改善水产品的特性，拓宽其应用范围，添加产品种类。

陈宇航等[21]用虾头、虾壳及猪肉制备了超细虾壳粉高钙肉肠，其含钙量达质量分数 0. 26% ，为风味色泽俱佳的高钙产品。此外，这些副产品超微粉还可以有效处理水体污染问题。薛宇航[22]将废弃蟹壳进行超微粉碎，结果发现: 超细蟹粉对铅、镍、铜等重金属有较强的吸附性，有助于改善水体污染的问题。

2.3.3 畜禽资源

我国每年肉类总产量超千万吨，但畜禽类骨骼及动物内脏制品均未得到充分利用。实际上鲜骨富含高质量蛋白质、钙、铁、维生素等营养物质，有促进大脑发育、增强机体免疫力、加强细胞代谢和美容养颜等功效。传统的蒸煮方式不能使这些营养物质充分溶出，但利用超微粉碎技术，可将其制成骨粉，既保留了有效成分，又增强了机体的吸收率。

王梦娇[23]用超微粉碎技术制得梅花鹿骨微粉，并制成骨粉钙片，经检测，鹿骨微粉含有多种氨基酸等营养物质，蛋白质、脂肪、钙及磷质量分数分别为28. 34% 、11. 49% 、24. 95% 和12. 57% ，远高于羊骨微粉与猪骨微粉，且钙磷比例为 1.98:1，可保证机体较好地吸收营养成分。马峰等[24]的研究表明: 与普通骨粉相比，食用超细骨粉的大鼠对钙的吸收能力较强，骨钙浓度及骨密度较大，并发现超细骨粉具有增加骨密度的作用。毕景硕等[25]制备了梅花鹿骨粉，并对其进行酶解，结果发现，对鹿骨进行微粒化及酶解后，骨粉钙质量分数提高21. 1% ，有效促进了钙的利用。

3 超微粉碎在食品市场的前景展望

我国对膳食纤维食品的研究还处于起步阶段，然而市场前景十分乐观。随着人们生活水平的逐步提高，对饮食要求越来越高，由于膳食不合理引起的糖尿病、心血管疾病等的发病率逐年上升。研究结果显示，膳食纤维对于改善我国不同年龄人群、不同性别的营养状况具有重要的作用。仅以老年人为例，我国老年人的数量已超过1 亿人，潜在的消费者以 100 万人计算，每人每天补充膳食纤维 4g，全年的需求量将达到 1460t。如果再加上作为食品营养强化剂使用以及其他人群使用，每年的需求量将更大。国内医学营养专家表示，纤维食品将成为 21 世纪的主导食品。由此可知，超微粉碎技术及其在食品加工中的应用将会得到长足的发展。

采用超微粉碎技术，对甜菜渣、果皮、米糠、麦麸以及畜骨等进行超微粉碎获得膳食纤维已成为一种国际潮流。超微粉碎技术的经济效益以及生态效益都很具有潜力。西方的发达国家对膳食纤维的研究、开发已形成一定的产业规模，同时在食品市场上占有一席之地。美国利用超微粉碎技术，以全美最上乘的棕金车前谷为原料研制的“金谷纤维王”在美国问世后风靡欧美等发达地区。据悉，欧美国家，食用纤维素的年销售额已达100多亿美元，市场利润非常的丰厚。与此同时，美国还成立了膳食纤维协会，促进、协调膳食纤维食品的发展。

4 总结

   对于食品加工行业来说，为了满足市场日益增长需求量，满足人们对于口感的挑剔，进一步提高物料利用率，实现经济效益。在加工过程中应用超微粉碎技术，增加口感，丰富产品结构，开发出更多绿色、健康、环保、方便食用的食品，推进食品加工行业可持续发展的同时进一步改善人们的生活质量。

我们应该清楚的认识到，当前国内针对超微粉碎技术及其在食品加工中的应用研究和探讨仍处于起步阶段，其发展进程任重道远。与此同时，本文借助于深入分析超微粉碎技术及其在食品加工中的应用的实际发展情况，从而让人们更加详细地了解在超微粉碎技术及其在食品加工过程当中的重点，以至于做好相关的工作。总之，超微粉碎技术在企业经营中扮演者重要的角色，处于整个企业经营的核心地位，而超微粉碎技术则是食品加工的重中之重。

参考文献

[1] 王亮.超微粉碎技术在食品加工中的应用[J]. 现代商贸工业,2004(1):47-48.

[2] 赵海军,史建新. 超微粉碎技术在食品加工中的应用[J]. 农产品加工,2000(4): 28-29.

[3] 殷涌光,于庆宇,罗陈,等. 食品机械与设备[M]. 北京: 化学工业出版社,2007: 68-71.

[4] 赖宣. 超微粉碎技术在蜜饯果丹加工中的应用[J]. 轻工科技,2016( 3) : 11-12.

[5] 邓立,朱明. 食品工业高新技术设备和工艺[M]. 北京: 化学工业出版社,2007: 5-15.

[6] ZHU Y, DONG Y, QIAN X, et al. Effect of superfine grinding onantidiabetic activity of bitter melon powder [J]. Int J Mol Sci, 2012, 13( 11) : 14203-14218.

[7] SUN Y, MA Y, XU Z, et al.  Immunoregulatory role of superfinepowder through intercellular communication of cytokines [J]. Food Agr Immun, 2014, 25( 4) : 586 -599.

[8] KUREK M, WYRWISZ J, PIWIN S M, et al. The effect of oat fi-bre powder particle size on the physical properties of wheat bread rolls [J].  Food Technol Biotech,2016, 54( 1) : 45- 51.

[9] 张炳文. 超微粉碎技术在中低档茶叶食品开发中的应用[C] // 第十五届中国科协年会: 科技创新与茶产业发展论坛论文集. 中国科协年会, 2013: 33 - 35.

[10] 张阳,肖卫华, 纪冠亚,等.机械超微粉碎与不同粒度常规粉碎对红茶理化特性的影响[J].农业工程学报,2016,32( 11) : 295- 301.

[11] ZAITER A, BECKER L, KARAM M,et al. Effect of particle size on antioxidant activity and catechin content of green tea powders [J]．.Int J Food Sci Tech,2016,53( 4) : 2025-2032.

[12] XIAO W, ZHANG Y, FAN C, et al. A method for producing su-perfine black tea powder with enhanced infusion and dispersion property [J]. Food Chem,2017,214: 242-247.

[13] ZHU K X, HUANG S, PENG W, et al. Effect of ultrafine grind-ing on hydration and antioxidant properties of wheat bran dietary fi-ber [J]. Food Res Int, 2010, 43( 4) : 943- 948.

[14] 陈铭,薛琪，,沈婷,等. 超微粉碎对莲子心活性成分提取率及抗氧化能力的影响 [J]. 现代食品科技,2016,32( 11) .

[15] CHEN Q M, FU M R, YUE F L, et al. Effect of superfine grinding on physicochemical properties, antioxidant activity and phenolic content of red rice ( Oryza sativa L) [J]. Pol J Food Nutr Sci, 2015, 06( 14) : 1277-1284.

[16] 高虹,史德芳,何建军,等. 超微粉碎对香菇柄功能成分和特性的影响 [J]. 食品科学,2010,31( 5) : 40-43.

[17] 高丽霄,林汉卿,刘梅森. 超微粉碎技术在食用与药用农产品加工中的应用 [J]. 食品工业,2013,34( 6) : 163-167.

[18] ZHONG C, ZU Y, ZHAO X, et al. Effect of superfine grinding on physicochemical and antioxidant properties of pomegranate peel [J]. Int J Food Sci Tech,2015,51( 1) : 212- 221.

[19] 李兆路,陈芹芹,毕金峰,等. 超微粉碎技术对桑椹果粉理化特性的影响[J]. 食品科技,2014,39( 12) : 101-106.

[20] ZHAO X, ZHU H, CHEN J, et al. FTIR., XRD and SEM analysis of ginger powders with different size [J]. J Food Proc Pres,2015,39( 6) : 2017-2026.

[21] 陈宇航,部建雯,岳凤丽,等. 超细虾壳粉高钙肉肠加工工艺研究[J]. 食品工业,2016,37( 1) : 67-71.

[22] 薛宇航. 超细蟹粉对污染水体重金属的吸附作用研究[J]. 安徽农业科学,2011,39( 10) : 6011-6013.

[23] 王梦娇. 天然保健鹿骨微粉及骨粉钙片的研究[D]. 长春: 吉林大学,2015.

[24] 马峰,周倩,李梦洁,等. 普通骨粉和超细骨粉改善骨密度功能比较[J]. 食品研究与开发,2014,35( 2) : 17-21.

[25] 毕景硕,张莹,刘幸福,等. 天然保健鹿骨钙粉的制作工艺的研究[J]. 食品科技,2015,40( 3) : 122-126.