食品超微粉碎技術研究新進展

余明遠

(福建省福州市工業產品生產許可證審查技術中心 350025)

超微粉碎技術是近20年國際上發展起來的一項新技術。目前已成功應用于化工、醫藥、機械等許多行業。美國、日本市售的果味涼茶、凍干水果粉、超低速凍龜鱉粉、海帶粉、花粉和胎盤粉等多是采用超微粉碎技術加工而成，我國也于20世紀90年代將此技術應用于花粉制品，一些口感好、營養配比合理、易消化吸收的功能性食品 (如山楂粉、魔芋粉、香菇粉等)應運而生［1］。

1 超微粉碎技術原理及特點

超微粉碎是利用機械或流體動力的方法克服固體內部凝聚力使之破碎，從而將3 mL以上的物料顆粒粉碎到1000 μm以下的操作技術，是20世紀70年為適應現代高新技術發展而產生的一種物料加工高新技術。超微細粉末是超微粉碎的最終產品，具有一般顆粒所沒有的特殊理化性質，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化學反應活性等。因此，超微細粉末已廣泛應用于食品、化工、醫藥、化妝品、農藥、染料、涂料、電子及航空航天等許多領域。超微粉碎技術具有速度快、粒徑細、分布均勻、可低溫粉碎、節省原料、減少污染的優點。

2 超微粉碎技術在食品工業中的應用及發展前景

超微粉碎技術廣泛用于軟飲料、果蔬、糧食、水產品、功能性食品、調味品、畜禽制品、冷食制品等加工領域，在食品加工中的應用有兩方面的重要意義:一是改善食品的口感，且有利于營養物質的吸收;二是能將原來不能充分吸收或利用的原料重新利用，配制和深加工成各種功能食品，開發新食品材料，增加新食品品種，提高資源利用率。

我國食品工業總產值在工業部門中的比重已躍居第1位，達到5000億元的規模，但產品結構不盡合理，深加工產品即食品制造業只占16%。目前，促進食品工業的深加工，提高產品附加值已成為社會和企業的共識。因此，超微粉碎技術作為一種高新技術，在食品加工中將有廣闊的應用前景。

3 超微粉碎技術的新進展

目前國內外食品超微粉碎技術的研究取得一些新進展。

3.1 超微粉碎苦瓜粉抗糖尿病活性的研究

朱英等通過凍干超微粉碎技術，將苦瓜粉碎制粉，試驗發現食用該粉能夠降低人體空腹血糖水平，證明其具有較高的抗糖尿病活性［2］。分析苦瓜凍干超微粉碎粉末和苦瓜熱風干燥粉末組成的差異，可以得出結論:冷凍干燥超微粉碎處理有利于提高其抗糖尿病物質的活性，這將為直接利用苦瓜作為一個合適的減輕糖尿病癥狀的功能性食品提供重要參考價值。

3.2 低溫超微粉碎系統

低溫超微粉碎是一種改良的常溫超微粉碎的新方法。Jon Trembley［3］開發出一種新的低溫粉碎系統，與其他技術相比，低溫超微粉碎系統一般可以增加100%的吞吐量，同時保持相同的顆粒尺寸分布。而且，也可以在相同的吞吐量下實現更精細的研磨，同時使產品的粒徑分布區間變窄。低溫研磨有明顯的優勢，例如食品包裝行業的塑料薄膜生產，要求超微塑料薄膜彈性好，足以承受高溫烹調，同時能夠保持食品的新鮮度。

Murlidhar Meghwal等［4］研究了環境和低溫粉碎的關系，測試低溫粉碎的優越性和常溫粉碎的弊端。比較研究表明，常溫粉碎比低溫粉碎需要更多的電力及特殊能量;粒度大小分析表明，低溫粉碎產生較粗顆粒。低溫粉碎食品具有更高的揮發性油狀物含量，其粉末具有較好的新鮮度、較低的白色度指數以及較高的黃色度指數。

3.3 超微粉碎粉末的流態化

由于超微粉碎粉末的獨特性能，可以產生非常小的初級粒徑且每單位質量的表面積非常大，適用的加工范圍廣泛，其應用范圍不斷擴大。超微粉碎粉末的分散被認為是超微粉碎粉末處理前的關鍵技術，氣體流態化是最好的可用于分散和處理這些顆粒的技術，但顆粒不容易被流態化分開，而傾向于形成大型多孔聚集［5－7］。

3.4 淀粉樣超微米粉制作方法和噴霧干燥對游離脂肪酸形成的影響

Harmeet Guraya等［8］試驗證明，噴霧干燥使超微米粉中的脂質和游離脂肪酸的百分比含量顯著減少。噴霧干燥超微米粉所得產品的脂質和游離脂肪酸的百分比含量與其原料的稻米類型、直鏈淀粉含量和出口處溫度相關。存儲后出口處溫度為80℃、50℃、115℃時所形成的超微米粉的游離脂肪酸含量比對照樣品 (未處理的超微米粉)低很多。

3.5 小麥麥麩的食品應用——濕磨和酶處理效果

Olli－Pekka Lehtinen 等［9］發現，磨碎加工的小麥麩皮可以提供一種提高食品中膳食纖維含量膳食的方式，但也會影響食品的口感、顏色和苦味。此外，試驗也觀察到酶處理后的不溶性和可溶性纖維含量的比例和效果的變化。由于加入一定比例的麩皮 (為保證膳食纖維的含量)，面包的性能降低。此外，Olli－Pekka Lehtinen等也發現濕磨麩皮的餾分可以應用于小吃和飲料。

3.6 食品產品的亞微米粉碎

通常食品貯藏中會加入防腐劑以防止微生物的生長，這對于食品生產企業是很關鍵的工序。而在Stephen HENNART［10］構建的模型中，食品涂層中顆粒的分布是非常重要的。降低粒子的大小或增加其濃度，可以使特定的顆粒數增加，因此，基質中粒子分布發生了變化、顆粒之間的距離減小，在食品涂層中的擴散分子抵達兩個粒子中間的位置快些，這樣就可以增加食物的保質期。

3.7 在工業化研磨中小麥的磨碎特點

研磨機加工效果對小麥研磨技術發展非常重要，對面粉出粉率有很大的影響。Gheorghe Voicu等［11］的單軸壓縮試驗研究表明，破碎力導致小麥種子的相對變形和絕對變形對研磨能量影響很大。小麥水分含量低導致更高的彈性系數值和較低的斷裂能量值，這表明濕度大的種子比干種子有更大的可塑性，所以在研磨時需要消耗更高的能量。

3.8 利用超微研磨評價新的小麥品種品質

一項研究對加拿大西部小麥育種項目小麥品系的研磨和功能品質進行了評價。與對照品種相比，在相同的出粉率下，超微粉碎樣品的灰分含量低，這表明應用此技術目前的品種可以提取更多的面粉，同時滿足客戶對灰分含量的要求。相反，如果樣品在相同的出粉率下比對照品種具有更高的灰分含量，那么樣品研磨后將會有較低的出粉率。

4 展望

超微粉碎技術是公認的21世紀十大食品科學技術之一。超微粉碎技術能使食品粉體具有良好的分散性、吸附性、溶解性、化學活性、生物活性等特質。超微粉碎技術給食品加工帶來了革命性的變化，極大地提高了加工食品的營養吸收率，甚至很多動植物的不可食用部分通過超微粉碎技術加工后也可被人體吸收。這些突出的優勢使得食品超微粉碎技術在發達國家受到極大重視，通過與其他先進食品加工技術的結合，食品超微粉碎技術將不斷成熟和發展。中國在2011年已超過美國成為全球最大的食品市場，公眾對食品質量的關注也達到了前所未有的程度，這些為食品超微粉碎技術的發展和應用提供了更為廣闊的空間。

［1］張潔，于穎，徐桂花.超微粉碎技術在食品工業中的應用［J］.農業科學研究，2010(31):52－54.

［2］ZHU Y，DONG Y，QIAN X，etal.Effect of superfine grinding on antidiabetic activity of bittermelon powder［J］.International Journal of Molecular Sciences，2012，13(11):14203－14218.

［3］JON TREMBLEY.A cool approach to size reduction［Z］.CryogenicSystems，2010(7).

［4］MEGHWAL M，GOSWAMI T K.Cryogenic grinding of spices is a novel approach whereas ambient grinding needs improvement［J］.Food Science and Technology，2010(4):24－37.

［5］ZHU C，YU Q，DAVE R N，et al.Gas fluidization characteristics of nanoparticle agglomerates［J］.AIChE J，2005，51:426 －439.

［6］VAOMMEN J R，PFEFFER R.Fluidization of nanopowders experiments，modeling，and applications［C］.Gyeong－ ju，Korea:13th International Conference on Fluidization，2010.

［7］SHABANIAN J，F FOTOVAT，BOUFFARD J，etal.Fluidization behavior in a gas－solid fluidized bed with thermally induced inter－particleforces［C］.Sunriver Resort，Oregon，US:10th International Conference On Circulating Fluidized Beds And Fluidization Technology－ CFB －10，Engineering Confrences International，2011.

［8］GURAYA H，LIMA I，CHAMPAGNE E.Method of creating starch－like ultra－flne rice flour and effect of spray drying on formation of free fatty acid［C］.Starch，2010.

［9］LEHTINEN O.Modifying Wheat Bran for Food Applications–Effect of Wet Milling and Enzymatic Treatment Alaotsikko［D］.Metropolia University of Applied Sciences，Bachelor of Engineering，Bio and Food Technology，Bachelor＇s Thesis，2012.

［10］HENNART S.Sub－micron grinding of a food product［D］.Delft University of Technology，2011.

［11］VOICU G，BIRIS S，STEFAN E.Grinding Char－ acteristics of Wheat in Industrial Mills ［J］.Food Industry，2013(15):324－354.