食品超微粉碎技术研究新进展

余明远

(福建省福州市工业产品生产许可证审查技术中心 350025)

超微粉碎技术是近20年国际上发展起来的一项新技术。目前已成功应用于化工、医药、机械等许多行业。美国、日本市售的果味凉茶、冻干水果粉、超低速冻龟鳖粉、海带粉、花粉和胎盘粉等多是采用超微粉碎技术加工而成，我国也于20世纪90年代将此技术应用于花粉制品，一些口感好、营养配比合理、易消化吸收的功能性食品 (如山楂粉、魔芋粉、香菇粉等)应运而生［1］。

1 超微粉碎技术原理及特点

超微粉碎是利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎，从而将3 mL以上的物料颗粒粉碎到1000 μm以下的操作技术，是20世纪70年为适应现代高新技术发展而产生的一种物料加工高新技术。超微细粉末是超微粉碎的最终产品，具有一般颗粒所没有的特殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学反应活性等。因此，超微细粉末已广泛应用于食品、化工、医药、化妆品、农药、染料、涂料、电子及航空航天等许多领域。超微粉碎技术具有速度快、粒径细、分布均匀、可低温粉碎、节省原料、减少污染的优点。

2 超微粉碎技术在食品工业中的应用及发展前景

超微粉碎技术广泛用于软饮料、果蔬、粮食、水产品、功能性食品、调味品、畜禽制品、冷食制品等加工领域，在食品加工中的应用有两方面的重要意义:一是改善食品的口感，且有利于营养物质的吸收;二是能将原来不能充分吸收或利用的原料重新利用，配制和深加工成各种功能食品，开发新食品材料，增加新食品品种，提高资源利用率。

我国食品工业总产值在工业部门中的比重已跃居第1位，达到5000亿元的规模，但产品结构不尽合理，深加工产品即食品制造业只占16%。目前，促进食品工业的深加工，提高产品附加值已成为社会和企业的共识。因此，超微粉碎技术作为一种高新技术，在食品加工中将有广阔的应用前景。

3 超微粉碎技术的新进展

目前国内外食品超微粉碎技术的研究取得一些新进展。

3.1 超微粉碎苦瓜粉抗糖尿病活性的研究

朱英等通过冻干超微粉碎技术，将苦瓜粉碎制粉，试验发现食用该粉能够降低人体空腹血糖水平，证明其具有较高的抗糖尿病活性［2］。分析苦瓜冻干超微粉碎粉末和苦瓜热风干燥粉末组成的差异，可以得出结论:冷冻干燥超微粉碎处理有利于提高其抗糖尿病物质的活性，这将为直接利用苦瓜作为一个合适的减轻糖尿病症状的功能性食品提供重要参考价值。

3.2 低温超微粉碎系统

低温超微粉碎是一种改良的常温超微粉碎的新方法。Jon Trembley［3］开发出一种新的低温粉碎系统，与其他技术相比，低温超微粉碎系统一般可以增加100%的吞吐量，同时保持相同的颗粒尺寸分布。而且，也可以在相同的吞吐量下实现更精细的研磨，同时使产品的粒径分布区间变窄。低温研磨有明显的优势，例如食品包装行业的塑料薄膜生产，要求超微塑料薄膜弹性好，足以承受高温烹调，同时能够保持食品的新鲜度。

Murlidhar Meghwal等［4］研究了环境和低温粉碎的关系，测试低温粉碎的优越性和常温粉碎的弊端。比较研究表明，常温粉碎比低温粉碎需要更多的电力及特殊能量;粒度大小分析表明，低温粉碎产生较粗颗粒。低温粉碎食品具有更高的挥发性油状物含量，其粉末具有较好的新鲜度、较低的白色度指数以及较高的黄色度指数。

3.3 超微粉碎粉末的流态化

由于超微粉碎粉末的独特性能，可以产生非常小的初级粒径且每单位质量的表面积非常大，适用的加工范围广泛，其应用范围不断扩大。超微粉碎粉末的分散被认为是超微粉碎粉末处理前的关键技术，气体流态化是最好的可用于分散和处理这些颗粒的技术，但颗粒不容易被流态化分开，而倾向于形成大型多孔聚集［5－7］。

3.4 淀粉样超微米粉制作方法和喷雾干燥对游离脂肪酸形成的影响

Harmeet Guraya等［8］试验证明，喷雾干燥使超微米粉中的脂质和游离脂肪酸的百分比含量显著减少。喷雾干燥超微米粉所得产品的脂质和游离脂肪酸的百分比含量与其原料的稻米类型、直链淀粉含量和出口处温度相关。存储后出口处温度为80℃、50℃、115℃时所形成的超微米粉的游离脂肪酸含量比对照样品 (未处理的超微米粉)低很多。

3.5 小麦麦麸的食品应用——湿磨和酶处理效果

Olli－Pekka Lehtinen 等［9］发现，磨碎加工的小麦麸皮可以提供一种提高食品中膳食纤维含量膳食的方式，但也会影响食品的口感、颜色和苦味。此外，试验也观察到酶处理后的不溶性和可溶性纤维含量的比例和效果的变化。由于加入一定比例的麸皮 (为保证膳食纤维的含量)，面包的性能降低。此外，Olli－Pekka Lehtinen等也发现湿磨麸皮的馏分可以应用于小吃和饮料。

3.6 食品产品的亚微米粉碎

通常食品贮藏中会加入防腐剂以防止微生物的生长，这对于食品生产企业是很关键的工序。而在Stephen HENNART［10］构建的模型中，食品涂层中颗粒的分布是非常重要的。降低粒子的大小或增加其浓度，可以使特定的颗粒数增加，因此，基质中粒子分布发生了变化、颗粒之间的距离减小，在食品涂层中的扩散分子抵达两个粒子中间的位置快些，这样就可以增加食物的保质期。

3.7 在工业化研磨中小麦的磨碎特点

研磨机加工效果对小麦研磨技术发展非常重要，对面粉出粉率有很大的影响。Gheorghe Voicu等［11］的单轴压缩试验研究表明，破碎力导致小麦种子的相对变形和绝对变形对研磨能量影响很大。小麦水分含量低导致更高的弹性系数值和较低的断裂能量值，这表明湿度大的种子比干种子有更大的可塑性，所以在研磨时需要消耗更高的能量。

3.8 利用超微研磨评价新的小麦品种品质

一项研究对加拿大西部小麦育种项目小麦品系的研磨和功能品质进行了评价。与对照品种相比，在相同的出粉率下，超微粉碎样品的灰分含量低，这表明应用此技术目前的品种可以提取更多的面粉，同时满足客户对灰分含量的要求。相反，如果样品在相同的出粉率下比对照品种具有更高的灰分含量，那么样品研磨后将会有较低的出粉率。

4 展望

超微粉碎技术是公认的21世纪十大食品科学技术之一。超微粉碎技术能使食品粉体具有良好的分散性、吸附性、溶解性、化学活性、生物活性等特质。超微粉碎技术给食品加工带来了革命性的变化，极大地提高了加工食品的营养吸收率，甚至很多动植物的不可食用部分通过超微粉碎技术加工后也可被人体吸收。这些突出的优势使得食品超微粉碎技术在发达国家受到极大重视，通过与其他先进食品加工技术的结合，食品超微粉碎技术将不断成熟和发展。中国在2011年已超过美国成为全球最大的食品市场，公众对食品质量的关注也达到了前所未有的程度，这些为食品超微粉碎技术的发展和应用提供了更为广阔的空间。

［1］张洁，于颖，徐桂花.超微粉碎技术在食品工业中的应用［J］.农业科学研究，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.