植物中含有大量的蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、纖維素、微量元素等有機(jī)物,以及數(shù)十種人體必需的無機(jī)礦物元素及藥物成分,但是如果不將其破壁,些成分就不會(huì)被充分吸收。通過適宜的物理粉碎技術(shù)可將其破壁,從而使其有效成分被充分利用。在物理粉碎技術(shù)中,球磨技術(shù)以其高效率、低成本而受人青睞。但在納米粉體制備中,尤其是納米植物粉體制備方面,球磨技術(shù)遇到了新的挑戰(zhàn),顆粒不均勻,污染嚴(yán)重,加工時(shí)間過長等不足之處使其一度受到輕視。近年來,國內(nèi)研究人員對多維擺動(dòng)式納米球磨技術(shù)和多層次分級(jí)納米球磨技術(shù)進(jìn)行了深入研究,并對其進(jìn)行了改進(jìn),較好地解決了納米植物粉體制備的技術(shù)難題。
■罐體夾套循環(huán)水冷卻降低溫度
多維擺動(dòng)式納米球磨技術(shù)和多層次分級(jí)納米球磨技術(shù)均屬高能球磨,會(huì)迅速升溫,易使植物粉體焦化、碳化,為保持植物成分不變,保持恒定的低溫是首先需要解決的問題。封閉式球磨法雖然可以加液氮冷卻,但由于液氮的純度問題(通常液氮純度難以控制,植物容易受到污染),生產(chǎn)成本又高,而實(shí)踐證明,采用罐體夾套循環(huán)水冷卻,能夠有效地控制加工過程的溫度。
■多種方法控制原料濕度
通常植物干品含水量在5%~10%左右,使植物的韌性、彈性增加。為了增加其脆性,需去掉其中的水份,將微米粉體在55℃干燥4~6小時(shí),干燥后再球磨加工,取得較好效果。如采用實(shí)驗(yàn)型設(shè)備做小樣,可將根、莖、皮、葉、花、果搗碎(或小型粉碎機(jī)粗粉)直接干燥后裝罐。如采用鮮嫩植物,則先用傳統(tǒng)粉碎機(jī)打漿,再用高能球磨機(jī)制備納米植物漿料,然后噴霧干燥。
■濕法漿磨法減弱物料黏韌性
一般植物藥材中均含糖分,而含糖量過高會(huì)產(chǎn)生黏韌性問題,含油過多、含膠質(zhì)過多也會(huì)出現(xiàn)黏韌性問題,如熟地、枸杞、大棗、乳香、沒藥等,易在球磨中粘球、粘罐、結(jié)球成團(tuán),不能達(dá)到好的粉碎效果。這些品種,如采用深冷凍球磨,則需加液氮會(huì)污染植物,冰箱冷凍取出加料會(huì)產(chǎn)生回溫問題。對此,建議采用濕法漿磨,方法是:傳統(tǒng)粉碎后加水?dāng)嚦蓾{料,然后用球磨制備成納米漿料,達(dá)到球磨效果后取出,采用噴霧干燥,較好地解決了此問題,保留了原植物的特性。
■納米氧化鋯球可減少污染
球磨技術(shù),尤其是高能球磨技術(shù)污染問題很突出,如果采用鋼球,不做冷卻降溫,物料污染很嚴(yán)重。在采用水冷卻降溫后,將鋼球換成納米氧化鋯球,將罐體也換成氧化鋯內(nèi)襯,使物料的污染降到最低。如果是粉碎植物,半年才換一次磨球,可見污染相當(dāng)?shù)。加之鋯元素也是人體牙齒與骨骼所需求的微量元素,在食品、保健品中有極微量的鋯元素存在,有益無害。
■利用添加劑提高顆粒分散性
植物粉碎到納米尺寸,其比表面積很大,表面能很高,表面電荷很多,加之其中為親水性物質(zhì),極易吸水產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象,團(tuán)聚的納米植物粉體用水沖時(shí)很難分散,易產(chǎn)生沉淀,影響感觀效果,口感也不佳?朔巳秉c(diǎn)的方法一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。近年,國內(nèi)研究人員摸索出兩套行之有效的方法:是磨前將微米級(jí)物料中加入分散劑,在球磨過程中進(jìn)行表面改性,清除表面能,消除表面靜電,提高其分散性;另一種是在球磨前在微米級(jí)物料中加入表面改性劑,通過球磨過程的研磨分散,對納米植物顆粒表面進(jìn)行改性處理,提高其分散性,可以長時(shí)間不出現(xiàn)沉淀。
■粒度控制在120~180納米為宜
在藥用植物粉體加工中,納米植物粉體的平均粒徑不應(yīng)小于100納米,在120~180納米之間最好,因?yàn)榇藚^(qū)間植物不但破壁,其內(nèi)的細(xì)胞也已經(jīng)打碎,其物理細(xì)化過程已經(jīng)完成,可達(dá)到營養(yǎng)及藥物成分的充分吸收作用(用于研究病毒的植物除外)。如果一味追求過小粒徑,使其達(dá)到100納米以下,則會(huì)增加其改性、變性及產(chǎn)生毒副作用的風(fēng)險(xiǎn)。納米植物加工目的是為了提高其高吸收度,而以其生產(chǎn)新的改性材料,則言之尚早。
均勻度分布愈集中,則表示顆粒愈均勻。球磨制備納米粉體的均勻度不佳,所以用來制備金屬等嚴(yán)格地納米改性材料很不理想。但用來制備納米植物粉體則很適用,因?yàn)榧{米植物物理加工是為了“保性”而不是改性。
目前顆?刂拼蟛糠衷60~180納米。控制要點(diǎn)為最大程度地降低球磨時(shí)間。一般采用三步法:先經(jīng)傳統(tǒng)粉碎,再經(jīng)氣流粉碎(氣流粉碎是物料之間的撞擊,并不增加鐵的污染),然后將微米級(jí)物料進(jìn)行高能球磨制備成納米粉體,大大地縮短球磨時(shí)間,減少污染。經(jīng)過前兩步的控制(如粉碎、過篩、氣流粉碎、再過篩)使球磨顆粒不均勻的問題能在很大程度上得到解決,從而達(dá)到預(yù)期均勻度。