超微粉碎技術(shù)的應(yīng)用

超微粉碎一般是指將物料顆粒粉碎至粒徑在30μm 以下的一種粉碎技術(shù)。物料處于超微狀態(tài)時,其粒徑尺度介于原子、分子和塊粒之間,有時被稱為物質(zhì)的第四態(tài)。超微粉碎技術(shù)通常又可分為微米級粉碎（1～100μm） 、亞微米級粉碎（0. 1～1μm） 、納米級粉碎（ 0. 001 ～ 0. 1 μm , 即1 ～ 100nm） 。在中藥資源開發(fā)中應(yīng)用的超微粉碎技術(shù)一般達(dá)到微米級粉即可使組織細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破壞,獲得所需的物料特性。顆粒的微細(xì)化導(dǎo)致的表面積和孔隙率增加、細(xì)胞壁的破壞使超微粉體具有*的物理化學(xué)性能,如良好的吸收性、吸附性、溶解性、化學(xué)活性、生物活性等。超微粉碎技術(shù)是中藥現(xiàn)代化技術(shù)中具有革命性的新技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn),將中藥牛黃進(jìn)行超微粉碎后,其理化性質(zhì)和療效會發(fā)生驚人的變化,在治療疑難絕癥中具有*的靶向作用。超微粉碎不僅可以提高中藥的生物利用度,有效降低中藥的毒副作用,增強(qiáng)臨床療效,而且更方便、經(jīng)濟(jì)。
1 　超微細(xì)胞破壁粉碎技術(shù)及設(shè)備簡介
    中藥的超微粉碎當(dāng)前主要指細(xì)胞級破壁微粉碎。中藥的主要藥效成分通常分布于細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞間質(zhì),以細(xì)胞內(nèi)為主。當(dāng)細(xì)胞破壁后其細(xì)胞內(nèi)有效成分暴露出來,藥物的釋放速度及釋放量增加,藥效可大幅度提高,而且起效速度快。藥材經(jīng)細(xì)胞級微粉碎后,顯微鏡下可觀察到僅有極少量完整細(xì)胞存在。細(xì)胞破壁超微粉碎是以破壞動植物類藥材細(xì)胞壁為目的的粉碎作業(yè),并不以細(xì)度為目的。細(xì)度作為一種宏觀的檢測手段,不能確切表達(dá)藥材粉末的真實情況,但細(xì)胞的破壁率越高其細(xì)度越細(xì)。
    超微粉碎的設(shè)備主要有振動磨、球磨機(jī)、振動磨、氣流磨等。
1. 1 　球磨機(jī)　常規(guī)球磨機(jī)一直是細(xì)磨過程中的主要加工設(shè)備,主要靠沖擊進(jìn)行破碎。當(dāng)物料粒徑小于20μm 時,其效率低、耗能大、加工時間長。由于球磨機(jī)生產(chǎn)效率低,粉碎時間長,一般在中藥資源的開發(fā)中不采用。攪拌球磨機(jī)是超微粉碎機(jī)中有前途而且能量利用率高的一種超微粉碎設(shè)備。它主要由攪拌器、筒體、傳動裝置和機(jī)架組成。工作時攪拌器以一定速度運(yùn)轉(zhuǎn)帶動研磨介質(zhì)運(yùn)動,物料在研磨介質(zhì)中利用摩擦和少量的沖擊研磨粉碎,使得在加工粒徑小于20μm 的物料時效率大大提高。
1. 2 　氣流磨　又稱流能磨或噴射磨,是利用壓縮空氣或過熱蒸汽為工質(zhì)產(chǎn)生高壓并通過噴嘴產(chǎn)生超音速氣流作為物料顆粒的載體,使顆粒獲得巨大的動能。兩股相向運(yùn)動的顆粒發(fā)生相互碰撞或與固定板沖擊,從而達(dá)到粉碎的目的。與普通機(jī)械式超微粉碎機(jī)相比,氣流粉碎機(jī)可將產(chǎn)品粉碎得更細(xì),粒度分布范圍更窄,即粒度更均勻。又因為氣體在噴嘴處膨脹可降溫,粉碎過程不伴生熱量,所以粉碎溫升很低,這一特性對于低熔點(diǎn)和熱敏性物料的超微粉碎特別重要。氣流粉碎機(jī)難以粉碎纖維性、韌性中藥材,而且在粉碎作業(yè)時存在相對高速氣流,可將藥物的揮發(fā)性成分帶走,造成藥效損失,所以不適用于植物性中藥材的超微粉碎,僅適
合具有一定脆性的中藥,如礦物、甲殼類、動物骨類中藥材等的粉碎。
1. 3 　振動磨　即高頻振動式超微粉碎設(shè)備。當(dāng)前德國、日本對動植物類藥的超微粉碎均選用振動磨。高頻振動式超微粉碎是利用球形或棒形磨介作高頻振動而產(chǎn)生的沖擊、摩擦、剪切等作用力來實現(xiàn)對物料的超微粉碎。振動磨用彈簧支撐磨機(jī)體,由一帶有偏心塊的主軸使其振動,磨機(jī)通常是圓柱形或槽形。振動磨的效率比普通磨高10～20倍,其粉磨速度比常規(guī)球磨機(jī)快得多,而且能耗低數(shù)倍。
2 　中藥超微細(xì)胞破壁粉碎技術(shù)的特點(diǎn)
2. 1 　提高中藥有效成分的生物吸收與利用率　一般性粉碎顆粒中多數(shù)細(xì)胞是完整的,其粒子由數(shù)個、數(shù)十個甚至更多的細(xì)胞組成。細(xì)胞中的有效藥用成分的溶出需穿過細(xì)胞壁才能進(jìn)入溶媒中,而后被機(jī)體吸收。由于相當(dāng)一部分細(xì)胞成分無法穿過細(xì)胞壁進(jìn)入溶媒,影響了有效成分的生物吸收度。中藥細(xì)胞經(jīng)超微粉碎破壁后,破壁細(xì)胞中的內(nèi)容物可直接接觸溶媒,其有效成分可以全部直接進(jìn)入溶媒被機(jī)體吸收,有效成分釋出量和釋出速度、單位時間內(nèi)機(jī)體吸收藥物有效成分的量都會比普通粉碎方法所獲得的中藥粉末高,其釋出的藥物有效成
分的種類也更多。藥物起效時間會顯著縮短,對機(jī)體的作用強(qiáng)度會更高、更全面。藥物進(jìn)入機(jī)體后一般先要經(jīng)過體內(nèi)有益菌群的作用。由于細(xì)胞級破壁微粉中藥粒子小,有益菌群的作用迅速而強(qiáng)烈,經(jīng)菌群作用的生成物的量值和濃度將明顯提高,這也有助于機(jī)體的吸收。
由于超微粉顆粒具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)等,使其對物質(zhì)的吸附性較大,因而加強(qiáng)細(xì)胞級微粉中藥對腸壁的粘附作用,使中藥粒子在腸內(nèi)停留時間延長,有利于藥物的吸收。經(jīng)過細(xì)胞級超微粉碎的藥物進(jìn)入胃中,可溶性成分在胃液作用下即溶解,進(jìn)入小腸后溶解的成分開始被吸收。由于藥物為超微粒子,其不溶性成分也極易附著在小腸壁上,吸附在細(xì)胞壁上的有效成分會快速通過腸壁吸收,進(jìn)入血液,而且這些超微粒子因附著力的影響排出體外所需時間較長,提高了藥物的吸收率。又由于有效成分從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外遷移的過程所需時間縮短,使得吸收速度明顯加快,吸收量增加。服用細(xì)胞級破壁超微粉碎的中藥會使機(jī)體吸收的藥物成分更全面,吸收強(qiáng)度更高,吸收量更大,從而顯著提高中藥的生物利用度。
2. 2 　在復(fù)方中藥的細(xì)胞級混煉微粉碎的過程中,可通過高強(qiáng)度剪切力使其中各成分均勻混合,使固態(tài)物料達(dá)到液相混合及乳化的效果，現(xiàn)行復(fù)方中藥的生產(chǎn)工藝一般是由粉碎與混煉兩個工序組成,使用中藥超微粉碎機(jī)可將兩個工序合并為一個工序,粉碎細(xì)度一般可達(dá)300 目,工作效率高,混煉均勻度好。其工作原理是利用振動使介質(zhì)產(chǎn)生振動沖擊及介質(zhì)回轉(zhuǎn),使粉料得到正向撞擊的同時又得到剪切力,高速、高能量進(jìn)行粉碎,是一種節(jié)能粉碎設(shè)備。通過調(diào)節(jié)其正壓力及剪切力的不同來適應(yīng)各種物料,可進(jìn)行任何物料的高粘度、高精度的固固及固液混合。在粉碎時可根據(jù)要求,通過向磨筒套內(nèi)通入冷卻水來控制粉碎溫度。復(fù)方藥經(jīng)超微細(xì)胞破壁后,細(xì)胞內(nèi)的水分及油分遷出,使微粒子表面呈現(xiàn)出半濕潤狀態(tài),粒子之間會形成穩(wěn)定的粒子團(tuán),每一個粒子團(tuán)都包含相同比例的中藥成分,該粒子團(tuán)的物理結(jié)構(gòu)隨組分各成分的親水親油平衡（HLB） 值、延展性、破碎性、含水（油） 率、比重等不同組合和不同的相互作用而不同,這種結(jié)構(gòu)會使中藥材各有效成分均勻化,使各種成分均勻地被機(jī)體吸收,由此增強(qiáng)藥物的作用效果。經(jīng)過均質(zhì)的中藥油性及揮發(fā)性成分可以在進(jìn)入胃中不久即分散均勻,并在小腸中均勻的會同其他水溶性成分同步吸收。這與常規(guī)粉碎方式獲得的未破壁藥材的吸收速度、吸收量有明顯區(qū)別。
2. 3 　顯著提高中藥有效成分的工業(yè)提取率
  　中藥提取中,其有效成分的溶出需經(jīng)過浸潤、溶脹、滲透及擴(kuò)散等過程。超微粉碎技術(shù)的利用一方面使有效成分溶出阻力減小,另一方面微細(xì)化的物料具有很強(qiáng)的表面吸附力、親和力、分散性和溶解性,從而提高了有效成分的溶出速度及溶出率。實驗證明,細(xì)胞級超微粉碎技術(shù)在中藥有效成分的提取中會明顯提高提取率,特別是對于大分子成分提取率的提高更為明顯。
2. 4 　改善獸用中藥的品質(zhì)、衛(wèi)生質(zhì)量及添加范圍
    在對中藥進(jìn)行細(xì)胞破壁超微粉碎時,與細(xì)胞尺度相當(dāng)?shù)南x卵也會被殺死,從而減輕了蟲害對中藥材的污染與損害;由于超微粉碎加工是純物理過程,不會混入其它雜質(zhì),使得加工后的中藥具有性,保證了原料成分的完整性與安全性;由于經(jīng)過超細(xì)化處理,顆粒度很細(xì),改善了產(chǎn)品的口感,既可直接溶于動物的飲水中,也可作為飼料預(yù)混劑使用。
3 　結(jié)語
    超微粉碎技術(shù)使中藥的生產(chǎn)易于實現(xiàn)無菌、無蟲害、小包裝,易于實現(xiàn)規(guī)格化、機(jī)械化,促進(jìn)了中藥生產(chǎn)的管理現(xiàn)代化、科學(xué)化。由于微粉中藥在使用中的減量作用,可節(jié)約資源,降低成本,為中藥的發(fā)展提供了一種有效的手段。由于微粉中藥使用方便,促進(jìn)了天然藥物的推廣,進(jìn)一步擴(kuò)大了中醫(yī)藥的影響。超微中藥的品質(zhì)好、功效強(qiáng)、科技含量高,其增值率也高,可為企業(yè)帶來很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
    超微粉碎技術(shù)在中藥資源開發(fā)中的應(yīng)用對傳統(tǒng)工藝、配方的改進(jìn)、新產(chǎn)品的開發(fā)帶來了巨大的推動力,為現(xiàn)有中藥制藥工藝的改造提供了有效的手段。作為一種新型的資源加工方法,超微粉碎技術(shù)在發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。目前我國在超微粉碎技術(shù)的理論研究方面已與發(fā)達(dá)國家基本持平,但在應(yīng)用研究特別是產(chǎn)品市場開發(fā)方面仍存在較大差距。我國加入WTO 以后,發(fā)展中藥已成為一項國策,超微粉碎技術(shù)是目前*的粉碎技術(shù),將這一*技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)中醫(yī)藥領(lǐng)域,會為中藥制劑水平的提高和中成藥走向世界以及獸用中藥產(chǎn)品走向市場做出貢獻(xiàn)。