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灵芝孢子粉破壁技术有几种?哪种破壁技术方法最好?

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发表时间:2020-10-23 20:27

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灵芝孢子粉产品越来越多,价格差距也比较大,卖得贵的道理在哪呢?本期我们给大家介绍灵芝孢子粉的破壁技术工艺

灵芝孢子粉破壁技术很关键

一些学者的研究指出,灵芝孢子经破壁处理后有利于其活性成分的提取。如原木栽培的灵芝破壁孢子粉 (破壁率≥95% )的粗脂肪 (6.35% )及水溶性多糖 (2.18% )含量分别较未破壁的灵芝孢子粉提高了38.95%和20.83%。 [1]


目前,市场上出现了各种灵芝产品。作为保健品的破壁灵芝孢子粉,其破壁率应该在95%以上才算合格的产品。由于科技含量低,生产标准不高,一些产品质量低劣、自吹自擂,不仅扰乱了人们对灵芝孢子粉的正确认识,同时也影响了灵芝孢子粉产业的正常发展。

灵芝孢子粉为什么要破壁

与自然界其他生物一样,灵芝也有保护后代的本能,所以它在孢子外面有一个双重的坚硬外壳。灵芝孢子粉,是灵芝的种子。破壁灵芝孢子粉,是运用现代技术碾碎孢子粉外壳,使之易于吸收。显微镜下,灵芝孢子粉呈油滴形状,有坚硬的外壳包裹,由几丁质和葡聚糖构成的孢壁(多醣壁),且具有同心圆的层网结构,质地坚韧,耐酸碱,极难氧化分解,因此限制了人体对孢内有效物质的消化吸收。为了充分利用灵芝孢子内的有效物质,通过物理技术将灵芝孢子粉外壳进行击破,即称之为破壁,从而更加有利于人体吸收。[2]
破壁后灵芝孢子粉主要药效成分多糖与总三萜含量均高于未破壁灵芝孢子粉,因此初步认为破壁的灵芝孢子粉质量优于未破壁的灵芝孢子粉;抗氧化能力对比实验说明二者抗氧化的同时,能够对肝脏起到保护作用,破壁组抗氧化酶活性指标高于未破壁组,且损伤面小于未破壁组,说明破壁效果优于未破壁;肠道菌群实验结果可以看出,灵芝孢子粉降低肝细胞中炎症因子含量、调节肠道内群落分布与组成,破壁孢子粉较未破壁孢子粉优势菌群数量增多,致病菌数量减少,说明破壁灵芝孢子粉调节肠道菌群及保护机体能力优于未破壁灵芝孢子粉。[3]

鉴于以上文献资料分析,灵芝孢子粉的主要成分灵芝多糖和灵芝三萜,是包裹在灵芝壁壳内。需要打碎壁壳,将其释放出来,进而更利于人体吸收。

但国内目前的大部分灵芝孢子粉生产加工单位破壁技术普遍较低,甚至部分作坊式加工厂设备和生产环境更是简陋,直接影响灵芝孢子粉质量。


灵芝孢子粉破壁技术的区别

灵芝孢子的破壁方法概括起来有5种类型:机械法、物理法、化学法、生物法、综合法。[1]

以下节选自:马超等《灵芝孢子粉破壁技术及灵芝类保健食品开发研究进展》中国食用菌 2020,39 (12):8~12,17


1.1机械破壁法

机械破壁法指借助设备设施的挤压、撞击、高速剪切等外部作用力使得灵芝孢子的几丁质壳破裂的方法[6]

1.1.1研磨式超微粉碎破壁法

研磨式粉碎是灵芝孢子借助与研磨介质之间所产生的挤压以及剪切、碰撞等的相互作用力,完成灵芝孢子细胞壁粉碎的过程[6]。研磨式粉碎过程主要为碰撞力、挤压与剪切作用[6]。破壁的效果取决于研磨介质的长短、外形轮廓、体积比、研磨方式、灵芝孢子物料的装填量、相互作用的力学特性等。研磨式粉碎的典型设备有对辊式挤压破碎机、搅拌研磨和振动研磨等。常用的研磨式灵芝孢子超微粉碎破壁方法有球磨式干法超微粉碎破壁、湿法高速剪切破壁、高压均质破壁等[6]。该方法的特点是破壁率高,但很容易造成磨介之间的碰撞摩擦导致物料中夹杂金属碎屑。

1.1.2气流式超微粉碎破壁法

气流式超微粉碎的原理是借助高压空气或过热蒸汽,当气流通过喷嘴会受阻产生更高压力湍流高压气流,以该气流作为灵芝孢子的载体,孢子与孢子之间或孢子与腔体之间发生高强度撞击或挤压等作用,导致坚硬的细胞壁破裂,完成粉碎破壁的目的[7]。肖鑫等[8]先将灵芝孢子粉进行纤维素酶预处理,再进行高压气流粉碎,粉碎率可达到99%以上。

1.1.3挤压膨化破壁法

挤压膨化破壁的原理是物料通过旋转的螺杆产生挤压、剪切以及设备腔体的加热作用,物料受热、高压及剪切作用实现细胞壁的破裂,达到破壁的目的[9]。该方法工艺操作简单,易于连续大量的进行破壁处理,但由于高压及加热等作用会导致物料的部分功效成分受热变性,影响产品的品质。刘静雪[10]等采用双螺杆挤出技术对灵芝孢子粉进行破壁处理,利用响应面优化得出当挤出温度110°C、物料含水量27%、螺杆转速640r·min-1时,灵芝孢子粉破壁率可达到96.48%。

1.2物理破壁法

1.2.1超声波破壁法

超声波破壁技术是利用超声波的辅助作用结合特定溶剂进行灵芝孢子破壁的方法,超声波能够产生高频的强力空化效应和冲撞作用,从而使灵芝孢子之间产生强烈的撞击和剪切,实现破壁的目的[5]。该方法能够缩短破壁时间,提高破壁效率。单独使用超声波破壁效率较低,容易产生局部高热而使灵芝孢子中的热敏性成分变性失活[5]。在灵芝子实体的提取中,Alzorqi等[11]借助超声波破壁辅助提取其多糖组分,在工艺优化的条件下,该多糖组分得率明显提高。

1.2.2微波破壁法

微波辅助破壁技术是利用微波辐射能产生的高频电磁场,透过萃取介质深入灵芝孢子细胞内部的过程。微波所产生的高频电磁场,可使得灵芝孢子组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率加快。此过程中会产生大量热能,从而使细胞内部压力变大,细胞壁由于内外压差的作用而破裂。但该方法容易导致灵芝孢子的部分功效成分受热破坏[12]。杨连威[13]先将灵芝孢子进行微波处理,再在低温下深加工,灵芝孢子的破壁率可达99%以上。

1.2.3超低温液氮脆化破壁法

超低温液氮脆化破壁是指利用液氮的超低温将灵芝孢子快速冻结后再迅速解冻,从而达到破壁效果的方法[14]。一般超低温液氮脆化设备由液氮发生器、脆化系统、信息采集系统和观察系统四大部分组成[14]。周顺华等[14]试验证明,超低温液氮能够有效提高细胞壁的脆化破裂效果;采用超低温液氮进行脆化破壁具有破壁率高,设备操作简便及功效成分破坏小等特点。吴映明等[15]采用超声波和超低温冷冻处理结合的方法进行灵芝孢子粉的破壁处理,结果显示随着冻结、解冻次数的增加可一定程度上提高灵芝多糖的得率,本方法具有能耗低、破壁效果好,操作简单等特点,但作用时间长。

1.2.4真空压差膨化破壁法

真空压差膨化又称气流膨化、变温压差膨化等,该方法的膨化过程中,膨化的温度和干燥过程中的温度有温差,在膨化过程中物料的温度不断变化;压差是指物料在膨化的过程中由腔体中的高压与真空罐连通时变成低压的过程;该过程导致物料内部水分瞬间汽化,使得物料形成蓬松的结构状态[16]。周萍等[17]研究了真空压差脆化破壁灵芝孢子的工艺,以灵芝孢子的硬度和含水率为指标,选取膨化温度、抽真空干燥温度、抽真空干燥时间等为考察主要因素,经正工艺优化试验得到真空压差膨化结合超微粉碎技术可提高灵芝孢子破壁率。

1.3化学法

化学法是利用溶剂浸提灵芝孢子粉中有效成分或利用酸、碱等试剂降解灵芝孢子细胞壁结构,使得灵芝孢子粉中的功效成分溶出[5]。该法的优点是设备投入少,能耗低;缺点是提取或破壁时间长,容易造成溶剂残留等。Lee等[18]采用25%乙醇溶剂提取灵芝中的功效成分,最终减压浓缩并定容至500mL保存,通过灵芝的25%乙醇提取物,研究其通过激活Nrf2/HO-1通路增强细胞的抗氧化作用,该方法对灵芝孢子的提取率较好。

1.4生物法

1.4.1酶解破壁法

酶解破壁法是通过添加溶壁酶,包括纤维素酶、几丁质酶和葡糖苷酶等,具有1种或2种以上的酶活性,通常是将2种以上的酶混合使用,能更好地发挥破壁作用[5]。夏志兰等[19]利用3.0%浓度溶壁酶III,在38°C条件下对灵芝孢子酶解4h,灵芝孢子粉破壁率达到80%以上。此方法与超声波处理技术相结合,灵芝孢子粉破壁率达到98%以上。李国平[20]采用复合酶解技术对灵芝孢子粉进行破壁处理,效果明显。

1.4.2萌发破壁法

萌发破壁法是在适宜的萌发条件下,诱导新鲜饱满的灵芝孢子萌发,从而达到破壁的目的[21]。王德芝等[21]研究表明,灵芝孢子在28°C、pH5、供氧、黑暗条件下培养48h,萌发率可达70%,且0.1mg·mL-1浓度范围的MgSO4、CaCl2、FeCl3能促进孢子萌发。萌发破壁法除受外部培养条件影响外,灵芝孢子的保存状态对破壁率有很大影响。柯斌榕等[22]研究表明,赤芝只有早期弹射的新鲜担孢子可以在麦芽汁培养基中萌发。

1.4.3微生物破壁法

徐亚敏[23]公开了“一种灵芝孢子粉的微生物破壁方法”。该方法先将灵芝孢子粉灭菌处理,采用灰色链霉菌作为溶壁菌对灵芝孢子进行破壁,使灵芝孢子粉的活性物质得到最大程度地保留。有利于人体吸收利用,微生物发酵过程产生的微生物蛋白酶可协同强化灵芝孢子粉的功效。

1.5组合破壁法

在工业化生产中,大多以机械法或物理法为主,早期以球磨式振动磨超微粉碎破壁居多,但该方法存在处理量小,破壁时间长(一般1h左右),温度过高及金属棒的相互碰撞导致的金属碎屑残留等系列问题[5]。通过实际调研的加工企业及行业情况数据,发现目前以对辊式挤压破壁居多,该方法金属辊不会直接接触产生金属碎屑,不会造成因金属直接碰撞而产生的高温。但若达到95%以上的破壁率也需要反复的进行挤压破壁处理,一般也需1h左右,且易产生扬尘。为了更高效地实现低温、短时、高破壁率等指标,很多研究尝试采用几种不同方法组合破壁的思路,即综合破壁法。具体的结合方式往往根据生产实际,通过机械与物理,机械与生物或化学等组合方法破壁。

周萍等[17]采用变温压差脆化结合超微粉碎技术进行灵芝孢子破壁研究,破壁率可达到99.5%。吴铁等[24]将高压破壁与冷冻破壁相结合,即采用121°C,维持30min对灵芝孢子进行高压破壁;然后在65°C烤箱里烤干,再放置冰箱冷冻12h~24h,取出于65°C烘干。该组合方法所得灵芝孢子破壁率可达99%以上。郝利民等[25]采用灵芝菌丝体液态深层培养发酵液对灵芝孢子粉进行浸润式萌发培养和细胞壁酶解,干燥后进行液氮低温脆化处理,再结合机械破壁,所得灵芝孢子破壁率达到90%以上。

因此,购买灵芝孢子粉,明智的选择是正规企业和知名品牌的灵芝孢子粉产品。



[1] 林志彬《灵芝孢子及其活性成分的药理研究》2006.05

[2] 蔡津生等《灵芝孢子粉破壁工艺与装备》2001年第20卷第1期

[3] 王方《灵芝孢子粉破壁前后质量评价及药效学研究》长春中医药大学

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