一种高溶解性人参肽粉及其超临界CO2辅助喷雾干燥制备方法

本发明属于食品加工，具体涉及一种高溶解性人参肽粉及其超临界co2辅助喷雾干燥制备方法。

背景技术：

1、人参肽通常是以人参蛋白为原料，经酶解、分离和纯化等工艺制得的低分子肽类物质，具有较好的水分散性，并具有一定的抗氧化活性和血管紧张素转换酶抑制活性，可用于固体饮料、营养补充剂及功能食品等产品。

2、为了便于人参肽产品的运输、包装、储存和使用，通常需要将人参肽溶液进一步干燥制成人参肽粉。现有肽类粉末的干燥方法主要包括热风干燥、真空干燥、冷冻干燥和喷雾干燥。热风干燥的处理时间较长，物料在高温和有氧条件下容易发生氧化、聚集或活性基团损失；冷冻干燥虽然能够减少部分热损伤，但存在干燥周期长、能耗高、生产成本较高以及连续化生产能力不足等问题。

3、喷雾干燥具有干燥速度快、操作方便以及适于连续化生产等优点，已被用于肽类及其他食品粉体的制备。然而，采用常规喷雾干燥技术制备人参肽粉时，料液雾化后直接与热空气接触，液滴表面容易快速失水并形成较为致密的外壳。由此制得的粉体可能存在润湿速度慢、入水后易团聚、颗粒内部物质难以迅速溶出等问题，导致复水性能和速溶性不足。

4、部分人参肽粉还可能夹带脂溶性杂质，影响颗粒表面的亲水性。通过添加麦芽糊精、乳化剂或其他助溶、助干燥成分能够在一定程度上改善粉体性能，但会增加配方复杂程度，并可能降低产品中人参肽的相对含量。

5、超临界二氧化碳兼具较强的扩散能力和溶解能力，具有临界条件温和、无毒、不易燃以及处理后易于从物料中脱除等特点。现有超临界二氧化碳技术主要用于食品有效成分的萃取、脱脂和除味，将其作为喷雾干燥前处理手段，用于调控人参肽料液状态及其干燥粉体的润湿、分散和快速溶解性能，尚缺少系统的工艺方案。

6、因此，有必要提供一种超临界二氧化碳辅助喷雾干燥制备人参肽粉的方法，通过协调超临界二氧化碳处理压力、处理温度、处理时间、降压方式和后续喷雾干燥条件，改善人参肽粉的复水性能和溶解性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高溶解性人参肽粉及其超临界co2辅助喷雾干燥制备方法，以解决常规喷雾干燥制得的人参肽粉颗粒堆积较致密、润湿和分散速度较慢、完全溶解时间较长以及溶解度不足的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种高溶解性的人参肽粉。该人参肽粉水分活度不高于0.30；堆积密度为0.15～0.18g/ml。

4、具体的，在25℃条件下，将1.0g该人参肽粉加入100ml去离子水中，并在500r/min搅拌条件下测定时，其完全溶解时间不超过21.3s。

5、另一方面，本发明提供了上述高溶解性人参肽粉的制备方法，具体的，包括以下步骤：

6、s1、人参肽溶液的制备：

7、将人参肽原料与水混合中，搅拌至充分溶解，得到人参肽溶液。所配制后的人参肽溶液可在4℃下密封保存24h。

8、s2、超临界co2处理：

9、将s1配制的人参肽溶液置于高压反应釜中，向高压反应釜内通入co2以置换釜内空气；随后将反应体系调节至40℃，通过高压泵注入co2，使高压反应釜内压力达到8～18mpa，在搅拌条件下处理2h，使超临界co2与人参肽溶液充分接触。

10、s3、降压和脱气：

11、在超临界co2处理完成后，缓慢释放高压反应釜内的co2，以不高于0.5mpa/min的降压速率将高压反应釜降至常压。降至常压后，将人参肽溶液在室温下静置60min，使残余co2充分逸出。

12、s4、喷雾干燥：

13、将脱除残余co2后的人参肽溶液进行喷雾干燥，收集得到高溶解性人参肽粉。

14、优选地，s1中，将人参肽原料在40℃下真空干燥至恒重，随后加入去离子水，配制成浓度为10g/l的人参肽溶液，并在室温下以600r/min搅拌30min。

15、优选地，s2中，每次通入co2置换空气的时间不少于5min，共置换3次。

16、优选地，s2中，超临界co2处理过程中的搅拌速度为300r/min。

17、优选地，s2中，超临界co2处理压力为12～16mpa。

18、进一步优选地，s2中，当以提高溶解度、降低水分活度和兼顾能耗为主要目标时，处理压力优选为12mpa；当以显著缩短完全溶解时间为主要目标时，处理压力优选为16mpa。

19、优选地，s4中，喷雾干燥条件为：进风温度160℃；出风温度75℃；进料速度10ml/min；雾化器转速20000r/min；干燥室负压为-300～-200pa。喷雾干燥后，将所得人参肽粉转移至真空干燥器中，在室温、避光和密封条件下保存。

20、本发明所采用制备方法的机理如下：

21、超临界co2具有较低黏度、较强扩散能力和较高传质效率，可在高压条件下充分进入人参肽料液。处理完成后，溶解或分散于料液中的co2在受控降压过程中逐渐逸出，使处理后的料液处于有利于形成疏松粉体的状态。

22、该料液进一步经喷雾干燥后，所得粉体的堆积密度降低，粉体与水的有效接触面积增大，水分更易浸润颗粒并促进颗粒分散，从而缩短完全溶解时间并提高溶解度。

23、co2置换釜内空气还能够降低处理体系中的氧含量。结合粉体堆积密度、溶解时间和溶解度的变化结果推测，超临界co2处理、受控降压和喷雾干燥之间存在协同作用。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、1.本发明利用超临界co2具有的较强扩散能力和渗透能力，能够在高压条件下与人参肽料液充分接触；处理后通过缓慢降压使co2逐渐逸出，有助于使后续喷雾干燥形成的粉体处于较为疏松的堆积状态，增大粉体与水的接触机会，促进水分浸润和颗粒分散。

26、2.本发明通过超临界co2预处理改变人参肽料液在喷雾干燥前的状态，减少常规喷雾干燥所得粉体润湿缓慢、入水团聚和内部物质难以快速溶出的问题，从而有利于缩短人参肽粉的完全溶解时间并提高其溶解度。

27、3.在处理过程中，高压co2进入料液后，在受控降压过程中逐渐逸出，有助于降低喷雾干燥所得颗粒的致密程度和粉体的自然堆积密度。较为疏松的粉体状态有利于水分进入颗粒间隙和颗粒内部，从而进一步改善粉体的润湿和复水性能。

28、4.本发明采用超临界co2处理与后续喷雾干燥相结合，有利于喷雾干燥过程中水分由液滴内部向表面迁移和蒸发，从而降低所得人参肽粉中可利用水的水平。需要说明的是，本发明所得粉体的亲水性和吸湿倾向可能相应提高，因此产品宜采用密封、防潮方式保存。

29、5.超临界co2处理温度较低，并通过co2置换降低高压反应釜内的氧含量，有利于减少人参肽在处理过程中的高温损伤和氧化损失，保持人参肽的结构及相关体外活性。

30、6.本发明采用食品级co2作为处理介质，co2在降压后能够自行逸出，不引入有机溶剂残留；同时，该预处理工艺能够与喷雾干燥工艺直接衔接，适用于高溶解性人参肽粉的制备。

31、7.本发明主要通过超临界co2预处理、受控降压和喷雾干燥的工艺配合改善粉体性能，有利于保持产品配方简洁，避免因加入较多载体或辅助成分而降低人参肽在产品中的相对含量。