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　　鹰嘴豆水（Aquafaba）喷雾干燥工艺优化及其与冷冻干燥的比较：技术功能表现与结构属性

　　本研究旨在优化鹰嘴豆水（Aquafaba）的喷雾干燥（Spray-Drying, SD）工艺，并将所得粉末的物理与技术功能特性与其冷冻干燥（Freeze-Drying, FD）对应物进行比较。采用Box–Behnken设计评估进风温度（150–190 °C）、

　　本研究旨在优化鹰嘴豆水（Aquafaba）的喷雾干燥（Spray-Drying, SD）工艺，并将所得粉末的物理与技术功能特性与其冷冻干燥（Freeze-Drying, FD）对应物进行比较。采用Box–Behnken设计评估进风温度（150–190 °C）、风速（3.5–4.3 m/s）和进料流速（0.3–0.5 L/h）对14项质量响应的影响。优化后的SD条件确定为进风温度189 °C、风速4.2 m/s、进料流速0.3 L/h。验证实验表明所建立模型具有高预测能力，预测值与实验值偏差仅为0.56–5.88%。比较分析显示，优化SD粉末的水分含量（2.47%）和水活性（0.18）显著低于FD粉末（分别为3.51%和0.34），表明其贮藏稳定性更优。此外，SD粉末具有更高白度（82.37）、更高水溶性（88.44%）以及显著高于FD样品（243.33%）的起泡能力（266.67%）。尽管FD粉末因其多孔结构表现出更好的润湿性和吸水能力，但傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）和蛋白质二级结构分析证实SD保留了鹰嘴豆水的功能完整性。具体而言，SD诱导了从无序随机卷曲结构向有序β-折叠和β-转角构型的转变，从而改善起泡性能。总体而言，这些发现表明优化喷雾干燥是生产用作植物基鸡蛋替代物的功能性鹰嘴豆水粉末的高效且工业可扩展的替代方案。

　　鹰嘴豆水（Aquafaba）是压力蒸煮鹰嘴豆等豆类得到的黏稠液体，因具备起泡、乳化、凝胶与增稠等特性，成为极具潜力的植物基蛋替代品，广泛应用于无麸质、纯素及低热量配方。然而液态鹰嘴豆水水分高、易失稳，限制其运输、贮藏与干态复配。干燥技术中，冷冻干燥（Freeze-Drying, FD）品质好但成本高、周期长；喷雾干燥（Spray-Drying, SD）连续高效、成本低、易放大，但工艺参数（进风温度、风速、进料流速）对粉末得率、流动性、溶解度及起泡/乳化功能影响显著，且现有研究多孤立评价物理或一般功能，缺乏以响应面法（Response Surface Methodology, RSM）系统优化14项理化与技术功能响应、并同步结合分子结构解析与FD对照的完整框架。为此，研究人员以鹰嘴豆水为对象，采用Box–Behnken设计优化SD工艺，比较最优SD与FD粉末的物理、技术功能及结构属性，明确热雾化诱导的构象重排机制与工业化潜力。论文发表于《Foods》。

　　研究人员以土耳其Gumushane本地市场购得的Ko?ba??品种干鹰嘴豆为样本，经40 °C浸泡、0.1 MPa压力蒸煮、0.25 mm筛分、旋转蒸发浓缩至总固形物15 g/100 mL制得进料。SD采用实验室喷雾干燥机，固定雾化压力2 bar、喷嘴0.5 mm，变量为进风温度150–190 °C、风速3.5–4.3 m/s、进料流速0.3–0.5 L/h，按Box–Behnken设计（17组）运行；FD对照为?40 °C冻24 h后冻干48 h再研磨过212 μm筛。物性测定含得率、水分（红外法）、水活性、堆密度、休止角、吸湿性、白度（L

　　b*）；技术功能含润湿性、水溶性指数（Water Solubility Index, WSI）、吸水/吸油能力、起泡能力（Foaming Capacity, FC）、乳化活性指数（Emulsion Activity Index, EAI）、可溶性蛋白（Bradford法）；结构表征用傅里叶变换红外光谱（FTIR-ATR，4000–400 cm

　　经Peakfit 4.12分峰定量α-螺旋/β-折叠/β-转角/无规卷曲）与扫描电镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）。统计用Design-Expert 13做ANOVA与RSM建模，预测值经独立t检验验证。

　　接近，变异系数（Coefficient of Variation, CV）多数＜5%，信噪比（Adequate Precision）均＞4，表明RSM模型未过拟合、预测可靠，可导航设计空间。

　　得率30.03–55.95%，随进风温度升高、风速增大而升，随进料流速增大而降；190 °C、3.9 m/s、0.3 L/h最高。高温强化传热、快速成壳降黏附，高进料则液滴大、干燥不全致壁粘。

　　0.16–0.31；170 °C、4.3 m/s、0.3 L/h最低。升温提速降湿、提料增湿，a

　　，升温提速降密度（多孔），提料增密度；170 °C、3.5 m/s、0.5 L/h最高。

　　43.15–58.18°，升温改善流动性（降黏聚），风速交互作用显著；高温降黏结。

　　20.70–23.72 g/100 g，升温提速降吸湿，提料增吸湿；190 °C、4.3 m/s、0.4 L/h最低，玻璃态结构减湿亲和。

　　74.61–85.65，适中升温提白度，过热致美拉德褐变；170 °C、3.9 m/s、0.4 L/h最高。

　　158–某上限秒，升温提速改善，过高温结壳阻水；非线）与吸油能力（OAC, R11）

　　WAC 1.18–1.53 g/g，升温提速降WAC（颗粒密实）；OAC 1.84–2.00 g/g，窄幅，升温略降。

　　84.60–93.75%，升温与适中风速提溶；150 °C、3.9 m/s、0.5 L/h最高。

　　200–325%，中高温优，部分变性露疏水基利界面吸附；过高聚团反降。

　　最优点（189 °C、4.2 m/s、0.3 L/h）预测—实验偏差0.56–5.88%，＜10%，模型可用。

　　SD得率57.59%低于FD 99.85%（实验室器壁损失），但SD水分2.47%、a

　　0.18显著低于FD 3.51%、0.34；SD密度256.08 kg/m

　　，休止角44.9°高于FD，吸湿21.21%更高；SD白度82.37、WSI 88.44%、FC 266.67%、溶蛋白8.6%优于FD（FC 243.33%），FD润湿30.33 s远快于SD 136.17 s，WAC更高，EAI无差异。FTIR显示两谱形近，酰胺I带保留；酰胺I分峰示SD的α-螺旋48.98%→49.12%微增，β-折叠19.10%→20.09%、β-转角13.70%→16.79%上升，无规卷曲18.21%→13.99%下降，属受控热重排非广变性。SEM示FD为大片多孔冰晶 Sublimation 残骸、SD为小球形皱缩粒；SD球粒利溶散与光散射白度。

　　讨论指出，RSM成功量化三因素单独/交互效应；SD虽实验室得率低，但水分/a

　　更低利贮藏，起泡增强源于无规卷曲减少、β-折叠/转角增加这一构象有序化与界面吸附协同，而非单因；FD多孔利润湿但流动差，SD连续、低成本、易放大。

　　结论：研究人员以RSM优化鹰嘴豆水SD，最优为189 °C、4.2 m/s、0.3 L/h，模型预测准。相较FD，优化SD粉水分与水活性更低、白度/水溶性/吸油/起泡更优，FTIR证蛋白化学完整且二级结构向有序微移助起泡，乳化不劣。该工艺将低值豆类副产流转为稳定功能性配料，为纯素蛋清替代（无蛋蛋黄酱、烘焙、充气甜品）提供可连续放大的清洁标签方案；局限在台式规模，后续需中试放大、能耗与 techno-economic 评估及终端应用验证。

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