《Food Hydrocolloids》：Food functional properties of chickpea protein sources as egg replacers in bakery
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本项研究针对食品工业减少环境影响及寻求可持续植物基配料的迫切需求，探讨了六种不同加工深度的商业化鹰嘴豆蛋白源（包括面粉、浓缩物、分离物及鹰嘴豆汤液粉）在发泡、凝胶等关键功能特性方面替代鸡蛋的潜力。研究通过系统评估其与全蛋粉的混合体系，发现鹰嘴豆浓缩蛋白在功能平衡性上最接近全蛋，并将其应用于海绵蛋糕模型中，证实了50%的鸡蛋替代比例能获得理想的质构与结构。这项工作为开发具有类似鸡蛋功能性的植物基烘焙配料提供了重要见解，并突显了部分替代在可持续食品生产中的可行性。
在追求可持续食品生产的浪潮中，用植物性原料替代动物性成分已成为食品工业的关键趋势。鸡蛋，作为烘焙行业中不可或缺的原料，不仅提供营养，更因其卓越的乳化、发泡和凝胶等功能特性，对蛋糕等产品的体积、质地和外观至关重要。然而，蛋类生产伴随着显著的温室气体排放和资源消耗，促使研究者寻找更环保的替代方案。尽管已有一些植物性蛋白（如小麦面筋、鹰嘴豆汤液）被研究用于模拟蛋清功能，但多数研究局限于单一来源的纯蛋白体系，对于不同加工程度的植物蛋白与鸡蛋部分替代的混合体系如何影响最终食品结构和感官特性，人们知之甚少。这项发表于《Food Hydrocolloids》的研究，便聚焦于鹰嘴豆这一潜力原料，系统探究了其不同加工形式（从粗加工的面粉到高度精炼的分离蛋白）在发泡与凝胶两大核心功能上的表现，并最终在实际海绵蛋糕中验证了其应用价值，为开发更优的植物基蛋类替代品提供了科学依据。
为了系统评估鹰嘴豆蛋白的替代潜力，研究人员采用了多项关键技术方法。首先，他们选取了六种商业化鹰嘴豆蛋白产品（包括鹰嘴豆粉CF、两种浓缩蛋白CC1与CC2、两种分离蛋白CI1与CI2以及鹰嘴豆汤液粉CAP）和全蛋粉WHE作为对照。研究方法包括：使用FOAMSCAN?泡沫分析仪在pH 8条件下分析蛋白质样品的发泡能力和泡沫稳定性；采用流变仪对蛋白质悬浮液进行热诱导凝胶化分析，考察其凝胶形成能力与网络结构；通过共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）结合特异性荧光染色，可视化凝胶和蛋糕内部蛋白质、淀粉和脂质的微观分布；利用质地剖面分析（TPA）对形成的凝胶和最终烘焙的海绵蛋糕的硬度、粘附性、内聚性和弹性进行量化评估；并以海绵蛋糕为模型体系，应用选定的鹰嘴豆浓缩蛋白（CC2）进行不同比例（0%、50%、75%、100%）的鸡蛋替代，并分析成品蛋糕的色泽、水分含量和质地特性。
研究结果如下：
3.1 蛋白粉的化学成分
分析显示，不同鹰嘴豆产品的成分差异显著。鹰嘴豆粉CF富含淀粉（约48%）和膳食纤维，蛋白含量较低（约20%）。浓缩蛋白（CC1、CC2）和分离蛋白（CI1、CI2）通过去除大部分淀粉，将蛋白含量提升至58-75%。值得注意的是，CC2的脂肪含量高达17.7%。鹰嘴豆汤液粉CAP则含有高灰分（10.22%）和大量碳水化合物，蛋白含量约为21%。这提示原料的加工程度深刻影响了其组成，进而可能影响其功能。
3.2 蛋白质溶解性与组成
蛋白质溶解度在碱性pH下普遍更高，CF和CAP表现出最高的pH依赖性。CAP在所有pH下都具有极高的溶解度（84-100%）。SDS-PAGE（十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳）分析揭示了蛋白质组成的差异：CF含有多种蛋白质条带（如脂氧合酶、豌豆球蛋白、豆球蛋白亚基），而分离蛋白（CI）的条带主要分布在10-30 kDa，表明存在更多水解产物。CAP则几乎只显示低分子量条带，缺乏形成凝胶网络所需的大分子量蛋白质。
3.3 发泡特性
不同来源的发泡性能差异显著。CAP展现了最优异的起泡能力和稳定性，其快速形成细小、稳定的泡沫。CF和CC2也表现出良好的起泡能力和液体保持能力。然而，分离蛋白（CI1, CI2）的发泡能力非常有限，尤其是与25%鸡蛋混合时，泡沫快速塌陷。研究表明，混合体系中，含25%鸡蛋的样品因脂质干扰，其泡沫稳定性通常比纯鹰嘴豆蛋白或含50%鸡蛋的混合体系更差，这凸显了脂质在混合体系中对泡沫稳定性的复杂影响。
3.4 热诱导凝胶
凝胶流变学分析表明，纯鹰嘴豆蛋白（100%）大多无法在10.5%蛋白浓度下形成强凝胶，尤其是CAP。当与鸡蛋蛋白混合后，所有样品的凝胶形成能力均得到显著改善，特别是50:50的混合比例，其凝胶曲线最接近纯全蛋。CF因其高淀粉含量，即使在较低蛋白浓度（7%）下也能形成坚硬但脆性的凝胶。研究结果强调了采用鹰嘴豆与鸡蛋的混合体系而非完全替代，在获得理想凝胶质构方面更具优势。
3.5 凝胶质地
质地剖面分析（TPA）证实，纯鹰嘴豆蛋白（100%）样品大多无法形成可用于测试的自支撑凝胶。CF形成的凝胶硬度显著高于其他所有样品，但其粘附性较低。含50%鸡蛋的混合凝胶在硬度、内聚性和弹性等质构参数上最接近全蛋凝胶，而含75%鹰嘴豆蛋白的凝胶则偏软、易碎。CAP的凝胶内聚性最高。
3.6 凝胶微观结构
CLSM成像直观展示了凝胶网络的形成情况。纯鹰嘴豆蛋白样品（100%）大多显示出微弱或不连贯的蛋白质网络信号。随着鸡蛋蛋白的加入，网络结构得到明显增强，特别是在50:50的混合比例下，蛋白质、脂质和淀粉分布更均匀，形成了类似全蛋凝胶的紧密网状结构。这从微观层面解释了混合体系在宏观凝胶性能上的优越性。
3.7 蛋糕应用
基于上述功能分析，研究人员选择性能最均衡的鹰嘴豆浓缩蛋白CC2进行海绵蛋糕应用测试。
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3.7.1 蛋糕色泽：随着鹰嘴豆蛋白比例增加，蛋糕外皮颜色略有加深（L*值降低），红色调（a*值）增加，这可能与鹰嘴豆中较高的赖氨酸含量促进美拉德反应有关。但所有蛋糕的色泽差异在视觉上并不明显。
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3.7.2 蛋糕水分：蛋糕水分含量随鸡蛋减少而显著下降，表明鹰嘴豆蛋白的持水能力不及鸡蛋蛋白。
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3.7.3 蛋糕质构特性：完全用CC2替代鸡蛋（100%）会导致蛋糕硬度急剧增加（约为对照的3倍），且粘附性高，蛋糕体积小、质地密实。而50%鸡蛋替代的蛋糕在质构参数上表现最佳，最接近全蛋蛋糕。
结论与讨论：本研究系统评估了不同加工深度的鹰嘴豆蛋白作为鸡蛋替代品在烘焙应用中的功能潜力。核心结论是，完全替代（100%）鸡蛋在现阶段并不可行，会导致蛋糕质构和结构的显著劣变。然而，部分替代展现出巨大前景。研究发现，不同鹰嘴豆蛋白产品的功能特性（发泡 vs. 凝胶）存在“此消彼长”的权衡关系：鹰嘴豆汤液粉（CAP）发泡性能卓越但几乎无凝胶能力；鹰嘴豆分离蛋白（CI）凝胶性能尚可但发泡能力极差；而鹰嘴豆浓缩蛋白（CC2）则在发泡和凝胶之间取得了最佳平衡，其功能特性最接近全蛋粉（WHE）。在实际海绵蛋糕模型中，用CC2替代50%的鸡蛋，能够生产出在质地和结构参数上与全蛋蛋糕高度接近的产品。这项研究的创新之处在于，它不仅比较了单一植物蛋白与鸡蛋，更深入探究了不同加工水平的植物蛋白与鸡蛋在混合体系中的相互作用，揭示了“部分替代”策略在实现功能与可持续性平衡方面的重要性。研究结果强调了选择具有合适功能平衡的植物蛋白原料，以及采用混合配方（而非追求100%替代）对于开发高品质植物基烘焙食品的关键意义。这为食品工业开发更可持续、同时又能满足消费者对质地和口感要求的蛋类替代方案提供了具体、可操作的指导。
