鹰嘴豆罐头废水中提取物——水相物（Aquafaba）的组成与特性

我叫Martin Reaney，是萨斯喀彻温大学农业与生物资源系油脂品质与利用讲席教授。最近，豆类及豆类组分已被用作牛奶和鸡蛋的替代品。

为此，我们研究了使用鹰嘴豆水（aquafaba）替代牛奶和鸡蛋的方法。鹰嘴豆水是罐头鹰嘴豆中残留的液体，其中含有能够增稠食品并稳定食品泡沫和乳状液的成分。

互联网上有许多食谱描述了在食品中使用水性豆汁（aquafaba）的方法。然而，人们经常报告称，他们无法重复在网上找到的食谱，也无法获得其他用户所实现的相同水性豆汁特性。本研究的总体目标是探究水性豆汁的成分、密度、黏度与其起泡性能之间的相关性。

采用核磁共振（NMR）和电泳技术研究鹰嘴豆液的组成。所有生产罐装鹰嘴豆的制造商均采用一种标准流程，该流程首先对种子进行质量分选，以去除不合格的种子。

可选地，用清水冲洗种子以去除表面污染物。根据我们的实验目的，将种子浸入水中数秒钟，然后立即排掉水。种子冲洗后，将其浸入两倍或更多体积的水中，使其膨胀并充分水合。

这种浸泡过程称为浸种。浸泡后，种子已经膨胀，可以进行罐装。此时种子相对较软且更易碎，必须妥善处理。

首先需要对种子进行质量筛选，去除不良种子，然后将种子浸泡在水中。首先用清水冲洗，再浸泡一段时间，如此处所示。浸泡后，种子体积会显著膨胀，即可进行罐装。

将种子浸泡后，通过滤筛倾倒浸泡过的种子，滤去的水应丢弃。然后用一个大勺子（如此处所示）将种子转移到一个 300 mL 的罐子中。

将水注入罐头至距离顶部约1厘米处，以留出足够的空间供膨胀。将罐头盖置于罐头上，并按演示方式放入封罐机中。通过下压手柄使封口机工作，从而在密封过程中迫使盖子与罐头紧密接触。

通过转动封口机上的手柄，可同时使罐子旋转，并利用两个模具对罐盖进行塑形并将其固定在罐子上，从而完成封口。罐子封口完成后，模具回缩，即可轻松取下罐子。罐子的密封应做到完全防水。

然后，将密封的罐子放入高压锅中。向锅中加水，水深约为四厘米。通过将锅盖盖在锅上并旋转，直至其完全密封，如图所示。

对于豆类，烹煮时间为在115摄氏度下持续75分钟。煮熟豌豆后，我们需要将其取出，并将豌豆与豌豆水（aquafaba）分离。我们使用标准的开罐器打开罐头。

现在罐头已经打开，我们可以将罐头中的内容物倒入置于较大收集容器上的滤网中。水相液体会通过滤网，从而与罐中的豌豆分离。我们后续实验所使用的正是这种液体。

这是打发两分钟后的水性豆清蛋白溶液。此处展示的是可用于后续研究的泡沫形态。本研究中，我们采用了来自10个不同商业来源的市售罐装产品作为水性豆清蛋白溶液的来源。

搅拌两分钟后，将泡沫倒入塑料杯中并随时间观察。如您所见，所有杯子中的泡沫均在逐渐塌陷。只有两个样品 D 和 H 产生了稳定的泡沫，且在整个实验过程中均能维持不塌。

所有其他泡沫随时间推移均发生塌陷。在零小时时，所有杯子均充满泡沫。一小时后，除样品 H 外，所有样品中均明显出现液体分离现象。14 小时后，部分液体从样品 H 中分离出来。我们进一步希望对罐装豌豆产生的水相物（aquafaba）进行表征。

我们观察了鹰嘴豆的宏观特征和质量平衡，包括鹰嘴豆种子含量、汁液体积、汁液密度和汁液黏度。还研究了这些性质之间的相关性。不出所料，鹰嘴豆鲜重与汁液体积之间存在强烈的负相关关系。

鹰嘴豆鲜重与水相液黏度之间存在显著的正相关关系。将水相液样品制备用于核磁共振波谱分析。此处显示为汁液的水相液在Eppendorf管中以9200g离心10分钟。

用1 mL斜面注射器吸取EP管中的上清液，如图所示。然后在注射器的鲁尔锁接头上连接约4或5微米的滤器。我们发现过滤过程需要施加一定压力才能将样品排出。

样品过滤后，即可用于核磁共振波谱分析。此处正在将样品转移至核磁共振管中。随后，还将向样品中加入重水，以便核磁共振波谱仪能够锁定其频率。

根据观察到的核磁共振（NMR）共振信号，可以确定鹰嘴豆水解液（aquafaba）中存在的化合物。我们能够观察到反映鹰嘴豆在加工过程中所经历条件的化合物。例如，浸泡过程中的条件可能允许种子或存在的微生物进行无氧呼吸。

我们观察到在浸泡过程中可能形成的乳酸和乙酸等化合物。我们还观察到在烹饪过程中可能从种子中浸出的化合物，包括胆碱和糖类等。

去除小分子物质后，上清液还用于肽质量指纹图谱分析。在此情况下，将鹰嘴豆液体置于带有3 kDa膜的离心超滤装置中，然后在3900 × g条件下离心两小时。

将此次离心的截留物用于SDS-PAGE分析。经SDS-PAGE对蛋白质进行标准分离后，使用考马斯亮蓝对凝胶染色。将染色明显的条带从凝胶中切下，脱色后进行胰蛋白酶消化，并利用液相色谱-质谱联用技术分析消化产生的片段。采用蛋白质质谱分析软件推断所存在蛋白质的序列。

大多数存在的蛋白质似乎是鹰嘴豆蛋白，但也存在一些高分子量蛋白质，这些蛋白质是由引起鹰嘴豆病害的微生物——壳二孢菌枯萎病（Ascochyta blight）污染所致。所鉴定出的大部分蛋白质均为已知的耐热蛋白，包括脱水素、胚胎后期丰富蛋白和防御素。添加到鹰嘴豆中的成分包括食盐、焦磷酸二钠（disodium ADT）和氯化钙。

我们观察到的罐头内衬呈白色、透明黄色或金属色。鹰嘴豆的鲜重与其汁液黏度及 VF/VJ 比值呈正相关。这种关系主要存在于未添加 AZL 的样品中。

这些样品的黏度要高得多，但VF/VJ值远低于其他样品。鹰嘴豆的鲜重和汁液体积易于消费者测定。我们观察到汁液密度与体积增加比之间存在负相关关系。

由加盐烹煮鹰嘴豆所得水性提取液（aquafaba）样品形成的泡沫具有更高的稳定性。Aquafaba 中含有分子量大于三千道尔顿的蛋白质。我们的分析结果显示鹰嘴豆中存在某些物质，例如胆碱，以及在豌豆浸泡过程中可能由于细菌作用或种子代谢而积累的化合物，如乙酸和乳酸。

电泳和肽质量指纹图谱技术已实现了对存在蛋白质的初步表征。