《Food and Bioproducts Processing》：Production of red wine powders using foam-mat freeze-drying: Effects of egg white albumen and methyl cellulose on foam quality, powder characteristics, and tablet formation
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专业术语翻译摘要
本研究探讨了发泡剂和载体剂对泡沫垫冷冻干燥红葡萄酒粉的泡沫品质、粉末功能性及压片成型的影响。蛋清蛋白（egg white albumen protein, EP）提供了最高的发泡能力（约610%），而甲基纤维素（methyl cellulos
专业术语翻译摘要
本研究探讨了发泡剂和载体剂对泡沫垫冷冻干燥红葡萄酒粉的泡沫品质、粉末功能性及压片成型的影响。蛋清蛋白（egg white albumen protein, EP）提供了最高的发泡能力（约610%），而甲基纤维素（methyl cellulose, MC）则表现出更高的泡沫稳定性，在40 min时排水量最小（约2.5 mL）。麦芽糊精（maltodextrin, MD）改善了泡沫稳定性，并且对于生产可处理的粉末至关重要，因为不含MD的MC体系形成了黏聚性、不可加工的材料。含麦芽糊精的粉末（EP.MD和MC.MD）表现出更高的松装密度（约0.25–0.27 vs. 0.17 g/cm3）、更好的流动性和更低的吸湿性，相较于EP，表明其黏附性降低、粉末处理性能改善。水分吸附遵循II型等温线，并符合GAB和Oswin模型（R2 ≥ 0.97），含MD粉末的单分子层含水量较低，表明高亲和力吸附位点较少。片剂强度同时取决于水分含量和基质组成。在11%相对湿度（RH）下，EP制备的片剂强度最高，而含MD的配方表现出较弱的压实体，表明可压缩性本身并不能确保有效的颗粒间结合。在33% RH下，水分诱导的软化增强了粉末的可压缩性；MC.MD片剂的强度与EP相当，而含有最多载体剂的EP.MD片剂仍然最弱。这一对比表明，片剂成型受各基质将水分诱导形变转化为颗粒间结合能力所支配。颜色分析表明，含蛋清蛋白的配方颜色更浅，红色强度低于基于甲基纤维素的片剂。这些发现表明，控制配方和水分吸收对于生产具有良好处理性能和强压片成型性能的红葡萄酒粉至关重要。
论文解读文章
一、研究背景与问题
红葡萄酒富含膳食多酚类物质，如白藜芦醇、槲皮素和儿茶素等，这些化合物被广泛认为具有抗氧化、抗炎及有益的心血管保护特性。除健康益处外，这些酚类化合物还显著影响红葡萄酒的感官特征，包括其深色色泽、香气复杂性和风味属性，使其在烹饪和食品制造领域被用作天然风味增强剂、着色剂或功能性配料。然而，由于酒精含量带来的健康风险、宗教文化或个人原因，葡萄酒消费受到限制，这限制了葡萄酒源生物活性物质向更广泛人群的可及性。
此前已有研究通过冷冻干燥结合麦芽糊精作为干燥助剂成功制备了红葡萄酒粉，所得粉末为自由流动、无酒精的产品，在干燥过程中几乎去除全部水和乙醇，而酚类化合物及其他可溶性葡萄酒组分（如甘油、有机酸和糖类）被保留在玻璃态基质中。然而，葡萄酒粉在储存和加工过程中的稳定性和可加工性仍面临挑战，包括水分含量变化、物理状态转变、黏附性、结块、颜色变化及流动性等问题。此外，酚类化合物在暴露于氧气、光照和高温时可能发生降解，影响营养品质和感官吸引力。为缓解这些问题，基于食品级生物聚合物的包埋策略被广泛采用。在干燥方法中，冷冻干燥因其低温和低压操作而被广泛用于热敏性液体食品的高品质粉末生产，但传统冷冻干燥耗时且能耗高，限制了其工业规模化应用。
泡沫垫冷冻干燥作为传统冷冻干燥的改进技术应运而生，通过向液体基质中引入空气形成稳定泡沫，增加表面积和孔隙率以促进干燥过程中的升华和水蒸气传输，从而可能缩短干燥时间。然而，关于载体剂选择如何同时影响泡沫品质和所得粉末特性（如颗粒形态、吸湿性、流动性和结块行为）的研究仍然有限。从下游加工角度看，压片成型对于水果源、蔬菜源及其他植物基食品配料粉末具有重要意义，可将松散、黏聚或吸湿性粉末转化为紧凑、分装可控、低粉尘且易于处理的产品形式，同时为粉末可加工性提供实用评估。
二、研究内容概述
本研究系统考察了蛋清蛋白、甲基纤维素和麦芽糊精对泡沫垫冷冻干燥红葡萄酒粉的理化性质和压片成型性能的影响。研究人员制备了四种配方：以5.0 wt%蛋清蛋白（EP）或0.6 wt%甲基纤维素（MC）作为单独发泡剂的对照组，以及分别添加10.0 wt%麦芽糊精与蛋清蛋白（EP.MD）或甲基纤维素（MC.MD）组合的两种配方。研究首先评估了各配方的泡沫膨胀率和排水稳定性，随后重点分析了干燥基质组成（特别是麦芽糊精的存在和发泡剂类型）对水分吸收、黏附性、颗粒堆积、粉末床形变和片剂强度的影响。
三、主要关键技术方法
本研究采用了多项关键技术手段。泡沫特性评估方面，通过测定发泡能力和泡沫密度来量化各配方的起泡性能，并通过液体排水量测定和光学显微镜观察评价泡沫稳定性及微观结构。粉末表征方面，采用动态蒸气吸附（DVS）技术测定水分吸附等温线，并使用BET、GAB和Oswin三种模型进行拟合分析。粉末物理性质通过松装密度、振实密度、流动性指数和吸湿性等指标进行评价。压片性能通过单冲压片机压制片剂并测定片剂拉伸强度来评估，同时在不同相对湿度条件下考察水分含量对压片行为的影响。颜色特性通过色度仪测定L、a、b*值进行表征。
四、研究结果
4.1 泡沫特性
蛋清蛋白（EP）提供了最高的发泡能力（约610%），而甲基纤维素（MC）表现出更高的泡沫稳定性，在40 min时排水量最小（约2.5 mL）。麦芽糊精（MD）的添加改善了泡沫稳定性，但MC配方在无MD的情况下形成了黏聚性、不可加工的材料，表明MD对于生产可处理的粉末至关重要。显微镜观察显示不同配方泡沫的微观结构存在差异，反映了发泡剂类型对气泡尺寸和分布的影响。
4.2 粉末物理特性
含麦芽糊精的粉末（EP.MD和MC.MD）表现出更高的松装密度（约0.25–0.27 vs. 0.17 g/cm3）、更好的流动性和更低的吸湿性，相较于EP，表明MD的添加降低了粉末黏附性并改善了粉末处理性能。水分吸附行为遵循II型等温线，并符合GAB和Oswin模型（R2 ≥ 0.97），含MD粉末的单分子层含水量较低，表明其高亲和力吸附位点较少。
4.3 压片成型性能
片剂强度同时取决于水分含量和基质组成。在11%相对湿度（RH）下，EP制备的片剂强度最高，而含MD配方表现出较弱的压实体，表明可压缩性本身并不能确保有效的颗粒间结合。在33% RH下，水分诱导的软化增强了粉末的可压缩性；MC.MD片剂的强度与EP相当，而含有最多载体剂的EP.MD片剂仍然最弱。这一对比表明，片剂成型受各基质将水分诱导形变转化为颗粒间结合能力所支配。
4.4 颜色特性
颜色分析表明，含蛋清蛋白的配方颜色更浅，红色强度低于基于甲基纤维素的片剂，反映了发泡剂类型对最终产品色泽的影响。
五、讨论与结论
本研究表明，发泡剂和载体剂的选择对红葡萄酒粉的泡沫品质、粉末功能性和压片成型性能具有显著影响。蛋清蛋白提供了优异的发泡能力，而甲基纤维素赋予了更好的泡沫稳定性；麦芽糊精的添加对于改善粉末的处理性能至关重要，包括提高密度、改善流动性和降低吸湿性。片剂成型性能的关键在于各基质将水分诱导形变转化为颗粒间结合的能力，而非单纯的可压缩性。这些发现表明，控制配方组成和水分吸收对于生产具有良好处理性能和强压片成型性能的红葡萄酒粉至关重要，为设计具有可调压片性能的红葡萄酒源粉末提供了理论基础。
