Aquafaba 的成分和性质: 从商用罐装鹰嘴中回收的水
Summary
Aquafaba 是从罐装鹰嘴豆的粘性果汁, 当搅拌旺盛, 产生一个相对稳定的白色泡沫或泡沫。主要的研究目标是通过核磁共振 (NMR)、超滤、电泳和多肽质量指纹 aquafaba 来识别贡献 viscosifying/增稠性的成分。
Abstract
鹰嘴豆和其他脉冲通常被出售为罐装产品包装在一个厚的溶液或盐水。这一解决方案最近被证明可以产生稳定的泡沫和乳液, 并可作为一个增稠剂。最近, 通过互联网提高了对该产品的兴趣, 建议该解决方案 (现在被越来越多的社区称为 aquafaba) 可以用来替代鸡蛋和牛奶蛋白。由于 aquafaba 是新的和正在开发的基于互联网的社区很少知道它的组成或性质。Aquafaba 从10个商用罐头鹰嘴豆产品中回收, 研究了 Aquafaba 成分、密度、粘度和发泡性能之间的相关性。质子核磁共振用于表征超滤前后的 aquafaba 成分, 通过不同分子量切割的膜 (MWCOs 3、10或 50 kDa)。文中还介绍了一种电泳和多肽质量指纹图谱。这些方法提供了有关负责 aquafaba 功能属性的组件的宝贵信息。这些信息将允许开发的做法, 以生产标准的商业 aquafaba 产品, 并可能帮助消费者选择的产品的优越或一致的效用。
Introduction
越来越多的素食产品正在开发, 模仿肉类, 牛奶和鸡蛋的性质。脉冲的功能特性对其在食品中的应用具有重要的意义, 在动物蛋白替代品的开发中正在探索它们的性质。例如, 乳品替代品销售额在2015年为88亿美元, 这个市场正在迅速增长。预计到 2024年, 这个市场将增长到350.6亿美元。此外, 以植物为基础的牛奶替代品需求上升的趋势, 部分原因是消费者对牛奶生产中经常使用的胆固醇、抗生素和生长激素的关注, 这是1。同样, 蔬菜蛋白和胶体蛋乳粉市场也在迅速扩大, 预计在未来8年内, 这些材料的年增长率将达到 5.8%, 预计在 2026年2将销售15亿美元。越来越多的消费者喜欢素食蛋白来源, 过敏原减少了饮食, 减少了食品的碳足迹。由于高蛋白质含量、膳食纤维和脉冲的低饱和脂肪含量3, 对脉冲基产品的需求, 特别是从扁豆、鹰嘴豆和蚕豆的需求量正在稳步增长。脉冲还含有具有潜在有益的生物活性的植物化学物质4。
商业实体、科学家和个人已经采取不同的方法来交流鹰嘴豆的鸡蛋和牛奶替代品的质量特性。Gugger et al。5从高淀粉谷物 (包括小豆和鹰嘴豆) 生产出一种类似牛奶的产品。在他们描述的方法中, 拥护者试图表明他们的产品是独一无二的, 不同于 “aquafaba”6。在另一种商业方法 Tetrick et . 阐明。7开发了一种基于植物的卵子替代品。他们的专利申请描述了将脉冲面粉与已知的增稠剂相结合的方法, 模拟了烘烤材料中蛋清的作用。典型配方包括80-90% 脉粉和10-20% 增稠剂。
同行评审的文献也表明了鹰嘴豆的功能, 并表明从 kabuli 和鹰嘴豆面粉中获得的白蛋白组分具有良好的乳化性能。他们还发现鹰嘴豆源对白蛋白产量和性能的显著影响8。
在最初的互联网报告描述了法国厨师若埃尔·瓦西·阿德奇门林格尔的 “aquafaba” 之后, 一个开源运动显示了 aquafaba 在许多食品应用中取代蛋清和乳制品蛋白的效用。有许多高度被观看的网页和 YouTube 视频显示, aquafaba 在食品中的加入, 模仿冰淇淋, 蛋白酥皮, 奶酪, 蛋黄酱, 炒鸡蛋, 和生奶油的品质。大多数开拓者提供开源 aquafaba 应用 (食谱) 获得他们的材料, 通过紧张的罐装鹰嘴豆和使用的液体在他们的食谱。这些人大多不是训练有素的科学家。视频评论部分表明, 被调查者复制了食谱, 有些人未能复制 aquafaba 倡导者的成功。
所有三种方法 (公司、科学和开源) 开发鸡蛋和牛奶替代品都有优点, 但缺少一个重要的方面。应用科学家, 基础科学家和个人发布脉冲产品已经不完全的特征和标准化他们的输入材料。对某一特定用途的产品进行标准化是一项正常的工业实践。鹰嘴豆品种没有标准化的 aquafaba 质量和工业罐头做法标准化, 以生产一致的鹰嘴豆不 aquafaba。
在对其他商品进行研究的基础上, 基因型和环境对脉冲 aquafaba 质量的影响是可以预测的。众所周知, 基因型和环境都影响 kabuli 鹰嘴豆罐头性能9。典型地, 基因型效应在相关物种之间很大, 在物种的成员中较小。通过身份保护可以最大限度地减少物理和化学性质的变化, 允许选择具有所需属性的品种。环境影响也可以很大, 并通过质量评估和混合到特定测试中的标准性能来管理10。
鹰嘴豆在商业生产中有许多不同的基因品种。举例来说, 萨斯喀彻温省大学作物发展中心是商业鹰嘴豆种质资源的主要来源, 自1980年以来已发布了23鹰嘴豆品种, 其中6是目前推荐在加拿大种植的。虽然科学手稿经常描述研究中所使用的品种, 但所调查的专利和互联网页面并没有表明所使用的品种或鹰嘴豆的来源。标准化的品种和处理可以帮助用户提高其使用鹰嘴豆的成功, 但这些信息是不可用的罐装鹰嘴豆产品。
本研究的目的是确定贡献起泡性的 aquafaba 成分。本文对商业鹰嘴豆品牌 aquafaba 的流变特性进行了比较, 用核磁共振、电泳、肽质指纹图谱对其化学性质进行了研究。根据我们的知识, 这是第一个描述 aquafaba 增粘剂成分的化学成分和功能特性的研究。
Protocol
Representative Results
Discussion
在这项研究中, 我们发现, 来自不同商业来源的鹰嘴豆 aquafaba 产生的泡沫, 两者的性质 (体积和稳定性的泡沫) 和化学成分。aquafaba 粘度与含水率呈正相关。泡沫体积增大 (Vf100) 与这些参数无关。添加剂, 如盐和 EDTA 二钠可以抑制粘度和泡沫稳定性, 因为 aquafaba 从鹰嘴豆罐头与这些添加剂有较低的粘度和产生泡沫的低泡沫稳定性。此结果与 Behera et al不同。(2014)22在报?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项研究得到了国际教育研究所的学者救助基金的支持。
Materials
| Freeze Dryer | |||
| Stoppering Tray Dryer | Labconco Inc. | 7948040 | |
| Mixer | |||
| Stainless steel hand mixer | Loblaws | PC2200MR | |
| Viscosity Measurement | |||
| Shell cup No. 2 | Norcross Corp. | ||
| Color Measurement | |||
| Colorflex HunterLab spectrophotometer | Hunter Associates Laboratory Inc. | ||
| Protein and Carbon Contents | |||
| Elemental analyzer | LECO Corp. | CN628 | |
| NMR Spectrometry | |||
| Spectrafuge 24D | Labnet International Inc. | ||
| Syringe filters | VWR International | CA28145-497 | 25 mm, with 0.45 µm PTFE membrane |
| Deuterium oxide | Cambridge Isotope Laboratories Inc. | 7789-20-0 | |
| 3-(trimethylsilyl)propionic-2,2,3,3-d4 acid sodium salt | Sigma-Aldrich | 169913-1G | |
| Bruker Avance 500 MHz NMR spectrometer | Bruker BioSpin | ||
| TopSpin 3.2 software | Bruker BioSpin GmbH | ||
| Electrophoresis | |||
| Regenerated cellulose membrane | Millipore Corp. | 3, 10, 50 kDa (MWCO) | |
| Centrifugal filter unit | Millipore Corp. | ||
| Benchtop centrifuge | Allegra X-22R, Beckman Coulter Canada Inc. | ||
| Mixer Mill MM 300 bead mill | F. Kurt Retsch GmbH & Co. KG | ||
| Eppendorf centrifuge 5417C | Eppendorf | ||
| Phosphate buffered saline, pH 7.4 | Sigma-Aldrich | P3813-10PAK | |
| Tris-HCl buffer pH 7.4 | Sigma-Aldrich | T6789-10PAK | |
| PageRuler Prestained Protein Ladder | Fisher Scientific | ||
| Mini-Protein Tetra Cell system | BioRad | ||
| Peptide Mass Fingerprinting | |||
| Thermo-Savant SpeedVac | BioSurplus | Centrifugal vacuum evaporator | |
| Trypsin buffer | 20 µL trypsin in 1 mM hydrochloric acid and 200 mM NH4HCO3 | ||
| Iodoacetamide | Sigma-Aldrich | I1149-5 g | |
| Trifluoroacetic acid | Fluka | BB360P050 | |
| Acetonitrile | Fisher Scientific | L14734 | |
| Formic acid | Sigma-Aldrich | 33015-500mL | |
| Mass spectrometry vial | Agilent Technologies Canada Ltd. | ||
| Agilent 6550 iFunnel quadrupole time-of-flight mass spectrometer | Agilent Technologies Canada Ltd. | Agilent 1260 series LC instrument and Agilent Chip Cube LC-MS interface | |
| HPLC-Chip II: G4240-62030 Polaris-HR-Chip_3C18 | 360 nL enrichment column and 75 µm × 150 mm analytical column, both packed with Polaris C18-A, 180Å, 3 µm stationary phase. | ||
| Agilent MassHunter Qualitative Analysis Software | Agilent Technologies Canada Ltd. | ||
| SpectrumMill data extractors | Agilent Technologies Canada Ltd. |
Riferimenti
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