Zusammensetzung und Eigenschaften der Aquafaba: Wasser erholt kommerziell Dosen Kichererbsen
Summary
Aquafaba ist eine zähflüssige Saft aus Kichererbsen aus der Dose, wenn kräftig gerührt, produziert einen relativ stabilen weißen Schaum oder Schaum. Das primäre Forschungsziel ist es, die Komponenten des Aquafaba zu identifizieren, die viscosifying/Verdickung Eigenschaften mittels Kernspinresonanz (NMR), Ultrafiltration, Elektrophorese und Peptid tragen Masse Fingerabdruck.
Abstract
Kichererbsen und andere Hülsenfrüchte werden häufig als Konserven in eine dicke Lösung oder eine Salzlake verpackt verkauft. Diese Lösung wurde kürzlich gezeigt, dass stabile Schäume und Emulsionen zu produzieren und fungieren als Verdickungsmittel. Vor kurzem erweiterte Interesse an dieses Produkt über das Internet, wo es vorgeschlagen wird, dass diese Lösung, jetzt genannt Aquafaba durch eine wachsende Community, ist, einen Ersatz für Ei und Milch-Protein verwendet. Wie Aquafaba sowohl neue ist und wenig durch eine Internet-basierte Community entwickelt der Zusammensetzung oder Eigenschaften bekannt ist. Aquafaba wurde von 10 kommerzielle Dose Kichererbsen Produkte erholt und Korrelationen zwischen den Aquafaba Zusammensetzung, Dichte, Viskosität und schäumenden Eigenschaften wurden untersucht. Proton NMR wurde verwendet, um Aquafaba Zusammensetzung vor und nach der Ultrafiltration durch Membranen mit unterschiedlichem Molekulargewicht Schnitt charakterisieren Offs (MWCOs 3, 10 oder 50 kDa). Ein Protokoll für Elektrophorese und Peptid Masse Fingerabdruck wird ebenfalls dargestellt. Diese Methoden zur Verfügung gestellt wertvolle Informationen über Bauteile verantwortlich für Aquafaba funktioneller Eigenschaften. Diese Informationen ermöglichen die Entwicklung von Praktiken, standard kommerzielle Aquafaba Produkte zu produzieren und kann helfen Verbraucher Produkte der überlegene oder konsequente Dienstprogramm auswählen.
Introduction
Zunehmend werden vegetarische Produkte entwickelt, die die Eigenschaften von Fleisch, Milch und Eiern zu imitieren. Die funktionellen Eigenschaften der Hülsenfrüchte sind wichtig für ihre aktuellen Anwendungen im Lebensmittelbereich und ihre Eigenschaften sind in der Entwicklung von Ersatz für tierisches Eiweiß erforscht. Zum Beispiel Milchalternativen Verkäufe waren 8,8 Milliarden US-Dollar im Jahr 2015 und dieser Markt wächst rasant. Dieser Markt wird voraussichtlich bis 2024 auf $ 35,06 Milliarden anwachsen. Darüber hinaus ist der Aufwärtstrend in der Nachfrage nach pflanzlichen Milchaustauscher teilweise eine Folge der Verbraucher gesundheitliche Bedenken hinsichtlich Cholesterin, Antibiotika und Wachstumshormone, die oft in Milch Produktion1verwendet. Ähnlich, pflanzliches Eiweiß und Hydrokolloid Ei Milchaustauscher Märkte rasant und eine zusammengesetzte jährliche Wachstumsrate von 5,8 % dürfte für diese Materialien in den nächsten 8 Jahren mit einem Umsatz von 1,5 Milliarden US-Dollar im Jahr 20262erwartet. Eine wachsende Zahl von Konsumenten bevorzugen Vegan Proteinquellen, Allergen Diäten und reduziert CO2-Fußabdruck für Food-Produkte. Nachfrage nach Puls-basierte Produkte, vor allem aus Linsen, Kichererbsen und Bohnen Faba sind aufgrund der hohen Eiweißgehalt, Ballaststoffe und niedrigem gesättigtes Fett Inhalt der Pulse3stetig. Hülsenfrüchte enthalten auch sekundäre Pflanzenstoffe mit potenziell positive biologische Aktivität4.
Kommerzielle Organisationen, Wissenschaftler und Privatpersonen wurden verschiedene Ansätze, um zu kommunizieren, die Qualitätseigenschaften der Kichererbse Ei und Milch-Ersatz basiert. Gugger Et Al. 5 ein Milch-wie Produkt von hoher Stärke Körner einschließlich Adzuki Bohnen und Kichererbsen hergestellt. In ihrer beschriebenen Methoden versucht die Befürworter zu zeigen, dass ihr Produkt einzigartig und anders als “Aquafaba”6. Bei einem anderen kommerziellen Ansatz von Tetrick Et Al. aufgeklärt 7 ein pflanzlicher Ei-Ersatz wurde entwickelt. Ihre Patentanmeldung beschreibt Methoden zur Kombination Puls Mehl mit bekannten Verdickungsmitteln, die die Funktion des Eiweiß in gebackenen Materialien zu emulieren. Typische Formeln sind 80-90 % Puls Mehl und 10-20 % Verdickung Zusatzstoffe.
Peer-Review Literatur auch zeigt die Funktionalität möglich mit Kichererbsen und hat gezeigt, dass Albumin Proteinfraktionen gewonnenen Kabuli und Desi Kichererbsenmehl gute Emulgierung Eigenschaften haben. Sie haben auch einen signifikanten Effekt der Kichererbse Quelle auf dem Albumin Ertrag und Leistung8gefunden.
Nach dem ersten Internet-Bericht beschreibt “Aquafaba” französischer Küchenchef Joël Roessel zeigt eine open-Source-Bewegung die Nützlichkeit des Aquafaba als Ersatz für Eiweiß und Milch-Protein in vielen Food-Anwendungen. Es gibt viele hoch angesehene Web-Seiten und YouTube-Videos zeigen die Einbindung des Aquafaba in Lebensmitteln, die die Qualitäten des Eises zu emulieren Sahne, Baiser, Rührei, Käse, Mayonnaise und Sahne. Die meisten Pioniere, die die open-Source Aquafaba Anwendungen (Rezepte) erhalten ihr Material durch Anstrengung aus der Dose Kichererbsen und mit der Flüssigkeit in ihren Rezepten. Diese Personen sind meist nicht ausgebildete Wissenschaftler. Video Kommentare Abschnitte zeigen, dass die Befragten die Rezepte kopiert haben und einige es versäumt haben, die Erfolge der Aquafaba Verfechter zu replizieren.
Alle drei Ansätze (Unternehmen, wissenschaftlichen und open-Source) zur Entwicklung von Ei und Milch-Ersatz haben Verdienst aber uns fehlt einen wichtigen Aspekt. Angewandte Wissenschaftler, grundlegende Wissenschaftler und Einzelpersonen Verkündung Puls-basierten Produkten haben unvollständig gekennzeichnet und standardisiert ihre input-Material. Standardisierung des Produkts für einen bestimmten Einsatzzweck ist eine industrielle üblich. Kichererbsen-Sorten nicht für Aquafaba Qualität standardisiert wurden und Konservenindustrie Branchenpraktiken sind standardisiert, um konsistente Kichererbsen nicht Aquafaba zu produzieren.
Basierend auf Studien von anderen Rohstoffen, ist es vorhersehbar, dass Genotyp und Umwelt zu Puls Aquafaba Qualität beitragen werden. Es ist bekannt, dass Genotyp und Umwelt Kabuli Kichererbsen canning Eigenschaften9beeinflussen. In der Regel sind genotypischen Effekte zwischen verwandten Arten großer und kleiner innerhalb einer Spezies. Variation in physikalischen und chemischen Eigenschaften kann durch die Erhaltung der Identität, die die Auswahl von Sorten mit gewünschten Eigenschaften können minimiert werden. Auswirkungen auf die Umwelt auch groß sein können und werden von Qualitätsbewertung verwaltet und mischen zu standard-Performance in bestimmten tests10.
Es gibt viele genetisch unterschiedliche Sorten von Kichererbse in der kommerziellen Produktion. Für Beispiele, die University of Saskatchewan Crop Development Centre, eine wichtige Quelle für kommerzielle Kichererbsen Keimplasma hat 23 Kichererbsen Sorten seit 1980 veröffentlicht von denen 6 derzeit in Kanada zum Anbau empfohlen werden. Während wissenschaftliche Manuskripte oft die Sorte, die in einer Prüfung verwendet beschreiben, zeigten die Patente und die Internet-Seiten, die befragt wurden nicht an die Sorte verwendet oder die Herkunft der Kichererbsen. Die Standardisierung von Sorten und Handhabung könnte helfen, Benutzer erhöhen Sie ihren Erfolg im Umgang mit Kichererbsen, aber diese Information ist nicht für Dose Kichererbsen-Produkte verfügbar.
Das Ziel dieser Forschung ist es, die Aquafaba Komponenten zu bestimmen, die schäumende Eigenschaften beitragen. Hier die rheologischen Eigenschaften der Aquafaba von kommerziellen Kichererbse Marken wurden verglichen und die chemischen Eigenschaften wurden durch NMR, Elektrophorese und Peptid untersucht Masse Fingerabdruck. Nach unserer Kenntnis ist dies die erste Forschung beschreibt die chemische Zusammensetzung und die funktionellen Eigenschaften der einzelnen Aquafaba Viscosifier.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dieser Studie fanden wir diesen Kichererbsen-Aquafaba aus verschiedenen kommerziellen Quellen produziert Schäume, die Eigenschaften (Volumen und Stabilität des Schaums) und chemische Zusammensetzung variiert. Gab es eine positive Korrelation zwischen Aquafaba Viskosität und Feuchtigkeitsgehalt. Schaum Volumenzunahme (Vf100) bezog sich nicht auf diese Parameter. Zusatzstoffe wie Salz und Binatrium-EDTA Viskosität zu unterdrücken und Schaum Stabilität wie mit Aquafaba aus Kichererbsen aus der Dose könn…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Forschung wurde durch das Institute of International Education Gelehrter Rettungsfonds (IIE-SRF) unterstützt.
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
- Janssen, M., Busch, C., Rödiger, M., Hamm, U. Motives of consumers following a vegan diet and their attitudes towards animal agriculture. Appetite. 105, 643-651 (2016).
- . Egg Replacement Ingredient Market: Global Industry Analysis and Opportunity Assessment, 2016-2026 Available from: https://www.prnewswire.com/news-releases/egg-replacement-ingredient-market-global-industry-analysis-and-opportunity-assessment-2016-2026-300370861.html (2016)
- Joshi, P. K., Parthasarathy Rao, P. Global and regional pulse economies current trends and outlook. IFPRI Discussion Paper 01544. , 149 (2016).
- Oomah, B. D., Patras, A., Rawson, A., Singh, N., Compos-Vega, R., Tiwari, B. K., Gowen, A., Mckenna, B. Chemistry of pulses. Pulse Foods. , 9-55 (2011).
- Gugger, E. T., Galuska, P., Tremaine, A. Legume-based dairy substitute and consumable food products incorporating same. United States Patent Application. , (2016).
- Tetrick, J., et al. Plant-based egg substitute and method of manufacture. World Patent. , (2013).
- Singh, G. D., Wani, A. A., Kaur, D., Sogi, D. S. Characterisation and functional properties of proteins of some Indian chickpea (Cicer arietinum) cultivars. J. Sci. Food Agric. 88 (5), 778-786 (2008).
- Nleya, T. M., Arganosa, G. C., Vandenberg, A., Tyler, R. T. Genotype and environment effect on canning quality of kabuli chickpea. Can. J. Plant Sci. 82 (2), 267-272 (2002).
- Vaz Patto, M. C., et al. Achievements and Challenges in Improving the Nutritional Quality of Food Legumes. Crit. Rev. Plant Sci. 34, 105-143 (2015).
- Ratanapariyanuch, K., Clancy, J., Emami, S., Cutler, J., Reaney, M. J. T. Physical, chemical, and lubricant properties of Brassicaceae oil. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 115, 1005-1012 (2013).
- Hunter, R. S. Photoelectric color-difference meter. J. Opt. Soc. Am. 48, 985-995 (1958).
- Sweeney, R. A., Rexroad, P. R. Comparison of LECO FP-228 ‘N Determinator’ with AOAC copper catalyst Kjeldahl method for crude protein. JAOAC. 70, 1028-1032 (1987).
- Boye, J. I., et al. Comparison of the functional properties of pea, chickpea and lentil protein concentrates processed using ultrafiltration and isoelectric precipitation techniques. Food Res Int. 43, 537-546 (2010).
- Ratanapariyanuch, K., Shim, Y. Y., Emami, S., Reaney, M. J. T. Protein concentrate production from thin stillage. J. Agric. Food Chem. 64, 9488-9496 (2016).
- Ratanapariyanuch, K., et al. Rapid NMR method for the quantification of organic compounds in thin stillage. J. Agric. Food Chem. 59, 10454-10460 (2011).
- Bradford, M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72, 248-254 (1976).
- Burnett, P. G. G., Olivia, C. M., Okinyo-Owiti, D. P., Reaney, M. J. T. Orbitide composition of the flax core collection (FCC). J. Agric. Food Chem. 64, 5197-5206 (2016).
- Laemmli, U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 227, 680-685 (1970).
- Ratanapariyanuch, K., Tyler, R. T., Shim, Y. Y., Reaney, M. J. T. Biorefinery process for protein extraction from oriental mustard (Brassica juncea L., Czern.) meal using ethanol stillage. AMB Express. 2, 1-9 (2012).
- Lv, Q., Yang, Y., Zhao, Y., Gu, D. Comparative study on separation and purification of isoflavones from the seeds and sprouts of chickpea by HSCCC. J. Liq Chromatogr Relat. Technol. 32, 2879-2892 (2009).
- Behera, M. R., Varade, S. R., Ghosh, P., Paul, P., Negi, A. S. Foaming in micellar solutions: effects of surfactant, salt, and oil concentrations. Ind. Eng. Chem. Res. 53, 18497-18507 (2014).
- Tan, S. H., Mailer, R. J., Blanchard, C. L., Agboola, S. O. Canola proteins for human consumption: Extraction, profile, and functional properties. J. Food Sci. 76, R16-R28 (2011).
- Thiede, B., et al. Peptide mass fingerprinting. Methods. 35, 237-247 (2005).
- Hwang, H. S. Application of NMR spectroscopy for foods and lipids. Advances in NMR spectroscopy for lipid oxidation assessment. , 11-13 (2017).
