Sammansättning och egenskaper Aquafaba: vatten återvinns från kommersiellt konserverade kikärter
Summary
Aquafaba är en trögflytande saften från konserverade kikärtor som, när rörde kraftigt, producerar en relativt stabil vita skum eller skum. Primär forskning målet är att identifiera de delar av aquafaba som bidrar med viscosifying/förtjockning egenskaper med hjälp av kärnmagnetisk resonans (NMR), ultrafiltrering, elektrofores och peptid massa fingeravtryck.
Abstract
Kikärtor och andra baljväxter säljs vanligen som konserverade produkter förpackade i en tjock lösning eller en saltlake. Denna lösning har nyligen visat att producera stabilt skum och emulsioner och kan fungera som förtjockningsmedel. Intresse för denna produkt har nyligen förbättrats via internet där det föreslås att denna lösning, som nu kallas aquafaba av en växande gemenskap, används en ersättare för ägg och mjölk protein. Som aquafaba är både nya och utvecklas av ett internet-baserat samhälle lite är känt om dess sammansättning eller egenskaper. Aquafaba återfanns från 10 kommersiella konserverade kikärtor produkter och korrelationer mellan aquafaba sammansättning, densitet, viskositet och löddrande egenskaper undersöktes. Proton NMR användes för att karakterisera aquafaba sammansättning före och efter ultrafiltrering genom membran med olika molekylvikt cut offs (MWCOs 3, 10 eller 50 kDa). Ett protokoll för elektrofores och peptid massa fingeravtryck är också presenteras. Dessa metoder som värdefull information om komponenter ansvarar för aquafaba funktionella egenskaper. Denna information gör att utvecklingen av praxis att producera standard kommersiella aquafaba produkter och kan hjälpa konsumenterna att välja produkter av överlägsen eller konsekvent nytta.
Introduction
Alltmer vegetariska produkter utvecklas som efterliknar egenskaperna för kött, mjölk och ägg. Pulser funktionella egenskaper är viktiga i deras nuvarande användning i livsmedelsapplikationer och deras egenskaper utforskas i utvecklingen av ersättare för animaliskt protein. Exempelvis mejeriprodukter alternativ försäljningen var $8,80 miljarder USD under 2015 och denna marknad växer snabbt. Denna marknad beräknas växa till 35.06 miljarder dollar år 2024. Dessutom är den uppåtgående trenden i efterfrågan på växtbaserad mjölkersättning delvis ett resultat av konsumenternas hälsa oro angående kolesterol, antibiotika och tillväxthormoner som ofta används i mjölk produktion1. Likaså, vegetabiliskt protein och Hydrokolloid egg replacer marknader växande snabbt och en förening årlig tillväxt på 5,8% väntas för dessa material under de kommande 8 åren med en omsättning på 1,5 miljarder USD i 20262. Ett växande antal konsumenter föredrar veganska proteinkällor, allergen minskat kost och minskad klimatpåverkan för livsmedelsprodukter. Efterfrågan på puls-baserade produkter, särskilt från linser, kikärtor och faba bean växer stadigt tack vare hög proteinhalt, kostfiber och låg mättat fett halten av pulser3. Baljväxter innehåller även fytokemikalier med potentiellt gynnsamma biologiska aktivitet4.
Kommersiella enheter, forskare och privatpersoner tagit olika tillvägagångssätt att kommunicera kvalitetsegenskaper av kikärtor baserat ägg och mjölk ersättare. Gugger et al. 5 gav en mjölk-liknande produkt från hög stärkelse korn inklusive Adukibönor och kikärtor. I deras beskrivna metoder försökte förespråkarna Visa att deras produkt är unikt och skiljer sig från ”aquafaba”6. I en annan kommersiell strategi klarlagd av Tetrick o.a. 7 en växtbaserad ägg substitut utvecklades. Sin patentansökan beskriver metoder för att kombinera puls mjöl med kända förtjockningsmedel som emulerar funktionen av äggvita i bakad material. Typiska formler inkluderar 80-90% puls mjöl och 10-20% förtjockning tillsatser.
Granskade litteratur också anger funktionen möjligt med kikärtor och har visat att albumin protein fraktioner erhålls från kabuli och desi kikärtsmjöl har bra emulgering egenskaper. De har också funnit en signifikant effekt av kikärtor källa på albumin kapacitet och prestanda8.
Efter den första internet-rapporten som beskriver ”aquafaba” av den franska kocken Joël Roessel, visar en öppen källkod rörelse nyttan av aquafaba som ersättning av äggvita och mjölk protein i många mat-program. Det finns många mycket besökta webbsidor och YouTube-videor som visar införlivandet av aquafaba i livsmedel som emulerar kvaliteterna av isen grädde, maräng, majonnäs, ost, äggröra, och vispad grädde. De flesta pionjärer att tillhandahålla öppen källkod aquafaba (recept) få sitt material genom att sila konserverade kikärter och använda vätskan i sina recept. Dessa individer är oftast inte utbildade forskare. Video kommentarer avsnitt visar att respondenterna har kopierat recept och några har misslyckats med att replikera aquafaba förespråkare framgångar.
Alla tre metoder (corporate, vetenskapliga och öppen källkod) att utveckla ägg och mjölk ersättare har meriter men saknar en viktig dimension. Tillämpad forskare, grundläggande forskare och privatpersoner utfärda puls-baserade produkter har ofullständigt kännetecknas och standardiserade deras insatsmaterial. Standardisering av en produkt för en särskild användning är en normal industriell praxis. Kikärt sorter har inte standardiserats för aquafaba kvalitet och industriella konservering praxis standardiseras för att producera konsekventa kikärter inte aquafaba.
Baserat på studier av andra råvaror, är det förutsägbart att både genotyp och miljö kommer att bidra till puls aquafaba kvalitet. Det är känt att både genotyp och miljö påverkar kabuli kikärtor konservering boenden9. Genotypisk effekter är vanligtvis stora mellan besläktade arter och mindre inom medlemmar av en art. Variation i fysikaliska och kemiska egenskaper kan minimeras genom identitet bevarande som gör urvalet av sorter med önskade egenskaper. Miljöpåverkan kan även vara stora och hanteras av kvalitetsbedömning och blanda till standard prestanda i specifika tester10.
I området i närheten finns det många genetiskt distinkta sorter av kikärtor i kommersiell produktion. För exempel, University of Saskatchewan gröda utvecklingscentrum, en viktig källa till kommersiella kikärtor arvsmassa, släppt 23 kikärtor sorter sedan 1980 varav 6 för närvarande rekommenderas för odling i Kanada. Medan vetenskapliga manuskript beskriver ofta den sort som används i en studie, visade inte de patent och internetsidor som tillfrågades sorten används eller härkomsten för kikärterna. Standardiseringen av sorter och hantering kan hjälpa användare att öka sin framgång i att använda kikärtor men denna information är inte tillgänglig på konserverade kikärtor produkter.
Syftet med denna forskning är att bestämma de aquafaba komponenter som bidrar löddrande egenskaper. Här, reologiska egenskaperna för aquafaba från kommersiella kikärtor märken jämfördes och kemiska egenskaper studerades av NMR, elektrofores och peptid massa fingeravtryck. Till vår kunskap är detta den första forskning som beskriver den kemiska sammansättningen och de aquafaba viscosifier komponenterna funktionella egenskaper.
Protocol
Representative Results
Discussion
I denna forskning har vi funnit att kikärtor aquafaba från olika kommersiella källor producerar skum som varierar i både egenskaper (volym och stabilitet av skum) och kemisk sammansättning. Det var en positiv korrelation mellan aquafaba viskositet och vattenhalt. Skum volymökning (Vf100) var inte relaterad till dessa parametrar. Tillsatser som salt och dinatrium EDTA kan undertrycka viskositet och skum stabilitet som aquafaba från kikärtor på burk med dessa tillsatser hade lägre viskositet och produc…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denna forskning stöds av de internationella Lärarhögskolans Scholar räddningsfond (IIE-SRF).
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).
