Samenstelling en eigenschappen van Aquafaba: Water verhaald commercieel blik kikkererwten
Summary
Aquafaba is een viskeuze SAP uit blik kikkererwten die, wanneer krachtig geroerd, produceert een relatief stabiele wit schuim of schuim. Het primaire onderzoek doel is om identificatie van de bestanddelen van aquafaba die bijdragen viscosifying/verdikking eigenschappen met behulp van nucleaire magnetische resonantie (NMR), ultrafiltratie, elektroforese en peptide massa vingerafdrukken.
Abstract
Kikkererwten en andere peulvruchten worden vaak verkocht als ingeblikte producten verpakt in een dikke oplossing of een pekel. Deze oplossing heeft onlangs aangetoond dat stabiel schuim en emulsies produceren, en kan fungeren als verdikkingsmiddel. Onlangs de belangstelling voor dit product is verbeterd via het internet waar wordt voorgesteld dat deze oplossing, nu genaamd aquafaba door een groeiende Gemeenschap, kan een vervanger gebruikt voor eieren en melk eiwit. Aquafaba is zowel nieuwe en wordt ontwikkeld door een internet-gebaseerde is Gemeenschap weinig bekend over de samenstelling of eigenschappen. Aquafaba werd teruggevonden uit 10 commerciële blik kikkererwten producten en correlaties tussen aquafaba samenstelling, dichtheid, viscositeit en schuimende eigenschappen werden onderzocht. Proton NMR werd gebruikt voor het karakteriseren van de samenstelling van de aquafaba voor en na de ultrafiltratie door membranen met verschillende moleculair gewicht snijden offs (MWCOs of 3, 10, 50 kDa). Een protocol voor elektroforese en peptide massa vingerafdrukken wordt ook gepresenteerd. Deze methoden verstrekt waardevolle informatie met betrekking tot onderdelen die verantwoordelijk zijn voor aquafaba functionele eigenschappen. Deze informatie kan de ontwikkeling van praktijken om standaard commerciële aquafaba-producten te produceren en kan helpen consumenten producten van superieure of consistent nut selecteren.
Introduction
Steeds meer worden vegetarische producten ontwikkeld die de eigenschappen van vlees, melk en eieren na te bootsen. De functionele eigenschappen van peulvruchten zijn belangrijk in hun huidige toepassingen in food toepassingen en hun eigenschappen worden onderzocht in de ontwikkeling van vervangingen voor dierlijke eiwitten. Bijvoorbeeld, zuivel alternatieven verkoop waren 8,80 miljard USD in 2015 en deze markt snel groeit. Deze markt naar verwachting groeien tot een bedrag van 35.06 miljard dollar door 2024. Bovendien, de opwaartse trend in de vraag naar plantaardige melk substituten is gedeeltelijk een gevolg van de bezorgdheid van de gezondheid van de consumenten met betrekking tot cholesterol, antibiotica en groeihormonen, vaak gebruikt in melk productie1. Ook plantaardige eiwitten en hydrocolloid ei melkvervangers markten zijn snel uit te breiden en een samengestelde jaarlijkse groei van 5,8% verwachting voor deze materialen in de komende 8 jaar met een omzet van $1,5 miljard USD in 20262verwacht. Een groeiend aantal consumenten liever vegan eiwitbronnen, allergeen verminderd van diëten en verminderd koolstofvoetafdruk voor voedingsproducten. Vraag naar puls gebaseerde producten, vooral uit faba bonen, linzen en kikkererwten gestaag groeien als gevolg van het hoge eiwitgehalte, voedingsvezels en weinig verzadigd vet gehalte aan pulsen3. Peulvruchten bevatten ook fytochemicaliën met potentieel voordelig biologische activiteit4.
Commerciële entiteiten, wetenschappers en particulieren hebben verschillende benaderingen om te communiceren met dat de eigenschappen van de kwaliteit van kikkererwten op basis van ei en melk vervangingen genomen. Gugger et al. 5 geproduceerd een melk-achtige product van hoge zetmeel korrels waaronder adzuki bonen en kikkererwten. In hun beschreven methoden de voorstanders geprobeerd om te laten zien dat hun product uniek en verschillend van “aquafaba”6 is. In een andere commerciële benadering toegelicht door Tetrick et al. 7 een plantaardige ei plaatsvervanger werd ontwikkeld. Hun octrooiaanvraag worden methoden beschreven voor puls bloem combineren met bekende bindmiddelen die wedijveren met de functie van het eiwit in gebakken materialen. Typische formules bevatten 80-90% pulse meel en 10-20% verdikking additieven.
Peer reviewed literatuur ook geeft de functionaliteit die mogelijk met kikkererwten en heeft aangetoond dat albumine eiwitfracties kabuli en desi kikkererwten meel verkregen goede membraanemulsificatie eigenschappen hebben. Ze hebben ook een significant effect van kikkererwten bron gevonden over de albumine opbrengst en prestaties8.
Na de eerste internet verslag met een beschrijving van “aquafaba” door de Franse chef-kok Joël Roessel, toont een open source-beweging het nut van aquafaba als een vervanging van eiwit en zuivel eiwitten in vele food toepassingen. Er zijn vele zeer bekeken webpagina’s en YouTube-video’s weergegeven: de opneming van aquafaba in levensmiddelen die wedijveren met de kwaliteiten van ice cream, meringue, mayonaise, kaas en roereieren, en slagroom. Meeste Pioniers verstrekken van open source aquafaba applicaties (recepten) krijgen hun materiaal door het uitpersen van blik kikkererwten en het gebruik van de vloeistof in hun recepten. Deze personen zijn meestal niet goed opgeleide wetenschappers. Videoreacties secties blijkt dat de respondenten de recepten hebt gekopieerd, en sommige hebben gefaald om te repliceren de successen van de voorstanders van de aquafaba.
Alle drie benaderingen (bedrijfs-, wetenschappelijke- en open source) aan de ontwikkeling van ei en melk vervangingen zijn verdienste maar een belangrijke dimensie ontbreekt. Toegepaste wetenschappers en basis wetenschappers individuen uitvaardigen pulse gebaseerde producten hebben onvolledig gekenmerkt en gestandaardiseerd hun uitgangsmateriaal. Standaardisatie van een product voor een specifiek gebruik is een normale industriële praktijk. Kikkererwten cultivars niet zijn gestandaardiseerd voor aquafaba kwaliteit en industriële conservenindustrie praktijken zijn gestandaardiseerd te produceren consistente kikkererwten niet aquafaba.
Gebaseerd op studies van andere grondstoffen, is het voorspelbaar dat zowel genotype en milieu aan de pols aquafaba kwaliteit bijdragen zal. Het is bekend dat zowel genotype en milieu beïnvloeden kabuli kikkererwten inblikken eigenschappen9. Genotypische effecten zijn meestal grote tussen verwante soorten en kleinere binnen leden van een soort. Variatie in de fysische en chemische eigenschappen kan worden geminimaliseerd door behoud van de identiteit waarmee de selectie van cultivars met gewenste eigenschappen. Milieu-effecten kunnen ook groot en worden beheerd door kwaliteitsevaluatie en10mengen tot standaard prestaties in specifieke tests.
Er zijn veel genetisch verschillende cultivars van kikkererwten in commerciële productie. Bijvoorbeeld, de Universiteit van Saskatchewan gewas Development Centre, een belangrijke bron van commerciële kikkererwten kiemplasma, heeft vrijgegeven 23 kikkererwten cultivars sinds 1980 waarvan 6 momenteel voor teelt in Canada aanbevolen zijn. Wetenschappelijke manuscripten beschrijven vaak de cultivar gebruikt in een studie, deed de octrooien en internetpagina’s die werden onderzocht de cultivar gebruikt of de herkomst van de kikkererwten niet geven. De standaardisatie van cultivars en behandeling kon helpen gebruikers hun succes in het gebruik van kikkererwten verhogen, maar deze informatie is niet beschikbaar op blik kikkererwten producten.
Het doel van dit onderzoek is om te bepalen van de aquafaba componenten die schuimende eigenschappen bijdragen. Hier, de Rheologische eigenschappen van aquafaba van commerciële kikkererwten merken werden vergeleken en de chemische eigenschappen werden bestudeerd door NMR, elektroforese en peptide massa vingerafdrukken. Om onze kennis is dit het eerste onderzoek waarin de chemische samenstelling en de functionele eigenschappen van de onderdelen van de viscosifier aquafaba worden beschreven.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dit onderzoek, hebben we gevonden die aquafaba van de kikkererwten uit verschillende commerciële bronnen produceert schuimen die in zowel de eigenschappen (volume en stabiliteit van schuim) en de chemische samenstelling variëren. Was er een positieve correlatie tussen aquafaba viscositeit en vochtgehalte. Verhoging van de omvang van de schuim (Vf100) was niet gerelateerd aan deze parameters. Additieven, zoals zout en dinatrium-EDTA kan viscositeit onderdrukken en stabiliteit schuim zoals aquafaba van kikk…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek werd gesteund door het Institute of International Education geleerde Rescue Fonds (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. |
References
- 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).
