Sammensetning og egenskapene til Aquafaba: vann utvinnes fra kommersielt boks kikerter

Summary

Aquafaba er en tyktflytende juice fra hermetisk kikert at når rørt kraftig, produserer en relativt stabilt hvitt skum eller skum. Grunnforskning målet er å identifisere komponenter i aquafaba som bidrar viscosifying/jevning egenskaper ved hjelp av kjernefysiske magnetisk resonans (NRM), ultrafiltrasjon, geleelektroforese og peptid masse fingeravtrykk.

Abstract

Kikert og andre belgfrukter er vanligvis selges som hermetisk produkter pakket i en tykk løsning eller en saltlake. Denne løsningen har nylig vist stabil skum og emulsjoner, og kan fungere som en thickener. Nylig interesse for dette produktet er blitt forsterket gjennom Internett der det er foreslått at denne løsningen, nå kalt aquafaba av et voksende fellesskap, kan brukes en erstatning for egg og melk protein. Som aquafaba er både nye og blir utviklet av et nettbasert fellesskap lite er kjent om dens sammensetning eller egenskaper. Aquafaba ble gjenopprettet fra 10 kommersielle hermetisk kikert produkter og korrelasjoner mellom aquafaba sammensetning, tetthet, viskositet og skummende egenskaper ble undersøkt. Proton NMR ble brukt til å beskrive aquafaba sammensetning før og etter ultrafiltrasjon gjennom membraner med ulike molekylvekt kuttet offs (MWCOs 3, 10 eller 50 kDa). En protokoll for geleelektroforese og peptid masse fingeravtrykk er også presentert. Disse metodene gitt verdifull informasjon om komponentene ansvarlig for aquafaba funksjonelle egenskaper. Denne informasjonen vil tillate utviklingen av praksis å produsere standard kommersielle aquafaba produkter og kan hjelpe forbrukerne velger produkter av førsteklasses eller konsekvent.

Introduction

Stadig utvikles vegetariske produkter som etterligner egenskapene til kjøtt, melk og egg. Funksjonelle egenskaper pulser er viktig i deres nåværende bruker i mat programmer og deres egenskaper er undersøkt i utviklingen av erstatninger for animalsk protein. For eksempel meieri alternativer salget var $8.80 milliarder USD i 2015 og dette markedet vokser raskt. Dette markedet er ventet for å vokse til $35.06 milliarder av 2024. Videre er den oppadgående trenden i etterspørselen etter plantebaserte melk erstatning delvis et resultat av forbrukernes helse bekymringer om kolesterol, antibiotika og veksthormoner ofte brukt i melk produksjon¹. Tilsvarende vegetabilsk protein og hydrokolloid egg replacer markeder er raskt voksende og en sammensatt årlig vekstrate på 5,8% er forventet for disse materialene de neste 8 årene med salg på $1,5 milliarder USD i 2026². Et økende antall forbrukere foretrekker vegan proteinkilder, allergen redusert dietter og reduserte karbonutslipp for matvarer. Etterspørselen etter puls-baserte produkter, spesielt fra linse og kikert faba bønne er stadig høye proteininnhold, kostfiber og lite mettet fett innholdet i pulser³. Pulser også inneholde fytokjemikaliene med potensielt gunstig biological aktivitet⁴.

Kommersielle selskaper, forskere og privatpersoner har funnet måter å kommunisere kvalitetseiendommer kikert basert egg og melk erstatning. Gugger et al. ⁵ produsert en melk-lignende produkt fra høy stivelse korn inkludert adzuki bønne og kikert. I deres beskrevet metoder forsøkte talsmenn å vise at produktet er unik og forskjellig fra “aquafaba”⁶. I en annen kommersiell tilnærming belyst av Tetrick et al. ⁷ en plantebasert egg innbytter ble utviklet. Deres patentsøknad beskriver metoder å kombinere puls mel med kjente thickeners som emulere funksjonen av egg hvitt i bakt materialer. Typisk formler er 80-90% puls mel og 10-20% jevning tilsetningsstoffer.

Fagfellevurderte litteratur også angir funksjonen mulig med kikert og har vist at albumin protein fraksjoner fra kabuli og desi chickpea mel har god emulgering egenskaper. De har også funnet en signifikant effekt av kikert kilde på albumin kapasitet og ytelse⁸.

Etter den første internet rapporten beskriver “aquafaba” av den franske kokken Joël Roessel, viser en open source bevegelsen verktøyet av aquafaba som en erstatning for eggehvite og meieri proteiner i mange mat programmer. Det er mange svært viste websider og YouTube-videoer som viser inkorporering av aquafaba i mat som etterligne kvaliteter av ice cream, marengs, ost, majones, eggerøre, og pisket krem. De fleste pionerene gir åpen kildekode aquafaba programmer (oppskrifter) få materialet sitt ved å belaste boks kikerter og bruke væsken i sine oppskrifter. Disse personene er stort sett ikke trente forskere. Video Kommentarer deler viser at respondentene har kopiert oppskrifter og noen kunne replikere suksesser aquafaba talsmenn.

Alle tre tilnærminger (corporate, vitenskapelige og åpen kilde) til utvikle egg og melk erstatninger har fortrinn, men mangler en viktig dimensjon. Anvendt forskere, grunnleggende forskere og enkeltpersoner promulgating puls-baserte produkter har ufullstendig preget og standardisert sine inn materiale. Standardisering av et produkt for et spesifikt formål er en normal industriell praksis. Kikert kultivarer ikke er standardisert for aquafaba kvalitet og industrielle hermetikkboksfylling praksis er standardisert for å produsere konsekvente kikerter ikke aquafaba.

Basert på studier av andre varer, er det forutsigbart at både undersøke og miljø vil bidra til puls aquafaba kvalitet. Det er kjent at både genotype og miljø påvirker kabuli kikert canning egenskaper⁹. Genotypic effekter er vanligvis store mellom beslektede arter og mindre medlemmer av en art. Variasjon i fysiske og kjemiske egenskaper kan reduseres gjennom identitet bevaring som tillater valg av kultivarer med egenskapene. Miljømessige effekter kan også være stor og administreres av kvalitet evaluering og blending standard ytelse i spesifikke tester¹⁰.

Det er mange genetisk distinkte kultivarer av kikert i kommersiell produksjon. For eksempler, Universitetet i Saskatchewan beskjære utvikling sentrum, en stor kilde av kommersielle kikert germplasm, har befridd 23 kikert kultivarer siden 1980 som 6 som er anbefalt for dyrking i Canada. Mens vitenskapelig manuskripter beskriver ofte sorten brukt i en studie, inneholdt patenter og Internettsider som ble kartlagt sorten brukes eller proveniens av kikerter. Standardisering av kultivarer og håndtering kan hjelpe brukere øke deres suksess i å bruke kikert, men denne informasjonen er ikke tilgjengelig for hermetisk kikert produkter.

Målet med denne forskningen er å avgjøre aquafaba komponentene som bidrar skummende egenskaper. Her reologiske egenskapene til aquafaba fra kommersielle kikert merker ble sammenliknet og de kjemiske egenskapene ble studert ved NMR, geleelektroforese og peptid masse fingeravtrykk. Vi vet er dette første forskning som beskriver den kjemiske sammensetningen og funksjonelle egenskaper aquafaba viscosifier komponenter.

Protocol

Separasjon av Aquafaba fra kikerter Få bokser av kikerter fra lokale kjøpmenn og åpne med en manuell kan åpen. Etiketten bokser fra A til J. Separat kikerter fra aquafaba bruke en rustfritt stål meshed kjøkken sil og veie atskilt kikerter og aquafaba. Få et representativt utvalg av kikerter og Aquafaba for kjemiske analyser. Tilfeldig velge ti kikerter etter tømming aquafaba for å fastslå fuktighetsinnhold. Legg kikert…

Representative Results

Hver boks med kikerter er merket for å angi at ingrediensene tilsettes under canning. Ingredienser inkludert vann, kikerter, salt og disodium ethylenediamine tetraacetic syre (EDTA). I tillegg ble to bokser merket som “kan inneholde veisalt”. Tre distinkte fôr farger ble observert; hvit, klare gule og metallisk (tabell 1). Merke koden Salt <…

Discussion

I denne forskningen, har vi funnet at kikert aquafaba fra ulike kommersielle kilder produserer skum som varierer i både egenskaper (volum og stabilitet av skum) og kjemiske sammensetning. Det var en positiv korrelasjon mellom aquafaba viskositet og fuktighet. Skum øker (V_f100) var ikke relatert til disse parameterne. Tilsetningsstoffer som salt og disodium EDTA kan undertrykke viskositet og skum stabilitet som aquafaba fra kikert boks med disse tilsetningsstoffer hadde lavere viskositet og produsert skum med…

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.