Name: Aquafaba 的成分和性质: 从商用罐装鹰嘴中回收的水 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: 了解鹰嘴豆水（Aquafaba）的成分与功能特性，探索其作为植物性乳化剂和泡沫稳定剂在食品科学中的应用潜力。本研究利用核磁共振、超滤和电泳技术分析其增稠机制。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究得到了国际教育协会学者救援基金（IIE-SRF）的支持。

从鹰嘴豆中分离水性豆液
<ol>
	<li>从当地杂货店购买鹰嘴豆罐头，并使用手动开罐器打开。</li>
	<li>将罐头从 A 到 J 进行标记。</li>
	<li>使用不锈钢网筛将鹰嘴豆与豆汁（aquafaba）分离，并分别称量分离后的鹰嘴豆和豆汁。</li>
</ol>
获取鹰嘴豆和豆液的代表性样品用于化学分析。
<ol start="4">
	<li>沥干水后，随机选取十颗鹰嘴豆以测定其水分含量。</li>
	<li>将选好的鹰嘴豆放入干燥罐中，在干燥烘箱中于100 ± 2 °C下加热16–18小时。</li>
	<li>干燥后，将鹰嘴豆研磨成粉末以供进一步使用（例如 蛋白质和碳含量分析）。</li>
	<li>将各来源的鹰嘴豆液和鹰嘴豆泡沫在-20 °C下冷冻，然后在冷冻干燥机中干燥。干燥后的鹰嘴豆液将用于氮和碳含量的测定。</li>
</ol>
蛋清水解物的功能特性
<ol start="8">
	<li>使用2号贝壳杯在25 °C下测定蛋清水的黏度。
	<ol>
		<li>将贝壳杯浸入蛋清水中。</li>
		<li>记录杯子排空所需的时间11。当杯子从蛋清水中提起时启动计时器，当从杯子流出的液流中断时停止计时。</li>
		<li>通过随杯附带的黏度-排空时间关系图表确定蛋清水的黏度。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>起泡能力
	<ol>
		<li>将蛋清水溶液（100 mL）倒入不锈钢碗中，使用手持式搅拌器以10档速度搅拌2分钟。</li>
		<li>搅拌完成后立即用量筒测量泡沫体积，记为Vf100。</li>
		<li>让泡沫静置并随时间干燥，以观察泡沫稳定性，并获取干燥泡沫样品。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
鹰嘴豆种子的颜色参数
<ol start="10">
	<li>从每个罐头中随机选取鹰嘴豆种子进行颜色测定。</li>
	<li>使用白色、黑色和参考标准对Hunter lab色差仪进行校准，然后进行测量。</li>
	<li>颜色坐标值由CIE Lab系统确定12，包括 L （正值代表白色，0 代表黑色） a （阳性为红色，阴性为绿色），以及 b （阳性为黄色，阴性为蓝色）在日光65°条件下进行三份平行实验。</li>
</ol>
蛋白质和碳含量
<ol start="13">
	<li>使用元素分析仪通过燃烧法测定蛋白质和碳含量13。蛋白质含量估算为氮含量乘以6.2514。</li>
</ol>
水分含量
<ol start="14">
	<li>将样品置于干燥箱中，在 100 ± 2 °C 下加热 16–18 小时，测定种子和豆类浸泡液的水分含量15。</li>
</ol>
核磁共振波谱法
<ol start="15">
	<li>样品制备
	<ol>
		<li>在进行波谱分析之前，将水相豆渣提取液（aquafaba）样品在9200 × g条件下离心10分钟。离心后，将上清液通过0.45 µm的一次性注射器滤器（25 mm，聚四氟乙烯（PTFE）膜）。取0.4 mL aquafaba样品加入含有50 mg氘代水的核磁共振（NMR）样品管中，用于NMR分析。</li>
		<li>对于先前所述的干燥泡沫样品，取样品（25 mg）溶于500 mg氘代水中，所得溶液用于NMR分析。</li>
		<li>将所有样品装入带盖的5 mm NMR样品管中，用于13C-NMR和1H-NMR分析。向每根NMR样品管中加入氘代水和3-(三甲基硅基)丙酸-2,2,3,3-d4钠盐（TMSP），分别提供溶剂锁场信号并作为内标物。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>NMR测试条件
	<ol>
		<li>使用500 MHz NMR或类似的高场NMR波谱仪采集质子NMR谱图，每张谱图至少累积16次扫描，并采用水峰抑制程序，例如双脉冲场梯度自旋回波质子NMR（DPFGSE-NMR）脉冲序列16。</li>
		<li>调整化学位移，使TMSP峰位于0 ppm，然后使用积分软件确定样品中各化合物的相对含量。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
电泳
注意：此步骤选用产生最稳定泡沫的水性豆汁（品牌 H）。该品牌不含盐。
<ol start="17">
	<li>样品制备
	<ol>
		<li>将鹰嘴豆水相提取物分别加入三个具有不同分子量截留值（MWCO）的离心式再生纤维素超滤装置的上层储液室中，其截留分子量分别为 3、10 或 50 kDa。</li>
		<li>将离心过滤单元置于合适的离心机中，在 4 °C 下以 3900 × g 离心 2 小时，获得上清液和截留液组分。上清液组分用于1H-NMR 分析不含高分子量（MW）物质的小分子。3 kDa 膜的截留液组分用于电泳分离，因为该膜被认为可保留大部分蛋白质。</li>
		<li>采用改良的 Bradford 法测定上清液和截留液中的蛋白质含量，以牛血清白蛋白作为标准品17。</li>
		<li>将上清液和截留液组分的样品置于 Eppendorf 管中，在合适的振荡器中以每秒 25 次的频率振荡 10 分钟18。观察振荡后的溶液，判断是否因振荡形成泡沫。</li>
		<li>向超滤装置中加入 2.0 mL 蒸馏水以溶解截留物，并进行第二次离心处理，实现透析过滤。将超滤装置在 4 °C 下以 3900 × g 离心 2 小时。</li>
		<li>将截留物（0.025 g）与 1 mL 0.02 M Tris-HCl 缓冲液（pH 7.4）或磷酸盐缓冲盐水（PBS，pH 7.4）混合，以溶解蛋白质。</li>
		<li>将混合物在 21000 × g 下离心 1 分钟。</li>
		<li>取上清液，采用前述改良 Bradford 法测定蛋白质含量。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>电泳分离 
	注意：上述 3 kDa MWCO 膜的截留液组分将采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）进行电泳分离。
	<ol>
		<li>使用 15% 聚丙烯酰胺分离胶和 5% 聚丙烯酰胺浓缩胶制备聚丙烯酰胺凝胶。</li>
		<li>在凝胶的一个泳道中加入 20 µg 蛋白质样品，在另一独立泳道中加入 PageRuler 预染蛋白质分子量标准（范围为 10–170 kDa）。</li>
		<li>使用 Mini-Protein Tetra Cell 系统对凝胶施加电流，方法参照 Laemmli（1970）的改进方案19。电泳操作条件、凝胶染色及脱色步骤请参照 Ratanapariyanuch et al.（2012）20。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
肽质量指纹图谱
注意：根据 Ratanapariyanuch et al. (2012)20 的方法，从 3 kDa 截留液的 SDS-PAGE 凝胶中切取相应条带（分子量约为 8、10、13、14、15、20、22、31、37、55 和 100 kDa），用于胰蛋白酶消化，并进行质谱分析。
<ol start="19">
	<li>凝胶内消化
	<ol>
		<li>将凝胶条带浸入 100 µL 含 200 mM 碳酸氢铵（NH4HCO3）的 50% 乙腈（ACN）溶液中，重复脱色两次，每次在 30 °C 下孵育 20 分钟。</li>
		<li>脱色完成后，将凝胶样品用 100 µL 乙腈（ACN）处理 10 分钟，然后在室温下使用离心式真空浓缩仪真空干燥 15 分钟。</li>
		<li>将干燥的凝胶样品浸入 100 µL 含 10 mM 二硫苏糖醇（DTT）的 100 mM NH4HCO3 溶液中，在 56 °C 下孵育 1 小时。</li>
		<li>去除多余的还原缓冲液，并替换为 100 µL 烷基化缓冲液 [100 mM 碘乙酰胺溶于质谱（MS）级水中]。</li>
		<li>将凝胶样品在室温下避光孵育 30 分钟。</li>
		<li>用 200 mM NH4HCO3 溶液（100 µL）洗涤凝胶样品两次，通过加入乙腈（ACN，100 µL）使凝胶收缩，再用 200 mM NH4HCO3 溶液（100 µL）重新溶胀，随后再次用乙腈（ACN，100 µL）处理使其收缩。</li>
		<li>吸除乙腈，并在离心式真空浓缩仪中真空干燥凝胶样品 15 分钟。</li>
		<li>用 20 µL 胰蛋白酶缓冲液（50 ng/µL 胰蛋白酶溶于 1:1 的 200 mM NH4HCO3 与胰蛋白酶储存液）重新溶胀干燥的凝胶样品，随后向每个样品中加入 30 µL 200 mM NH4HCO3 溶液。</li>
		<li>将样品置于 Thermomixer 中，在 30 °C 下以 300 rpm 振荡过夜孵育。</li>
		<li>通过加入终体积（第 8 步后混合液体积）1/10 的 1% 三氟乙酸终止胰蛋白酶消化反应，并用 100 µL 含 0.1% 三氟乙酸的 60% 乙腈溶液从凝胶样品中提取胰蛋白酶肽段，随后使用离心式真空浓缩仪真空干燥。</li>
		<li>在进行质谱分析前，将胰蛋白酶肽段储存于 -80 °C。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>质谱分析
	<ol>
		<li>加入 12 µL 质谱级水:乙腈:甲酸（97:3:0.1, v/v）溶液重悬胰蛋白酶肽段，涡旋 1 至 2 分钟以充分溶解。</li>
		<li>将所得溶液在 4 °C 下以 18,000 g 离心 10 分钟。</li>
		<li>取 10 µL 上清液转移至质谱小瓶中，用于在配备液相色谱仪和 LC-MS 接口的四极杆飞行时间（QTOF）质谱仪上进行液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析。</li>
		<li>使用高容量 HPLC 芯片进行肽段的色谱分离：该芯片包含一个 360 nL 富集柱和一根 75 µm × 150 mm 分析柱，两根色谱柱均填充 C18-A、180 Å、3 µm 固定相。</li>
		<li>以含 0.1% 甲酸的水溶液为流动相，以 2.0 µL/min 的流速将样品加载至富集柱。</li>
		<li>将样品从富集柱转移至分析柱。</li>
		<li>肽段分离条件如下：采用线性梯度洗脱系统，流动相 A 为含 0.1% 甲酸的水溶液，流动相 B 为含 0.1% 甲酸的乙腈溶液。线性梯度从 3% 流动相 B 开始，在 50 分钟内升至 25% 流动相 B；随后在 10 分钟内从 25% 升至 90% 流动相 B，流速为 0.3 µL/min。</li>
		<li>采用电喷雾正离子模式采集质谱数据，毛细管电压设为 1900 V，碎片离子电压设为 360 V，干燥气体（氮气）温度设为 225 °C，流速为 12.0 L/min。</li>
		<li>在质量/电荷比（m/z）250–1700 范围内以每秒 8 张谱图的速率采集全扫描数据；在 m/z 50–1700 范围内采集 MS/MS 数据，隔离宽度设为 1.3 原子质量单位；每次 MS 扫描选择信号最强的前 20 个前体离子进行串联质谱分析，并设置 0.25 分钟的动态排除时间。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>蛋白质鉴定
	<ol>
		<li>使用 Agilent MassHunter 定性分析软件将质谱数据转换为质量/电荷比数据格式。</li>
		<li>以 SpectrumMill 作为数据库搜索引擎，将数据与 UniProt Cicer arietinum（鹰嘴豆）数据库进行比对分析。</li>
		<li>搜索参数包括：碎片离子质量误差 50 ppm，母离子质量误差 20 ppm，胰蛋白酶特异性切割，以及半胱氨酸残基的固定修饰（羧氨甲基化）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Janssen, M., Busch, C., Rödiger, M., Hamm, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motives+of+consumers+following+a+vegan+diet+and+their+attitudes+towards+animal+agriculture%5BTitle%5D)+AND+%22Appetite%22%5BJournal%5D)">Motives of consumers following a vegan diet and their attitudes towards animal agriculture.</a> Appetite. 105, 643-651 (2016).</li>
<li>Cision PR Newswire. Egg Replacement Ingredient Market: Global Industry Analysis and Opportunity Assessment, 2016-2026. , Available from: 
 
 <a target="_blank" href="https://www.prnewswire.com/news-releases/egg-replacement-ingredient-market-global-industry-analysis-and-opportunity-assessment-2016-2026-300370861.html">https://www.prnewswire.com/news-releases/egg-replacement-ingredient-market-global-industry-analysis-and-opportunity-assessment-2016-2026-300370861.html</a> (2016).</li>
<li>Joshi, P. K., Parthasarathy Rao, P. Global and regional pulse economies current trends and outlook. IFPRI Discussion Paper 01544. , 149(2016).</li>
<li>Oomah, B. D., Patras, A., Rawson, A., Singh, N., Compos-Vega, R. Chemistry of pulses. <a target="_blank" href="https://www.elsevier.com/books/pulse-foods/tiwari/978-0-12-382018-1">Pulse Foods</a>. Tiwari, B. K., Gowen, A., Mckenna, B. , Academic Press. Oxford. 9-55 (2011).</li>
<li>Legume-based dairy substitute and consumable food products incorporating same. United States Patent Application. , A1 20160309732 (2016).</li>
<li>Aquafaba Science. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://aquafaba.com/science.html">http://aquafaba.com/science.html</a> (2016).</li>
<li>Tetrick, J., et al. Plant-based egg substitute and method of manufacture. World Patent. , WO 2013067453 A1 (2013).</li>
<li>Singh, G. D., Wani, A. A., Kaur, D., Sogi, D. S. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jsfa.3144/abstract">Characterisation and functional properties of proteins of some Indian chickpea (Cicer arietinum) cultivars.</a> J. Sci. Food Agric. 88 (5), 778-786 (2008).</li>
<li>Nleya, T. M., Arganosa, G. C., Vandenberg, A., Tyler, R. T. <a target="_blank" href="http://www.nrcresearchpress.com/doi/abs/10.4141/P01-082#.Wk5EFd-nGUk">Genotype and environment effect on canning quality of kabuli chickpea.</a> Can. J. Plant Sci. 82 (2), 267-272 (2002).</li>
<li>Vaz Patto, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/07352689.2014.897907">Achievements and Challenges in Improving the Nutritional Quality of Food Legumes.</a> Crit. Rev. Plant Sci. 34, 105-143 (2015).</li>
<li>Ratanapariyanuch, K., Clancy, J., Emami, S., Cutler, J., Reaney, M. J. T. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ejlt.201200422/abstract">Physical, chemical, and lubricant properties of Brassicaceae oil.</a> Eur. J. Lipid Sci. Technol. 115, 1005-1012 (2013).</li>
<li>Hunter, R. S. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/249337544_Photoelectric_Color_Difference_Meter">Photoelectric color-difference meter.</a> J. Opt. Soc. Am. 48, 985-995 (1958).</li>
<li>Sweeney, R. A., Rexroad, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+LECO+FP-228+%27N+Determinator%27+with+AOAC+copper+catalyst+Kjeldahl+method+for+crude+protein%5BTitle%5D)+AND+%22JAOAC%22%5BJournal%5D)">Comparison of LECO FP-228 'N Determinator' with AOAC copper catalyst Kjeldahl method for crude protein.</a> JAOAC. 70, 1028-1032 (1987).</li>
<li>Boye, J. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0963996909002208">Comparison of the functional properties of pea, chickpea and lentil protein concentrates processed using ultrafiltration and isoelectric precipitation techniques.</a> Food Res Int. 43, 537-546 (2010).</li>
<li>Ratanapariyanuch, K., Shim, Y. Y., Emami, S., Reaney, M. J. T. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.6b03816">Protein concentrate production from thin stillage.</a> J. Agric. Food Chem. 64, 9488-9496 (2016).</li>
<li>Ratanapariyanuch, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+NMR+method+for+the+quantification+of+organic+compounds+in+thin+stillage%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Agric.+Food+Chem%22%5BJournal%5D)">Rapid NMR method for the quantification of organic compounds in thin stillage.</a> J. Agric. Food Chem. 59, 10454-10460 (2011).</li>
<li>Bradford, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+rapid+and+sensitive+method+for+the+quantitation+of+microgram+quantities+of+protein+utilizing+the+principle+of+protein-dye+binding%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Biochem%22%5BJournal%5D)">A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding.</a> Anal. Biochem. 72, 248-254 (1976).</li>
<li>Burnett, P. G. G., Olivia, C. M., Okinyo-Owiti, D. P., Reaney, M. J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orbitide+composition+of+the+flax+core+collection+%28FCC%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Agric.+Food+Chem%22%5BJournal%5D)">Orbitide composition of the flax core collection (FCC).</a> J. Agric. Food Chem. 64, 5197-5206 (2016).</li>
<li>Laemmli, U. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cleavage+of+structural+proteins+during+the+assembly+of+the+head+of+bacteriophage+T4%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4.</a> Nature. 227, 680-685 (1970).</li>
<li>Ratanapariyanuch, K., Tyler, R. T., Shim, Y. Y., Reaney, M. J. T. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22239856">Biorefinery process for protein extraction from oriental mustard (Brassica juncea L., Czern.) meal using ethanol stillage.</a> AMB Express. 2, 1-9 (2012).</li>
<li>Lv, Q., Yang, Y., Zhao, Y., Gu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+study+on+separation+and+purification+of+isoflavones+from+the+seeds+and+sprouts+of+chickpea+by+HSCCC%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Liq+Chromatogr+Relat.+Technol%22%5BJournal%5D)">Comparative study on separation and purification of isoflavones from the seeds and sprouts of chickpea by HSCCC.</a> J. Liq Chromatogr Relat. Technol. 32, 2879-2892 (2009).</li>
<li>Behera, M. R., Varade, S. R., Ghosh, P., Paul, P., Negi, A. S. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie503591v">Foaming in micellar solutions: effects of surfactant, salt, and oil concentrations.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 53, 18497-18507 (2014).</li>
<li>Tan, S. H., Mailer, R. J., Blanchard, C. L., Agboola, S. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Canola+proteins+for+human+consumption%3A+Extraction%2C+profile%2C+and+functional+properties%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Food+Sci%22%5BJournal%5D)">Canola proteins for human consumption: Extraction, profile, and functional properties.</a> J. Food Sci. 76, R16-R28 (2011).</li>
<li>Thiede, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peptide+mass+fingerprinting%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Peptide mass fingerprinting.</a> Methods. 35, 237-247 (2005).</li>
<li>Hwang, H. S. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-319-54196-9_2">Application of NMR spectroscopy for foods and lipids.</a> Advances in NMR spectroscopy for lipid oxidation assessment. , SpringerBriefs in Food, Health, and Nutrition 11-13 (2017).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

本研究发现，来自不同商业来源的鹰嘴豆水（aquafaba）所产生的泡沫在性质（泡沫体积和稳定性）和化学组成上均存在差异。鹰嘴豆水的黏度与其水分含量之间存在正相关关系。然而，泡沫体积的增加（Vf100）与这些参数无关。盐和乙二胺四乙酸二钠等添加剂可能会抑制黏度和泡沫稳定性，因为含这些添加剂的罐装鹰嘴豆所得鹰嘴豆水黏度较低，且产生的泡沫稳定性较差。该结果与 Behera et al.（2014）22 的报道不同，后者指出盐的存在会减少胶束泡沫体积，但能减缓泡沫破裂速率。与罐装过程中添加盐的鹰嘴豆所得鹰嘴豆水相比，烹饪时额外加盐的样品所获得的鹰嘴豆水具有更高的水分含量和更低的碳含量。在烹饪鹰嘴豆前添加盐可能限制了淀粉和蛋白质的溶胀23。
通过膜过滤分离蛋白质，随后进行SDS-PAGE及肽质量指纹图谱分析表明，洋豆汁中的蛋白质主要为已知的耐热可溶性亲水蛋白。令人意外的是，还检测到胰蛋白酶消化片段，提示该材料可能受到壳球孢菌枯病（ascochyta blig...

越来越多的植物基产品被开发出来，以模拟肉类、乳制品和鸡蛋的特性。豆类的功能特性在其当前的食品应用中至关重要，同时这些特性也在动物蛋白替代品的研发中得到广泛探索。例如，2015年乳制品替代品的销售额达到88亿美元，且该市场正在迅速增长，预计到2024年将增长至350.6亿美元。此外，植物基牛奶替代品需求的上升趋势，部分源于消费者对乳品生产中常见的胆固醇、抗生素和生长激素等健康问题的关注1。同样，植物蛋白和胶体类蛋品替代物市场也在快速扩张，预计未来8年这些材料的复合年增长率将达到5.8%，到2026年销售额预计达15亿美元2。越来越多的消费者倾向于选择纯素蛋白来源、低致敏原饮食以及碳足迹更低的食品。由于豆类富含蛋白质、膳食纤维且饱和脂肪含量低，以扁豆、鹰嘴豆和蚕豆为基础的产品需求持续增长3。此外，豆类还含有具有潜在有益生物活性的植物化学物质4。
商业实体、科学家以及个人在传达鹰嘴豆基蛋类和乳制品替代品的质量特性方面采取了不同的方法。Gugger 等.5 利用高淀粉谷物（包括小豆和鹰嘴豆）制备出一种类似牛奶的产品。在其所述方法中，研究者试图证明其产品与&#34;aquafaba&#34;6具有显著区别。Tetrick 等.7阐述了另一种商业方法，开发出一种植物基蛋类替代品。其专利申请描述了将豆类粉与已知增稠剂结合的方法，以模拟蛋清在烘焙材料中的功能。典型配方包含80-90%的豆类粉和10-20%的增稠添加剂。
同行评审的文献还表明鹰嘴豆具有多种功能特性，并已证明从卡布里和德西鹰嘴豆粉中提取的清蛋白组分具有良好的乳化性能。研究还发现鹰嘴豆来源对清蛋白的得率和性能具有显著影响8。
在法国厨师 Joël Roessel 首次于互联网发布关于&#34;aquafaba&#34;的报告后，一场开源运动正在展示 aquafaba 在多种食品应用中替代蛋清和乳蛋白的实用性。许多浏览量极高的网页和 YouTube 视频展示了将 aquafaba 应用于模拟冰淇淋、蛋白酥、奶酪、蛋黄酱、炒蛋和打发奶油等食品中的方法。大多数提供开源 aquafaba 应用（食谱）的先行者，都是通过过滤罐装鹰嘴豆并使用其液体来获取原料。这些实践者大多并非受过专业训练的科学家。视频评论区的反馈表明，许多观众尝试复制这些食谱，但部分人未能成功复现 aquafaba 倡导者所展示的效果。
在开发蛋类和乳制品替代品的三种方法（企业化、科学化和开源）中，每种方法都有其优势，但都缺少一个重要维度。应用科学家、基础科学家以及推广基于豆类产品的个人，对其原料的表征和标准化均不充分。针对特定用途对产品进行标准化是工业界的常规做法。目前，鹰嘴豆品种尚未针对“豆汁”（aquafaba）的质量进行标准化，而工业化罐装工艺的标准化目标也是为了生产一致的鹰嘴豆，而非“豆汁”。
根据对其他商品作物的研究，可以预测基因型和环境因素均会影响脉冲类豆汁（aquafaba）的质量。已知基因型和环境都会影响卡布里鹰嘴豆的罐装特性9。通常，相关物种之间的基因型效应较大，而同一物种内不同品种之间的基因型效应较小。通过保持品种的可追溯性，可以选择具有理想特性的栽培品种，从而最小化其物理和化学性质的变异。环境因素的影响也可能很大，可通过质量评估以及在特定测试中进行调配以达到标准性能来加以管理10。
在商业生产中存在许多遗传上不同的鹰嘴豆品种。例如，萨斯喀彻温大学作物开发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个鹰嘴豆品种，其中6个目前推荐在加拿大种植。尽管科学论文通常会描述研究中所使用的品种，但被调查的专利和网页并未指明所使用的鹰嘴豆品种或其来源。品种和处理方式的标准化可能有助于用户更成功地利用鹰嘴豆，但此类信息在罐装鹰嘴豆产品上无法获得。
本研究的目的是确定贡献于水性豆汁起泡特性的组分。本文比较了来自不同市售鹰嘴豆品牌的水性豆汁的流变特性，并通过核磁共振（NMR）、电泳和肽质量指纹图谱技术研究其化学性质。据我们所知，这是首次描述水性豆汁增稠组分的化学组成及其功能特性的研究。

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;冷冻干燥机&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>压塞托盘干燥器</td><td>Labconco Inc.</td><td>7948040</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;混合器&amp;nbsp;&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>不锈钢手动搅拌器&amp;nbsp;</td><td>Loblaws</td><td>PC2200MR</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;黏度测定&amp;nbsp;&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2号壳杯&amp;nbsp;</td><td>Norcross Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;颜色测定&amp;nbsp;&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Colorflex HunterLab 分光光度计&amp;nbsp;</td><td>Hunter Associates Laboratory Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;蛋白质和碳含量测定&amp;nbsp;&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>元素分析仪&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>LECO Corp.</td><td>CN628</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;NMR 波谱法&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spectrafuge 24D&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>Labnet International Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>注射器滤器&amp;nbsp;</td><td>VWR International</td><td>CA28145-497</td><td>25 mm，带 0.45 &amp;micro;m PTFE 膜</td></tr><tr><td>重水&amp;nbsp;</td><td>Cambridge Isotope Laboratories Inc.</td><td>7789-20-0</td><td></td></tr><tr><td>3-(三甲基硅基)丙酸-2,2,3,3-d4 钠盐</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>169913-1G</td><td></td></tr><tr><td>Bruker Avance 500 MHz NMR 波谱仪&amp;nbsp;</td><td>Bruker BioSpin</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TopSpin 3.2 软件&amp;nbsp;</td><td>Bruker BioSpin GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;电泳&amp;nbsp;&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>再生纤维素膜&amp;nbsp;</td><td>Millipore Corp.</td><td></td><td>3、10、50 kDa（MWCO）</td></tr><tr><td>离心过滤装置&amp;nbsp;</td><td>Millipore Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>台式离心机&amp;nbsp;</td><td>Allegra X-22R, Beckman Coulter Canada Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mixer Mill MM 300&amp;nbsp;珠磨机&amp;nbsp;</td><td>F. Kurt Retsch GmbH &amp; Co. KG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf 离心机 5417C</td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>磷酸盐缓冲液，pH 7.4</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3813-10PAK</td><td></td></tr><tr><td>Tris-HCl 缓冲液，pH 7.4&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T6789-10PAK</td><td></td></tr><tr><td>PageRuler 预染蛋白质分子量标准&amp;nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mini-Protein Tetra Cell 系统</td><td>BioRad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;肽质量指纹图谱&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thermo-Savant SpeedVac</td><td>BioSurplus</td><td></td><td>离心真空浓缩仪&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>胰蛋白酶缓冲液&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>20 &amp;micro;L 胰蛋白酶溶于 1 mM 盐酸和 200 mM NH&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;HCO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;</td></tr><tr><td>碘乙酰胺</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I1149-5 g</td><td></td></tr><tr><td>三氟乙酸&amp;nbsp;</td><td>Fluka</td><td>BB360P050</td><td></td></tr><tr><td>乙腈</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;</td><td>L14734</td><td></td></tr><tr><td>甲酸&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>33015-500mL</td><td></td></tr><tr><td>质谱小瓶&amp;nbsp;</td><td>Agilent Technologies Canada Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agilent 6550 iFunnel 四极杆飞行时间质谱仪&amp;nbsp;</td><td>Agilent Technologies Canada Ltd.</td><td></td><td>Agilent 1260 系列液相色谱仪和 Agilent Chip Cube LC-MS 接口</td></tr><tr><td>HPLC-Chip II：G4240-62030 Polaris-HR-Chip_3C18&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>360 nL 富集柱和 75 &amp;micro;m &amp;times; 150 mm 分析柱，均填充 Polaris C18-A，180&amp;Aring;，3 &amp;micro;m 固定相。&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Agilent MassHunter 定性分析软件</td><td>Agilent Technologies Canada Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SpectrumMill 数据提取器</td><td>Agilent Technologies Canada Ltd.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

鹰嘴豆罐头废水中提取物——水相物（aquafaba）的组成与特性

Composition and Properties of Aquafaba: Water Recovered from Commercially Canned Chickpeas

鹰嘴豆及其他豆类通常以罐头形式出售，包装在浓稠的溶液或盐水中。最近研究表明，这种溶液可形成稳定的泡沫和乳液，并具有增稠作用。随着互联网上的推广，人们提出该溶液（现被越来越多的群体称为“鹰嘴豆水”（aquafaba））可作为蛋类和乳蛋白的替代品，从而进一步提升了对该产品的关注。由于aquafaba是一个新兴产品，且主要由网络社群推动发展，目前对其成分和性质了解甚少。本研究从10种市售罐装鹰嘴豆产品中回收aquafaba，并分析了其成分、密度、黏度与起泡性之间的相关性。采用质子核磁共振（NMR）技术对aquafaba的组成进行表征，样品经不同分子量截留值（MWCO分别为3、10或50 kDa）的超滤膜过滤前后均进行了检测。同时提供了电泳及肽质量指纹图谱分析的实验方案。这些方法为揭示aquafaba功能特性相关的关键组分提供了重要信息。该研究结果将有助于建立标准化商业aquafaba产品的生产方法，并帮助消费者选择性能更优或品质稳定的产品。

每罐鹰嘴豆均贴有标签，标明罐装过程中添加的成分。成分包括水、鹰嘴豆、盐和乙二胺四乙酸二钠（EDTA）。此外，有两罐标注“可能含有氯化钙”。观察到三种不同的内衬颜色：白色、透明黄色和金属色（表1）。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>品牌编号</td>
			<td>盐</td>
			<td>乙二胺四乙酸二钠</td>
			<td>氯化钙</td>
			<td>罐内涂层</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A</td>
			<td>+</td>
			<td>–</td>
			<td>–</td>
			<td>白色</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B</td>
			<td>+</td>
			<td>–</td>
			<td>–</td>
			<td>白色</td>
		</tr>
	...

水性豆汁（aquafaba）是罐装鹰嘴豆中的一种黏性液体，经剧烈搅拌后可产生相对稳定的白色泡沫。本研究的主要目标是利用核磁共振（NMR）、超滤、电泳和肽质量指纹图谱技术，鉴定水性豆汁中具有增稠/黏性作用的成分。

鹰嘴豆罐头废水中提取物——水相物（Aquafaba）的组成与特性

鹰嘴豆及其他豆类通常以罐头制品形式出售，包装于浓稠溶液或盐水中。最近研究表明，该溶液可产生……

我叫Martin Reaney，是萨斯喀彻温大学农业与生物资源系油脂品质与利用讲席教授。最近，豆类及豆类组分已被用作牛奶和鸡蛋的替代品。为此，我们研究了使用鹰嘴豆水（aquafaba）替代牛奶和鸡蛋的方法。鹰嘴豆水是罐头鹰嘴豆中残留的液体，其中含有能够增稠食品并稳定食品泡沫和乳状液的成分。互联网上有许多食谱描述了在食品中使用水性豆汁（aquafaba）的方法。然而，人们经常报告称，他们无法重复在网上找到的食谱，也无法获得其他用户所实现的相同水性豆汁特性。本研究的总体目标是探究水性豆汁的成分、密度、黏度与其起泡性能之间的相关性。采用核磁共振（NMR）和电泳技术研究鹰嘴豆液的组成。所有生产罐装鹰嘴豆的制造商均采用一种标准流程，该流程首先对种子进行质量分选，以去除不合格的种子。可选地，用清水冲洗种子以去除表面污染物。根据我们的实验目的，将种子浸入水中数秒钟，然后立即排掉水。种子冲洗后，将其浸入两倍或更多体积的水中，使其膨胀并充分水合。这种浸泡过程称为浸种。浸泡后，种子已经膨胀，可以进行罐装。此时种子相对较软且更易碎，必须妥善处理。首先需要对种子进行质量筛选，去除不良种子，然后将种子浸泡在水中。首先用清水冲洗，再浸泡一段时间，如此处所示。浸泡后，种子体积会显著膨胀，即可进行罐装。将种子浸泡后，通过滤筛倾倒浸泡过的种子，滤去的水应丢弃。然后用一个大勺子（如此处所示）将种子转移到一个 300 mL 的罐子中。将水注入罐头至距离顶部约1厘米处，以留出足够的空间供膨胀。将罐头盖置于罐头上，并按演示方式放入封罐机中。通过下压手柄使封口机工作，从而在密封过程中迫使盖子与罐头紧密接触。通过转动封口机上的手柄，可同时使罐子旋转，并利用两个模具对罐盖进行塑形并将其固定在罐子上，从而完成封口。罐子封口完成后，模具回缩，即可轻松取下罐子。罐子的密封应做到完全防水。然后，将密封的罐子放入高压锅中。向锅中加水，水深约为四厘米。通过将锅盖盖在锅上并旋转，直至其完全密封，如图所示。对于豆类，烹煮时间为在115摄氏度下持续75分钟。煮熟豌豆后，我们需要将其取出，并将豌豆与豌豆水（aquafaba）分离。我们使用标准的开罐器打开罐头。现在罐头已经打开，我们可以将罐头中的内容物倒入置于较大收集容器上的滤网中。水相液体会通过滤网，从而与罐中的豌豆分离。我们后续实验所使用的正是这种液体。这是打发两分钟后的水性豆清蛋白溶液。此处展示的是可用于后续研究的泡沫形态。本研究中，我们采用了来自10个不同商业来源的市售罐装产品作为水性豆清蛋白溶液的来源。搅拌两分钟后，将泡沫倒入塑料杯中并随时间观察。如您所见，所有杯子中的泡沫均在逐渐塌陷。只有两个样品 D 和 H 产生了稳定的泡沫，且在整个实验过程中均能维持不塌。所有其他泡沫随时间推移均发生塌陷。在零小时时，所有杯子均充满泡沫。一小时后，除样品 H 外，所有样品中均明显出现液体分离现象。14 小时后，部分液体从样品 H 中分离出来。我们进一步希望对罐装豌豆产生的水相物（aquafaba）进行表征。我们观察了鹰嘴豆的宏观特征和质量平衡，包括鹰嘴豆种子含量、汁液体积、汁液密度和汁液黏度。还研究了这些性质之间的相关性。不出所料，鹰嘴豆鲜重与汁液体积之间存在强烈的负相关关系。鹰嘴豆鲜重与水相液黏度之间存在显著的正相关关系。将水相液样品制备用于核磁共振波谱分析。此处显示为汁液的水相液在Eppendorf管中以9200g离心10分钟。用1 mL斜面注射器吸取EP管中的上清液，如图所示。然后在注射器的鲁尔锁接头上连接约4或5微米的滤器。我们发现过滤过程需要施加一定压力才能将样品排出。样品过滤后，即可用于核磁共振波谱分析。此处正在将样品转移至核磁共振管中。随后，还将向样品中加入重水，以便核磁共振波谱仪能够锁定其频率。根据观察到的核磁共振（NMR）共振信号，可以确定鹰嘴豆水解液（aquafaba）中存在的化合物。我们能够观察到反映鹰嘴豆在加工过程中所经历条件的化合物。例如，浸泡过程中的条件可能允许种子或存在的微生物进行无氧呼吸。我们观察到在浸泡过程中可能形成的乳酸和乙酸等化合物。我们还观察到在烹饪过程中可能从种子中浸出的化合物，包括胆碱和糖类等。去除小分子物质后，上清液还用于肽质量指纹图谱分析。在此情况下，将鹰嘴豆液体置于带有3 kDa膜的离心超滤装置中，然后在3900 × g条件下离心两小时。将此次离心的截留物用于SDS-PAGE分析。经SDS-PAGE对蛋白质进行标准分离后，使用考马斯亮蓝对凝胶染色。将染色明显的条带从凝胶中切下，脱色后进行胰蛋白酶消化，并利用液相色谱-质谱联用技术分析消化产生的片段。采用蛋白质质谱分析软件推断所存在蛋白质的序列。大多数存在的蛋白质似乎是鹰嘴豆蛋白，但也存在一些高分子量蛋白质，这些蛋白质是由引起鹰嘴豆病害的微生物——壳二孢菌枯萎病（Ascochyta blight）污染所致。所鉴定出的大部分蛋白质均为已知的耐热蛋白，包括脱水素、胚胎后期丰富蛋白和防御素。添加到鹰嘴豆中的成分包括食盐、焦磷酸二钠（disodium ADT）和氯化钙。我们观察到的罐头内衬呈白色、透明黄色或金属色。鹰嘴豆的鲜重与其汁液黏度及 VF/VJ 比值呈正相关。这种关系主要存在于未添加 AZL 的样品中。这些样品的黏度要高得多，但VF/VJ值远低于其他样品。鹰嘴豆的鲜重和汁液体积易于消费者测定。我们观察到汁液密度与体积增加比之间存在负相关关系。由加盐烹煮鹰嘴豆所得水性提取液（aquafaba）样品形成的泡沫具有更高的稳定性。Aquafaba 中含有分子量大于三千道尔顿的蛋白质。我们的分析结果显示鹰嘴豆中存在某些物质，例如胆碱，以及在豌豆浸泡过程中可能由于细菌作用或种子代谢而积累的化合物，如乙酸和乳酸。电泳和肽质量指纹图谱技术已实现了对存在蛋白质的初步表征。

composition-properties-aquafaba-water-recovered-from-commercially

Research

科研

JoVE Journal

Environment

环境

Aquafaba 的成分和性质: 从商用罐装鹰嘴中回收的水

本文描述了一种采用二维气相色谱-飞行时间质谱法对藻类水热液化所生成生物原油中水相组分进行表征的方法。该方案也可用于分析快速热解、催化快速热解、催化脱氧及加氢处理所得液态产物中水相组分的化学组成。...

利用飞行时间质谱联用二维气相色谱对藻类水热液化水相组分进行定性表征

本文所述方案通过使用2-氯乙基膦酸（CEPA）便捷地研究细菌对乙烯的响应。乙烯的产生 原位 通过CEPA在水性细菌培养基中的分解，避免了对纯乙烯气体的需求。...

利用乙烯释放化合物2-氯乙基膦酸作为研究细菌乙烯反应的工具

Crambe abyssinica/小麦谷蛋白共混物的薄膜挤出

以颗粒形式存在的养分在农业排水水中可能对总负荷产生显著贡献。本研究描述了一种新方法，可在整个排水事件期间采集来自农田渠道排水的流量加权水样及悬浮颗粒物。...

在排水事件期间采集农业沟渠中流量加权的水样及悬浮颗粒物

本实验方案的目的是通过碱酶法水解鸡羽毛制备角蛋白水解物，并检测将角蛋白水解物添加至化妆品软膏基质中是否能够改善皮肤屏障功能（提高皮肤水合程度并减少经皮水分流失）。实验在男性和女性志愿者中进行。...

从鸡毛中制备角蛋白水解物及其在化妆品中的应用

本研究介绍了用于分析鹰嘴豆与立枯丝核菌（Rhizoctonia bataticola）互作中病理形态学和分子机制的方法体系。滤纸法可用于快速研究不同鹰嘴豆基因型的反应，而病土盆栽法可用于同时施加干旱胁迫和R.

鹰嘴豆干根腐病检测方法：详细实验方案

本研究描述了一种通过化学方法将几丁质扩展开形成泡沫的技术，该过程无需使用特殊设备。...

可膨胀壳聚糖泡沫的制备及其在去除水中铜离子中的应用

用于评估铁（Fe）生物可利用度的Caco-2细胞生物测定法是一种经济且用途广泛的手段，可用于评估来自食物、食品制品、补充剂、膳食乃至饮食方案中铁的生物可利用度。该方法已通过与人体研究的充分验证，代表了铁生物可利用性研究领域的先进水平。...

测定食物铁生物利用度的Caco-2细胞生物测定法

我们介绍一种基于玻璃器皿的半水培实验系统，该系统可支持多种系统发育上不同的植物在有或无微生物条件下的生长。该系统适用于不同的生长培养基，并允许对根系分泌物进行非破坏性取样，用于后续分析。...

一种用于半水培根系分泌物分析的多功能玻璃罐系统

本文描述了一种基于机械细胞破碎、溶剂法脂质提取、转酯化反应以及气相色谱对脂肪酸进行定性和定量分析的方法，用于测定微藻中的脂肪酸含量及组成。采用三棕榈酸甘油酯作为内标物，以校正提取过程中可能发生的损失以及转酯化反应不完全所造成的影响。...

微藻中脂肪酸含量与组成的分析

了解鹰嘴豆水（Aquafaba）的成分与功能特性，探索其作为植物性乳化剂和泡沫稳定剂在食品科学中的应用潜力。本研究利用核磁共振、超滤和电泳技术分析其增稠机制。

鹰嘴豆罐头废水中提取物——水相物（Aquafaba）的组成与特性

探索更多视频