Samenstelling en eigenschappen van Aquafaba: Water verhaald commercieel blik kikkererwten
10 februari 2018
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.
Mijn naam is Martin Reaney. Ik ben voorzitter van Lipid Quality and Utilization bij de Universiteit van Saskatchewan, afdeling Landbouw en Bioresources. Peulvruchten en peulvruchtfracties zijn recentelijk gebruikt als vervangers voor melk en eieren.
Voor dit doel onderzochten we het gebruik van aquafaba als melk- en eiervervanger. Aquafaba is het water dat overblijft van ingeblikte kikkererwten. Dit water bevat componenten die voedingsproducten kunnen verdikken en voedingsschuimen en emulsies kunnen stabiliseren.
Er zijn veel recepten op internet die het gebruik van aquafaba in voedingsproducten beschrijven. Echter, mensen melden vaak dat ze recepten die ze op internet hebben gevonden, niet konden herhalen en niet dezelfde eigenschappen van aquafaba konden bereiken als andere gebruikers. Het algemene doel van ons onderzoek was om de correlatie tussen aquafaba samenstelling, dichtheid, viscositeit en schuimeigenschappen te onderzoeken.
NMR en elektroforese werden gebruikt om de samenstelling van aquafaba te bestuderen. Er is een procedure die door alle producenten van ingeblikte kikkererwten wordt gebruikt. Dit omvat eerst het sorteren van het zaad op kwaliteit om ongewenste zaden te verwijderen.
Optioneel wordt het zaad met water gespoeld om oppervlakteverontreiniging te verwijderen. Voor onze doeleinden wordt het zaad enkele seconden in water ondergedompeld en wordt het water onmiddellijk afgetapt. Nadat het zaad is gespoeld, wordt het zaad ondergedompeld in twee volumes water of meer om het uit te laten zetten en volledig te hydrateren.
Dit weken wordt steeping genoemd. Na het weken zijn de zaden uitgebreid en klaar om in te blikken. De zaden zijn relatief zachter en breekbaarder en moeten op de juiste manier worden gehanteerd.
Dit omvat allereerst het sorteren van de zaden op kwaliteit om ongewenste zaden te verwijderen, waarna de zaden in water worden geweekt. Eerst worden ze gespoeld en vervolgens gedurende een bepaalde periode geweekt, zoals u hier kunt zien. Na het weken zijn ze sterk in volume uitgebreid en zijn ze klaar om in te blikken.
Na het steepen van de zaden, giet we het geweekte zaad door een zeef. Het water dat door de zeef gaat, wordt weggegooid. Het zaad wordt overgebracht in een 300mL blik met een grote lepel zoals deze hier.
De blik wordt gevuld met water tot binnen een centimeter van de bovenkant, zodat er voldoende ruimte is voor uitzetting. Het deksel wordt op de blik geplaatst en in de blikverzegeler geplaatst zoals hier wordt getoond. De verzegeler wordt bediend door op de handgreep te drukken om het deksel in contact met de blik te brengen tijdens het verzegelen.
De handgreep op de verzegeler wordt gedraaid om zowel de blik te draaien als om de blik te verzegelen met twee mallen die het deksel vormen en het aan de blik bevestigen. Zodra de blik is verzegeld, trekt de mal zich terug en kan de blik gemakkelijk worden verwijderd. De verzegeling van de blik moet waterdicht zijn.
Vervolgens wordt de verzegelde blik in een drukpan geplaatst. Er wordt water aan de pan toegevoegd om deze ongeveer vier centimeter diep te vullen. De pan wordt verzegeld door het deksel op de pan te plaatsen en het te draaien totdat het is verzegeld zoals hier wordt getoond.
Voor peulvruchten is de kooktijd een periode van 75 minuten bij 115 graden Celsius. Nadat de erwten zijn gekookt, moeten we ze eruit halen en de erwten scheiden van de aquafaba. We openen deze met een standaard blikopener.
Nu de blik open is, kunnen we de inhoud van de blik in een zeef plaatsen die in een groter verzamelvat wordt geplaatst. Het aquafaba-sap gaat door de zeef en kan zo worden gescheiden van de erwten in de blik. Het is deze vloeistof die we voor verdere experimenten gebruiken.
Dus, dat is aquafaba van twee minuten. Hier zie je het type schuim dat we voor verdere studies zouden gebruiken. In dit onderzoek gebruikten we commerciële blikjes van 10 verschillende commerciële bronnen als onze bronnen van aquafaba.
Na het mixen gedurende twee minuten, werd het schuim in plastic bekers geplaatst en over tijd waargenomen. Zoals u kunt zien, stort het schuim in alle bekers in. Slechts twee monsters, D en H, produceerden een stabiel schuim dat de hele experiment duurde.
Alle andere schuimen stortten na verloop van tijd in. Bij nul uur waren alle bekers vol schuim. Na een uur was er in alle monsters behalve Monster H zichtbare scheiding van vloeistof. Na 14 uur was er in Monster H wat vloeistof gescheiden. We wilden aquafaba van ingeblikte erwten verder karakteriseren.
We keken naar grove kenmerken, massabalans, inclusief het kijken naar het gehalte aan kikkererwtensaad, sapvolume, sapdichtheid en sapviscositeit. De correlaties tussen deze eigenschappen werden ook onderzocht. Niet verrassend was er een sterke negatieve correlatie tussen versgewicht van kikkererwten en sapvolume.
Er was een sterke positieve correlatie tussen versgewicht van kikkererwten en aquafaba viscositeit. Aquafaba monsters werden voorbereid voor NMR spectroscopie. De aquafaba, hier weergegeven als sap, werd gecentrifugeerd bij 9200g in een Eppendorf buisje gedurende 10 minuten.
Het supernatant werd opgenomen uit de Eppendorf buis in een een mL schuine spuit zoals hier te zien is. Vervolgens ongeveer vier of vijf micron filters bevestigd aan de Luer-Lok op de spuit. We ontdekten dat de filtratie enige toepassing van kracht vereiste om het monster te verdrijven.
Zodra het monster is gefilterd, is het mogelijk om het te gebruiken voor NMR spectrometrie. Hier wordt het monster overgebracht naar een NMR buisje. Later zal ook gedeutereerd water aan het monster worden toegevoegd om de NMR spectrometer toe te laten om te vergrendelen op zijn frequentie.
Op basis van de waargenomen NMR resonanties, is het mogelijk om de verbindingen te bepalen die aanwezig zijn in aquafaba. We waren in staat om verbindingen waar te nemen die de omstandigheden weerspiegelen die de kikkererwt ervaart tijdens verwerking. Bijvoorbeeld, omstandigheden tijdens het steepen kunnen anoxie
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Aquafaba is de stroperige vloeistof uit kikkererwten uit blik die een stabiel schuim kan vormen wanneer deze wordt opgeklopt. Deze studie onderzoekt de componenten van aquafaba die bijdragen aan de dikmakende eigenschappen ervan.
Belangrijkste Onderdelen van de Studie
Wetenschappelijk gebied
- Voedingswetenschap
- Biochemie
- Voedseltechnologie
Achtergrond
- Aquafaba dient als vervanger voor melk en eieren in diverse recepten.
- Het bevat componenten die schuimen en emulsies kunnen stabiliseren.
- De studie richt zich op het begrijpen van de functionele eigenschappen ervan.
- De onderzoeksmethoden omvatten geavanceerde analytische technieken.
Doel van de studie
- Om de componenten van aquafaba te identificeren die bijdragen aan de dikkende eigenschappen.
- Om het potentieel ervan als voedingsmiddelenbestanddeel te onderzoeken.
- Om het begrip van plantaardige alternatieven voor voedingsmiddelen te vergroten.
Gebruikte methoden
- Kernmagnetische resonantie (NMR)
- Ultrafiltratie
- Elektroforese
- Peptide Mass Fingerprinting
Belangrijkste resultaten
- Identificatie van sleutelcomponenten die verantwoordelijk zijn voor de viscositeit.
- Demonstratie van de effectiviteit van aquafaba bij het stabiliseren van schuimen.
- Inzichten in de potentiële toepassingen ervan in voedingsproducten.
- Bijdrage aan het begrip van plantaardige emulgatoren.
Conclusies
- Aquafaba is een levensvatbaar alternatief voor de vervanging van melk en eieren.
- Verder onderzoek kan de toepassing ervan in de levensmiddelentechnologie verbeteren.
- Inzicht in de eigenschappen ervan kan leiden tot innovatieve voedingsformuleringen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
Inzicht in de samenstelling en functionele eigenschappen van aquafaba ondersteunt de ontwikkeling van plantaardige alternatieven in voedselformuleringen, in het bijzonder voor de vervanging van eiwitten uit ei en melk. Dit werk biedt compositionele inzichten die kunnen bijdragen aan ingrediëntenstandaardisatie en kwaliteitscontrole voor schaalbare productie. Dergelijke gegevens helpen bij het verminderen van risico's bij formuleringsbeslissingen in een vroeg stadium door moleculaire componenten te koppelen aan de functionele prestaties in schuimen en emulsies.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutisch O&O
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Identificeert biomoleculen zoals eiwitten, peptiden, choline, melkzuur en azijnzuur die bijdragen aan verdikkende en schuimstabiliserende eigenschappen.
- Operationele waarde: Maakt het mogelijk om de moleculaire samenstelling te correleren met functionele outputs zoals viscositeit en schuimstabiliteit voor hypothese-gestuurde screening van ingrediënten.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Demonstreert het gebruik van NMR, elektroforese en peptide mass fingerprinting om de samenstelling van aquafaba te profileren over verschillende moleculaire gewichtsfracties.
- Operationele waarde: Biedt een methodologisch kader voor het bereiden en analyseren van complexe vloeistoffen van voedselherkomst voor het screenen van functionele eigenschappen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Stelt samenstellings-eigenschaprelaties vast die voorspellende modellering van functionele prestaties in voedselsystemen ondersteunen.
- Operationele waarde: Biedt een pijplijn om van ruw extract naar een gekarakteriseerd ingrediënt te gaan via ultrafiltratie en analytische karakterisering.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit werk past binnen de vroege ontdekkingsfase waarin biologische systemen worden geëvalueerd op functioneel nut, wat beslissingen informeert over de geschiktheid van ingrediënten voor downstream formulering en stabiliteitstesten.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing over welke moleculaire componenten verdikking, emulsie en schuimstabilisatie in vloeistoffen van plantaardige oorsprong aansturen.
- Screening: Maakt gestandaardiseerde beoordeling van aquafaba-batches mogelijk op functionele gereedheid, met viscositeit, dichtheid en schuimpersistentie als kwantitatieve meetwaarden.
- Analytics: Genereert compositionele en biofysische gegevens waarmee ingrediëntlots vergeleken kunnen worden en correlaties met functionele resultaten kunnen worden vastgesteld.
- Translational Research: Verbindt compositionele analyse aan functionele prestaties, wat de risico-gecorrigeerde ontwikkeling van plantaardige ingrediënten ondersteunt.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbare analytische workflow voor de karakterisering van vloeistoffen afgeleid van peulvruchten bij de ontwikkeling van voedingsalternatieven.
Operationele & Bedrijfsmatige Impact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellende betrouwbaarheid van de functionaliteit van ingrediënten via correlaties tussen compositie en functie.
- Operationele waarde: Gestandaardiseerde methoden voor compositionele analyse en functionele tests over leveranciers en batches heen.
- Strategische waarde: Onderbouwde go/no-go beslissingen op basis van moleculaire markers voor prestaties, waardoor het risico op mislukte formuleringen wordt verminderd.
- Impact op portfolio: Maakt risicogestuurde prioritering van aquafaba-bronnen of verwerkingscondities mogelijk voor een consistent nut in voedselapplicaties.
Overwegingen voor implementatie
- Expertise in voedselbiochemie, NMR-spectroscopie en proteïne-elektroforese.
- Toegang tot ultrafiltratie-eenheden, NMR-spectrometers en massaspectrometrie-platforms.
- Standaardisatie van de monstervoorbereiding over verschillende aquafaba-bronnen.
- Aanpassing van methoden voor andere uit peulvruchten afgeleide vloeistoffen of plantaardige matrices.
- Beperkingen omvatten variabiliteit als gevolg van verwerkingsomstandigheden, microbiële activiteit en de herkomst van de zaden, die de samenstelling en functie beïnvloeden.
