Composição e propriedades de Aquafaba: água recuperada de grão de bico enlatado comercialmente
10 de fevereiro de 2018
Aquafaba é um suco viscoso de grão de bico enlatado, quando agitado vigorosamente, produz uma espuma branca relativamente estável ou espuma. O objetivo principal da pesquisa é identificar os componentes do aquafaba que contribuem viscosifying/espessamento propriedades usando ressonância magnética nuclear (NMR), ultrafiltração, eletroforese e peptídeo massa fingerprinting.
Meu nome é Martin Reaney. Sou presidente de qualidade e utilização de lipídios na Universidade de Saskatchewan, Departamento de Agricultura e Biorrecursos. Leguminosas e frações de leguminosas têm sido usadas recentemente como substitutos de leite e ovo.
Para tanto, investigamos o uso da aquafaba para substituição de leite e ovo. Aquafaba é a água que resta do grão-de-bico enlatado. Esta água contém componentes que podem engrossar produtos alimentícios e estabilizar espumas e emulsões alimentares.
Existem muitas receitas na internet que descrevem o uso da aquafaba em produtos alimentícios. No entanto, as pessoas costumam relatar que não conseguiram repetir receitas que encontraram na internet e obter as mesmas propriedades da aquafaba que outros usuários alcançaram. O objetivo geral do nosso estudo foi investigar a correlação entre a composição, densidade, viscosidade e propriedades espumantes da aquafaba.
RMN e eletroforese foram usadas para estudar a composição da aquafaba. Existe um procedimento usado por todos os fabricantes que produzem grão-de-bico enlatado. Isso envolve primeiro classificar a semente por qualidade para remover sementes indesejáveis.
Opcionalmente, a semente é enxaguada com água para remover a contaminação da superfície. Para nossos propósitos, a semente é submersa em água por alguns segundos e depois a água é imediatamente drenada. Depois que a semente é enxaguada, a semente é imersa em dois volumes de água ou mais para permitir que ela se expanda e se hidrate totalmente.
Essa imersão é chamada de maceração. Após a imersão, as sementes se expandiram e estão prontas para enlatar. As sementes são comparativamente mais macias e frágeis e devem ser manuseadas adequadamente.
Isso envolve, em primeiro lugar, classificar as sementes por qualidade para remover sementes indesejáveis, depois segue-se que as sementes seriam embebidas em água. Primeiro eles são enxaguados e depois embebidos por um período de tempo, como você pode ver aqui. Após a imersão, eles terão expandido muito em volume e estarão prontos para serem enlatados.
Depois de embeber as sementes, despejamos a semente embebida em uma peneira. A água que passa pela peneira é descartada. A semente é transferida para uma lata de 300mL com uma colher grande como esta aqui.
A lata é preenchida com água até um centímetro do topo, para que haja espaço suficiente para expansão. A tampa de conservas foi colocada em cima da lata e colocada no selador de latas conforme demonstrado. O selador é operado pressionando a alça para forçar a tampa em contato com a lata durante a vedação.
A manivela do selador é girada para girar a lata e selar a lata com duas matrizes que moldam a tampa e a fixam na lata. Uma vez que a lata é selada, a matriz se retrai e a lata é prontamente removida. A vedação da lata deve ser estanque.
Em seguida, a lata selada é colocada em uma panela de pressão. A água é adicionada ao fogão para enchê-lo até cerca de quatro centímetros de profundidade. O fogão é selado colocando a tampa no fogão e girando-o até que seja selado conforme mostrado.
Para leguminosas, o tempo de cozimento é de 75 minutos a 115 graus centígrados. Depois de cozinhar as ervilhas, temos que retirá-las e separar as ervilhas da aquafaba. Abrimos isso com um abridor de latas padrão.
Agora que a lata está aberta, podemos colocar o conteúdo da lata em uma peneira que é colocada em um recipiente de coleta maior. O suco de aquafaba passa pela peneira e pode ser separado assim das ervilhas na lata. É esse líquido que usamos para outros experimentos.
Então, isso é aquafaba de dois minutos. Aqui, você pode ver o tipo de espuma que usaríamos para estudos posteriores. Neste estudo, usamos latas comerciais de 10 fontes comerciais diferentes como nossas fontes de aquafaba.
Após a mistura por dois minutos, a espuma foi colocada em copos plásticos e observada ao longo do tempo. Como você pode ver, a espuma está desmoronando em todos os copos. Apenas duas amostras, D e H, produziram uma espuma estável que durou durante todo o experimento.
Todas as outras espumas entraram em colapso com o tempo. Às zero horas, todos os copos estavam cheios de espuma. Após uma hora, a separação do líquido era evidente em todas as amostras, exceto na Amostra H. Após 14 horas, parte do líquido se separou da Amostra H. Queríamos ainda caracterizar a aquafaba das ervilhas enlatadas.
Analisamos as características brutas, balanço de massa, incluindo o conteúdo de sementes de grão de bico, volume de suco, densidade de suco e viscosidade do suco. As correlações entre essas propriedades também foram investigadas. Sem surpresa, houve uma forte correlação negativa entre o peso fresco do grão-de-bico e o volume de suco.
Houve uma forte correlação positiva entre a massa fresca do grão-de-bico e a viscosidade da aquafaba. Amostras de aquafabafá foram preparadas para espectroscopia de RMN. A aquafaba, mostrada aqui como suco, foi centrifugada de 9200g em um tubo Eppendorf por 10 minutos.
O sobrenadante foi retirado do tubo Eppendorf em uma seringa de inclinação de um mL, como visto aqui. Em seguida, cerca de quatro ou cinco filtros de mícron conectados ao Luer-Lok na seringa. Descobrimos que a filtragem exigia alguma aplicação de força para expelir a amostra.
Uma vez filtrada a amostra, é possível utilizá-la para espectrometria de RMN. Aqui, a amostra está sendo transferida para um tubo de RMN. Mais tarde, água deuterada também será adicionada à amostra para permitir que o espectrômetro de RMN trave em sua frequência.
Com base nas ressonâncias de RMN observadas, é possível determinar os compostos que estão presentes na aquafaba. Pudemos observar compostos que refletiam as condições experimentadas pelo grão-de-bico durante o processamento. Por exemplo, as condições durante a maceração podem permitir a respiração anóxica pela semente ou microorganismos presentes.
Observamos compostos como ácido lático e acético que provavelmente são formados durante a maceração. Também observamos compostos que provavelmente vazam da semente durante o cozimento. Isso inclui compostos como colina e açúcares.
O sobrenadante também foi usado para impressão digital de massa de peptídeos após a remoção de espécies de baixo peso molecular. Nesse caso, o líquido de grão-de-bico foi colocado em uma unidade centrífuga com membrana de três kilodaltons. A unidade centrífuga foi usada para centrifugá-lo a 3900 vezes g por duas horas.
O retentado desta centrifugação foi utilizado para análise de SDS-PAGE. Após a separação padrão das proteínas por SDS-PAGE, o gel foi corado com Coomassie Blue. Bandas intensamente coradas foram então cortadas do gel, descoradas, sujeitas à digestão tríptica e os fragmentos de digestão foram analisados usando espectrometria de massa LC, o software de espectrometria de massa de proteínas foi usado para deduzir as sequências de proteínas presentes.
A maioria das proteínas presentes parece ser grão-de-bico, mas algumas proteínas de alto peso molecular estão presentes devido à contaminação microbiana do organismo da doença do grão-de-bico, a ferrugem do grão-de-bico. A maioria das proteínas identificadas são proteínas bem conhecidas e estáveis ao calor, incluindo desidratantes, proteínas abundantes em embriões tardios e defensinas. Os aditivos ao grão-de-bico incluem sal, ADT dissódico e cloreto de cálcio.
Os revestimentos das latas que observamos eram brancos, amarelos claros ou metálicos. A massa fresca do grão-de-bico está positivamente correlacionada com a viscosidade do suco e a relação VF/VJ. Essa relação está amplamente relacionada às amostras sem adição de um AZL.
Essas amostras têm uma viscosidade muito maior, mas VF/VJ muito menor do que outras amostras. O peso fresco do grão-de-bico e o volume de suco são facilmente determinados pelos consumidores. Observou-se correlação negativa entre densidade de suco e razão de aumento de volume.
A espuma formada a partir de amostras de aquafaba derivadas de grão-de-bico cozido com sal apresentou estabilidade muito maior. Aquafaba contém proteínas com pesos moleculares superiores a três kilodaltons. O final de nossa análise mostra a presença de substâncias no grão-de-bico, por exemplo, colina, e também compostos que podem se acumular durante a imersão das ervilhas devido à ação de bactérias ou metabolismo das sementes, como ácido acético e ácido lático.
A eletroforese e a impressão digital de massa peptídica permitiram uma caracterização preliminar das proteínas presentes.
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Visão Geral
A aquafaba é o líquido viscoso proveniente de grãos de grão-de-bico enlatados que pode formar uma espuma estável quando batido. Este estudo investiga os componentes da aquafaba que contribuem para suas propriedades espessantes.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Ciência dos Alimentos
- Bioquímica
- Tecnologia dos Alimentos
Contexto
- A aquafaba serve como substituta do leite e dos ovos em diversas receitas.
- Contém componentes que podem estabilizar espumas e emulsões.
- O estudo concentra-se em compreender suas propriedades funcionais.
- Os métodos de pesquisa incluem técnicas analíticas avançadas.
Objetivo do Estudo
- Identificar os componentes da aquafaba que contribuem para suas propriedades espessantes.
- Explorar seu potencial como ingrediente alimentar.
- Aprimorar o entendimento sobre alternativas alimentares de origem vegetal.
Métodos Utilizados
- Ressonância Magnética Nuclear (RMN)
- Ultrafiltração
- Eletroforese
- Identificação de Peptídeos por Massa (Peptide Mass Fingerprinting)
Principais Resultados
- Identificação dos componentes principais responsáveis pela viscosidade.
- Demonstração da eficácia da aquafaba em estabilizar espumas.
- Compreensão do seu potencial de aplicação em produtos alimentícios.
- Contribuição para o entendimento de emulsificantes de origem vegetal.
Conclusões
- A aquafaba é uma alternativa viável para substituir leite e ovos.
- Pesquisas futuras podem aprimorar sua aplicação na tecnologia de alimentos.
- Compreender suas propriedades pode levar a formulações inovadoras de alimentos.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Compreender a composição e as propriedades funcionais da aquafaba apoia o desenvolvimento de alternativas à base de plantas na formulação de alimentos, particularmente para substituição de proteínas de ovo e leite. Este trabalho fornece informações sobre a composição que podem orientar a padronização de ingredientes e o controle de qualidade para produção em larga escala. Esses dados auxiliam na redução dos riscos nas decisões iniciais de formulação, ao relacionar componentes moleculares ao desempenho funcional em espumas e emulsões.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia e Farmacêuticos
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Identifica biomoléculas como proteínas, peptídeos, colina, ácido lático e ácido acético que contribuem para as propriedades de espessamento e estabilização de espuma.
- Valor Operacional: Permite a correlação entre composição molecular e resultados funcionais, como viscosidade e estabilidade de espuma, para triagem de ingredientes baseada em hipóteses.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Valor Científico: Demonstra o uso de RMN, eletroforese e identificação por impressão digital de massa de peptídeos para caracterizar a composição da aquafaba em frações de peso molecular.
- Valor Operacional: Fornece uma estrutura metodológica para preparar e analisar líquidos complexos derivados de alimentos na triagem de atributos funcionais.
Pesquisa Translacional e Pré-Clinica
- Valor Científico: Estabelece relações entre composição e propriedades que apoiam a modelagem preditiva do desempenho funcional em sistemas alimentares.
- Valor Operacional: Oferece um fluxo de trabalho para a transição de extrato bruto a ingrediente caracterizado por meio de ultrafiltração e caracterização analítica.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Este trabalho insere-se na fase inicial de descoberta, na qual sistemas biológicos são avaliados quanto à utilidade funcional, orientando decisões sobre a adequação dos ingredientes para formulação posterior e testes de estabilidade.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre quais componentes moleculares promovem o espessamento, a emulsificação e a estabilização de espumas em líquidos de origem vegetal.
- Triagem: Permite a avaliação padronizada de lotes de aquafaba quanto à prontidão funcional, utilizando viscosidade, densidade e persistência da espuma como leituras quantitativas.
- Análises: Gera dados composicionais e biofísicos que permitem comparar lotes de ingredientes e correlacioná-los com resultados funcionais.
- Pesquisa Translacional: Conecta a análise composicional ao desempenho funcional, apoiando o avanço ajustado ao risco de ingredientes de origem vegetal.
- Reutilização Empresarial: Estabelece um fluxo de trabalho analítico reutilizável para a caracterização de líquidos derivados de leguminosas no desenvolvimento de alimentos alternativos.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Confiança preditiva na funcionalidade dos ingredientes por meio de correlações entre composição e função.
- Valor Operacional: Métodos padronizados para análise composicional e testes funcionais entre fornecedores e lotes.
- Valor Estratégico: Tomada de decisões informadas sobre prosseguir ou não com base em marcadores moleculares de desempenho, reduzindo o risco de falha na formulação.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de fontes de aquafaba ou condições de processamento para uso consistente em aplicações alimentícias.
Considerações de Implementação
- Expertise em bioquímica de alimentos, espectroscopia por RMN e eletroforese de proteínas.
- Acesso a unidades de ultrafiltração, espectrômetros de RMN e plataformas de espectrometria de massas.
- Padronização da preparação de amostras a partir de diferentes fontes de aquafaba.
- Adaptação dos métodos a outros líquidos derivados de leguminosas ou matrizes à base de plantas.
- As limitações incluem variabilidade devido às condições de processamento, atividade microbiana e origem das sementes, que afetam a composição e a função.
