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구성 및 Aquafaba의 속성: 상업적으로 통조림된 Chickpeas에서 물 발견

Published: February 10, 2018 doi: 10.3791/56305

Summary

Aquafaba은 통조림된 chickpea에서 점성 주스, 적극적으로 흔들 때 상대적으로 안정적인 백색 거품 또는 거품 생성. 주요 연구 목표는 핵 자기 공명 (NMR), 외, 전기, 및 펩 티 드를 사용 하 여 viscosifying/두껍게 속성을 기여 하는 aquafaba의 구성 요소를 식별 하는 대량 지문.

Abstract

병아리콩과 다른 펄스 일반적으로 두꺼운 솔루션 또는 소금물 통조림된 제품으로 판매 됩니다. 이 솔루션은 최근 안정적인 폼 및 유화 제, 보였다 고 농축으로 작동할 수 있습니다. 어디 그것은 지금 성장 하는 커뮤니티에 의해 aquafaba를 호출 하는이 솔루션을 수 있습니다 제안 하는 인터넷을 통해이 제품에 대 한 관심 향상 되었습니다 최근 계란과 우유 단백질에 대 한 대체를 사용. 마찬가지로 aquafaba는 둘 다 새로운 구성 또는 속성 알려져 인터넷을 기반으로 지역 사회에 의해 약간 개발 되 고. Aquafaba 10 상업 통조림된 chickpea 제품에서 복구 하 고 aquafaba 구성, 밀도, 점도 및 발포 특성 간의 상관 관계를 조사 했다. NMR 양성자는 aquafaba 구성 외 다른 분자량 커트로 세포 막을 통해 전후 하 사용 되었다 오프 (3, 10, 50 kDa의 MWCOs). 프로토콜 전기 이동 법와 펩 티 드 대량 지문도 제공 됩니다. 그 방법을 기능 속성 구성 요소 aquafaba에 대 한 책임에 관한 귀중 한 정보를 제공합니다. 이 정보와 표준 상업 aquafaba 제품을 생산 하는 관행의 개발 하면 우수한 또는 일관 된 유틸리티의 제품을 선택 하는 소비자를 도움이 될 수 있습니다.

Introduction

점점 채식 제품 개발 되고있다 고기, 우유 및 계란의 속성을 모방 하는. 펄스의 기능 특성은 식품 응용 프로그램에서 그들의 현재 사용에서 중요 하며 그들의 속성은 동물성 단백질에 대 한 교체의 개발에서 탐험 되 고. 예를 들어 유제품 대안 판매 8.80 십억 달러 2015 년에 있었고이 시장은 빠르게 성장 하고있다. 이 시장은 2024 35.06 십억 달러에 성장할 전망 이다. 또한, 식물 기반의 우유 대체에 대 한 수요가 상승 추세는, 부분적으로, 콜레스테롤, 항생제, 성장 호르몬 우유 생산1에서 자주 사용에 관한 소비자 건강 문제의 결과. 마찬가지로, 식물성 단백질 및 하이드로 계란 replacer 시장 급속 확대 그리고 5.8%의 복합 연간 성장률 매출의 1.5 십억 달러 20262예상 향후 8 년간 이러한 자료에 대 한 예정 이다. 채식주의 단백질 소스를 선호 하는 소비자의 증가, 알레르기 감소 다이어트 식품에 대 한 탄소 발자국을 감소. 렌즈콩, chickpea, faba 콩에서 특히 펄스 기반 제품에 대 한 수요는 꾸준히 높은 단백질 콘텐츠, 식이 섬유 및 펄스3의 낮은 포화 지방 콘텐츠 성장. 펄스는 또한 잠재적으로 유익한 생물 학적 활동4phytochemicals를 포함합니다.

상업 엔티티, 과학자 및 개인 chickpea의 품질 속성 기반 계란과 우유 대체 의사 소통을 다른 접근을 하고있다. Gugger . 5 쨈 콩, 병아리콩 등 높은 전 분 곡물에서 우유 같은 제품 생산. 그들의 설명된 방법에 지지자는 유일 하 고 다른 "aquafaba"6에서 그들의 제품에는 표시 하려고 결정 했습니다. 다른 상업적인 접근 Tetrick 그 외 여러분 에 의해 해명 7 식물 기반 달걀 대체 개발 되었습니다. 그들의 특허 출원에는 구운된 재료에 달걀 흰의 기능을 에뮬레이션 하는 알려진된 농축 기 펄스 밀가루 결합의 방법을 설명 합니다. 전형적인 공식에는 펄스 밀가루 80-90%와 10-20% 농축 첨가제 포함 됩니다.

피어 검토 문학 또한 chickpea 가능한 기능을 나타냅니다, 알 부 민 단백질 분수 kabuli와 desi chickpea 밀가루에서 얻은 좋은 유화 속성을가지고 하는 것을 입증 했다. 그들은 또한 알 부 민 생산량 및 성능8에 병아리콩 소스의 중요 한 효과를 나타났습니다.

프랑스 요리사 중 Roessel에 의해 "aquafaba"를 설명 하는 초기 인터넷 보고서 후는 오픈 소스 운동 많은 음식 애플리케이션에서 달걀 흰 자 위 및 낙농 장 단백질의 보충으로 aquafaba 유틸리티를 보이고 있다. 많은 높은 본된 웹 페이지는 얼음의 자질을 필적 하는 식품에 aquafaba의 결합을 보여주는 YouTube 동영상 크림, 머 랭, 치즈, 마요네즈, 달걀, 스크램블 하 고 휘 핑 크림. 오픈 소스 aquafaba 응용 프로그램 (조리법)를 제공 하는 대부분 개척자 통조림된 chickpeas를 긴장에 의해 그들의 물자를 얻을 그들의 조리법에 있는 액체를 사용 하 고. 이러한 개인은 대부분 하지 훈련 된 과학자. 비디오 코멘트 섹션 응답자 조리법 복사 및 일부 aquafaba 옹호의 성공을 복제 하는 데 실패를 나타냅니다.

모든 세 가지 방법 (기업, 과학 및 오픈 소스) 계란과 우유 대체품을 개발 하는 공로 하지만 중요 한 차원 누락 되었습니다. 적용 된 과학자, 기본 과학자와 개인 펄스 기반 제품 promulgating 불완전 하 게 특징 있고 그들의 입력된 자료를 표준화. 특정 사용을 위한 제품의 표준화는 일반 산업 연습. 병아리콩 cultivars는 aquafaba 품질에 대 한 표준화 되지 및 산업 통조림 관행 일관 된 chickpeas 하지 aquafaba 생산 표준화는.

다른 상품의 연구를 바탕으로, 그것은 예측 가능한 유전자와 환경 펄스 aquafaba 품질에 기여할 것입니다. 그것은 그 유전자와 환경에 영향을 미칠 kabuli chickpea 속성9통조림 알려져 있다. 일반적으로, genotypic 효과 관련된 종 사이 크고 작은 종족의 구성원 내에서. 물리적, 화학적 속성에서 원하는 속성 재배의 선택을 정체성 보존을 통해 최소화할 수 있습니다. 환경에 미치는 영향 또한 수 있으며 품질 평가 의해 관리 되 고10테스트 특정 표준 성능에 혼합 합니다.

상업 생산에서 chickpea의 많은 유전자 별개 cultivars을 확인 하 고 있습니다. 예, 서스캐처원 대학 작물 개발 센터, 상업 chickpea germplasm의 주요 소스는 6는 캐나다에서 재배에 대 한 현재 권장 하는 1980 년 이후 23 chickpea cultivars을 발표 했다. 과학적인 원고는 연구에 사용 된 품종 설명, 하는 동안 특허 및 조사 된 인터넷 페이지 나타내지 않았다 사용 하는 품종 또는 chickpeas의 출처. 재배 및 처리의 표준화 병아리콩을 사용 하 여 그들의 성공을 증가 하는 사용자를 도울 수 있지만이 정보는 통조림된 chickpea 제품에 사용할 수 없습니다.

이 연구의 목적은 발포 속성을 기여 하는 aquafaba 구성 요소를 결정 하는. 여기, 상용 chickpea 브랜드에서 aquafaba의 유 변 학적 특성을 비교 했다 하 고 화학 재산 NMR, 전기, 및 펩 티 드에 의해 공부 되었다 대량 지문. 우리의 지식, 이것은 첫 번째 연구는 화학 성분 및 aquafaba viscosifier 컴포넌트의 기능 속성에 설명 합니다.

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Protocol

Chickpeas에서 Aquafaba의 분리

  1. 얻기의 현지 식료품점 및 설명서와 함께 오픈에서 병아리 완두콩 캔 오프너를 수.
  2. 제이 하 A에서 라벨 캔
  3. 스테인레스 스틸을 사용 하 여 aquafaba에서 별도 chickpeas 메쉬 부엌 여과기와 분리 된 chickpeas와 aquafaba를 무게.

화학 분석에 대 한 Chickpeas와 Aquafaba의 대표 샘플을 가져옵니다.

  1. 수 분 함량을 결정 하기 위해 aquafaba를 배출 후 10 chickpeas를 임의로 선택 합니다.
  2. 건조 깡통에 100 ± 2 ° C 16-18 h 건조 오븐에서에서 열 선택한 chickpeas를 놓습니다.
  3. 건조 후, 추가 사용 (예: 단백질, 탄소 콘텐츠 분석)에 대 한 분말에 병아리콩을 갈아.
  4. 동결 aquafaba와 aquafaba 거품에서-20 ° c 소스 다음 동결 건조 기에서 건조. 말린된 aquafaba 질소 및 탄소 내용 확인을 위해 사용 됩니다.

Aquafaba 기능 속성

  1. 제 2 셸 컵을 사용 하 여 25 ° C에서 aquafaba 점도 결정 합니다.
    1. 담가 aquafaba에서 쉘 컵.
    2. 11을 드레인 하는 데 필요한 시간을 기록 합니다. 타이머는 컵은 aquafaba에서 해제 되었고 컵을 떠나 스트림을 중지 될 때 중지 하는 때 시작 됩니다.
    3. Aquafaba 점도 점도 및 배수 시간에 관한 컵와 함께 제공 되는 차트에 의해 확인 될 수 있습니다.
  2. 발포 기능
    1. 스테인리스 그릇에 2 분 동안 10의 속도 설정에서 손 믹서 aquafaba 솔루션 (100 mL) 혼합.
    2. 졸업된 측정 컵에 거품을 배치 하 여 Vf100 으로 aquafaba 솔루션의 100 mL를 혼합 후 바로 거품 볼륨을 기록 합니다.
    3. 거품 거품 안정성을 관찰 하 고 말린된 거품의 샘플을 얻을 시간이 지남에 건조 하 고 서 서 허용 합니다.

병아리콩 씨앗의 색상 매개 변수

  1. 임의로 색상을 위한 각 수에서 chickpea 씨앗을 선택 합니다.
  2. 측정 전에 흰색, 검정과 참조 표준을 사용 하 여 헌터 연구소 색도계를 보정.
  3. CIE Lab 색 좌표 값에 따라 시스템12, L (긍정적인 나타냅니다 흰색과 0 나타냅니다 어두운)를 포함 하 여, (긍정적인 빨간색 이며 부정적인 녹색), 및 b (긍정적인 노란색 이며 부정적인 파란색)에 일 빛 65 °와 triplicate.

단백질 및 탄소 내용

  1. 원소 분석기13를 사용 하 여 연소에 의해 단백질 및 탄소 내용을 확인 합니다. 단백질 함량이 6.2514에 의해 곱한 질소 내용으로 추정 된다.

수 분 함량

  1. 샘플 100 ± 2 ° C 16-18 h15건조 오븐에서에서 열 하 여 시드 및 aquafaba 습기 내용을 확인 합니다.

NMR 분석

  1. 샘플 준비
    1. 분석, 이전 aquafaba 샘플 10 분에 대 한 9200 × g에서 원심. 원심, 후에 상쾌한 0.45 μ m 주사기 필터 (25 m m 주사기 소계 (PTFE) 멤브레인 필터)를 통해 전달 합니다. Aquafaba 샘플 (0.4 mL) NMR 튜브 wuth 추가 50 mg으로 전송 안에 중수소 산화물 및 주제 NMR 분석에 대 한 샘플.
    2. 앞서 설명한 말린된 거품 샘플, 샘플 (25mg) 중수소 산화물 (500mg) 이며 솔루션 NMR 분석을 복종 된다.
    3. 출장된 5mm NMR 튜브에 13C NMR 및 1H NMR 모든 샘플을 배치 합니다. 산화 중수소와 3-(trimethylsilyl) 추가 프로-2,2,3,3-d4 산 나트륨 소금 (TMSP) 각 NMR 튜브 용 잠금 신호를 제공 하는 내부 표준 역할을 각각.
  2. NMR 조건
    1. 500 MHz NMR 또는 유사한 높은 분야 NMR 분 광 기와 NMR 양성자 스펙트럼을 취득)는 물을 사용 하 여 스펙트럼 당 최소 16 스캔 억제 프로그램 더블 펄스 필드 그라데이션 스핀 에코 양성자 NMR (DPFGSE-NMR) 펄스 시퀀스16와 같은.
    2. TMSP 피크 0 ppm에 배치 다음 통합 소프트웨어를 사용 하 여 존재 화합물의 상대적인 양을 결정 하 스펙트럼 변화를 조정 합니다.

전기 이동 법

참고:이 단계에 대 한 가장 안정적인 거품 (브랜드 H)를 나왔고 aquafaba 선정 되었다. 이 브랜드 팬 들은 소금의 정보를 포함 하지 않았다.

  1. 샘플 준비
    1. 재생성 3 원심의 위 저수지에 aquafaba 셀 루 로스 외 장치 각 다른 분자량 커트로 오프 (MWCOs) 3, 10, 50 kDa의.
    2. 상쾌한 및 retentate 분수를 4 ° C에 적합 한 원심 분리기와 2 h 3900 × g에서 원심 분리기에 원심 필터 단위를 배치 합니다. 표면에 뜨는 분수 1높은 분자량 (MW)의 부재에 작은 분자의 H NMR 분석을 위해 사용 되었다. 그것은이 막 대부분의 단백질을 유지할 것으로 알려졌다 3 kDa 막 retentate 분수 전기 이동 별거를 위해 사용 했다.
    3. 모두 상쾌한의 단백질 내용을 예상 하 고 표준17소 혈 청 알 부 민을 사용 하 여 수정 된 브래드 방법을 사용 하 여 retenate.
    4. Eppendorf 관에서 상쾌한 및 retentate 분수의 샘플을 놓고 적당 한 셰이 커18에 s (10 분) 당 25의 주파수에서 떨고이 분수 따라 합니다. 거품은 떨고에서 형성 된 경우 확인 하려면 소동된 솔루션을 관찰 합니다.
    5. retentate diafilteration를 달성 하기 위해 두 번째 원심 분리 처리를 위해 한 장치를 2.0 mL 증류수를 추가 하 여 해산. 4 ° C 2 h 3900 × g에서 두 번째 원심 분리를 한 장치 제목.
    6. Retentate (0.025 g) 0.02 M Tris HCl pH 7.4의 인산 염 버퍼 식 염 수 (PBS) pH 7.4 단백질 분해를 1 mL와 혼합.
    7. 21000 x g 1 분 대에서 혼합물 원심
    8. 앞에서 설명한 대로 수정 된 브래드 퍼 드를 사용 하 여 단백질 콘텐츠를 확인 하는 상쾌한을 사용 합니다.
  2. 전기 이동 별거
    참고: 위에서 설명한 3 kDa MWCO 막 retentate 나트륨 라우릴 황산 polyacrylamide 젤 전기 이동 법 (SDS 페이지)를 사용 하 여 전기 이동 별거에 복종 된다.
    1. Polyacrylamide 젤 15 %polyacrylamide 해결 젤 5 %polyacrylamide 겹쳐 쌓이는 젤을 사용 하 여 준비 합니다.
    2. 별도 polyacrylamide 젤 레인 10-170 kDa의 범위와 함께 젤과 PageRuler Prestained 단백질 사다리의 한 차선에 20 µ g 단백질의 샘플을 적용 됩니다.
    3. 주제는 젤 전기 전류에 미니 단백질 Tetra 셀 시스템에서 Laemmli (1970)19에서 수정. 얼룩, 및 destaining 따라 Ratanapariyanuch 외. 젤 전기 이동 법 작동 조건에 대 한 (2012 년) 20.

펩 티 드 대량 지문

참고: SDS 페이지 젤 트립 신 소화 Ratanapariyanuch 동부 표준시 알에 따르면 3 kDa retentate (약 8, 10, 13, 14, 15, 20, 22, 31, 37, 55의 MWs와 100 kDa)의 밴드를 잘라. (2012 년) 20 고 질량 스펙트럼 분석을 수행.

  1. 젤 소화
    1. 드 밴드 두 번 200 m m 염화 중 탄산염 (NH4HCO3) 50% 이기 (ACN)에서 100 µ L에 immersing 하 여 얼룩 하 고 20 분 동안 30 ° C에서 품 어.
    2. 드 얼룩의 완성 후 치료 = 뉴스와 젤 샘플 (100 µ L) 10 분 및 진공에서 건조 한 다음, 실 온에서 15 분 동안 원심 진공 증발 기를 사용 하.
    3. 담가 말린된 젤 샘플 10 m m dithiothreitol (DTT) 100 mM NH4HCO3 솔루션에서의 100 µ L에서 그리고 1 시간을 위한 56 ° C에서 품 어.
    4. 제거 초과 감소를 버퍼링 하 고 100 µ L alkylating 버퍼 [질량 분석 (MS) 학년 물에 100 m m iodoacetamide].
    5. 30 분 동안 어둠 속에서 실 온에서 젤 샘플을 품 어.
    6. 워시 젤 샘플 200mm NH4HCO3 (100 µ L), 두 번 축소는 젤 ACN 서에서 그들을 immersing 하 여 (100 µ L), 다시 200mm NH4HCO3 (100 µ L) 젤을 팽창 하 고 다시 ACN으로 치료 하 여 축소 (100 µ L).
    7. ACN 배수와 젤 샘플 15 분 동안 원심 진공 증발 기에 있는 진공에서 건조.
    8. 다시 말린된 젤 샘플 20 µ L 트립 신 버퍼를 사용 하 여 팽창 (1:1,200 m m NH4HCO350 ng / µ L 트립 신: 트립 신 재고 솔루션) 각 샘플에 200mm NH4HCO3 의 30 µ L의 추가 의해 따라.
    9. 300 rpm에서 떨고와 30 ° C에서 하룻밤 Thermomixer에 샘플을 품 어.
    10. 마지막 볼륨 (볼륨 8 단계 후 혼합물의) 1 %trifluoracetic 산의 1/10을 추가 하 여 트립 신 소화 반응 중지 하 고 tryptic 펩 티 드 진공 원심 사용 하 여 아래 60 %ACN 드라이 0.1 %trifluoracetic 산의 100 µ L를 사용 하 여 젤 샘플에서 추출 진공 증발 기입니다.
    11. Tryptic 펩 티 드 대량 spectrometric 분석 전에-80 ° C에 저장 합니다.
  2. 질량 분석
    1. MS 학년 물 12 µ L을 추가 하 여 tryptic 펩 티 드를 다시 구성 하기: ACN: 개미의 산 성 (97:3:0.1, v/v) 그리고 펩 티 드를 분해를 1 ~ 2 분에 대 한 소용돌이.
    2. 4 ° c.에서 10 분 원심 분리기 18000 g에서 결과 솔루션
    3. 액체 크로마토그래피 악기와 LC MS 인터페이스 4 중 극 시간의 비행 (QTOF) 질량 분석기에 액체 크로마토그래피 탠덤 질량 분석 (LC-MS/MS) 분석에 대 한 MS 튜브 솔루션 aliquots (10 µ L) 전송.
    4. 높은-용량 HPLC 칩을 사용 하 여 크로마 펩타이드 분리 수행: 둘 다 포장 360 nL 농축 열과 75 µ m × 150 mm 분석 열으로 구성 된, Å, 3 µ m 고정 단계 C18-A, 180.
    5. 2.0 µ L/min의 유량에 물에 0.1% 개미 산 농축 열에 샘플을 로드 합니다.
    6. 분석 열 농축 열에서 샘플을 전송.
    7. 펩 티 드 분리 조건: 용 매는 (0.1% 개미 산 물에) 및 용 매 B로 구성 된 선형 그라데이션 용 매 시스템 (ACN에 0.1% 포 름 산). 선형 그라데이션 3% 용 매 B 25% 용 매 B 50 분 이상 증가 시작 합니다. 이후 용 매 B 25에서 90 %0.3 µ L/min의 유량에서 10 분 이상 증가합니다.
    8. 모 세관 전압 1900 V에서 설정, 360 V, 설정 조각 이온 및 12.0 L/min의 유량과 225 ° C에서 건조 가스 (질소)를 사용 하 여 긍정적인 이온 분무 질량 스펙트럼 데이터를 취득.
    9. 250-1700 (질량/충전;의 대량 범위 스펙트럼 결과 수집 m/z) 에 50-1700 m/z 의 범위와 1.3 원자 질량 단위의 세트 절연 폭 8 스펙트럼/미 수집 MS/MS 데이터의 검색 속도입니다. 상위 20 가장 강렬한 선구자 이온 MS 연동 0.25 분 활성 제외에 대 한 각 MS 검색을 선택 합니다.
  3. 단백질 식별
    1. 애질런트 MassHunter 정성 분석 소프트웨어를 사용 하 여 질량/충전 데이터 형식 스펙트럼 데이터를 변환 합니다.
    2. SpectrumMill를 사용 하 여 데이터베이스 검색 엔진으로 UniProt Cicer arietinum (chickpea) 데이터베이스에 대해 데이터를 처리 합니다.
    3. 시스테인의 고정된 수정으로 50 ppm의 조각 대량 오류, 20 ppm, trypsin 분열 특이성, 및 carbamidomethyl의 부모 대량 오류 검색 매개 변수를 포함 한다.

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Representative Results

각 수의 병아리 완두콩 통조림 중 추가 재료를 나타내는 표시 됩니다. 재료는 물, 병아리 완두콩, 소금, 및 disodium ethylenediamine tetraacetic 산 (EDTA) 포함. 또한, 두 캔 "염화 칼슘을 포함 될 수 있습니다"로 분류 했다. 3 가지 안 감 색상 관찰 했다; 흰색, 노란색이 고 명확한 금속 (표 1).

브랜드 코드 소금 Disodium EDTA 염화 칼슘 안 감 수 있습니다
A + - - 하얀
B + - - 하얀
C + + - 노란색
D - - - 메탈 릭
E + + - 하얀
F + + - 노란색
G + + + /- 하얀
H - - - 노란색
+ + - 노란색
J + + + /- 노란색

표 1: 첨가제 고 수 안 감입니다.

E와 D 브랜드 최고 (607 g)와 최저 (567 g) 총 질량 (chickpeas 플러스 aquafaba) 했다. 수 당 총 질량의 편차 (CV)의 계수는 단지 2% 이었다. 브랜드 H 높은 병아리콩 질량 (488 g) 포함. 브랜드 J, 낮은 chickpea 질량 (335 g), 31% 브랜드 H 보다 더 고 각 수 (표 2)에 씨앗 (244)의 가장 낮은 번호를 했다. 최고의 주스 볼륨 브랜드 E (225 mL)에 대 한 관찰 하는 동안 브랜드 D (110 mL) 할 수 있는 가장 낮은 주스 볼륨 포함. 높은 점도 관찰, 브랜드 H (114.2 cP), 4.3 ~ 20 배 이상의 다른 브랜드 (5.7-26.4 cP)에 대 한 관찰 했다. 중요 한 상관 관계의 수는 aquafaba 생산 통조림된 제품의 유용성을 예측할 수도 관찰 되었다. 병아리콩 신선한 무게 부정적인 주스 볼륨 연관 되었고 주스 점도 긍정적으로 상관. Aquafaba의 100 mL를 균일 하 게 흔든 다 거품 약 5 배 증가 (Vf100 = 470) 단지 8 %의 이력서와 함께 혼합 직후. D, E 및 G 브랜드 aquafaba의 100 mL에서 거품의 최저 금액을 생산. Aquafaba 점도 부정적인 총 거품 볼륨 수 (Vfcan) 당 상관은 (표 3). 주스 밀도 주스 점도 가장 변수 160% 동안 4.6%의 최소 가변 매개 변수 CV를 했다. 수 당 완두콩의 CV는 22%를 했다.

브랜드 코드 콘텐츠 수 있습니다.
(g)
병아리콩 fwt
(g)
씨앗/수 주스 볼륨
(mL)
주스 밀도
(k g/m3)
주스 점도
(cP) 1
Vf100
(mL) 2
Vfcan
(mL / 수) 3
A 588 392 454 170 1067 8.75 ± 0.27기원전 500 850
B 581 355 404 200 1100 8.34 ± 0.17abc 500 1000
C 590 389 289 175 1112 10.50 ± 0.18c 470 823
D 567 428 423 110 1180 26.41 ± 1.14e 410 451
E 607 364 300 225 1066 6.21 ± 0.24ab 405 911
F 602 364 304 220 1048 6.32 ± 0.10ab 480 1056
G 598 349 280 220 1103 5.70 ± 0.13는 430 946
H 595 488 429 125 1160 114.2 ± 4.29f 500 625
599 385 323 200 1009 16.12 ± 0.64d 500 1000
J 584 335 244 220 1109 5.79 ± 0.30는 510 1122
평균 591 385 345 186.5 1095.4 20.84 470 878.4
SD 12 44 74.72 41.17 50.83 33.44 40 204.63
이력서4 2 12 21.66 22.07 4.64 160.48 8.5 23.29
1 각 값은 평균 ± SD로 제공 됩니다 (n = 3). 값 뒤에 다른 글자는 크게 다른 (p < 0.05).
2 병아리콩 주스의 100ml를 휘 핑에서 백분율 볼륨 증가.
3 수 당 총 거품 볼륨
4 변형 (%)의 계수

표 2: 병아리콩의 양적 값 수 있습니다.

콘텐츠 수 있습니다.
(g)
병아리콩 fwt
(g)
씨앗 /
수 있습니다.
주스 볼륨
(mL)
주스 밀도
(k g/m3)
주스 점도
(cP)
Vfcan
(mL / 수) 1
(G) 콘텐츠 수 있습니다. 1
병아리콩 fwt (g) –0.172 1
씨앗/수 –0.442 0.664* * 1
주스 볼륨 (mL) 0.600 -0.878* * -0.739* * 1
주스 밀도 (kg/m3) -0.647* * 0.519 0.339 -0.705* * 1
주스 점도 (cP) –0.002 0.890* * 0.474 -0.657* * 0.512 1
Vfcan (mL / 수)1 0.483 -0.818* * -0.639* * 0.927* * -0.728* * –0.568 1
1 제품의 수에서 총 거품 볼륨입니다.
참고: 다른 매개 변수 Vf100 관련 없는 중요 한 상관 관계 있었다.

표 3: 상관 관계 계수입니다.

이러한 10 상용 제품, 특히 거품 볼륨 및 거품 안정성을 크게 변화 (그림 1)에서 aquafaba의 기능 속성. 최고의 Vfcan 볼륨 1000 mL 이상의 브랜드 B, F, I 및 J에서 발생 했습니다. 최고의 주스 밀도 낮은 볼륨 증가 비율 브랜드 디에서 관찰 되었다 모든 자료에서 aquafaba의 100 mL 당 거품의 균일 한 수익률에도 불구 하 고 거품의 안정성은 크게 다양 한. 1 시간 후 액체는 (그림 1) 브랜드 H에서에서 제외 하 고 모든 제품에서 분리 했다. 거품은 크게 D와 H D 및 H. 흥미롭게도 브랜드를 제외한 모든 브랜드에서 사라졌다 추가 14 h 저장 후 구별 속성 등의 수: 1) 가장 높은 병아리콩 수; 당 질량 2) 수; 당 최저 aquafaba 수익률 3) 가장 높은 aquafaba 조밀도; 그리고 4) 가장 높은 aquafaba 점도. D와 H 제품에 라벨 표시 아무 첨가물 물 및 chickpeas 포함 됐다.

Figure 1
그림 1 : Aquafaba 거품과 10 상업 chickpeas에서 주스. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

병아리콩 씨앗 포함 63.2-69.9% 습기와 45.6 46.5% 탄소 (표 4). 최고 및 최저 단백질 내용은 각각 브랜드 J (22.4%)와 B (18.2%)에서 관찰 되었다.

브랜드 코드 수 분 (%) 탄소 (%) 단백질 (%)
A 67.3 ± 0.2cd 46.47 ± 0.01f 19.04 ± 0.18b
B 66.4 ± 0.4기원전 46.24 ± 0.00e 18.24 ± 0.19는a
C 67.6 ± 0.2d 45.73 ± 0.01b 18.38 ± 0.07는
D 69.9 ± 0.7e 46.43 ± 0.02f 21.99 ± 0.23f
E 66.8 ± 0.5cd 45.63 ± 0.04는a 20.71 ± 0.01d
F 67.1 ± 0.2cd 46.24 ± 0.00e 22.05 ± 0.03fg
G 63.2 ± 0.4는 46.15 ± 0.01 19.53 ± 0.08c
H 69.3 ± 0.3e 46.49 ± 0.05f 21.53 ± 0.28e
66.9 ± 1.5cd 46.09 ± 0.09cd 19.82 ± 0.07c
J 65.4 ± 0.8b 46.04 ± 0.04c 22.37 ± 0.11g
± SD (CV)를 의미 67.0 ± 1.87 (2.79) 46.20 ± 0.29 (0.63) 20.40 ± 1.57 (7.70)
각 값은 평균 ± SD로 제공 됩니다 (n = 3). 값 뒤에 다른 글자는 크게 다른 (p < 0.05).

표 4: 병아리콩 씨앗의 구성입니다.

브랜드 전자 높은 동결 건조 질량 (17.9 g) (표 5) 했다. Aquafaba 브랜드 D에서에서 얻은 가장 높은 단백질 (26.8%) 고 탄소 (39.2%) 내용 및 브랜드 E 낮은 단백질 함량 (23.3%)을 포함.

브랜드 코드 동결 건조 질량 (g) 수 분 (%) 탄소 (%) 단백질 (%)
A 12.4 94.39 ± 0.02기원전 35.46 ± 0.59 24.91 ± 0.55cd
B NA 94.06 ± 0.01abc ND ND
C 15.7 94.41 ± 1.89기원전 35.09 ± 0.06cd 22.65 ± 0.30는
D 11 94.07 ± 0.47abc 39.22 ± 0.02g 26.83 ± 0.06e
E 17.9 93.59 ± 0.01ab 31.28 ± 0.12는 23.36 ± 0.19b
F 15.6 94.28 ± 0.02기원전 34.66 ± 0.06c 24.61 ± 0.15cd
G 12.7 94.70 ± 0.03기원전 33.78 ± 0.13b 22.75 ± 0.19ab
H 15.1 92.98 ± 0.00는 37.30 ± 0.10f 24.49 ± 0.26c
16.3 93.63 ± 0.00ab 35.85 ± 0.00e 23.20 ± 0.02ab
J 13.1 95.12 ± 0.00c 34.77 ± 0.05c 25.22 ± 0.44d
각 값은 평균 ± SD로 제공 됩니다 (n = 3) 동결 건조 질량 제외. 값 뒤에 다른 글자는 크게 다른 (p < 0.05). 나 사용할 수 =. ND = 결정

표 5: aquafaba의 구성입니다.

브랜드 D 씨 가벼움 뒤에 브랜드 H의 chickpeas를 관련 높은 L 값, 다른 한편으로, 브랜드 J 씨는 어두운 (표 6) 나타내는 가장 낮은 값을 했다. 이 요리 시간 및 종자 품질의 증가 값 관련이 있을 수 있습니다. 또한,이 결과 거품의 물리적 품질 연결 될 수 있습니다. 그것은 라이터 제품 농축으로 사용 하기 위해 더 바람직한가 분명 하다입니다.

브랜드 코드 L b
A 58.02 ± 0.96cd 8.64 ± 0.95abc 27.23 ± 1.14ab
B 57.66 ± 1.92bcd 8.66 ± 0.97abc 24.84 ± 1.64는
C 58.45 ± 0.93cde 10.31 ± 0.70d 29.62 ± 2.18b
D 60.49 ± 0.55e 7.95 ± 0.69는 27.74 ± 0.87b
E 55.65 ± 1.16ab 9.92 ± 0.28cd 27.39 ± 0.87ab
F 57.25 ± 0.52bcd 8.51 ± 0.58ab 28.09 ± 1.16b
G 59.02 ± 1.20 7.58 ± 0.34는 28.80 ± 1.58b
H 56.63 ± 1.78abc 10.44 ± 0.57d 26.77 ± 0.74ab
1.34 56.25 ±abc 9.71 ± 1.02bcd 28.87 ± 2.51b
J 54.94 ± 0.90는 9.34 ± 0.09bcd 28.29 ± 0.64b
각 값은 평균 ± SD로 제공 됩니다 (n = 3). 값 뒤에 다른 글자는 크게 다른 (p < 0.05).

표 6: 병아리콩 씨앗의 색상 매개 변수입니다.

상쾌한 MWCO 증가 (표 7) 증가에서 단백질 내용. 3 kDa MWCO 막 aquafaba 여과 위해 사용 되었다 때 아무 단백질 단백질 chickpea 주스에 MWs 3 kDa 보다 큰 있다고 확인 하는 상쾌한에서 발견 되었다. 로 막 MWCO 증가, 일부 단백질은 상쾌한에서 관찰 되었다. Diafiltration 후 retentate 젤 같은 펠 릿, 따라서, 그것은 pH 7.4에 Tris HCl 또는 pH 7.4 버퍼에서 PBS 0.02 M에 녹 았다.

분수 MWCO (kDa)
3 10 50
상쾌한 0.05 ± 0.00 g/L 0.17 ± 0.01 g/L 0.89 ± 0.01 g/L
Retentate1 0.88 ± 0.01 g/L 1.36 ± 0.00 g/L 0.82 ± 0.02 g/L
1 retentate 0.02 m에서 Tris HCl pH 7.4에 녹 았다. PH 7.4에 PBS 용 매로 사용 하는 경우 유사한 동향 및 결과 얻은 했다.

표 7: 단백질 콘텐츠 (g/L)의 브랜드 H 주스 다른 MWCO를 사용 하 여 필터링에서 상쾌한.

10 상용 chickpea 제품에서 Aquafaba DPFSE-1H NMR을 사용 하 여 분석 했다. 전형적인 주석된 aquafaba 1H NMR 스펙트럼은 그림 2에 그려져 있습니다. 성분의 공명 이전 간행물21에 따라 할당 되었다. 20의 총 알콜 (소 프로 파 놀, 에타 놀, 메탄올), 유기 산 (젖 산, 초 산, 호박 산, 시트르산, formate, malate), 설탕 (포도 당, 자당), 아미노산 (알라닌), 및 nucleosides (inosine를 포함 하 여 발견 했다 아데노신)입니다.

Figure 2
그림 2 : 대표 1 Aquafaba의 총 지역의 H NMR 스펙트럼. 1, 소 프로 파 놀; 2, 에탄올; 3, 젖 산; 4, 알라닌; 5, 아세트산; 6, 글루타민; 7, 호박 산; 8, 구 연산; 9, 말라; 10, 콜린; 11, phosphocholine; 12, 메탄올; 13, 자당; 14, 포도 당; 15, β-포도 당; 16, α-포도 당; 17, 자당; 18, inosine; 19, 아데노신; 20, 편대입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

(브랜드 E, G 및 J)을 제외 하 고 상업 샘플에서 aquafaba의 1H NMR 스펙트럼의 대부분 에탄올 메 틸 그룹 (그림 3)에서 1.2 ppm에는 세 개를 보였다. Aquafaba에서 초 산 발효 1.95 ppm에서 아세테이트 신호를 통해 확인할 수 있습니다. 브랜드 F에서에서 Aquafaba 젖 산과 호박 산 (2.48 ppm)의 표시 높은 수준에서 aquafaba 동안 젖 산 (1.35 ppm)의 높은 수준을 보여줍니다. 3.2 ppm의 1H NMR 스펙트럼에서에서 내의 aquafaba 조사는 콜린의 존재를 나타냅니다. 에탄올, 아세트산, 젖 산 성 통조림 이전 chickpeas의 steeping 동안 생산 가능 하다. 자당, 콜린 및 다른 분자는 정상 대사 산물으로 chickpeas에서 발생할 수 있습니다.

Figure 3
그림 3 : 1 Aquafaba 다른 상용 제품에서의 H NMR 스펙트럼. 2, 에탄올; 3, 젖 산; 5, 아세트산; 8, 구 연산; 9, 말라; 10, 콜린; 그리고 11, phosphocholine입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

이해 하려면 폼 구성, 액체의 1H NMR 스펙트럼 거품에서 분리 후 12 h 브랜드에서 거품 (그림 4)의 스펙트럼과 비교 되었다. 지역 (5.0-5.4 ppm)에서 양성자 신호 했다 거품 스펙트럼에서 높은 농축 된다. 자당 농도 (3.63 ppm) 액체에서 보다 거품에 큰 했다. 메탄올 (3.40 ppm), 에탄올 (1.20 ppm), 젖 산 (1.35 ppm), 아세트산 (1.95 ppm) 호박 산 (2.48 ppm) 등 휘발성 구성 요소 거품 레이어, 가능성이 증발 때문에 감소. 단백질의 양성자 신호 (0.5-3.0 ppm, 지방 족 아미노산 사이드 체인의 양성자) 거품에.

Figure 4
그림 4 : 1 Aquafaba 거품과 브랜드 대답에서에서 주스의 H NMR 스펙트럼 1, 소 프로 파 놀; 2, 에탄올; 3, 젖 산; 4, 알라닌; 5, 아세트산; 6, 글루타민; 7, 호박 산; 8, 구 연산; 9, 말라; 10, 콜린; 11, phosphocholine; 12, 메탄올; 13, 자당; 14, 포도 당; 15, β-포도 당; 16, α-포도 당; 17, 자당; 18, inosine; 19, 아데노신; 20, 편대; 그리고 *, 다 당 류. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

브랜드 H에서에서 aquafaba 주스는 한 3 개의 다른 MWCO 막을 사용 하 여 대상 및 1H 스펙트럼 비교 되었다 (그림 5). 10 kDa 막 분리는 명백한 polynucleotide (6.5-8.5 ppm), 류, 5.0-5.2 ppm의 피크 기여 50 kDa 막으로 통과 했다. 펩 티 드 신호 (0.5-2.5 ppm) 3 kDa 여과 액에서 발견 되었습니다.

Figure 5
그림 5 : 1 Aquafaba의 H NMR 스펙트럼 멤브레인 여과를 받게. 16, α-포도 당; 17, 자당; *, 다 당 류. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

제품 H에서에서 단백질의 농축, 막 여과 retentate의 SDS 페이지 다음으로 가장 안정적인 거품 저조한 한 MWs 3 kDa (그림 6A) 보다 큰 열 수용 성 단백질의 명확한 밴드를 공개 했다. 호기심, 5 확인 된 단백질 밴드 chickpea 병원 성 균 류 Didymella rabiei에서 단백질을 포함에 등장. 다른 단백질의 대부분은 늦은 embryogenesis 풍부한 단백질과 dehydrins (그림 6B) 같은 알려진된 열 수용 성 단백질에 속 했다. 단백질 또한 포함된 열 충격 단백질, defensin, 히스톤, 비 특정 지질 이동 단백질 및 superoxide dismutase 확인. 주요 저장 단백질 provicillin 및 leguminin도 참석 했다.

Figure 6
그림 6 : (A) SDS 페이지 분리 chickpea 주스 단백질; (B) 잠재적인 단백질 식별 밴드 당. 5 확인 된 단백질 밴드 강조 표시 됩니다. 도약 늦은 embryogenesis 풍부한 단백질, HSP = = 열 충격 단백질. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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Discussion

이 연구에서 우리는 병아리콩 aquafaba 다른 상용 소스 로부터 생성 폼 속성 (볼륨 및 거품의 안정성)와 화학 성분에서 변화 하는 발견 했다. Aquafaba 점도 및 수 분 함량 사이 긍정적인 상관 관계가 있었습니다. 거품 볼륨 증가 (Vf100)은 이러한 매개 변수는 관련이 없습니다. 첨가제 같은 소금과 disodium EDTA 점도 수 고 거품 안정성은 병아리콩에서 aquafaba와 함께 통조림으로 이러한 첨가제 했다 낮은 점성 그리고 낮은 거품 안정성과 폼을 생산. 이 결과 Behera 의 다릅니다. (2014) 22 그것 micellar 거품 볼륨 소금의 면 전에 서 감소 되었다 고 그 거품 붕괴 속도 보고 했다 소금에 의해 감속 되었다. 병아리콩 aquafaba 샘플 추가 소금으로 요리에서 얻은 높은 습기와 병아리콩 소금 통조림에서 aquafaba에 비해 낮은 탄소 내용에 또한 했다. 전 분 및 단백질23붓기 chickpea 조리 전에 소금을 추가 제한 할 수 있습니다.

막 여과 의해 단백질 분판 다음 SDS 페이지와 펩 티 드 대량 지문 나타났다는 aquafaba 단백질 크게 알려진된 열 수용 성 친수성 종. 흥미롭게,이 자료는 ascochyta 황폐와 오염 했다 제안 tryptic 조각의 증거가 였다. NMR 분석 최대 20 작은 유기 용액을 알콜, 초 산, 젖 산, 호박 산 등을 공개 했다. 이러한 결과 발효 제품에 aquafaba에 축적해 나타내는 나타납니다. 이러한 화합물 수 있습니다 제작 되었습니다 미생물에 의해 통조림 이전 씨앗의 steeping 동안. 거품과 주스 isoflavones 및 휘발성 구성 요소 거품 동안에 존재 했다 보여주었다 양성자 NMR 스펙트럼 주로 다 당 류, 자당 및 단백질을 포함. 또한 관심의 1H NMR 핵 산 (아마도 DNA)의 존재를 나타냅니다.

명확 하 게 프로세스는 영향을 받는 aquafaba 속성 및 품질 통조림에 사용 하는. 소비자 솔루션 농도에 따라 aquafaba의 더 나은 소스를 식별할 수 있는 가능 하다. 주로 소스 추가 소금 또는 EDTA 없이 통조림은 그를 선택 수 있습니다. 수 연 후 소비자 chickpeas와 농도 결정 하는 aquafaba의 질량의 비율을 측정할 수 있는. 그러나, 제조 업체는 처리 조건을 표준화 하 고 상용 제품으로 표준화 된 aquafaba를 생산 수 있습니다.

이 연구 펩 티 드 대량 지문 및 1H NMR aquafaba의 구성 분석에 사용 되었다. 펩 티 드 질량 발포 속성에 기여 하는 확인 된 aquafaba 단백질 지문. 파악 된 단백질의 내열성은 잘 알려져 있다. 기술은 종자 균 유기 체와 관련 된 단백질의 존재를 식별 하 충분히 분별 했다. 그러나, 다양 한 요인 결과24영향을 미칠 수 있습니다. 중요 한 단계는 샘플 준비, 단백질 정제, 분리 이전에 젤 전기 이동 법, 트립 신 소화 및 대량 검색 식별에 이르게 합니다. Tryptic 조각의 소프트웨어 데이터베이스 검색 carbamylated lysine, 산화 메티오닌, pyroglutamic, deamidated 아스파라긴, phosphorylated 떠들고, 트레오닌, 산과 티로신으로 변수를 포함 하 여 많은 펩 티 드 수정의 존재를 고려 수정입니다. 2 단계 분석에서 검증 된 히트 다음 세미 trypsin 일반적인 C-말단, 그리고 세미 trypsin 일반적인 N-말단을 사용 하 여 검색 됩니다. 반복적인 분석 후는 유효성 검사는 펩 티 드 및 단백질 1% 틀린 발견 비율을 제공 됩니다.

NMR 양성자는 aquafaba에서 유기 작은 분자의 존재를 확인 하기 위해 사용 되었다. 여러 화합물 그들의 스펙트럼에 의해 확인 되었다. 여과 및 aquafaba 샘플의 원심 NMR 피크 모양 및 더 낮은 감도 방해할 수 있는 불용 성 입자를 제거 하기 위해 실시 됐다. 또한, 용 매 억제 강력한 물 공 진으로 인 한 광범위 한 기준선으로 겹치는 분자에 대 한 NMR 검출기 감도 개선 하기 위해 고용 되었다.

NMR 양성자는 식품의 품질 관리에 설정 된 도구입니다. GC/MS 등 크로마 방법에 비해, 및 LC/MS, LC/UV, 1H NMR 메서드는 일반적으로 보다 적게 과민 한. 그러나,이 방법은 아주 작은 샘플 준비 필요 하 고 빠른 결과 측정 한25에 광범위 한 정보. 충분 한 자료는 현재 1H NMR의 알 수 없는 화합물의 화학 구조 및 정량 분석에 대 한 매우 신뢰할 수 있는 방법 이기도 합니다.

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Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

이 연구는 국제 교육 연구소 학자 구조 기금 (SRF IIE)에 의해 지원 되었다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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.

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환경 과학 문제 132 Chickpea 유화 제 안정제 농축 기 계란/글루텐 (채식주의) 제품 제조
구성 및 Aquafaba의 속성: 상업적으로 통조림된 Chickpeas에서 물 발견
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Shim, Y. Y., Mustafa, R., Shen, J., Ratanapariyanuch, K., Reaney, M. J. T. Composition and Properties of Aquafaba: Water Recovered from Commercially Canned Chickpeas. J. Vis. Exp. (132), e56305, doi:10.3791/56305 (2018).

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