Summary
Aquafaba является вязкой сок из консервов нута, когда энергично перемешивают, производит относительно стабильной белой пены или пены. Первичные исследования цель состоит в выявлении компонентов aquafaba, которые способствуют загущающие/утолщение свойств с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР), ультрафильтрация, электрофорез и пептида массовая дактилоскопия.
Abstract
Нута и другие бобовые культуры обычно продаются как консервированные продукты, Упакованные в густой раствор или рассола. Это решение недавно было показано производить стабильные пены и эмульсии, а может выступать в качестве загустителя. Недавно была повышена заинтересованность в этот продукт через Интернет, где предлагается, что это решение, теперь называется aquafaba растущее сообщество, могут быть использованы замена для яиц и молока белок. Как aquafaba как новый и разрабатывается сообществом Интернет мало известно из его состава или свойств. Aquafaba было извлечено из 10 продуктов коммерческих консервы нута и корреляции между aquafaba состав, плотность, вязкость и вспенивания свойства были расследованы. Протон ЯМР был использован для характеризуют состав aquafaba до и после ультрафильтрации через мембраны с разной молекулярной массы cut офф (MWCOs 3, 10 или 50 kDa). Протокол для электрофореза и пептида также представлена массовой дактилоскопии. Эти методы предоставила ценную информацию относительно компоненты, ответственные за aquafaba функциональных свойств. Эта информация позволит развития практики для производства стандартных коммерческих aquafaba продукции и может помочь потребителям выбрать продукцию высшего или последовательного утилиты.
Introduction
Все чаще разрабатываются вегетарианские продукты которые имитируют свойства мяса, молока и яиц. Функциональные свойства импульсы имеют важное значение в их текущего использования в приложениях, продуктов питания и их свойства в настоящее время изучаются в развитии замены для белков животного происхождения. Например продажи молочных альтернативы были 8,80 млрд долларов США в 2015 году, и этот рынок растет быстрыми темпами. Этот рынок прогнозируется расти 35.06 млрд долларов к 2024. Кроме того тенденция к увеличению спроса на заменители молока на основе растений, частично, является результатом здоровья опасения потребителей в отношении холестерина, антибиотики и гормоны роста, часто используется в производстве молока1. Аналогичным образом растительного белка и гидроколлоид яйцо заменитель рынки быстро расширяется и совокупные ежегодные темпы роста 5,8% ожидается эти материалы в течение следующих 8 лет с продаж 1,5 миллиарда долларов в 20262ожидается. Все большее число потребителей предпочитают источники белка вегетарианец, аллерген сокращение диеты и снижение углеродного следа для пищевых продуктов. Спрос на продукцию на основе импульса, особенно из чечевицы и нута Фаба бин неуклонно растет благодаря высоким содержанием белка, клетчатки и низким насыщенных жиров содержание импульсы3. Импульсов также содержат фитохимические с потенциально полезной биологической активности4.
Коммерческие организации, ученых и частных лиц приняли различные подходы к общаться, что качество свойства нута основе яйца и молоко замены. Gugger и др. 5 производства молока как продукт с высокой крахмальных зерен бобов адзуки и нута. В описанных методов их сторонники пытались показать, что их продукт является уникальным и отличается от «aquafaba»6. В другой коммерческий подход, выяснены, Tetrick и др. замену яйцо 7 основанной на заводе была разработана. Патентная заявка описывает методы объединения пульс муки с известными загустители, имитирующих функции яичного белка в запеченная материалов. Типичные формул включают 80-90% импульсов муки и 10-20% утолщение добавок.
Рецензируемых литературе также указывает функциональность, возможно с нута и продемонстрировала, что альбумина белковых фракций, полученных из муки нута Кабули и Дези имеют хорошее эмульгирование свойства. Они также нашли значительный эффект нута источника на альбумин урожайности и производительности8.
После первоначального доклада Интернет, описывая «aquafaba», французский шеф-повар Жоэль Roessel открытым исходным кодом движения показывает утилита aquafaba как замена яичный белок и молочного белка во многих приложениях пищи. Есть много весьма просмотренных веб-страниц и YouTube видео показаны включение aquafaba в пищевых продуктах, которые эмулируют качеств льда крем, сыр, майонез, безе, яичницу и взбитыми сливками. Большинство пионеров, обеспечивая aquafaba приложений с открытым кодом (рецепты) получить их материал, напрягая Нут консервированный и использование жидкости в их рецептах. Эти люди в основном не подготовленных ученых. Видео Комментарии разделов указывают, что респонденты скопировали рецепты и некоторые не смогли повторить успехи сторонников aquafaba.
Все три подхода (корпоративных, научных и открытым исходным кодом) для разработки яйца и молоко замены имеют заслуги, но не хватает важного аспекта. Прикладной ученых, основные ученых и лиц, промульгации продуктов на основе импульса неполно характеризуется и стандартизировать их входного материала. Это нормальная практика промышленных является стандартизация продукта для конкретного использования. Нут сорта не были стандартизированы для качества aquafaba и промышленного консервирования практики являются стандартизированными производить последовательное нут не aquafaba.
Основываясь на исследованиях других сырьевых товаров, она предсказуема, что генотипа и среды будет способствовать пульс aquafaba качества. Известно, что генотипа и среды влияют на Кабули нута консервной свойства9. Как правило генотипической эффекты большие между родственных видов и меньше в рамках членов видов. Различия в физических и химических свойств можно минимизировать путем сохранения самобытности, которая позволяет выбор сортов с желаемыми свойствами. Экологические последствия также могут быть большими и управляются оценки качества и смешивания типоисполнение в конкретных тестов10.
Есть много генетически различные сорта нута в коммерческом производстве. Для примеров, центр развития культур Университет Саскачевана, основным источником коммерческих нута зародышевой плазмы, выпустила 23 сорта нута с 1980 года, из которых 6 являются в настоящее время рекомендуется для выращивания в Канаде. В то время как научных рукописей часто описывают сорт, используемые в исследовании, патентов и Интернет-страниц, которые были опрошены не указывается сорт используется или происхождение нут. Стандартизация сортов и обработки может помочь пользователям увеличить их успех в использовании нута, но эта информация не доступна на консервы нута продукции.
Цель этого исследования необходимо определить компоненты aquafaba, которые способствуют вспенивания свойства. Здесь, реологические свойства aquafaba из нута коммерческих брендов были сопоставлены и химические свойства были изучены, ЯМР, электрофорез и пептида массовая дактилоскопия. Насколько нам известно это первое исследование, которое описывает химический состав и функциональные свойства компонентов viscosifier aquafaba.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Разделение Aquafaba из нута
- Получения банок из горох от местных бакалейные лавки и открыть с ручным консервный нож.
- Лейбл банок от A к Дж.
- Отдельный нута из aquafaba с использованием нержавеющей стали отверстиями кухней сито и весят разлученных нута и aquafaba.
Получите образец представитель из нута и Aquafaba для химического анализа.
- Случайно выберите десять нут после слива aquafaba для определения содержания влаги.
- Место выбранного нут в сушки олова и тепла на 100 ± 2 ° C для 16-18 ч в сушильной печи.
- После высыхания шлифуют нут в порошок для дальнейшего использования (например анализ содержания белка и углерода).
- Замораживание aquafaba и aquafaba пена от каждого источника до-20 ° C и затем сушат в заморозки сушка. Сушеные aquafaba будет использоваться для определения содержания азота и углерода.
Функциональные свойства Aquafaba
- Определите aquafaba вязкость при 25 ° C, с помощью чашкой корпуса № 2.
- Погружайте Кубок оболочки в aquafaba.
- Запишите время, необходимое для слива Кубок11. Таймер запускается, когда Кубок был снят с aquafaba и остановился, когда поток, оставляя Кубок останавливается.
- Aquafaba вязкость может быть установлено диаграммой поставляется с Кубок, что касается вязкости и время опорожнения.
- Вспенивания возможности
- Смесь aquafaba раствор (100 мл) в bowl нержавеющей стали с смесителем руки на скорости 10 на 2 мин.
- Фиксируют объем пены сразу же после наложения 100 мл aquafaba раствора как Vf100 , поместив пены в градуированный мерный стаканчик.
- Разрешить пены встать и сухой с течением времени для наблюдения за устойчивость пены и образец сухой пены.
Параметры цвета нут семена
- Случайным образом выберите нут семена из каждого можно для определения цвета.
- Калибровка колориметра лаборатории охотника, с использованием белого, Черного и справочных стандартов до измерения.
- Значения координат цвета определяются CIE Lab системы12, включая L (положительный представляет белый и 0 представляет темный), (положительный красный и негативные зеленый) и b (положительный желтый и отрицательным синий) в тройные с светом дня 65°.
Белок и содержание углерода
- Определите содержание белка и углерода путем сжигания с использованием элементарного анализатор13. Содержание белка оценивается как содержание азота, умноженное на 6,2514.
Содержание влаги
- Определите содержание влаги семян и aquafaba путем нагрева образцов на 100 ± 2 ° C для 16-18 ч в сушильной печи15.
ЯМР спектрометрия
- Подготовка образца
- До спектрометрии Центрифугуйте образцы aquafaba в 9200 g × 10 мин. После центрифугирования пройти супернатант 0,45 мкм шприц фильтр (25 мм шприц с мембраной из политетрафторэтилена (ПТФЭ)). Передача aquafaba образца (0,4 мл) в ЯМР трубки wuth 50 мг добавлена окись дейтерия внутри и предмет образца для ЯМР анализ.
- Для образца сушеных пены описано ранее образец (25 мг) в окись дейтерия (500 мг) и раствор подвергается ЯМР анализ.
- Поместите все образцы для 13C-ЯМР и 1H ЯМР в максимум 5 мм ЯМР трубы. Добавить окись дейтерия и 3-(триметилсилиловые) Пропионовая-2,2,3,3-d4 кислоты натриевая соль (ТСГУ) к каждой пробке NMR сигнал растворителя блокировки и выступать в качестве внутреннего стандарта, соответственно.
- ЯМР условия
- Приобрести Протон NMR спектров с 500 МГц ЯМР или аналогичных высокое поле ЯМР-спектрометр) с по крайней мере 16 сканирований в спектре, с использованием воды подавление программы такие как двойной импульса поля градиента спин эхо Протон ЯМР (DPFGSE-NMR) пульс последовательности16.
- Отрегулируйте спектральных переход к место ТСГУ пик на 0 ppm, а затем использовать программное обеспечение интеграции для определения относительного количества соединений настоящее.
Электрофорез
Примечание: Для этого шага, был выбран aquafaba, которые принесли наиболее стабильные пены (бренд H). Этот бренд не содержит соли.
- Подготовка образца
- Aquafaba в верхнем водохранилище трех центробежных регенерировать целлюлозы ультрафильтрации устройств каждый с разной молекулярной массы cut офф (MWCOs) 3, 10 или 50 kDa.
- Место центробежного фильтра единиц в центрифугу подходит при температуре 4 ° C и центрифугирования при 3900 × g 2 h для получения супернатант и концентрируются фракций. Супернатант фракций были использованы для 1H ЯМР анализ малых молекул в отсутствие видов более высокой молекулярной массой (МВт). 3 кДа мембраны концентрируются фракции был использован для электрофоретического разделения, как считалось, что эта мембрана сохранит большинство белков.
- Оценить содержание белка обоих супернатант и retenate с помощью модифицированного метода Брэдфорд с помощью альбумина bovine сыворотки как стандартный17.
- Образцы фракций супернатант и концентрируются в Eppendorf трубы и подвергать эти фракции тряски на частоте 25% s (10 мин) в подходящей шейкер18. Соблюдайте потрясен решение определить если пены сформировала от тряски.
- Растворите концентрируются на ультрафильтрации устройство для второго центрифугирования лечения для достижения diafilteration, добавив 2.0 мл дистиллированной воды. Второй центрифугированием при 4 ° C и 3900 × g втечение 2 ч при условии ультрафильтрации устройство.
- Смешайте концентрируются (0,025 г) с 1 мл 0,02 М трис-HCl рН 7,4 или фосфат амортизированное saline (PBS) рН 7,4 распустить белка.
- Центрифуга смеси на 21000 x г за 1 мин.
- Супернатант используют для определения содержания белка, используя измененные Брэдфорд как упоминалось ранее.
- Электрофоретического разделения
Примечание: 3 кДа MWCO мембраны концентрируются (описанные выше) подвергается электрофоретического разделения с помощью натрия Додециловый сульфат полиакриламидный гель-электрофорез (SDS-PAGE).- Подготовьте полиакриламидных гелей с помощью разрешая гель полиакриламида 15% и 5% полиакриламида штабелируя гель.
- Применение образца 20 мкг белка до одной полосы геля и PageRuler Prestained белка лестница с диапазоном 10-170 кДа переулок отдельный геля полиакриламида.
- Подвергайте гели электрического тока в системе мини-белка Tetra клетки как измененный Лэмли (1970)19. Для электрофореза, условий эксплуатации гель окрашивание и минигелей следовать Ratanapariyanuch и др. (2012) 20.
Пептид массовая дактилоскопия
Примечание: Вырезать полосы от геля SDS-PAGE 3 концентрируются кДа (MWs приблизительно 8, 10, 13, 14, 15, 20, 22, 31, 37, 55 и 100 кДа) для пищеварения трипсина согласно Ratanapariyanuch и др. (2012) 20 и выполнять массовые спектрального анализа.
- В гель пищеварения
- Снять пятно полосы дважды, погружая в 100 мкл бикарбонат аммония 200 мм (NH4HCO3) в 50% Ацетонитрил (АКС) и Инкубируйте на 30 ° C в течение 20 мин.
- После завершения де окрашивание, лечить геля образцов с АКС (100 мкл) для 10 мин и затем высушить под вакуумом, с помощью центробежных вакуум-испарителе, 15 мин при комнатной температуре.
- Погружать сушеные геля образцов в 100 мкл 10 мм Дитиотреитол (DTT) в 100 мм NH4HCO3 решения и Инкубируйте на 56 ° C за 1 час.
- Удалить излишки уменьшения буфера и заменить его на 100 мкл алкилирующие буфера [100 мм iodoacetamide в воде класса масс-спектрометрия (МС)].
- Проинкубируйте гель образцов при комнатной температуре в темноте за 30 мин.
- Образцы гель мыть дважды с 200 мм NH4HCO3 (100 мкл), уменьшить гели, погружая их в АКС (100 мкл), снова раздуваться гели с 200 мм NH4HCO3 (100 мкл) и снова сократиться на лечении с АКС (100 мкл).
- Слейте АКС и протрите геля образцов под вакуумом в центробежных Вакуумный испаритель за 15 мин.
- Повторно зыбь сушеные геля образцов с использованием 20 мкл буфера трипсина (50 нг/мкл трипсина в 1:1,200 мм NH4HCO3: Стоковый раствор трипсина) следуют добавлением 30 мкл 200 мм NH4HCO3 для каждого образца.
- Проинкубируйте образцы на Thermomixer на ночь на 30 ° C с встряхивания на 300 об/мин.
- Остановить реакции Пищеварение трипсина, добавив 1/10 окончательный объем (объем смеси после шаг 8) 1% trifluoracetic кислоты и извлекать tryptic пептидов из геля образцов с помощью 100 мкл trifluoracetic кислоты 0,1% на 60% АКС и сухой под вакуумом с помощью центробежного Вакуумный испаритель.
- Хранить tryptic пептидов в-80 ° C до масс-спектрометрических анализа.
- Масс-спектрометрия
- Восстановить tryptic пептидов, добавив 12 мкл воды класс MS: ACN: Муравьиная кислота (97:3:0.1, v/v), а затем Вортекс для 1-2 мин распустить пептиды.
- Полученный раствор на 18,000 g центрифуги для 10 мин при 4 ° C.
- Передача решения аликвоты (10 мкл) MS флаконы для жидкостной хроматографии тандем масс-спектрометрии (LC-MS/MS) анализа на квадрупольного время полета (QTOF) масс-спектрометр с документом жидкостной хроматографии и интерфейс LC-MS.
- Выполнять хроматографического пептид разделения с помощью ВЭЖХ-чип высокой емкости: состоящий из 360 nL обогащения столбца и столбца аналитического 150 мм × 75 мкм, как Упакованные с 180 C18-А, Е, 3 мкм неподвижной фазой.
- Загрузить образцы на обогащение столбец с 0.1% муравьиной кислоты в воде со скоростью потока 2.0 мкл/мин.
- Передача образцов из столбца обогащения аналитической столбец.
- Пептид разделения условия являются: линейный градиент растворителей система, состоящая из растворителя (0,1% муравьиной кислоты в воде) и растворителей B (0,1% муравьиной кислоты в АКС). Линейный градиент начинается с 3% растворителем B, которая увеличивается до 25% растворителем B свыше 50 мин. Впоследствии растворителей B увеличивается от 25 до 90% в течение 10 мин со скоростью потока 0,3 мкл/мин.
- Получение положительных ионов электроспрей массы спектральных данных с использованием капиллярной напряжения в 1900 V, Ион фрагмент на 360 V и сушки газа (азот) на 225 ° C со скоростью потока 12,0 Л/мин.
- Сбор спектральных результатов за массовые спектр 250-1700 (Масса/заряда; m/z) со скоростью сканирования 8 данных собирать МС/МС спектры/s. через широкий спектр 50-1700 m/z и ширины набора изоляции 1.3 атомной массы единиц. Выберите топ 20 самых интенсивных прекурсоров ионов для каждой проверки MS для тандема MS с 0,25 мин активные исключения.
- Идентификация белка
- Спектральные данные преобразуйте формат данных массы/заряда с помощью Agilent MassHunter качественный анализ программного обеспечения.
- Обработка данных в базе данных UniProt нутовый arietinum (нут), используя SpectrumMill в качестве базы данных поисковой системы.
- Включить параметры поиска таких массовых ошибка фрагмент 50 ppm, родитель массового ошибка 20 ppm, специфика расщепления трипсина и carbamidomethyl как фиксированной модификация цистеина.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Каждый может горох помечается для обозначения ингредиенты, добавляемые во время консервирования. Ингредиенты включены вода, горох, соль и натриевая соль Этилендиамин tetraacetic кислоты (ЭДТА). Кроме того две банки были помечены как «может содержать хлорид кальция». Были замечены три отдельных подкладка цвета; белый, ясно желтого и металлический (Таблица 1).
| Бренд код | Соль | Динатриевой ЭДТА | Хлорид кальция | Можно накладки |
| A | + | – | – | Белый |
| B | + | – | – | Белый |
| C | + | + | – | Жёлтый |
| D | – | – | – | Металлик |
| E | + | + | – | Белый |
| F | + | + | – | Жёлтый |
| G | + | + | +/ – | Белый |
| H | – | – | – | Жёлтый |
| Я | + | + | – | Жёлтый |
| J | + | + | +/ – | Жёлтый |
Таблица 1: Добавки и может накладки.
Марки Е и D был высоким (607 g) и низкий (567 г) общая масса (нут плюс aquafaba). Коэффициент вариации (CV) общей массы можно было только 2%. Марка H содержится высокая масса нута (488 г). Торговая марка J, с низкой массы нута (335 g), был 31% легче, чем бренда H и наименьшее количество семян (244) в каждый может (Таблица 2). Бренд D содержится низкий объем сока в чонсервной банке (110 мл), в то время как наибольший объем сока было отмечено для бренда E (225 мл). Наблюдается высокая вязкость, для бренда H (114,2 cP), 4,3 в 20 раз больше, чем для других марок (5,7-26,4 cP). Количество значимые корреляции были замечены, что может предсказывать полезность консервированных продуктов для производства aquafaba. Нут свежую вес был негативно коррелируется с сока объём и положительно коррелирует с сок вязкости. Пена взбитые 100 мл aquafaba равномерно увеличился примерно в 5 раз (Vf100 = 470) сразу же после смешивания с резюме всего восемь процентов. Бренды, D, E и G производится наименьшее количество пены от 100 мл aquafaba. Aquafaba вязкость негативно коррелируется с объемом всего пены в может (fcanV) (Таблица 3). Плотность сок был наименее переменную-параметр CV 4,6%, а вязкость сок был наиболее переменной 160%. CV горох на может составила 22%.
| Бренд код | Можно содержание (g) |
Fwt нута (g) |
Семена/может | Объем сока (мл) |
Плотность сок (кг/м3) |
Сок вязкость (cP) 1 |
Vf100 (мл) 2 |
Vfcan (мл / можно) 3 |
| A | 588 | 392 | 454 | 170 | 1067 | 8.75 ± 0,27до н.э. | 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 ± 0,24АБ | 405 | 911 |
| F | 602 | 364 | 304 | 220 | 1048 | 6.32 ± 0.10АБ | 480 | 1056 |
| G | 598 | 349 | 280 | 220 | 1103 | 5.70 ± 0,13 | 430 | 946 |
| H | 595 | 488 | 429 | 125 | 1160 | 114.2 ± 4.29f | 500 | 625 |
| Я | 599 | 385 | 323 | 200 | 1009 | 16.12 ± 0,64d | 500 | 1000 |
| J | 584 | 335 | 244 | 220 | 1109 | 5.79 ± 0.30 | 510 | 1122 |
| Среднее | 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 |
| Резюме4 | 2 | 12 | 21.66 | 22.07 | 4.64 | 160.48 | 8.5 | 23.29 |
| 1 Каждое значение представлен как среднее ± SD (n = 3). Значения, следуют различные буквы являются значительно отличаться (p < 0,05). | ||||||||
| 2 Увеличение процента объема от поркой 100 мл сока нута. | ||||||||
| 3 Объем всего пены за может | ||||||||
| 4 Коэффициент вариации (%) | ||||||||
Таблица 2: Количественные значения нута можно.
| Можно содержание (g) |
Fwt нута (g) |
Семена / можно |
Объем сока (мл) |
Плотность сок (кг/м3) |
Сок вязкость (cP) |
Vfcan (мл / можно) 1 |
|
| Можно содержание (g) | 1 | ||||||
| Fwt нута (g) | –0.172 | 1 | |||||
| Семена/может | –0.442 | 0.664* * | 1 | ||||
| Объем сока (mL) | 0.600 | – 0.878* * | – 0.739* * | 1 | |||
| Сок плотность (кг/м3) | – 0.647* * | 0,519 | 0.339 | – 0.705* * | 1 | ||
| Сок вязкость (cP) | –0.002 | 0.890* * | 0.474 | – 0.657* * | 0.512 | 1 | |
| Vfcan (мл / может)1 | 0.483 | – 0.818* * | – 0.639* * | 0.927* * | – 0.728* * | –0.568 | 1 |
| 1 Общая Пена объем от может продукта. | |||||||
| Примечание: Существует без значимые корреляции, касающиеся Vf100 другие параметры. | |||||||
Таблица 3: коэффициент корреляции.
Функциональные свойства aquafaba из этих 10 коммерческих продуктов, особенно объем пены и устойчивость пены, существенно различаются (рис. 1). Высокая Vfcan произошло в бренды B, F, I и J с томов свыше 1000 мл. Самая высокая плотность сок и низкий коэффициент увеличение объема были замечены в бренд D. Несмотря на единый выход пены на 100 мл aquafaba во всех материалах устойчивость пены различны. После 1 h жидкости отделены от всех продуктов, за исключением от бренда H (рис. 1). После того, как дополнительные 14 h хранения пены во многом исчез из всех марок, за исключением D и H. интересно брендов, D и H имеет ряд отличительных свойств, включая: 1) высокий нута массы за может; 2) низкая урожайность aquafaba за может; 3 высокая плотность aquafaba; и 4) высокая вязкость aquafaba. Этикетки на продуктах, D и H указывается, что никакие добавки были включены кроме воды и нута.
Рисунок 1 : Aquafaba пены и сок из 10 коммерческих нута. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Семена нута содержится 63.2-69,9% влаги и 45,6-46,5% углерода (Таблица 4). Содержание белка высоких и низких наблюдались в бренды J (22,4%) и B (18,2%), соответственно.
| Бренд код | Влажность (%) | Углерод (%) | Белка (%) |
| A | 67.3 ± 0,2cd | 46.47 ± 0,01f | 19.04 ± 0,18b |
| B | 66.4 ± 0,4до н.э. | 46.24 ± 0.00e | 18.24 ± 0,19 |
| C | 67,6 ± 0,2d | 45.73 ± 0,01б | 18.38 ± 0,07 |
| D | 69.9 ± 0,7e | 46.43 ± 0,02f | 21,99 ± 0,23f |
| E | 66,8 ± 0.5cd | 45,63 ± 0,04 | 20.71 ± 0,01d |
| F | 67.1 ± 0,2cd | 46.24 ± 0.00e | 22.05 ± 0,03fg |
| G | 63.2 ± 0,4 | 46.15 ± 0,01-де- | 19.53 ± 0,08c |
| H | 69.3 ± 0,3e | 46.49 ± 0,05f | 21.53 ± 0.28e |
| Я | 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 |
| Означать ± SD (CV) | 67.0 ± 1.87 (2.79) | 46.20 ± 0.29 (0,63) | 20.40 ± 1,57 (7.70) |
| Каждое значение представлен как среднее ± SD (n = 3). Значения, следуют различные буквы являются значительно отличаться (p < 0,05). | |||
Таблица 4: Состав нут семена.
Бренд E был высоким лиофилизированный массы (17,9 g) (Таблица 5). Aquafaba, полученные от бренда D имел высокий белок (26,8%) и содержание углерода (39,2%) и марка E содержат низкие содержание белка (23,3%).
| Бренд код | Лиофилизированный масса (г) | Влажность (%) | Углерод (%) | Белка (%) |
| A | 12.4 | 94.39 ± 0,02до н.э. | 35.46 ± 0,59де | 24.91 ± 0,55cd |
| B | NA | 94.06 ± 0,01abc | ND | ND |
| C | 15,7 | 94.41 ± 1,89до н.э. | 35.09 ± 0,06cd | 22.65 ± 0.30 |
| D | 11 | 94.07 ± 0,47abc | 39.22 ± 0,02г | 26.83 ± 0,06e |
| E | 17.9 | 93.59 ± 0,01АБ | 31.28 ± 0,12 | 23.36 ± 0,19b |
| F | 15.6 | 94.28 ± 0,02до н.э. | 34.66 ± 0,06c | 24,61 ± 0,15cd |
| G | 12.7 | 94,70 ± 0,03до н.э. | 33.78 ± 0,13b | 22.75 ± 0,19АБ |
| H | 15.1 | 92.98 ± 0.00 | 37.30 ± 0.10f | 24.49 ± 0,26c |
| Я | 16.3 | 93.63 ± 0.00АБ | 35.85 ± 0.00e | 23.20 ± 0,02АБ |
| J | 13.1 | 95.12 ± 0.00c | 34.77 ± 0,05c | 25.22 ± 0,44d |
| Каждое значение представлен как среднее ± SD (n = 3) за исключением заморозить сухой массы. Значения, следуют различные буквы являются значительно отличаться (p < 0,05). NA = не доступны. ND = не определяется | ||||
Таблица 5: Состав aquafaba.
Бренд D имел наибольшее значение L , который связан с легкость семян, следуют нут бренда H, с другой стороны, бренд J имел наименьшее значение, которое указывает, что семя темнее (Таблица 6). Это может быть связано с увеличенные значения времени приготовления и/или качество семян. Кроме того это могут быть связаны с физическое качество результате пены. Очевидно, что легкий продукт является более желательным для использования в качестве загустителя.
| Бренд код | L | a | b |
| A | 58.02 ± 0,96cd | 8.64 ± 0,95abc | 27.23 ± 1.14АБ |
| B | 57.66 ± 1.92bcd | 8.66 ± 0,97abc | 24.84 ± 1,64 |
| C | 58.45 ± 0,93cde | 10.31 ± 0,70d | 29.62 ± 2.18b |
| D | 60.49 ± 0,55e | 7,95 ± 0,69 | 27.74 ± 0,87b |
| E | 55.65 ± 1.16АБ | 9.92 ± 0.28cd | 27,39 ± 0,87АБ |
| F | 57.25 ± 0,52bcd | 8.51 ± 0,58АБ | 28.09 ± 1.16b |
| G | 59.02 ± 1.20де | 7.58 ± 0,34 | 28,80 ± 1,58b |
| H | 56.63 ± 1,78abc | 10.44 ± 0,57d | 26.77 ± 0,74АБ |
| Я | 56,25 ± 1,34abc | 9.71 ± 1.02bcd | 28.87 ± 2,51b |
| J | 54.94 ± 0.90 | 9.34 ± 0,09bcd | 28.29 ± 0,64b |
| Каждое значение представлен как среднее ± SD (n = 3). Значения, следуют различные буквы являются значительно отличаться (p < 0,05). | |||
Таблица 6: Параметры цвета нут семена.
Содержание белка в надосадке увеличилось при MWCO увеличении (Таблица 7). Когда 3 кДа мембраны MWCO был использован для aquafaba фильтрации, не белка было обнаружено в надосадке, подтверждающий, что белки, присутствующие в сок нута MWs больше чем 3 кДа. Как мембрана, MWCO увеличилось в надосадке наблюдались некоторые белки. Концентрируются после diafiltration был гелеобразной Пелле, поэтому он был распущен в 0,02 М трис-HCl при рН 7,4 или PBS в буфер рН 7,4.
| Фракция | MWCO (кДа) | ||
| 3 | 10 | 50 | |
| Супернатант | 0.05 ± 0.00 g/L | 0.17 ± 0,01 г/Л | 0,89 ± 0,01 г/Л |
| Концентрируются1 | 0,88 ± 0,01 г/Л | 1.36 ± 0.00 g/L | 0.82 ± 0,02 г/Л |
| 1 Концентрируются был распущен в 0,02 М трис-HCl при рН 7,4. Аналогичные тенденции и результаты были получены при PBS на рН 7,4 был использован в качестве растворителя. | |||
Таблица 7: Белок содержание (г/Л) супернатант от фильтрации сока бренда H, с использованием различных MWCO.
Aquafaba от 10 коммерчески доступных нута продуктов была проанализирована с помощью DPFSE -1H ЯМР. 1H ЯМР спектр типичных аннотированный aquafaba изображен на рисунке 2. Резонансы избирателей были назначены согласно предыдущей публикации21. В общей сложности 20 соединений были определены, включая спирты (изопропиловый спирт, этанол, метанол), органические кислоты (молочная кислота, уксусная кислота, янтарная кислота, цитрат, формате, малат), сахара (глюкоза, сахароза), аминокислот (аланина) и нуклеозидов (инозин, Аденозин).
Рисунок 2 : Представитель 1 H-NMR спектр всего региона aquafaba. 1, изопропиловый спирт; 2, этанол; 3, молочная кислота; 4, аланин; 5, уксусной кислоты; 6, глютамин; 7, янтарной кислоты; 8, цитрат; 9, малат; 10, холин; 11, фосфохолин; 12, метанол; 13, сахароза; 14, глюкозы; 15, β-глюкозы; 16, α-глюкозы; 17, сахароза; 18, инозин; 19, аденозин; 20, формате. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Большинство из 1H-NMR спектров aquafaba от коммерческих образцов (за исключением брендов E, G и J) показал триплет на 1,2 млн от этанола метильной группы (рис. 3). Уксусной кислоты брожения в aquafaba также могут быть проверены через ацетат сигнала на 1.95 ppm. Aquafaba от бренда F показывают высокий уровень молочной кислоты (1,35 млн.), а aquafaba из шоу высокого уровня молочной кислоты и янтарной кислоты (2,48 ppm). Синглетный, в 3.2 ppm в 1H ЯМР спектрах всех aquafaba расследование указывает на присутствие холина. Вполне вероятно, что этанол, уксусная кислота и молочная кислота производится во время замачивания нут до консервных. Сахароза, холин и другие молекулы могут возникнуть от нут как нормальных метаболитов.
Рисунок 3 : 1 H-NMR спектр aquafaba от различных коммерческих продукта. 2, этанол; 3, молочная кислота; 5, уксусной кислоты; 8, цитрат; 9, малат; 10, холин; и 11, фосфохолин. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Чтобы понять, в состав пены, 1H-NMR спектр жидкости отделены от пены после 12 h от бренда A был по сравнению с спектр пены (рис. 4). Протон сигналов в регионе (5.0-5.4 ppm) были сильно обогащенный в спектре пены. Концентрация сахарозы (3.63 ppm) был больше пены, чем в жидкости. Летучие компоненты, такие как метанол (3,40 ppm), этанола (1,20 ppm), молочная кислота (1,35 млн.), уксусная кислота (1.95 ppm) и янтарной кислоты (2,48 ppm) снизился в слой пены, вероятно, из-за испарения. Протон сигналы белков (0,5-3,0 ppm, протонов алифатических аминокислоты боковой цепи) присутствуют в пену.
Рисунок 4 : 1 H-NMR спектр aquafaba пены и сок от бренда а. 1, изопропиловый спирт; 2, этанол; 3, молочная кислота; 4, аланин; 5, уксусной кислоты; 6, глютамин; 7, янтарной кислоты; 8, цитрат; 9, малат; 10, холин; 11, фосфохолин; 12, метанол; 13, сахароза; 14, глюкозы; 15, β-глюкозы; 16, α-глюкозы; 17, сахароза; 18, инозин; 19, аденозин; 20, формиат; и *, полисахарид. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Aquafaba сок от бренда H был подвергнут ультрафильтрации, используя три различных MWCO мембраны и спектры 1H были сопоставлены (рис. 5). 10 кДа мембраны разделены очевидной полинуклеотид (6,5-8,5 млн.), а полисахариды, войска вершины 5.0-5.2 ppm, были приняты 50 kDa мембраны. Пептид сигналов (0,5-2,5 ppm) были обнаружены в фильтрат 3 кДа.
Рисунок 5 : 1 H-NMR спектр aquafaba подвергается мембранная фильтрация. 16, α-глюкозы; 17, сахароза; *, полисахарид. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Обогащение белков из продукта H, одно приносит наиболее стабильные пены, мембранная фильтрация следуют SDS-PAGE концентрируются выявлены четкие полосы растворимые белки теплового с MWs больше чем 3 кДа (рис. 6A). Любопытно пять полос определенных белков, как представляется, содержат белки из нута патогенных грибов Didymella Рабичи. Большинство других белков принадлежали известным тепла растворимые белки, например конце эмбриогенеза обильные протеины и дегидринов (Рисунок 6B). Выявлены белки также включены теплового шока белка, дефенсина, гистонов, неспецифичный липидов передачи белка и супероксида дисмутазы. Также присутствовали основные хранения белков provicillin и leguminin.
Рисунок 6 : (A) разъединения SDS-PAGE нута сок белка; (B) потенциал идентификации белков за группы. Выделены пять полос выявленных белка. ПРЫЖОК = конце эмбриогенеза обильные белка, HSP = белка теплового шока. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
В этом исследовании мы нашли что нута aquafaba из различных коммерческих источников производит пены, которые изменяются свойства (объем и устойчивость пены) и химического состава. Существует позитивная корреляция между aquafaba вязкости и содержание влаги. Увеличение объема пены (Vf100) не был связан с этими параметрами. Добавок такие как соли и динатриевой ЭДТА может подавить вязкость и устойчивость пены, как aquafaba из нута консервы с этих добавок было меньше вязкость и производства пеноматериалов с нижней устойчивость пены. Этот результат отличается от Бехеру и др. (2014) 22 , где сообщалось, что мицеллярный Пена объем был сокращен в присутствии соли и пены свернуть курс был замедлен соли. Нута aquafaba, полученные от образцов, приготовленных добавления соли также имел повышенной влажности и низким содержанием углерода, по сравнению с aquafaba из нута, консервированные с солью. Добавление соли до приготовления нута ограничили крахмала и белка опухоль23.
Белка цветоделение, мембранная фильтрация следуют SDS-PAGE и пептида массовая дактилоскопия показали, что белки aquafaba основном известных тепла растворимых гидрофильные видов. Любопытно был также свидетельства tryptic фрагментов, которые предложили этот материал был загрязнен с ascochyta ожог. ЯМР анализ показал до 20 низкомолекулярных органических спиртов, ацетат, молочная кислота и янтарной кислоты. Эти результаты, как представляется, указывают, что продукты ферментации накопили в aquafaba. Эти соединения могут быть произведены микроорганизмов во время замачивания семян до консервирования. Протон NMR спектров пены и сок, показал, что изофлавоны и летучие компоненты присутствовали в сок пока пена содержит главным образом полисахаридов, сахароза и белка. Также интерес 1H ЯМР указывает на присутствие нуклеиновых кислот (возможно ДНК).
Явно процессы, используемые в консервной пострадавших aquafaba свойства и качества. Вполне возможно, что потребитель может определить лучше источники aquafaba, основанный на концентрации раствора. Может быть выбран главным образом источник, который был консервированные, без добавления соли или ЭДТА. После открытия может потребитель может измерить отношение массы нута и aquafaba для определения концентрации. Однако производитель может стандартизировать условия обработки и производства стандартизированных aquafaba как коммерческий продукт.
В этом исследования пептида массовой дактилоскопии и 1H ЯМР были использованы для анализа состава aquafaba. Пептид массовая дактилоскопия выявленных aquafaba белков, способствуя вспенивания свойства. Термостойкость белки, которые были выявлены, хорошо известна. Техника достаточно высоким определить наличие белков, связанные с семян грибковых организмов. Однако различные факторы могут влиять на результаты24. Важнейшие шаги являются подготовка образца, очищение протеина, разделения до электрофорез геля, Пищеварение трипсина и массового поиска, что приводит к идентификации. Базы данных поиска программного обеспечения tryptic фрагментов считают наличие многих пептид модификаций, включая лизин carbamylated, окисленного метионина, pyroglutamic кислота, deamidated аспарагин, Фосфорилированный Серин, треонина и тирозина как переменная изменения. Проверенные хиты от две стадии анализа затем поиск, используя полу трипсина неспецифической C-конечная и полу трипсина неспецифической N-конечная. После итерационный анализ проверок предоставляются для пептидов и белков с коэффициентом 1% ложных обнаружения.
Протон ЯМР был использован для определения присутствия органических малых молекул в aquafaba. Несколько соединений были определены их спектры. Фильтрации и центрифугирования aquafaba проб был проведен для ликвидации нерастворимых частиц, которые могут мешать ЯМР пик формы и более низкую чувствительность. Кроме того растворителей подавления работал для улучшения чувствительности детектора ЯМР для молекул, которые перекрываются с широкого базовых, вызванные сильной воды резонанс.
Протон ЯМР является создан инструмент контроля качества пищевых продуктов. По сравнению с хроматографических методов, таких как ГХ/МС, LC/УФ и LC/МС, 1H ЯМР метод обычно менее чувствительным. Однако этот метод требует очень мало препаратов примере и достигает быстрые результаты и широкую информацию в одно измерение25. Где достаточного материала настоящий 1H ЯМР является также очень надежный метод количественного анализа и выяснения химической структуры неизвестных соединений.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы не имеют ничего сообщать.
Acknowledgments
Это исследование было поддержано фонда спасения ученого Института международного образования (IIE-ОСР).
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. |
References
- Janssen, M., Busch, C., Rödiger, M., Hamm, U. Motives of consumers following a vegan diet and their attitudes towards animal agriculture. Appetite. 105, 643-651 (2016).
- Cision PR Newswire. Egg Replacement Ingredient Market: Global Industry Analysis and Opportunity Assessment, 2016-2026. , Available from: https://www.prnewswire.com/news-releases/egg-replacement-ingredient-market-global-industry-analysis-and-opportunity-assessment-2016-2026-300370861.html (2016).
- Joshi, P. K., Parthasarathy Rao, P. Global and regional pulse economies current trends and outlook. IFPRI Discussion Paper 01544. , 149 (2016).
- Oomah, B. D., Patras, A., Rawson, A., Singh, N., Compos-Vega, R. Chemistry of pulses. Pulse Foods. Tiwari, B. K., Gowen, A., Mckenna, B. , Academic Press. Oxford. 9-55 (2011).
- Legume-based dairy substitute and consumable food products incorporating same. United States Patent Application. Gugger, E. T., Galuska, P., Tremaine, A. , A1 20160309732 (2016).
- Aquafaba Science. , Available from: http://aquafaba.com/science.html (2016).
- Tetrick, J., et al. Plant-based egg substitute and method of manufacture. World Patent. , WO 2013067453 A1 (2013).
- Singh, G. D., Wani, A. A., Kaur, D., Sogi, D. S. Characterisation and functional properties of proteins of some Indian chickpea (Cicer arietinum) cultivars. J. Sci. Food Agric. 88 (5), 778-786 (2008).
- Nleya, T. M., Arganosa, G. C., Vandenberg, A., Tyler, R. T. Genotype and environment effect on canning quality of kabuli chickpea. Can. J. Plant Sci. 82 (2), 267-272 (2002).
- Vaz Patto, M. C., et al. Achievements and Challenges in Improving the Nutritional Quality of Food Legumes. Crit. Rev. Plant Sci. 34, 105-143 (2015).
- Ratanapariyanuch, K., Clancy, J., Emami, S., Cutler, J., Reaney, M. J. T. Physical, chemical, and lubricant properties of Brassicaceae oil. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 115, 1005-1012 (2013).
- Hunter, R. S. Photoelectric color-difference meter. J. Opt. Soc. Am. 48, 985-995 (1958).
- Sweeney, R. A., Rexroad, P. R. Comparison of LECO FP-228 'N Determinator' with AOAC copper catalyst Kjeldahl method for crude protein. JAOAC. 70, 1028-1032 (1987).
- Boye, J. I., et al. Comparison of the functional properties of pea, chickpea and lentil protein concentrates processed using ultrafiltration and isoelectric precipitation techniques. Food Res Int. 43, 537-546 (2010).
- Ratanapariyanuch, K., Shim, Y. Y., Emami, S., Reaney, M. J. T. Protein concentrate production from thin stillage. J. Agric. Food Chem. 64, 9488-9496 (2016).
- Ratanapariyanuch, K., et al. Rapid NMR method for the quantification of organic compounds in thin stillage. J. Agric. Food Chem. 59, 10454-10460 (2011).
- Bradford, M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72, 248-254 (1976).
- Burnett, P. G. G., Olivia, C. M., Okinyo-Owiti, D. P., Reaney, M. J. T. Orbitide composition of the flax core collection (FCC). J. Agric. Food Chem. 64, 5197-5206 (2016).
- Laemmli, U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 227, 680-685 (1970).
- Ratanapariyanuch, K., Tyler, R. T., Shim, Y. Y., Reaney, M. J. T. Biorefinery process for protein extraction from oriental mustard (Brassica juncea L., Czern.) meal using ethanol stillage. AMB Express. 2, 1-9 (2012).
- Lv, Q., Yang, Y., Zhao, Y., Gu, D. Comparative study on separation and purification of isoflavones from the seeds and sprouts of chickpea by HSCCC. J. Liq Chromatogr Relat. Technol. 32, 2879-2892 (2009).
- Behera, M. R., Varade, S. R., Ghosh, P., Paul, P., Negi, A. S. Foaming in micellar solutions: effects of surfactant, salt, and oil concentrations. Ind. Eng. Chem. Res. 53, 18497-18507 (2014).
- Tan, S. H., Mailer, R. J., Blanchard, C. L., Agboola, S. O. Canola proteins for human consumption: Extraction, profile, and functional properties. J. Food Sci. 76, R16-R28 (2011).
- Thiede, B., et al. Peptide mass fingerprinting. Methods. 35, 237-247 (2005).
- Hwang, H. S. Application of NMR spectroscopy for foods and lipids. Advances in NMR spectroscopy for lipid oxidation assessment. , SpringerBriefs in Food, Health, and Nutrition 11-13 (2017).
