Composición y propiedades de Aquafaba: agua recuperados de garbanzos enlatados comercialmente
Summary
Aquafaba es un jugo viscoso de garbanzos enlatados, cuando agitó vigorosamente, produce una espuma blanca relativamente estable o espuma. El objetivo de la investigación es identificar los componentes de aquafaba que aportan propiedades de viscosifying/espesamiento mediante resonancia magnética nuclear (RMN), la ultrafiltración, la electroforesis y el péptido masa huellas dactilares.
Abstract
Garbanzos y otras legumbres son comúnmente vendidos como productos enlatados, envasados en una solución espesa o una salmuera. Esta solución se ha demostrado recientemente para producir espumas estables y emulsiones y puede actuar como un espesante. Recientemente interés en este producto ha sido mejorado a través de internet donde se propone esta solución, ahora se llama aquafaba por una comunidad en crecimiento, que puede utilizar un reemplazo para la proteína de huevo y leche. Aquafaba es nuevo y está siendo desarrollado por una comunidad basada en internet poco se sabe de su composición o propiedades. Aquafaba fue recuperado de 10 productos comerciales garbanzos enlatados y las correlaciones entre composición de aquafaba, densidad, viscosidad y propiedades espumantes fueron investigadas. Protón NMR fue utilizado para caracterizar la composición de aquafaba antes y después de la ultrafiltración a través de membranas con diferente peso molecular cortado offs (MWCOs de 3, 10 o 50 kDa). Un protocolo para la electroforesis y péptido identificación masiva también se presenta. Estos métodos proporcionan información valiosa con respecto a los componentes responsables de aquafaba propiedades funcionales. Esta información permitirá el desarrollo de las prácticas para producir productos aquafaba comerciales estándar y puede ayudar a los consumidores a seleccionar productos de utilidad superior y consistente.
Introduction
Cada vez más están desarrollando productos vegetarianos que imitan las propiedades de la carne, leche y huevos. Las propiedades funcionales de leguminosas son importantes en sus usos actuales en aplicaciones de alimentos y sus propiedades están siendo exploradas en el desarrollo de sustitutos de proteína animal. Por ejemplo, ventas de lácteos alternativas fueron $ 8,8 billones USD en 2015 y este mercado está creciendo rápidamente. Este mercado se proyecta que crezca a $ 35,06 billones de 2024. Además, la tendencia al alza en la demanda de sucedáneos de la leche de origen vegetal es, en parte, resultado de preocupaciones de salud los consumidores en cuanto a colesterol, antibióticos y hormonas de crecimiento a menudo utilizadas en la producción de leche1. Asimismo, proteína vegetal y mercados de sustituto de huevo hidrocoloide están expandiendo rápidamente y se espera una tasa compuesta de crecimiento anual de 5,8% de estos materiales durante los próximos 8 años con ventas de $ 1,5 billones de dólares prevé que en 20262. Un creciente número de consumidores prefiere fuentes de proteína vegana, alergeno reducción dietas y huella de carbono para productos alimenticios. Demanda de productos a base de pulso, especialmente de lenteja, garbanzo y haba crecen continuamente debido al alto contenido de proteína, fibra dietética y baja en grasa saturada contenido de pulsos3. Legumbres también contienen fitoquímicos con actividad biológica potencialmente beneficiosos4.
Entidades comerciales, científicos y particulares han adoptado diferentes enfoques para comunicar las características de la calidad del garbanzo basado en sustitutos de huevo y leche. Gugger et al. 5 produce un producto de leche como de granos de almidón alto incluyendo habichuelas adzuki y garbanzo. En sus métodos descritos los autores intentaron mostrar que su producto es único y diferente de “aquafaba”6. En otro enfoque comercial aclarado por Tetrick et al. sustituto de huevo 7 planta-basado fue desarrollado. Su solicitud de patente describe métodos de combinar harina de pulso con espesantes conocidos que emulan la función clara de huevo en materiales al horno. Fórmulas típicas incluyen harina de pulso 80-90% y 10-20% aditivos de espesamiento.
Revisada la literatura también indica la funcionalidad posible con garbanzo y se ha demostrado que fracciones de proteína de la albúmina obtenidas de la harina de garbanzo kabuli y desi propiedades de emulsificación buena. También han encontrado un efecto significativo de la fuente de garbanzos en la albúmina del rendimiento y desempeño8.
Después del informe inicial de internet que describe “aquafaba” por el chef francés Joël Roessel, un movimiento de código abierto está demostrando la utilidad de la aquafaba como sustituto de clara de huevo y lácteos proteínas en muchas aplicaciones de alimentos. Hay muchas páginas web altamente consultadas y vídeos de YouTube que muestra la incorporación de aquafaba en alimentos que emulan las cualidades de hielo crema, merengue, queso, mayonesa, huevos revueltos y crema batida. Más pioneros ofreciendo aplicaciones open source de aquafaba (recetas) obtención su material por filtrar garbanzos enlatados y utilizar el líquido en sus recetas. Estos individuos son en su mayoría no entrenados científicos. Secciones video comentarios indican que los encuestados han copiado las recetas y algunos no han podido replicar los éxitos de los defensores de aquafaba.
Todos tres enfoques (corporativo, científico y de código abierto) para el desarrollo de sustitutos de huevo y la leche tienen mérito pero faltan una dimensión importante. Científicos aplicados, científicos básicos y particulares promulgación de productos a base de pulso incompleto han caracterizado y estandarizado su material de entrada. Estandarización de un producto para un uso específico es una práctica industrial normal. Cultivares de garbanzo no se han estandarizado para aquafaba calidad y prácticas de la industria conserveras se estandardizan para producir garbanzos consistente no aquafaba.
Basado en estudios de otras materias primas, es predecible que genotipo y medio ambiente contribuirá a la calidad de aquafaba de pulso. Es conocido que tanto el genotipo y el medio ambiente afectan garbanzo del kabuli conserva propiedades9. Por lo general, efectos genotípicos son grandes entre especies relacionadas y más pequeñas dentro de los miembros de una especie. Variación en las propiedades físicas y químicas puede minimizarse a través de la preservación de la identidad que permite la selección de cultivares con propiedades deseadas. Efectos ambientales también pueden ser grandes y son administrados por la evaluación de la calidad de mezcla estándar rendimiento en específico pruebas y10.
Hay muchos cultivares genéticamente distintos de garbanzo en la producción comercial. Por ejemplo, el centro de desarrollo del cultivo de Universidad de Saskatchewan, una importante fuente de germoplasma de garbanzo comercial, ha publicado 23 cultivares de garbanzo desde 1980 de los cuales 6 se recomiendan actualmente para el cultivo en Canadá. Mientras que manuscritos científicos describen a menudo el cultivar utilizado en un estudio, las patentes y páginas de internet que fueron encuestados no indicaron el cultivar utilizado o la procedencia de los garbanzos. La estandarización de cultivares y manejo podría ayudar a los usuarios a aumentar su éxito en el uso de garbanzos pero esta información no está disponible en productos de garbanzos enlatados.
El objetivo de esta investigación es determinar los componentes de aquafaba que aportan propiedades espumantes. Aquí, se compararon las propiedades reológicas de aquafaba de marcas comerciales de garbanzo y las propiedades químicas fueron estudiadas por RMN, electroforesis y péptido masa huellas dactilares. A nuestro conocimiento, éste es la primera investigación que describe la composición química y las propiedades funcionales de los componentes de viscosificador de aquafaba.
Protocol
Representative Results
Discussion
En esta investigación, hemos encontrado aquafaba de garbanzos de diferentes fuentes comerciales produce espumas que varían en composición química y propiedades (volumen y estabilidad de la espuma). Hubo una correlación positiva entre aquafaba viscosidad y contenido de humedad. Aumento de volumen de espuma (Vf100) no fue relacionado con estos parámetros. Aditivos como sal y disódico EDTA podría suprimir la viscosidad y estabilidad de la espuma como aquafaba de garbanzos en conserva con estos aditivos te…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigación fue apoyada por el Instituto de Educación Internacional del fondo de rescate de erudito (IIE-SRF).
Materials
| 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).
- . 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., Tiwari, B. K., Gowen, A., Mckenna, B. Chemistry of pulses. Pulse Foods. , 9-55 (2011).
- Gugger, E. T., Galuska, P., Tremaine, A. Legume-based dairy substitute and consumable food products incorporating same. United States Patent Application. , (2016).
- Tetrick, J., et al. Plant-based egg substitute and method of manufacture. World Patent. , (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. , 11-13 (2017).
