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Composición y propiedades de Aquafaba: agua recuperados de garbanzos enlatados comercialmente

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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.

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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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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.

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Protocol

Separación de Aquafaba de garbanzos

  1. Obtener latas de garbanzos de tiendas de comestibles locales y abrir un manual de abrelatas.
  2. Etiqueta de latas de la A J.
  3. Apartes garbanzos de aquafaba utilizando un acero inoxidable malla colador de cocina y pesan los garbanzos separados y aquafaba.

Obtener una muestra representante de garbanzos y Aquafaba para el análisis químico.

  1. Seleccione al azar diez garbanzos después de drenar el aquafaba para determinar el contenido de humedad.
  2. Colocar los garbanzos seleccionados en una lata de sequía y calor a 100 ± 2 ° C durante 16-18 h en un horno de secado.
  3. Después de secar, moler los garbanzos a un polvo para su uso posterior (por ejemplo, la proteína y del carbón análisis de contenido).
  4. Congelación aquafaba y espuma de aquafaba de cada fuente a-20 ° C y luego secar en una secador de la helada. El aquafaba seco se utilizará para la determinación del nitrógeno y del carbono contenido.

Propiedades funcionales Aquafaba

  1. Determinar la viscosidad de aquafaba a 25 ° C con una taza de cáscara de Nº 2.
    1. Sumerja la Copa shell de la aquafaba.
    2. Registrar el tiempo necesario para vaciar la taza11. Un temporizador se inicia cuando la Copa estaba levantada de la aquafaba y cuando se detiene la secuencia dejando la Copa.
    3. La viscosidad aquafaba puede ser comprobada por un gráfico suministrado con la Copa que relaciona la viscosidad y el tiempo de drenaje.
  2. Capacidad que hace espuma
    1. Mezcla la solución de aquafaba (100 mL) en un recipiente de acero inoxidable con una batidora de mano a velocidad 10 durante 2 minutos.
    2. Registrar el volumen de espuma inmediatamente después de mezclar 100 mL de la solución aquafaba como Vf100 colocando la espuma en un vaso de medida graduado.
    3. Deje que la espuma y seca con el tiempo para observar la estabilidad de la espuma y obtener una muestra de espuma seca.

Parámetros de color de la semilla de garbanzo

  1. Semillas de garbanzo al azar seleccione de cada lata para determinación de color.
  2. Calibre el colorímetro de Hunter lab usando estándares de referencia, negro y blanco antes de las mediciones.
  3. Valores de coordenadas de color se determinan por el CIE Lab sistema12, incluyendo la L (representa positivos blanco y 0 representa oscuro), un (positivo es rojo y negativo es verde) y b (positivo amarillo y negativo es de color azul) en triplicadas con luz del día 65°.

Proteína y contenido de carbono

  1. Determinar contenidos de proteína y carbono por la combustión usando un analizador elemental13. Contenido de proteína se estima como el contenido de nitrógeno multiplicado por 6.2514.

Contenido de humedad

  1. Determinar el contenido de humedad de semilla y aquafaba calentando las muestras a 100 ± 2 ° C durante 16-18 h en horno secado15.

Espectrometría de RMN

  1. Preparación de la muestra
    1. Antes de espectrometría, Centrifugue las muestras aquafaba en 9200 × g por 10 min. Después de la centrifugación, pasar el sobrenadante a través de un 0.45 μm jeringa (filtro 25 mm jeringa con membrana de politetrafluoroetileno (PTFE)). Transferir la muestra de aquafaba (0,4 mL) en un tubo NMR wuth 50 mg agregado óxido de deuterio dentro y sujeto de la muestra para el análisis de NMR.
    2. Para la muestra de espuma seca previamente descrita, la muestra (25 mg) en óxido de deuterio (500 mg) y la solución se somete a análisis NMR.
    3. Colocar todas las muestras de 13C-RMN y 1H-NMR en tubos de 5 mm con NMR. Añadir óxido de deuterio y 3-(trimetilsilil) sal de sodio ácido propiónico-2,2,3,3-d4 (tercera) a cada tubo NMR para proporcionar una señal de bloqueo solvente y actuar como estándar interno, respectivamente.
  2. Condiciones de NMR
    1. Adquisición de espectros de protón NMR NMR de 500 MHz o similar alto campo espectrómetro RMN) con al menos 16 análisis por espectro usando un agua supresión programa tales como la vuelta de gradiente de campo de doble pulso eco de secuencia de pulso protón NMR (DPFGSE-NMR)16.
    2. Ajustar el desplazamiento espectral para poner el pico de la tercera a 0 ppm y luego utilizar el software de integración para determinar las cantidades relativas de compuestos presentes.

Electroforesis

Nota: Para este paso, aquafaba que rindió la espuma más estable (marca H) fue seleccionado. Esta marca no contiene sal.

  1. Preparación de la muestra
    1. Introducir aquafaba al depósito superior de tres centrífugas regenerado celulosa ultrafiltración dispositivos cada uno con diferente peso molecular cortado offs (MWCOs) de 3, 10 o 50 kDa.
    2. Coloque las unidades de filtro centrífugo en un conveniente centrifugar a 4 ° C y centrifugar a 3900 × g durante 2 h para obtener fracciones sobrenadante y retenido. Las fracciones sobrenadante fueron utilizadas para 1análisis de H-NMR de moléculas más pequeñas en la ausencia de especies de peso molecular (MW) más alto. La fracción de 3 kDa membrana retenido fue utilizada para la separación electroforética como se creía que esta membrana conservarían la mayoría de las proteínas.
    3. Estimar el contenido de proteína de ambos sobrenadante y retenate usando un método modificado de Bradford con albúmina de suero bovino como un estándar de17.
    4. Colocar las muestras de las fracciones sobrenadante y retenido en tubos Eppendorf y someter estas fracciones a sacudir a una frecuencia de 25 por s (10 min) en un agitador adecuado18. Observar la solución sacudida para determinar si se ha formado una espuma de agitación.
    5. Disolver el retenido al agregar 2,0 mL de agua destilada para el dispositivo de ultrafiltración para un segundo tratamiento de centrifugación lograr diafilteration. Someter el dispositivo de ultrafiltración a una segunda centrifugación a 4 ° C y 3900 × g durante 2 h.
    6. Mezclar el retentate (0,025 g) con 1 mL de 0.02 M Tris-HCl pH 7.4 o tampón fosfato salino pH de (PBS) 7,4 a disolver la proteína.
    7. Centrifugar la mezcla a 21000 x g durante 1 minuto.
    8. Usar el sobrenadante para determinar el contenido de proteína con el Bradford modificada como se mencionó anteriormente.
  2. Separación electroforética
    Nota: Lo 3 kDa MWCO membrana retenido (descrito anteriormente) es sometido a separación electroforética usando electroforesis de gel de sodio dodecil sulfato-poliacrilamida (SDS-PAGE).
    1. Preparar geles de poliacrilamida usando un resolución gel de poliacrilamida al 15% y un apilamiento gel de poliacrilamida al 5%.
    2. Aplique una muestra de 20 μg proteína a un carril del gel y PageRuler marcador proteína escala con un rango de 10-170 kDa en un carril separado gel de poliacrilamida.
    3. Tema los geles a una corriente eléctrica en un sistema de proteína mini Tetra célula modificada de Laemmli (1970)19. Para electroforesis en condiciones de funcionamiento, gel siga manchando y extracción Ratanapariyanuch et al. (2012) 20.

Péptido masa Fingerprinting

Nota: Corte bandas del gel de SDS-PAGE de 3 kDa retenido (MWs de aproximadamente 8, 10, 13, 14, 15, 20, 22, 31, 37, 55 y 100 kDa) para la digestión de tripsina según Ratanapariyanuch et al. (2012) 20 y realizar análisis masa espectral.

  1. Digestión en gel
    1. -Las bandas de la mancha dos veces por inmersión en 100 μl 200 mM de bicarbonato de amonio (NH4HCO3) en 50% acetonitrilo (ACN) e incubar a 30 ° C por 20 minutos.
    2. Después de la terminación de la coloración, tratamiento de las muestras de gel con ACN (100 μL) para 10 minutos y luego secado bajo vacío, usando un evaporador centrífugo de vacío, durante 15 min a temperatura ambiente.
    3. Sumergir las muestras de gel seco en 100 μl de 10 mM Ditiotreitol (DTT) en solución de 100 mM NH4HCO3 e incubar a 56 ° C durante 1 h.
    4. Eliminar reducir exceso del almacenador intermediario y reemplazarlo con 100 μl alquilantes buffer [100 mM Yodoacetamida en agua de calidad de espectrometría de masas (MS)].
    5. Incubar las muestras del gel a temperatura ambiente en oscuridad durante 30 minutos.
    6. Muestras de gel de lavado dos veces con 200 mM NH4HCO3 (100 μL), reducir los geles por inmersión en ACN (100 μL), volver a hincharse los geles con 200 mM NH4HCO3 (100 μL) y otra vez del encogimiento por tratamiento con ACN (100 μL).
    7. El Can de escurra y seque las muestras del gel bajo vacío en un evaporador de vacío centrífugo durante 15 minutos.
    8. Volver a hincharse las muestras secas gel con 20 μl de tampón de tripsina (50 tripsina ng/μL en 1:1,200 mM NH4HCO3: solución tripsina) seguido por la adición de 30 μl de 200 mM NH4HCO3 a cada muestra.
    9. Incubar las muestras en un Termomezcladores durante la noche a 30 ° C con agitación a 300 rpm.
    10. Detener la reacción de digestión tripsina mediante la adición de 1/10 del ácido trifluoracético 1% volumen final (volumen de la mezcla después de paso 8) y extraer los péptidos trípticos del gel de las muestras con 100 μl de 0,1% de ácido trifluoracético en 60% ACN y secado bajo vacío usando una centrífuga evaporador del vacío.
    11. Almacenar los péptidos trípticos de-80 ° C antes del análisis de espectrometría de masa.
  2. Espectrometría de masas
    1. Reconstituir los péptidos trípticos mediante la adición de 12 μl de agua de grado MS: ACN: ácido fórmico (97:3:0.1, v/v) y vortex por 1 a 2 min a disolver péptidos.
    2. Centrifugue la solución resultante a 18.000 g durante 10 min a 4 ° C.
    3. Transferir alícuotas de solución (10 μl) MS viales para análisis de líquido cromatografía-tandem espectrometría de masas (LC-MS/MS) en un espectrómetro de masas cuadrupolo tiempo de vuelo (QTOF) equipado con una interfaz de LC-MS y un instrumento de cromatografía de líquidos.
    4. Realizar la separación cromatográfica del péptido con un HPLC-Chip de alta capacidad: ambos consisten en una columna de enriquecimiento nL 360 y una columna analítica de 75 μm × 150 m m, embalan con C18-A, 180 Å 3 μm de fase estacionaria.
    5. Cargar las muestras en la columna de enriquecimiento con 0.1% de ácido fórmico en agua con un caudal de 2.0 μL/min.
    6. Transferir las muestras de la columna de enriquecimiento a la columna analítica.
    7. Las condiciones de separación de péptidos son: un sistema solvente degradado lineal de disolvente A (ácido fórmico 0.1% en agua) y el solvente B (0,1% de ácido fórmico en ACN). El degradado lineal comienza con 3% solvente B que aumenta al 25% de solvente B más de 50 minutos. Posteriormente solvente B aumenta de 25 a 90% durante 10 min a un flujo de 0,3 μl/min.
    8. Adquirir datos masa espectral del positivo-ion electrospray usando una tensión capilar en 1900 V, los iones fragmento de 360 V y el gas de secado (nitrógeno) a 225 ° C con un caudal de 12,0 L/min.
    9. Recoger resultados espectrales sobre una gama masiva de 250-1700 (masa/carga; m/z) a una velocidad de exploración de datos recopilar MS/MS de 8 espectros/s. sobre una gama de 50-1700 m/z y una anchura de aislamiento conjunto de 1,3 unidades de masa atómica. Seleccione el top 20 más intensa precursor los iones para cada exploración MS Tandem MS con una exclusión activa min 0,25.
  3. Identificación de proteínas
    1. Convertir datos espectrales a un formato de datos de masa/carga utilizando el Software de Agilent MassHunter análisis cualitativo.
    2. Proceso de datos contra la base de datos de UniProt Cicer arietinum (garbanzo), utilizando SpectrumMill como el motor de búsqueda de base de datos.
    3. Incluir parámetros de búsqueda como un error masivo de fragmento de 50 ppm, un error total de padres de 20 ppm, especificidad de escote de tripsina y carbamidomethyl como una modificación fija de cisteína.

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Representative Results

Cada lata de garbanzos se etiqueta para indicar los ingredientes que se agrega durante la elaboración de conservas. Los ingredientes incluyen agua, garbanzos, sal y ácido de disodio etilendiamina tetraacético (EDTA). Además, dos latas fueron etiquetados como "puede contener cloruro de calcio". Se observaron tres colores distinto forro; blanco, transparente amarillo y metálico (tabla 1).

Código de marca Sal EDTA disódico Cloruro de calcio Puede guarnición
A + Blanco
B + Blanco
C + + Amarillo
D Metálicos
E + + Blanco
F + + Amarillo
G + + + / – Blanco
H Amarillo
Me + + Amarillo
J + + + / – Amarillo

Tabla 1: Aditivos y revestimiento de poder.

Las marcas E y D tuvieron el más alto (607 g) y más bajo (567 g) masa total (garbanzos y aquafaba). El coeficiente de variación (CV) de la masa total por la poder era sólo 2%. Marca H contiene la mayor masa de garbanzo (488 g). Marca J, con la menor masa de garbanzo (335 g), fue de 31% más liviano que la marca H y tuvo el menor número de semillas (244) en cada lata (tabla 2). Marca D contiene el menor volumen de jugo en lata (110 mL) mientras que se observó el mayor volumen de jugo de marca E (225 mL). La viscosidad más alta observada, para la marca H (114.2 cP), fue de 4,3 a 20 veces mayor que la observada para otras marcas (5.7-26.4 cP). Un número de correlaciones significativas se observaron que podrían predecir la utilidad del producto enlatado para la producción de aquafaba. Peso fresco de garbanzo fue negativamente correlacionado con el volumen de jugo y correlacionó positivamente con viscosidad de jugo. Batir 100 mL de aquafaba uniformemente aumentó la espuma unos 5 veces (Vf100 = 470) inmediatamente después de mezclar con un CV de sólo ocho por ciento. Las marcas D, E y G producen la menor cantidad de espuma de 100 mL de aquafaba. Aquafaba viscosidad se correlacionó negativamente con el volumen total de la espuma por la poder (Vfcan) (tabla 3). Densidad del jugo fue el parámetro menos variable CV del 4,6% mientras que la viscosidad del jugo fue la más variable 160%. El CV de guisantes por la poder fue de 22%.

Código de marca Puede contentar
(g)
Garbanzo fwt
(g)
Semillas o puede Volumen de jugo
(mL)
Densidad de jugo
(kg/m3)
Viscosidad de jugo
(cP) 1
Vf100
(mL) 2
Vfcan
(mL / can) 3
A 588 392 454 170 1067 8,75 ± 0,27a.c. 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 30W 364 304 220 1048 6.32 ± 0,10ab 480 1056
G 598 349 280 220 1103 5.70 ± 0,13un 430 946
H 595 488 429 125 1160 114.2 ± 4.29f 500 625
Me 599 385 323 200 1009 16.12 ± 0,64d 500 1000
J 584 335 244 220 1109 5,79 ± 0.30una 510 1122
Significa 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
De CV4 2 12 21,66 22.07 4.64 160.48 8.5 23.29
1 Cada valor es presentado como la media ± SD (n = 3). Valores seguidos por letras diferentes son significativamente diferentes (p < 0.05).
2 Aumento del volumen porcentual de batir 100 mL de jugo de garbanzos.
3 Volumen total de la espuma por can
4 Coeficiente de variación (%)

Tabla 2: Valores cuantitativos de garbanzo pueden.

Puede contentar
(g)
Garbanzo fwt
(g)
Semillas /
puede
Volumen de jugo
(mL)
Densidad de jugo
(kg/m3)
Viscosidad de jugo
(cP)
Vfcan
(mL / can) 1
Puede contentar (g) 1
Garbanzo fwt (g) –0.172 1
Semillas o puede –0.442 0.664* * 1
Volumen (mL) de jugo 0.600 – 0.878* * – 0.739* * 1
Densidad (kg/m3) de jugo – 0.647* * 0.519 0.339 – 0.705* * 1
Viscosidad (cP) de jugo –0.002 0.890* * 0.474 – 0.657* * 0.512 1
Vfcan (mL / can)1 0.483 – 0.818* * – 0.639* * 0.927* * – 0.728* * –0.568 1
1 Volumen total de la espuma de una lata de producto.
Nota: Había no hay correlaciones significativas relacionadas con Vf100 otros parámetros.

Tabla 3: coeficiente de correlación.

Las propiedades funcionales de aquafaba de estos 10 productos comerciales, especialmente la espuma volumen y estabilidad de la espuma, variada significativamente (figura 1). El más alto de Vfcan ocurrió en marcas B, F, I y J con volúmenes de más de 1.000 mL. Se observan la mayor densidad de jugo y la proporción más baja de aumento de volumen en marca D. A pesar de la producción uniforme de espuma por cada 100 mL de aquafaba en todos los materiales varió grandemente la estabilidad de la espuma. Después de 1 h líquido había separado de todos los productos excepto de marca H (figura 1). Después de un almacenamiento adicional 14 h la espuma fue ida en gran parte de todas las marcas excepto marcas D y H. curiosamente D y H tenía un número de características distintivas incluyendo: 1) el garbanzo mayor masa por poder; 2) el menor rendimiento de aquafaba por poder; 3) la densidad más alta del aquafaba; y 4) la viscosidad más alta de aquafaba. Las etiquetas de los productos D y H indican que no incluyeron aditivos que no sea agua y garbanzos.

Figure 1
Figura 1 : Aquafaba espuma y el jugo de 10 garbanzos comerciales. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Semillas de garbanzo contienen 63.2-69.9% humedad y 45.6 46.5% carbono (tabla 4). El contenido de proteína más altos y más bajos se observaron en las marcas J (22.4%) y B (18.2%), respectivamente.

Código de marca Humedad (%) Carbono (%) Proteína (%)
A 67,3 ± 0,2cd 46.47 ± 0.01f 19.04 ± 0.18b
B 66,4 ± 0.4a.c. 46.24 ± 0.00e 18.24 ± 0.19a
C 67,6 ± 0,2d 45.73 ± 0.01b 18.38 ± 0.07a
D 69,9 ± 0.7e 46.43 ± 0.02f 21.99 ± 0.23f
E 66,8 ± 0,5cd 45.63 ± 0.04a 20.71 ± 0,01d
F 67,1 ± 0,2cd 46.24 ± 0.00e 22,05 ± 0.03fg
G 63.2 ± 0,4a 46.15 ± 0.01de 19.53 ± 0.08c
H 69,3 ± 0.3e 46.49 ± 0.05f 21.53 ± 0,28e
Me 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
Media ± SD (CV) 67,0 ± 1,87 (2.79) 46.20 ± 0.29 (0.63) 20.40 ± 1,57 (7.70)
Cada valor es presentado como la media ± SD (n = 3). Valores seguidos por letras diferentes son significativamente diferentes (p < 0.05).

Tabla 4: Composición de la semilla de garbanzo.

Marca E tenía la mayor masa de liofilizado (17,9 g) (tabla 5). Aquafaba de marca D tenía la más alta proteína (26,8%) y contenido de carbono (39,2%) y marca E contienen el menor contenido de proteína (23,3%).

Código de marca Liofilizado de masa (g) Humedad (%) Carbono (%) Proteína (%)
A 12.4 94.39 ± 0.02a. c. 35.46 ± 0,59de 24.91 ± 0,55cd
B NA 94.06 ± 0.01abc ND ND
C 15.7 94.41 ± 1.89a.c. 35.09 ± 0.06cd 22.65 ± 0.30una
D 11 94.07 ± 0,47abc 39.22 ± 0.02g 26.83 ± 0.06e
E 17.9 93.59 ± 0.01ab 31.28 ± 0.12un 23.36 ± 0,19b
F 15.6 94.28 ± 0.02a. c. 34,66 ± 0.06c 24.61 ± 0.15cd
G 12.7 94.70 ± 0.03a.c. 33.78 ± 0.13b 22.75 ± 0,19ab
H 15.1 92.98 ± 0.00un 37.30 ± 0.10f 24.49 ± 0,26c
Me 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
Cada valor es presentado como la media ± SD (n = 3) excepto congelar masa seca. Valores seguidos por letras diferentes son significativamente diferentes (p < 0.05). NA = no disponible. ND = no determinado

Tabla 5: Composición de aquafaba.

Marca D tenía el mayor valor de L que está asociado a la ligereza de semilla seguida de garbanzos de la marca H, por el contrario, marca J tenía el valor más bajo que indica que la semilla es más oscuro (tabla 6). Esto podría estar relacionado con valores crecientes de tiempo de cocción y calidad de la semilla. Además, esto podría ser asociado con la calidad física de la espuma resultante. Es evidente que un producto más ligero es más accesible para el uso como espesante.

Código de marca L un 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 ± 1.64una
C 58.45 ± 0.93cde 10.31 ± 0.70d 29.62 ± 2.18b
D 60.49 ± 0,55e 7.95 ± 0.69un 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 ± 1.20de 7.58 ± 0.34un 28.80 ± 1,58b
H 56.63 ± 1.78abc 10.44 ± 0.57d 26.77 ± 0.74ab
Me 56.25 ± 1.34abc 9.71 ± 1.02bcd 28.87 ± 2.51b
J 54.94 ± 0.90una 9,34 ± 0.09bcd 28.29 ± 0,64b
Cada valor es presentado como la media ± SD (n = 3). Valores seguidos por letras diferentes son significativamente diferentes (p < 0.05).

Tabla 6: Parámetros de Color de la semilla de garbanzo.

El contenido de proteína en el sobrenadante se incrementaron cuando MWCO aumentó (Tabla 7). Cuando una membrana MWCO 3 kDa fue utilizada para la filtración de aquafaba, ninguna proteína fue encontrada en el sobrenadante confirma que las proteínas presentes en el jugo de garbanzos tenían MWs mayores de 3 kDa. Como membrana que MWCO aumentó, se observaron algunas proteínas en el sobrenadante. Retenido después de diafiltration era una pelotilla gelatinoso, por lo tanto, fue disuelto en 0,02 M Tris HCl a pH 7.4 o PBS en buffer de pH 7,4.

Fracción MWCO (kDa)
3 10 50
Sobrenadante ± 0.05 0.00 g/L 0.17 ± 0,01 g/L 0,89 ± 0,01 g/L
Retenido1 0.88 ± 0.01 g/L 1.36 ± 0.00 g/L 0,82 ± 0.02 g/L
1 El retenido fue disuelto en 0,02 M Tris HCl a pH 7.4. Tendencia y resultados similares se obtuvieron cuando PBS a pH 7.4 fue utilizado como solvente.

Tabla 7: Contenido en proteínas (g/L) del sobrenadante de jugo marca H utilizando diferentes MWCO de filtrado.

Aquafaba de 10 productos de garbanzo comercialmente disponible se analizó mediante DPFSE -1H-NMR. Un espectro de 1H-NMR aquafaba anotado típico se muestra en la figura 2. Las resonancias de los constituyentes fueron asignadas según las publicaciones anteriores21. Se identificó un total de 20 compuestos como alcoholes (isopropanol, etanol, metanol), ácidos orgánicos (ácido láctico, ácido acético, ácido succínico, citrato, formiato, malato), azúcares (glucosa, sacarosa), aminoácidos (alanina) y nucleósidos (inosina, adenosina).

Figure 2
Figura 2 : Representante 1 H-NMR espectro de la región total de aquafaba. 1, Isopropanol; 2, etanol; 3, el ácido láctico; 4, alanina; 5, ácido acético; 6, glutamina; 7, ácido succínico; 8, citrato; 9, malato; 10, colina; 11, fosfocolina; 12, metanol; 13, sacarosa; 14, glucosa; 15, β-glucosa; 16, α-glucosa; 17, sacarosa; 18, inosina; 19, adenosina; 20, formiato. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Mayoría de los espectros de 1H-NMR de aquafaba de muestras comerciales (excepto las marcas E, G y J) demostrada a un trío a 1,2 ppm del grupo metilo de etanol (figura 3). Fermentación del ácido acético en aquafaba también puede ser verificada a través de la señal de acetato en 1,95 ppm. Aquafaba de marca F muestran alto nivel de ácido láctico (1,35 ppm), mientras que aquafaba de un show de alto nivel de ácido láctico y ácido succínico (2,48 ppm). El singlete a 3,2 ppm en el espectro 1H NMR de todo aquafaba investigado indica la presencia de colina. Es probable que el etanol, ácido acético y ácido láctico se producen durante el remojo de los garbanzos antes de conservas. Sacarosa, la colina y otras moléculas pueden surgir de los garbanzos como metabolitos normales.

Figure 3
Figura 3 : 1 H-NMR espectro de aquafaba de diferentes productos comerciales. 2, etanol; 3, el ácido láctico; 5, ácido acético; 8, citrato; 9, malato; 10, colina; y 11, fosfocolina. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Para entender la composición de la espuma, el espectro 1H NMR del líquido separado de la espuma después de 12 h de la marca A fue comparado con el espectro de la espuma (figura 4). Señales de protones en la región (5.0-5.4 ppm) fueron altamente enriquecidas en el espectro de la espuma. La concentración de sacarosa (3,63 ppm) fue mayor en la espuma que en el líquido. Componentes volátiles tales como el metanol (3,40 ppm), etanol (1,20 ppm), ácido láctico (1,35 ppm), ácido acético (1,95 ppm) y ácido succínico (2,48 ppm) disminuyeron en la capa de espuma, probablemente debido a la evaporación. Las señales de los protones de las proteínas (0.5-3.0 ppm, los protones de la cadena lateral del aminoácido alifático) están presentes en la espuma.

Figure 4
Figura 4 : 1 H-NMR espectro de espuma aquafaba y jugo de marca A. 1, Isopropanol; 2, etanol; 3, el ácido láctico; 4, alanina; 5, ácido acético; 6, glutamina; 7, ácido succínico; 8, citrato; 9, malato; 10, colina; 11, fosfocolina; 12, metanol; 13, sacarosa; 14, glucosa; 15, β-glucosa; 16, α-glucosa; 17, sacarosa; 18, inosina; 19, adenosina; 20, formiato; y *, polisacárido. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

El jugo de aquafaba de marca H fue sometido a con tres diferentes MWCO membranas de ultrafiltración y se compararon los espectros 1H (figura 5). La membrana de 10 kDa había separado un Polinucleótido aparente (6.5-8.5 ppm), mientras que los polisacáridos, contribuyendo picos de 5.0-5.2 ppm, pasaron por la membrana de 50 kDa. Péptido señal (0.5-2.5 ppm) fueron detectados en el filtrado de 3 kDa.

Figure 5
Figura 5 : 1 H-NMR espectro de aquafaba sometidas a filtración de membrana. 16, α-glucosa; 17, sacarosa; *, polisacárido. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Enriquecimiento de proteínas del producto H, uno que rinde la espuma más estable por la filtración de membrana seguida por SDS-PAGE del retentate reveló claras bandas de proteínas solubles de calor con MWs mayores de 3 kDa (figura 6A). Curiosamente, cinco bandas de proteínas identificados aparecieron contienen proteínas del hongo patógeno garbanzo Didymella rabiei. La mayoría de las otras proteínas perteneció a proteínas solubles de calor conocido como proteínas abundantes de embriogénesis tardía y dehidrinas (Figura 6B). Identificada la proteína de choque térmico también incluye proteínas, Defensina, histona, dismutasa de superóxido y proteína de transferencia de lípidos no específicos. Leguminin y provicillin de las proteínas de almacenamiento principales también estaban presentes.

Figure 6
Figura 6 : (A) separación de SDS-PAGE de la proteína del jugo de garbanzos; (B) identificación potencial de proteína por banda. Cinco bandas de proteínas identificadas se destacan. SALTO = tarde embriogénesis abundante proteína HSP = proteína de choque térmico. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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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 tenía viscosidad más baja y produce espumas con menor estabilidad de la espuma. Este resultado difiere de Behera et al. (2014) 22 donde se informó que el volumen de espuma micelar se redujo en presencia de sal y que la espuma colapse tasa fue retardado por la sal. Garbanzo aquafaba Obtenido de muestras cocidas con sal agregada también tenía mayor humedad y menor contenido de carbono en comparación con aquafaba de garbanzos en conserva con sal. Añadir la sal antes de cocinar el garbanzo puede han limitado de almidón y proteínas inflamación23.

Separaciones de proteínas por la filtración de membrana seguido por SDS-PAGE y el péptido identificación masa demostró que las proteínas aquafaba eran especies hidrofílico soluble en gran parte conocido calor. Curiosamente, también había evidencia de fragmentos de trípticos que sugiere que este material estaba contaminado con ascochyta blight. El análisis de NMR reveló hasta 20 pequeños solutos orgánicos como alcoholes, acetato, ácido láctico y ácido succínico. Estos resultados parecen indicar que productos de la fermentación se acumularon en el aquafaba. Estos compuestos pueden han sido producidos por los microorganismos durante el remojo de la semilla antes de la elaboración de conservas. Espectros de RMN de protón de la espuma y jugo demostrada que isoflavonas y componentes volátiles presentes en el jugo mientras la espuma contienen principalmente polisacáridos, sacarosa y proteínas. También de interés el 1H-RMN indica la presencia de los ácidos nucleicos (ADN posiblemente).

Claramente procesos de conservas afectadas aquafaba propiedades y calidad. Es posible que un consumidor podría identificar fuentes mejores de aquafaba basado en la concentración de la solución. Sobre todo una fuente podría ser seleccionada que fue enlatado sin sal agregada o EDTA. Después de abre una lata el consumidor podría medir la relación de la masa de garbanzos y aquafaba para determinar la concentración. Sin embargo, un fabricante podría estandarizar las condiciones de procesamiento y producir aquafaba estandarizado como un producto comercial.

En este péptido de investigación identificación masiva y 1H-RMN fueron utilizados para analizar la composición de aquafaba. Masa del péptido huellas dactilares aquafaba identificado proteínas que contribuyen a las propiedades espumantes. La termoestabilidad de las proteínas que se identificaron es conocida. La técnica fue lo suficientemente exigentes para identificar la presencia de proteínas asociadas con organismos fúngicos semilla. Sin embargo, varios factores podrían influir en los resultados24. Los pasos críticos son la preparación de la muestra, la purificación de proteínas, la separación antes de la electroforesis del gel, digestión de tripsina y búsqueda masiva que conduce a la identificación. Búsquedas de bases de datos de software de fragmentos trípticos de consideran la presencia de muchas modificaciones de péptidos incluyendo carbamylated Lisina Metionina oxidado, ácido piroglutámica, deamidated Asparagina, serina fosforilada, treonina y tirosina como variable modificaciones. Los golpes validados a partir del análisis de dos fases se buscan entonces con un semi-tripsina no específico C-terminal y no específico de semi-tripsina N-terminal. Tras el análisis iterativo las validaciones se proporcionan para péptidos y proteínas con una tasa de falso descubrimiento del 1%.

Protón NMR fue utilizado para determinar la presencia de moléculas orgánicas pequeñas en aquafaba. Varios compuestos fueron identificados por sus espectros. Filtración y centrifugación de las muestras aquafaba se llevó a cabo para eliminar las partículas insolubles que pueden interferir con formas de pico de NMR y menor sensibilidad. Además, supresión de solvente fue empleada para mejorar la sensibilidad del detector de NMR de moléculas que se solapan con la amplia línea de base causado por la resonancia del agua fuerte.

Protón NMR es una herramienta establecida en control de calidad de los productos alimenticios. En comparación con los métodos cromatográficos como GC/MS, LC/UV y LC/MS, 1método de H-NMR es generalmente menos sensible. Sin embargo, este método requiere muy poca preparación de la muestra y consigue resultados rápidos y amplia información en una medición25. Donde suficiente material presente 1H-NMR es también un método muy confiable para el análisis cuantitativo y elucidación de la estructura química de compuestos desconocidos.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Esta investigación fue apoyada por el Instituto de Educación Internacional del fondo de rescate de erudito (IIE-SRF).

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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Comments

3 Comments

  1. Aquafaba, the water produced by canning chick peas, is widely described on the internet but little is known of its rheology, its cooking properties have not previously been reported in a peer reviewed forum, and it is not known if this material is stable. There is just one peer-reviewed publication using the term aquafaba (Shim et al., 2018).

    Reply
    Posted by: Anonymous
    February 15, 2018 - 5:35 PM
  2. Which five bands are from Didymella? The yellow bands or the purple ones?

    Reply
    Posted by: c V.
    February 20, 2018 - 3:49 PM
  3. Thank you for your interest in our paper and for your comments.
    Five accession numbers in yellow highlighting are ones associated with Didymella rabiei. Please visit http://www.uniprot.org/uniprot/A0A163DU27

    Reply
    Posted by: Anonymous
    February 21, 2018 - 8:34 PM

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