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Composição e propriedades de Aquafaba: água recuperada de grão de bico enlatado comercialmente

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Summary

Aquafaba é um suco viscoso de grão de bico enlatado, quando agitado vigorosamente, produz uma espuma branca relativamente estável ou espuma. O objetivo principal da pesquisa é identificar os componentes do aquafaba que contribuem viscosifying/espessamento propriedades usando ressonância magnética nuclear (NMR), ultrafiltração, eletroforese e peptídeo massa fingerprinting.

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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

Grão de bico e outras leguminosas são comumente vendidas como produtos enlatados, embalados em uma solução espessa ou uma salmoura. Esta solução recentemente foi mostrada para produzir espumas estáveis e emulsões e pode atuar como um espessante. Recentemente o interesse neste produto tem sido reforçada através da internet, onde propõe-se que esta solução, agora chamada aquafaba por uma crescente comunidade, pode ser usado um substituto para a proteína de ovo e leite. Como aquafaba é ambos novos e sendo desenvolvido por uma comunidade baseada na internet pouco é conhecido de sua composição ou propriedades. Aquafaba foi recuperado 10 produtos comerciais de grão de bico enlatado e correlações entre aquafaba composição, densidade, viscosidade e propriedades de espuma foram investigadas. Proton NMR foi usado para caracterizar a composição aquafaba antes e depois de ultrafiltração por membranas com corte de peso molecular diferente offs (MWCOs de 3, 10 ou 50 kDa). Um protocolo para eletroforese e peptídeo impressões digitais em massa também é apresentada. Esses métodos forneceram informações valiosas sobre componentes responsáveis pela aquafaba propriedades funcionais. Esta informação permitirá o desenvolvimento de práticas para produzir produtos de padrão comercial aquafaba e pode ajudar os consumidores a selecionar produtos de utilidade superior ou consistente.

Introduction

Cada vez mais estão sendo desenvolvidos produtos vegetarianos que imitam as propriedades da carne, leite e ovos. As propriedades funcionais dos pulsos são importantes em seus usos atuais em aplicações de alimentos e suas propriedades estão a ser exploradas no desenvolvimento de substitutos para proteína animal. Por exemplo, as vendas de lácteos alternativas eram US $ 8,8 bilhões USD em 2015 e este mercado está crescendo rapidamente. Este mercado é projetado para crescer para US $ 35,06 bilhões em 2024. Além disso, a tendência da procura de substitutos do leite à base de plantas é, em parte, um resultado de preocupações com a saúde do consumidor em relação a colesterol, antibióticos e hormônios de crescimento, muitas vezes usados na produção de leite1. Da mesma forma, proteína vegetal e mercados de sucedâneo de ovo hidrocoloide estão expandindo rapidamente, e uma taxa de crescimento composto anual de 5,8% é esperada para estes materiais nos próximos 8 anos com vendas de US $ 1,5 bilhões USD esperado em 20262. Um número crescente de consumidores prefere fontes de proteína de vegan, alérgeno reduzido dietas e menor pegada de carbono para produtos alimentares. Demanda por produtos à base de pulso, especialmente de lentilha, grão de bico e feijão faba estão crescendo constantemente devido o teor de alta proteína, fibra dietética e baixo teor de gordura saturada dos pulsos3. Pulsos também contêm fitoquímicos com atividade biológica potencialmente benéficos4.

Entidades comerciais, cientistas e pessoas privadas tomaram diferentes abordagens para comunicar que as propriedades de qualidade de grão de bico com base substitutos de ovo e leite. Gugger et al. 5 produzido um produto leite de grãos de amido alta incluindo feijão adzuki e grão de bico. Em seus métodos descritos os proponentes tentaram mostrar que seu produto é único e diferente de "aquafaba"6. Em outra abordagem comercial elucidada por Tetrick et al substituto de ovo 7 uma planta-baseado foi desenvolvido. Seu pedido de patente descreve métodos de combinação de farinha de pulso com espessantes conhecidos que emulam a função da clara de ovo em materiais cozidos. Fórmulas típicas incluem farinha de pulso de 80-90% e aditivos de espessamento de 10-20%.

Pares literatura também indica a funcionalidade possível com grão de bico e demonstrou que frações proteicas albumina, obtidas a partir de farinha de grão de bico kabuli e desi têm propriedades de boa emulsificação. Também encontraram um efeito significativo de origem de grão de bico em albumina rendimento e desempenho8.

Após o relatório inicial de internet, descrevendo "aquafaba" pelo chef francês Joël Roessel, um movimento do código aberto está mostrando a utilidade do aquafaba como um substituto da clara de ovo e proteína de leite em muitas aplicações de comida. Existem muitas páginas da Web altamente vistas e vídeos do YouTube mostrando a incorporação de aquafaba em alimentos que emulam as qualidades de gelo cream, merengue, ovos mexidos, queijo, maionese e creme chantilly. A maioria dos pioneiros fornecendo aplicações open source de aquafaba (receitas) obter seu material por esticar o grão de bico enlatado e usando o líquido em suas receitas. Estes indivíduos são principalmente os cientistas não treinados. Seções de video Comentários indicam que os inquiridos têm copiado as receitas e alguns não conseguiram replicar os sucessos dos defensores aquafaba.

As três abordagens (empresarial, científica e de código aberto) para o desenvolvimento de substitutos de leite e ovos têm mérito, mas estão faltando uma dimensão importante. Cientistas aplicados, cientistas básicos indivíduos promulgação de produtos à base de pulso incompleta caracterizada e padronizou seu material de entrada. Padronização de um produto para um uso específico é uma prática industrial normal. Cultivares de grão de bico não tem sido padronizados para aquafaba qualidade e práticas de produção de conservas industriais são padronizadas para produzir o grão de bico consistente não aquafaba.

Com base em estudos de outras commodities, é previsível que tanto o genótipo e o ambiente contribuirá para a qualidade de aquafaba de pulso. É sabido que tanto o genótipo e o meio ambiente afetam de grão de bico kabuli enlatar propriedades9. Normalmente, os efeitos genotípicos são grandes entre espécies relacionadas e menores dentro de membros de uma espécie. Variação nas propriedades físicas e químicas pode ser minimizada através da preservação de identidade que permite a seleção de cultivares com propriedades desejadas. Efeitos ambientais também podem ser grandes e são gerenciados pela avaliação da qualidade e mistura de desempenho padrão em específico testes10.

Existem muitas cultivares geneticamente distintas de grão de bico na produção comercial. Para exemplos, centro de desenvolvimento da cultura da Universidade de Saskatchewan, uma importante fonte de germoplasma comercial de grão de bico, lançou 23 cultivares de grão de bico desde 1980, dos quais 6 são atualmente recomendados para cultivo no Canadá. Enquanto manuscritos científicos frequentemente descrevem o cultivar utilizado em um estudo, as patentes e páginas de internet que foram inquiridas não indicaram o cultivar utilizado ou a proveniência do grão de bico. A padronização de cultivares e manipulação pode ajudar os usuários a aumentar o seu sucesso no uso de grão de bico, mas esta informação não está disponível em produtos de grão de bico enlatado.

O objetivo desta pesquisa é determinar os componentes de aquafaba que contribuem Propriedades de formação de espuma. Aqui, foram comparadas as propriedades reológicas de aquafaba de marcas comerciais de grão de bico e as propriedades químicas foram estudadas por NMR e electroforese do peptide mass fingerprinting. A nosso conhecimento, esta é a primeira pesquisa que descreve a composição química e as propriedades funcionais dos componentes viscosifier aquafaba.

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Protocol

Separação de Aquafaba de grão de bico

  1. Obter as latas de ervilhas de pintainho de loja de conveniência local e abrir com um manual de abridor de lata.
  2. Latas de rótulo da para J.
  3. Grão de bico separado de aquafaba utilizando um aço inoxidável malha coador de cozinha e pesa os separados de grão de bico e aquafaba.

Obter uma amostra de representante de grão de bico e Aquafaba para análise química.

  1. Selecione aleatoriamente dez grão de bico depois de drenar o aquafaba para determinar o teor de umidade.
  2. Coloque o grão de bico selecionado em uma forma de secagem e calor a 100 ± 2 ° C para 16-18 h em um forno de secagem.
  3. Após a secagem, moa o grão de bico a um pó para utilização posterior (por exemplo, proteína e carbono análise de conteúdo).
  4. Aquafaba de congelamento e espuma de aquafaba de cada fonte a-20 ° C e em seguida seco em um secador de gelo. O aquafaba seca será usado para a determinação de conteúdo de nitrogênio e carbono.

Propriedades funcionais de Aquafaba

  1. Determine a viscosidade de aquafaba a 25 ° C, usando uma xícara de casca de n º 2.
    1. Mergulhe a Copa do escudo do aquafaba.
    2. Registrar o tempo necessário para esvaziar o copo11. Um timer é iniciado quando a taça foi levantada a partir do aquafaba e parou quando para o fluxo deixando o copo.
    3. A viscosidade de aquafaba pode ser verificada por um gráfico fornecido com o copo que se relaciona a viscosidade e tempo de drenagem.
  2. Capacidade de formação de espuma
    1. Misture a solução de aquafaba (100 mL) em uma tigela de aço inoxidável com um misturador da mão em configuração de velocidade de 10 por 2 min.
    2. Registre o volume de espuma imediatamente após a mistura de 100 mL da solução de aquafaba como Vf100 , colocando a espuma em um copo graduado de medição.
    3. Permitir que a espuma suportar e seca ao longo do tempo para observar a estabilidade da espuma e obter uma amostra de espuma seca.

Parâmetros de cor das sementes de grão de bico

  1. Selecione aleatoriamente sementes de grão de bico de cada lata para determinação de cor.
  2. Calibre o colorímetro de laboratório Hunter usando padrões de referência, preto e branco antes de medições.
  3. Valores de coordenadas de cor são determinados pelo laboratório CIE sistema12, incluindo o L (positivo representa branco e 0 representa escura), um (positivo é negativo e vermelho é verde) e b (positivo é amarelo e negativo é azul) em triplicata, com luz do dia 65°.

Proteína e conteúdo de carbono

  1. Determine o conteúdo de proteína e carbono por combustão usando um analisador elementar13. Teor de proteínas é estimado como conteúdo de nitrogênio multiplicado por 6,2514.

Teor de umidade

  1. Determine o conteúdo de umidade de sementes e aquafaba pelo aquecimento de amostras a 100 ± 2 ° C para 16-18 h em uma secagem forno15.

Espectrometria de RMN

  1. Preparação da amostra
    1. Antes da espectrometria, centrifugar amostras de aquafaba a 9200 × g por 10 min. Após a centrifugação, passe o sobrenadante através de um filtro de seringa 0.45 µm (filtro de seringa de 25mm com membrana de politetrafluoretileno (PTFE)). Transferir a amostra aquafaba (0,4 mL) para um tubo de NMR wuth 50mg adicionado óxido de deutério dentro e sujeito a amostra para análise de NMR.
    2. Para a amostra de espuma seca descrita anteriormente, a amostra (25 mg) está em óxido de deutério (500 mg) e a solução é submetida à análise de NMR.
    3. Coloque todas as amostras para 13C-NMR e 1H-NMR em tubos de 5mm tampado NMR. Adicionar óxido de deutério e 3-(trimetilsilil) propiônico-2,2,3,3-d4 sal sódico do ácido (TMSP) para cada tubo NMR para fornecer um sinal de bloqueio solvente e agir como um padrão interno, respectivamente.
  2. Condições de NMR
    1. Adquirir espectros proton NMR com um campo de alto semelhante espectrômetro NMR ou 500 MHz NMR) com pelo menos 16 varreduras por espectro usando uma água supressão do programa tais como o giro de gradiente de campo dupla pulsação echo proton NMR (DPFGSE-NMR) sequência de pulso16.
    2. Ajuste o deslocamento espectral para colocar o pico TMSP 0 ppm, em seguida, usar o software de integração para determinar a quantidade relativa de compostos presentes.

Eletroforese

Nota: Para esta etapa, aquafaba que rendeu a espuma mais estável (tipo H) foi selecionado. Esta marca não continha sal.

  1. Preparação da amostra
    1. Introduzir o aquafaba para o reservatório superior de três centrífugas regenerado celulose ultrafiltração dispositivos cada com corte de peso molecular diferente offs (MWCOs) de 3, 10 ou 50 kDa.
    2. Coloque as unidades de filtro centrífugo em uma centrífuga apropriada a 4 ° C e centrifugar 3900 × g por 2 h para obter fracções de sobrenadante e retentate. As frações sobrenadante foram usadas para 1análise de H-NMR de moléculas menores na ausência de espécies de maior peso molecular (MW). A fração de retentate 3 kDa membrana foi usada para a separação eletroforética como acreditava-se que esta membrana manteria a maioria das proteínas.
    3. Estimar o conteúdo de proteína de ambos sobrenadante e retenate usando um método de Bradford modificado usando albumina de soro bovino como um padrão17.
    4. Colocar as amostras de frações sobrenadante e retentate em tubos de Eppendorf e submeter essas frações a tremer com uma frequência de 25 por s (10 min) em um agitador adequado18. Observe a solução abalada para determinar se uma espuma tem formado de tremer.
    5. Dissolva o retentate adicionando 2,0 mL de água destilada para o dispositivo de ultrafiltração para um segundo tratamento de centrifugação alcançar diafilteration. Sujeite o aparelho de ultrafiltração para uma segunda centrifugação a 4 ° C e 3900 × g por 2 h.
    6. Misture o retentate (0,025 g) com 1 mL de 0,02 M Tris-HCl pH 7.4 ou tampão fosfato salino (PBS) pH 7,4 para dissolver proteína.
    7. Centrifugue a mistura a 21000 x g por 1 min.
    8. Use o sobrenadante para determinar o teor de proteínas usando o Bradford modificado como mencionado anteriormente.
  2. Separação eletroforética
    Nota: A 3 kDa MWCO membrana retentate (descrito acima) está sujeita a separação eletroforética usando electroforese em gel polyacrylamide do sulfato dodecyl de sódio (SDS-PAGE).
    1. Prepare o gel de poliacrilamida usando o gel de poliacrilamida resolução 15% e um gel de empilhamento de poliacrilamida 5%.
    2. Aplica uma amostra de 20 µ g de proteína para uma faixa do gel e PageRuler Prestained proteína escada com um intervalo de 10-170 kDa um gel de polyacrylamide separado Lane.
    3. Sujeite os géis de uma corrente elétrica em um sistema de célula de Tetra mini proteína alterada de Laemmli (1970)19. Para a electroforese do condições de funcionamento, gel de coloração e descoloração siga Ratanapariyanuch et al (2012) 20.

Peptide Mass Fingerprinting

Nota: Corte bandas do gel de SDS-PAGE 3 retentate kDa (MWs de aproximadamente 8, 10, 13, 14, 15, 20, 22, 31, 37, 55 e 100 kDa) para a digestão de tripsina de acordo com Ratanapariyanuch et al. (2012) 20 e realizar a análise espectral em massa.

  1. Digestão em-gel
    1. De manchar as bandas duas vezes por imersão em 100 µ l de 200mm bicarbonato de amónio (NH4HCO3) em 50% acetonitrila (ACN) e incube a 30 ° C por 20 min.
    2. Após a conclusão de coloração, tratar as amostras de gel com o Grupo ACN (100 µ l) por 10 min e em seguida seco sob vácuo, usando um centrífugo evaporador a vácuo, durante 15 minutos à temperatura ambiente.
    3. Mergulhe as amostras de gel de secas em 100 µ l de 10mm ditiotreitol (DTT) em solução de3 mM 100 NH4HCO e incubar a 56 ° C durante 1 h.
    4. Remover excesso reduzindo buffer e substituí-lo com 100 µ l de tampão [100mm iodoacetamide em água de grau de espectrometria de massa (MS)] de alquilação.
    5. Incube as amostras de gel à temperatura ambiente no escuro por 30 min.
    6. Amostras de gel de lavar duas vezes com 200mm NH4HCO3 (100 µ l), encolher os géis mergulhando-os no Grupo ACN (100 µ l), re-inchar os géis com 200mm NH4HCO3 (100 µ l) e encolher novamente, tratando com o Grupo ACN (100 µ l).
    7. Escorra o ACN e secar as amostras de gel de vácuo em um evaporador a vácuo centrífugo por 15 min.
    8. Re-inchar gel seco amostras usando buffer de tripsina 20 µ l (50 tripsina ng / µ l em mM 1:1,200 NH4HCO3: solução de tripsina) seguido por adição de 30 µ l de 200mm NH4HCO3 para cada amostra.
    9. Incube as amostras em uma Thermomixer durante a noite a 30 ° C, com agitação a 300 rpm.
    10. Pare a reação de digestão do trypsin adicionando 1/10 do ácido de trifluoracetic 1% do volume final (o volume da mistura após a etapa 8) e extrair os peptídeos tryptic do gel de amostras usando 100 µ l de ácido de trifluoracetic de 0,1% em 60% do Grupo ACN e seco sob vácuo, usando uma centrífuga evaporador a vácuo.
    11. Loja tryptic peptídeos em-80 ° C, antes da análise por espectrometria de massa.
  2. Espectrometria de massa
    1. Reconstituir os peptídeos tryptic adicionando 12 µ l de água de grau MS: ACN: ácido fórmico (97:3:0.1, v/v) e, em seguida, vórtice para 1 a 2 min dissolver peptídeos.
    2. Centrifugue a solução resultante a 18.000 g durante 10 minutos a 4 ° C.
    3. Transferi alíquotas de solução (10 µ l) para frascos de MS para análise de líquidos em tandem-cromatografia de espectrometria de massas (LC-MS/MS) em um espectrômetro de massa quadrupolo tempo-de-voo (QTOF) equipado com um aparelho de cromatografia líquida e uma interface de LC-MS.
    4. Realizar a separação cromatográfica peptídeo usando um HPLC-Chip de alta capacidade: constituído por uma coluna de enriquecimento nL 360 e uma coluna analítica de 75 µm × 150 mm, ambos embalados com 180 C18-A, Å, µm 3 da fase estacionária.
    5. Carregar amostras para a coluna de enriquecimento com 0,1% de ácido fórmico na água com um caudal de 2,0 µ l/min.
    6. Transferi as amostras da coluna de enriquecimento para a coluna analítica.
    7. Condições de separação do peptide são: um sistema linear de gradiente solvente consistindo de um (ácido fórmico 0,1% em água) de solvente e solvente B (0,1% ácido fórmico no Grupo ACN). O gradiente linear começa com 3% de solvente B que aumenta para 25% solvente B mais de 50 min. Posteriormente, solvente B aumenta de 25 a 90% mais de 10 min a uma taxa de fluxo de 0,3 µ l/min.
    8. Adquirir o íon positivo-electrospray massa espectral dados usando uma tensão capilar fixado em 1900 V, o íon fragmento fixado em 360 V e o gás de secagem (nitrogênio) definir a 225 ° C com uma vazão de 12,0 L/min.
    9. Coletar resultados espectrais sobre uma escala de massa de 250-1700 (massa/carga; m/z) a uma taxa de verificação de dados de MS/MS coletar espectros/s. 8 ao longo de um intervalo de 50-1700 m/z e uma largura de isolamento conjunto de 1,3 unidades de massa atômica. Selecione os íons de precursor mais intensos de top 20 para cada verificação de MS para tandem MS com uma exclusão de ativo de 0,25 min.
  3. Identificação de proteínas
    1. Converta dados espectrais em um formato de dados de massa/carga usando Software de análise qualitativa Agilent MassHunter.
    2. Processar dados no banco de dados UniProt Cicer arietinum (grão de bico), usando SpectrumMill como o motor de busca de banco de dados.
    3. Inclua parâmetros de pesquisa como um erro em massa do fragmento de 50 ppm, um erro de massa pai de 20 ppm, especificidade de clivagem de tripsina e carbamidomethyl como uma modificação fixa de cisteína.

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Representative Results

Cada lata de grão de bico é rotulada para indicar os ingredientes adicionados durante a produção de conservas. Ingredientes incluídos água, grão de bico, sal e ácido de dissódico etilenodiamina etilenodiaminotetracético (EDTA). Além disso, duas latas foram rotuladas como "pode conter cloreto de cálcio". Observaram-se três cores distintas de forro; branco, amarelo e claras metálico (tabela 1).

Código de marca Sal Dissódico EDTA Cloreto de cálcio Pode o forro
A + - - Branco
B + - - Branco
C + + - Amarelo
D - - - Metálico
E + + - Branco
F + + - Amarelo
G + + + /- Branco
H - - - Amarelo
Eu + + - Amarelo
J + + + /- Amarelo

Tabela 1: Aditivos e forro de lata.

Marcas E e D tinham o mais alto (607 g) e menores (567 g) massa total (grão de bico mais aquafaba). O coeficiente de variação (CV) da massa total por lata era apenas 2%. Marca H contido a maior massa de grão de bico (488 g). Marca J, com a menor massa de grão de bico (335 g), foi 31% mais leve do que a marca H e teve o menor número de sementes (244) em cada lata (tabela 2). Marca D contido o menor volume de suco na lata (110 mL), enquanto o maior volume de suco foi observado para a marca E (225 mL). A viscosidade mais alta observada, para a marca H (114.2 cP), foi 4.3 a 20 vezes maior do que o observado para outras marcas (5.7-26,4 cP). Um número de correlações significativas foram observado que podem predizer a utilidade do produto enlatado para produzir aquafaba. Peso fresco de grão de bico foi negativamente correlacionado com o volume de suco e positivamente correlacionado com a viscosidade do suco. 100 mL de aquafaba de chicoteamento uniformemente aumentou cerca de 5 vezes a espuma (Vf100 = 470) imediatamente após a mistura com um CV de apenas oito por cento. Marcas D, E e G produziram a menor quantidade de espuma de 100 mL de aquafaba. Aquafaba viscosidade foi negativamente correlacionada com o volume de espuma total por lata (Vfcan) (tabela 3). Densidade do suco foi o parâmetro menos variável CV de 4,6% enquanto a viscosidade do suco foi a variável mais 160%. O CV de ervilhas por lata foi 22%.

Código de marca Pode de conteúdo
(g)
Grão de bico fwt
(g)
Sementes/lata Volume de suco
(mL)
Densidade do suco
(kg/m3)
Viscosidade do suco
(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 ± 0,24Aguiar 405 911
F 602 364 304 220 1048 6.32 ± 0,10Aguiar 480 1056
G 598 349 280 220 1103 5.70 ± 0,13um 430 946
H 595 488 429 125 1160 114,2 ± 4.29f 500 625
Eu 599 385 323 200 1009 16.12 ± 0,64d 500 1000
J 584 335 244 220 1109 5,79 ± 0,30um 510 1122
Quer dizer 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
CV4 2 12 21,66 22.07 4.64 160.48 8.5 23.29
1 Cada valor é apresentado como a média ± DP (n = 3). Valores seguidos por letras diferentes são significativamente diferentes (p < 0,05).
2 Aumento de volume por cento de chicotear a 100 mL de suco de grão de bico.
3 Volume de espuma total por lata
4 Coeficiente de variação (%)

Tabela 2: Valores quantitativos de grão de bico podem.

Pode de conteúdo
(g)
Grão de bico fwt
(g)
Sementes /
pode
Volume de suco
(mL)
Densidade do suco
(kg/m3)
Viscosidade do suco
(cP)
Vfcan
(mL / can) 1
Pode de conteúdo (g) 1
Fwt de grão de bico (g) –0.172 1
Sementes/lata –0.442 0.664* * 1
Volume (mL) de suco 0,600 – 0.878* * – 0.739* * 1
Densidade (kg/m3) de suco – 0.647* * 0.519 0.339 – 0.705* * 1
Viscosidade do suco (cP) –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 Volume total da espuma de uma lata do produto.
Nota: Não havia nenhum correlações significativas relacionadas Vf100 com outros parâmetros.

Tabela 3: coeficiente de correlação.

As propriedades funcionais de aquafaba destes 10 produtos comerciais, especialmente o volume de espuma e estabilidade de espuma, variadas significativamente (Figura 1). A maior Vfcan ocorreu na marcas B, F, I e J com volumes acima de 1.000 mL. A maior densidade de suco e a relação de aumento de volume mais baixa foram observados em marca D. Apesar do rendimento uniforme de espuma por 100 mL de aquafaba em todos os materiais, a estabilidade da espuma variou muito. Após 1 h líquido tinha se separado de todos os produtos exceto da marca H (Figura 1). Após um armazenamento adicional 14 h a espuma se foi em grande parte de todas as marcas exceto marcas D e H. Curiosamente, D e H teve um número de propriedades distintivas, incluindo: 1) o grão de bico maior massa por lata; 2) o menor rendimento de aquafaba por pode; 3) a maior densidade de aquafaba; e 4) a viscosidade mais elevada de aquafaba. Os rótulos em produtos D e H indicavam sem aditivos incluídos, excepto a água e grão de bico.

Figure 1
Figura 1 : Aquafaba espuma e suco de 10 grão comercial. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Sementes de grão de bico continham 63,2-69,9% umidade e 45,6-46,5% carbono (tabela 4). O conteúdo de proteína mais altos e mais baixos foram observado em marcas J (22,4%) e B (18,2%), respectivamente.

Código de marca Umidade (%) 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 ± 0,19uma
C 67.6 ± 0.2d 45.73 ± 0.01b 18.38 ± 0,07um
D 69.9 ± 0,7e 46.43 ± 0,02f 21,99 ± 0.23f
E 66.8 ± 0,5cd 45.63 ± 0,04um 20.71 ± 0,01d
F 67,1 ± 0,2cd 46.24 ± 0,00e 22.05 ± 0,03fg
G 63.2 ± 0.4um 46.15 ± 0,01de 19.53 ± 0,08c
H 69.3 ± 0,3e 46.49 ± 0,05f 21.53 ± 0,28e
Eu 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
Média ± DP (CV) 67,0 ± 1,87 (2.79) 46.20 ± 0,29 (0,63) 20.40 ± 1,57 (7,70)
Cada valor é apresentado como a média ± DP (n = 3). Valores seguidos por letras diferentes são significativamente diferentes (p < 0,05).

Tabela 4: Composição da semente de grão de bico.

Marca E teve a maior massa de liofilizados (17,9 g) (tabela 5). Aquafaba obtido de marca D teve a proteína mais elevada (26,8%) e conteúdo de carbono (39,2%) e marca E continham o menor teor de proteína (23,3%).

Código de marca Liofilizadas massa (g) Umidade (%) Carbono (%) Proteína (%)
A 12.4 94.39 ± 0,02a.c. 35.46 ± 0,59de 24.91 ± 0.55cd
B AT 94.06 ± 0,01abc ND ND
C 15,7 94.41 ± 1.89a.c. 35.09 ± 0,06cd 22.65 ± 0,30um
D 11 94.07 ± 0,47abc 39.22 ± 0,02g 26.83 ± 0,06e
E 17,9 93.59 ± 0,01Aguiar 31.28 ± 0,12um 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 ± 0,19Aguiar
H 15.1 92.98 ± 0,00um 37.30 ± 0,10f 24.49 ± 0,26c
Eu 16.3 93.63 ± 0,00Aguiar 35.85 ± 0,00e 23.20 ± 0,02Aguiar
J 13.1 95.12 ± 0,00c 34.77 ± 0,05c 25,22 ± 0,44d
Cada valor é apresentado como a média ± DP (n = 3) exceto congelar a massa seca. Valores seguidos por letras diferentes são significativamente diferentes (p < 0,05). Nd = não disponível. ND = não determinado

Tabela 5: Composição de aquafaba.

Marca D teve o maior valor de L que é associado à leveza de sementes, seguida de grão de bico da marca H, por outro lado, a marca J teve o menor valor que indica que a semente é mais escura (quadro 6). Isso pode estar relacionado aos valores de aumento do tempo de cozedura e/ou qualidade de sementes. Além disso, pode ser associado com a qualidade física da espuma resultante. É evidente que um produto mais leve é mais desejável para o uso como um espessante.

Código de marca L um b
A 58.02 ± 0,96cd 8.64 ± 0,95abc 27.23 ± 1,14Aguiar
B 57.66 ± 1,92bcd 8,66 ± 0,97abc 24.84 ± 1,64um
C 58.45 ± 0,93cde 10,31 ± 0,70d 29.62 ± 2.18b
D 60.49 ± 0.55e 7,95 ± 0,69um 27.74 ± 0,87b
E 55.65 ± 1,16ab 9.92 ± 0,28cd 27.39 ± 0,87Aguiar
F 57.25 ± 0,52bcd 8.51 ± 0,58Aguiar 28.09 ± 1.16b
G 59.02 ± 1,20de 7.58 ± 0,34um 28.80 ± 1.58b
H 56.63 ± 1,78abc 10.44 ± 0,57d 26.77 ± 0,74Aguiar
Eu 56.25 ± 1,34abc 9.71 ± 1,02bcd 28,87 ± 2,51b
J 54.94 ± 0.90um 9.34 ± 0,09bcd 28.29 ± 0,64b
Cada valor é apresentado como a média ± DP (n = 3). Valores seguidos por letras diferentes são significativamente diferentes (p < 0,05).

Tabela 6: Parâmetros de cor das sementes de grão de bico.

O conteúdo de proteína no sobrenadante aumentou quando MWCO aumentada (tabela 7). Quando uma membrana MWCO 3 kDa foi usada para filtragem do aquafaba, sem proteína foi encontrada no sobrenadante confirmando que as proteínas presentes no suco-de-bico tinham MWs maiores que 3 kDa. Como membrana que MWCO aumentou, observaram-se algumas proteínas no sobrenadante. O retentate depois diafiltration foi uma pelota gelatinosa, portanto, foi dissolvida em 0,02 M Tris-HCl pH 7.4 ou PBS em tampão de pH 7,4.

Fração MWCO (kDa)
3 10 50
Sobrenadante ± 0,05 0,00 g/L 0.17 ± 0,01 g/L 0,89 ± 0,01 g/L
Retentate1 0,88 ± 0,01 g/L 1,36 ± 0,00 g/L 0,82 ± 0,02 g/L
1 O retentate foi dissolvido em 0,02 M Tris-HCl pH 7,4. Tendência e resultados semelhantes foram obtidos quando PBS pH 7,4 foi usado como solvente.

Tabela 7: Teor de proteínas (g/L) do sobrenadante da filtragem suco marca H usando MWCO diferente.

Aquafaba de 10 produtos comercialmente disponíveis de grão de bico foi analisada usando DPFSE -1H-NMR. Um espectro de 1H-NMR aquafaba anotado típico é retratado na Figura 2. As ressonâncias dos constituintes foram atribuídas de acordo com as publicações anteriores21. Um total de 20 compostos foram identificados, incluindo álcoois (isopropanol, etanol, metanol), ácidos orgânicos (ácido láctico, ácido acético, ácido succínico, citrato, malato, formiato), açúcares (glicose, sacarose), aminoácidos (alanina) e nucleosídeos (inosina, adenosina).

Figure 2
Figura 2 : Representante 1 H-NMR espectro da região total de aquafaba. 1, Isopropanol; 2, etanol; 3, o ácido láctico; 4, alanina; 5, ácido acético; 6, glutamina; 7, ácido succínico; 8, citrato; 9, malato; 10, colina; 11, fosfocolina; 12, metanol; 13, sacarose; 14, glicose; 15, β-glicose; 16, α-glicose; 17, sacarose; 18, inosina; 19, adenosina; 20, formiato. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

A maioria dos espectros de H-NMR 1de aquafaba de amostras comerciais (exceto marcas E, G e J) mostrou uma tercina 1,2 ppm do grupo metila de etanol (Figura 3). Fermentação de ácido acético em aquafaba também pode ser verificada através do sinal de acetato em 1,95 ppm. Aquafaba da marca F mostrar alto nível de ácido láctico (1,35 ppm), durante a aquafaba de um show de alto nível de ácido láctico e ácido succínico (2,48 ppm). O singlet a 3,2 ppm em todos os espectros 1H-NMR aquafaba investigado indica a presença de colina. É provável que o etanol, ácido acético e ácido láctico são produzidos durante a maceração do grão de bico antes de conservas. Sacarose, colina e outras moléculas possam derivar o grão de bico como metabólitos normais.

Figure 3
Figura 3 : 1 H-NMR espectro de aquafaba de produto comercial diferente. 2, etanol; 3, o ácido láctico; 5, ácido acético; 8, citrato; 9, malato; 10, colina; e 11, fosfocolina. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Para entender a composição da espuma, o espectro 1H-NMR do líquido separa a espuma após 12 h da marca A foi comparado com o espectro da espuma (Figura 4). Sinais de prótons na região (5.0-5.4 ppm) foram altamente enriquecidos no espectro de espuma. A concentração de sacarose (3,63 ppm) foi maior na espuma do que no líquido. Componentes voláteis como metanol (3,40 ppm), etanol (1,20 ppm), ácido láctico (1,35 ppm), ácido acético (1,95 ppm) e ácido succínico (2,48 ppm) diminuíram na camada de espuma, provavelmente devido a evaporação. Sinais de próton de proteínas (0.5-3.0 ppm, os prótons da cadeia lateral de aminoácidos alifáticos) estão presentes na espuma.

Figure 4
Figura 4 : 1 H-NMR espectro de espuma aquafaba e suco da marca r. 1, Isopropanol; 2, etanol; 3, o ácido láctico; 4, alanina; 5, ácido acético; 6, glutamina; 7, ácido succínico; 8, citrato; 9, malato; 10, colina; 11, fosfocolina; 12, metanol; 13, sacarose; 14, glicose; 15, β-glicose; 16, α-glicose; 17, sacarose; 18, inosina; 19, adenosina; 20, formiato; e *, polissacarídeo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

O suco de aquafaba da marca H foi submetido a ultrafiltração usando três diferentes MWCO membranas e foram comparados os espectros de 1H (Figura 5). A membrana de 10 kDa separados uma aparente polinucleotídicas (6,5-8,5 ppm), enquanto os polissacarídeos, contribuindo com picos de 5,0-5,2 ppm, foram passados pela membrana 50 kDa. Sinais de peptídeo (0.5-2.5 ppm) foram detectados no filtrado 3 kDa.

Figure 5
Figura 5 : 1 H-NMR espectro de aquafaba sujeito a filtração em membrana. 16, α-glicose; 17, sacarose; *, polissacarídeo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Enriquecimento de proteínas do produto H, aquele produzindo a espuma mais estável por filtração em membrana seguida por SDS-PAGE do retentate revelou bandas claras de proteínas solúveis de calor com o MWs maiores que 3 kDa (figura 6A). Curiosamente, cinco bandas de proteínas identificadas apareceram contém proteínas do fungo patogênico de grão de bico sativum ramos. A maioria das outras proteínas pertencia a proteínas solúveis de calor conhecida como tarde proteínas abundantes de embriogênese e dehydrins (Figura 6B). Identificadas proteínas também incluído calor choque proteína defensina, histona, lipídios não-específica transferência proteína e superóxido dismutase. Leguminin e provicillin de proteínas de armazenamento principais também estavam presentes.

Figure 6
Figura 6 : (A) separação de SDS-PAGE das proteínas do suco de grão de bico; (B) potencial identificação de proteínas por banda. Cinco bandas de proteínas identificadas são destacadas. LEAP = tarde embriogênese abundante proteína HSP = proteína de choque do calor. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

Nesta pesquisa, encontramos essa aquafaba de grão de bico de diferentes fontes comerciais produz espumas que variam em composição química e Propriedades (volume e estabilidade de espuma). Houve uma correlação positiva entre aquafaba viscosidade e teor de umidade. Aumento de volume de espuma (Vf100) não foi relacionado para esses parâmetros. Aditivos tais como sal e dissódico EDTA pode suprimir a viscosidade e estabilidade de espuma, como aquafaba de grão de bico enlatado com estes aditivos tinha menor viscosidade e produzido espumas com menor estabilidade de espuma. Este resultado difere de Behera et al. (2014) 22 , onde foi relatado que o volume de espuma micélica foi reduzido na presença de sal e que espuma colapso taxa foi retardado por sal. Aquafaba de grão de bico, obtido de amostras cozinhadas com sal adicionado também teve maior umidade e menor conteúdo de carbono em comparação com aquafaba de grão de bico enlatado com sal. Adição de sal antes de cozinhar o grão de bico pode ter limitado amido e proteína inchaço23.

Separações de proteína por filtração em membrana seguiram de SDS-PAGE e peptídeo fingerprinting massa mostrou que aquafaba proteínas foram largamente conhecido calor solúvel espécies hidrófilas. Curiosamente, também houve evidência de tryptic fragmentos que sugeriu que este material estava contaminado com a ferrugem de ascochyta. A análise de NMR revelou até 20 pequenos solutos orgânicos, incluindo álcoois, acetato, ácido láctico e ácido succínico. Esses resultados parecem indicar que os produtos de fermentação tem acumulado no aquafaba. Estes compostos podem ter sido produzidos por microorganismos durante a maceração das sementes antes da produção de conservas. Espectro de RMN de prótons da espuma e suco mostrou que estavam presentes no suco enquanto a espuma isoflavonas e componentes voláteis contidos principalmente de polissacarídeos, sacarose e proteína. Também de interesse a 1H-NMR indica a presença de ácidos nucleicos (possivelmente DNA).

Claramente processos de enlatamento afetado aquafaba Propriedades e qualidade. É possível que um consumidor pode identificar melhores fontes de aquafaba com base na concentração da solução. Principalmente uma fonte poderia ser selecionada que foi enlatado sem adição de sal ou EDTA. Depois de uma lata é aberta o consumidor poderia medir a relação entre a massa de grão de bico e aquafaba para determinar a concentração. No entanto, um fabricante poderia padronizar condições de processamento e produzir aquafaba padronizada como um produto comercial.

Neste peptídeo pesquisa impressões digitais em massa e 1H-NMR eram usados para analisar a composição de aquafaba. Massa de peptídeo impressões digitais aquafaba identificadas proteínas contribuindo para propriedades de formação de espuma. A estabilidade térmica das proteínas que foram identificadas é bem conhecida. A técnica foi suficientemente perspicaz para identificar a presença de proteínas associadas com organismos fúngicos de semente. No entanto, vários fatores podem influenciar os resultados de24. Os passos críticos são a preparação da amostra, a purificação da proteína, a separação antes da electroforese do gel, digestão de tripsina e pesquisa em massa que leva à identificação. Pesquisas de banco de dados do software de fragmentos tryptic consideram a presença de muitas modificações de peptídeo incluindo carbamylated lisina, metionina oxidada, ácido piroglutámico, desamidados asparagina, fosforilada serina, treonina e tirosina como variável modificações. Os hits validados a partir da análise de dois estágios são então pesquisados usando um semi tripsina específico C-terminal e semi tripsina específico N-terminal. Após a análise iterativa as validações são fornecidas por peptídeos e proteínas com uma taxa de falsa descoberta de 1%.

Proton NMR foi usada para determinar a presença de moléculas orgânicas pequenas, em aquafaba. Vários compostos foram identificados por seus espectros. Filtração e centrifugação das amostras de aquafaba foi realizado para eliminar partículas insolúveis que podem interferir com as formas de pico de NMR e sensibilidade mais baixa. Além disso, a supressão de solvente foi empregado para melhorar a sensibilidade do detector de NMR para moléculas que se sobrepõem com a linha de base ampla, causada por ressonância a água-forte.

Proton NMR é uma ferramenta estabelecida em controle de qualidade dos produtos alimentares. Em comparação com métodos cromatográficos tais como GC/MS, LC/UV e LC/MS, 1H-NMR método é normalmente menos sensível. No entanto, este método requer muito pouca preparação de amostra e alcança resultados rápidos e amplas informações em uma medição25. Cadê o suficiente material presente 1H-NMR também é um método muito confiável para análise quantitativa e elucidação da estrutura química de compostos desconhecidos.

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Disclosures

Os autores não têm nada para divulgar.

Acknowledgments

Esta pesquisa foi apoiada pelo fundo de resgate de estudioso do Instituto de educação do Internacional (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

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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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