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Composizione e proprietà dei Aquafaba: acqua recuperata da ceci commercialmente in scatola

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Summary

Aquafaba è un succo viscoso da ceci in scatola che, quando viene agitata vigorosamente, produce una spuma bianca relativamente stabile o schiuma. L'obiettivo primario della ricerca è quello di identificare i componenti del aquafaba che contribuiscono viscosifying/ispessimento proprietà mediante risonanza magnetica nucleare (NMR), ultrafiltrazione, elettroforesi e peptide mass 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

Ceci e altri legumi sono comunemente venduti come prodotti in scatola imballati in una soluzione di spessa o di una salamoia. Questa soluzione ha recentemente dimostrata di produrre emulsioni e schiume stabile e può agire come addensante. Recentemente l'interesse in questo prodotto sono stata migliorata attraverso internet cui si propone che questa soluzione, ora chiamata aquafaba da una comunità in crescita, può essere utilizzato un sostituto per la proteina dell'uovo e latte. Come aquafaba è sia nuovo e sviluppato da una comunità basata su internet poco è conosciuto della sua composizione o proprietà. Aquafaba è stato recuperato da 10 prodotti commerciali ceci in scatola e correlazioni tra aquafaba composizione, densità, viscosità e proprietà schiumatura sono state studiate. Proton NMR è stato usato per caratterizzare la composizione di aquafaba prima e dopo ultrafiltrazione attraverso membrane con diverso peso molecolare cut off (MWCOs 3, 10, o 50 kDa). Un protocollo per l'elettroforesi e peptide mass fingerprinting inoltre è presentata. Tali metodi ha fornito preziose informazioni per quanto riguarda i componenti responsabili della aquafaba proprietà funzionali. Queste informazioni permetteranno lo sviluppo di pratiche per la produzione di prodotti standard commerciale aquafaba e possono aiutare i consumatori a selezionare prodotti di utilità superiore o coerente.

Introduction

Sempre più si stanno sviluppando prodotti vegetariani che imitano le proprietà della carne, latte e uova. Le proprietà funzionali di impulsi sono importanti nella loro attuale impiego in applicazioni alimentari e loro proprietà stanno esplorande nello sviluppo delle sostituzioni per le proteine animali. Ad esempio, vendite di latticini alternative erano $ 8,8 miliardi USD nel 2015 e questo mercato è in rapida crescita. Questo mercato è destinato a crescere a $ 35,06 miliardi entro il 2024. Inoltre, la tendenza al rialzo della domanda di sostituti del latte vegetale è, in parte, un risultato di problemi di salute dei consumatori per quanto riguarda il colesterolo, antibiotici e ormoni della crescita spesso utilizzati nella produzione di latte1. Allo stesso modo, proteine vegetali e idrocolloide uovo replacer mercati sono in rapida espansione e un tasso di crescita annuo composto del 5,8% è previsto per questi materiali per i prossimi 8 anni con un fatturato di $ 1,5 miliardi USD previsto nel 20262. Un numero crescente di consumatori preferisca fonti proteiche vegano, allergene ridotto diete e ridotto impatto ambientale per i prodotti alimentari. Domanda per i prodotti basati su impulsi, soprattutto da Favino, ceci e lenticchie sono in costante crescita a causa l'elevato contenuto proteico, fibra dietetica e basso contenuto di grassi saturi contenuti di impulsi3. Legumi contengono anche sostanze fitochimiche con attività biologica potenzialmente benefico4.

Entità commerciali, gli scienziati e gli individui privati hanno adottato approcci diversi per comunicare che le qualità di ceci basate sostituzioni di uovo e latte. Gugger et al. 5 prodotto un prodotto del latte da granuli di amido ad alta tra cui adzuki bean e ceci. Nel loro metodi descritti i fautori tentarono di mostrare che il loro prodotto è unico e diverso da "aquafaba"6. In un altro approccio commerciale chiarito da Tetrick et al. 7 un vegetale sostituto d'uovo è stato sviluppato. La domanda di brevetto descrive metodi di combinazione di farina di impulso con addensanti noti che emulano la funzione di bianco d'uovo nei materiali al forno. Formule tipiche includono farina di impulso di 80-90% e additivi di ispessimento del 10-20%.

Peer-reviewed letteratura inoltre indica la funzionalità possibile con ceci e ha dimostrato che le frazioni di proteina albumina ottenute da farina di ceci kabuli e desi hanno emulsificazione buona proprietà. Hanno anche trovato un effetto significativo dell'origine di ceci l'albumina resa e prestazioni8.

Dopo la relazione iniziale di internet che descrive "aquafaba" dallo chef francese Joël Roessel, un movimento open source sta mostrando l'utilità di aquafaba come un sostituto del bianco d'uovo e proteina della latteria in molte applicazioni dell'alimento. Ci sono molte pagine Web altamente visitate e i video di YouTube che mostra l'incorporazione di aquafaba in alimenti che emulano le qualità di ghiaccio crema, meringa, formaggio, maionese, uova strapazzate e panna montata. Maggior parte dei pionieri fornendo applicazioni open source aquafaba (ricette) ottenere il loro materiale di sforzare i ceci in scatola e utilizzando il liquido nelle loro ricette. Questi individui sono per la maggior parte scienziati non addestrati. Sezioni di video commenti indicano che gli intervistati hanno copiato le ricette e alcuni non sono riusciti a replicare i successi dei sostenitori aquafaba.

Tutti i tre approcci (aziendale, scientifico e open source) per sviluppare sostituti dell'uovo e latte hanno merito ma mancano una dimensione importante. Applicata scienziati, scienziati di base e gli individui promulgando prodotti basati su impulsi hanno caratterizzato in modo incompleto e standardizzata loro materiale in ingresso. Standardizzazione di un prodotto per un uso specifico è una normale pratica industriale. Cultivar di ceci non sono state standardizzate per aquafaba qualità e industriale conserviere pratiche sono standardizzate per produrre coerenti ceci non aquafaba.

Basato su studi di altre materie prime, è prevedibile che sia genotipo e ambiente contribuirà alla qualità di impulso aquafaba. È noto che sia genotipo e ambiente influiscono kabuli ceci conserviera proprietà9. In genere, effetti genotipici sono grandi tra specie affini e più piccole all'interno di membri di una specie. Variazione nelle proprietà fisiche e chimiche può essere minimizzato attraverso la conservazione di identità che consente la selezione di cultivar con proprietà desiderate. Effetti ambientali possono anche essere grandi e sono gestiti dalla valutazione di qualità e fusione a prestazioni standard nello specifico test10.

Ci sono molte cultivar geneticamente distinte di cece in produzione commerciale. Per alcuni esempi, il centro di sviluppo delle colture Università di Saskatchewan, una fonte importante di germoplasma commerciale ceci, ha rilasciato 23 cultivar di ceci dal 1980 di cui 6 sono attualmente raccomandato per la coltivazione in Canada. Mentre manoscritti scientifici descrivono spesso la cultivar utilizzata in uno studio, i brevetti e le pagine internet che sono state intervistate non hanno indicato la cultivar utilizzata o la provenienza dei ceci. La standardizzazione delle cultivar e manipolazione potrebbe aiutare gli utenti a aumentare il loro successo nell'utilizzo di ceci, ma questa informazione non è disponibile sui prodotti di ceci in scatola.

L'obiettivo di questa ricerca è quello di determinare i componenti aquafaba che contribuiscono proprietà schiumogeno. Qui, sono state confrontate le proprietà reologiche del aquafaba da marchi commerciali ceci e le proprietà chimiche sono state studiate da NMR, elettroforesi e peptide mass fingerprinting. A nostra conoscenza, questo è la prima ricerca che descrive la composizione chimica e le proprietà funzionali dei componenti viscosifier aquafaba.

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Protocol

Separazione di Aquafaba da ceci

  1. Ottenere lattine di ceci da negozi alimentari locali e Apri con un manuale Apri di latta.
  2. Lattine di etichetta dalla alla J.
  3. Ceci separati da aquafaba utilizzando un acciaio inossidabile a maglie setaccio della cucina e pesano i ceci separati e aquafaba.

Ottenere un campione di rappresentante di ceci e Aquafaba per l'analisi chimica.

  1. Selezionare casualmente dieci ceci dopo avere svuotato il aquafaba per determinare il contenuto di umidità.
  2. Mettere i ceci selezionati in una latta essiccazione e calore a 100 ± 2 ° C per 16-18 ore in un forno di essiccazione.
  3. Dopo l'essiccazione, macinare i ceci in polvere per un ulteriore uso (ad es. proteine e carbonio analisi del contenuto).
  4. Freeze aquafaba e aquafaba schiuma da ciascuna fonte a-20 ° C e poi asciugare in un congelamento essiccatore. Il aquafaba secco verrà utilizzato per la determinazione del contenuto di azoto e di carbonio.

Proprietà funzionali Aquafaba

  1. Determinare aquafaba viscosità a 25 ° C, utilizzando una Coppa shell n ° 2.
    1. Immergere la Coppa shell all'aquafaba.
    2. Registrare il tempo necessario per svuotare la tazza11. Quando la Coppa è stata sollevata dalla aquafaba e fermata quando si ferma il flusso lasciando la Coppa, viene avviato un timer.
    3. La viscosità di aquafaba può essere accertata da un grafico fornito con la Coppa che riguarda la viscosità e il tempo di drenaggio.
  2. Capacità di schiumatura
    1. La soluzione di aquafaba (100 mL) si fondono in una ciotola in acciaio inox con un mixer a mano alle impostazione di velocità di 10 per 2 min.
    2. Registrare il volume di schiuma immediatamente dopo il mescolamento 100 mL della soluzione di aquafaba come Vf100 posizionando la schiuma in un misurino graduato.
    3. Lasciare la schiuma riposare e asciugare nel tempo per osservare la stabilità della schiuma e ottenere un campione di schiuma secca.

Parametri di colore del seme di ceci

  1. Selezionare casualmente semi di ceci da ogni possibile per la determinazione del colore.
  2. Calibrare il colorimetro di laboratorio Hunter utilizzando standard bianco, nero e riferimento prima di misurazioni.
  3. I valori delle coordinate di colore sono determinati dal CIE Lab sistema12, tra cui la L (positivo rappresenta bianco e 0 rappresenta scuro), un (positivo è rosso e negativo è verde) e b (positivo è giallo e negativo è blu) in con luce del giorno 65° in triplice copia.

Proteina e contenuto di carbonio

  1. Determinare contenuto proteico e carbonio dalla combustione usando un analizzatore elementare13. Contenuto proteico è stimato come contenuto di azoto moltiplicato per 6,2514.

Contenuto di umidità

  1. Determinare contenuto di umidità del seme e aquafaba di riscaldamento campioni a 100 ± 2 ° C per 16-18 ore in un forno asciugatura15.

Spettrometria di NMR

  1. Preparazione del campione
    1. Prima della spettrometria, centrifugare i campioni aquafaba a 9200 × g per 10 min. Dopo la centrifugazione, passare il surnatante attraverso un filtro per siringa 0,45 µm (filtro per siringa 25 mm con membrana in politetrafluoroetilene (PTFE)). Trasferire il campione di aquafaba (0,4 mL) in un NMR tubo wuth 50 mg aggiunto ossido di deuterio all'interno e soggetto del campione per analisi NMR.
    2. Per l'esempio di schiuma secca precedentemente descritto, il campione (25 mg) è in ossido di deuterio (500 mg) e la soluzione è sottoposto ad analisi NMR.
    3. Posizionare tutti i campioni per 13C-NMR e 1H-NMR in tubi con un massimo di 5 mm NMR. Aggiungere ossido di deuterio e 3-(trimetilsilile) sale di sodio acido propionico-2,2,3,3-d4 (TMSP) ad ogni provetta NMR per fornire un segnale di blocco solvente e agire come standard interno, rispettivamente.
  2. Condizioni di NMR
    1. Acquisire spettri NMR protonica con 500 MHz NMR o simile ad alto campo spettrometro RMN) con almeno 16 scansioni al spettro usando un acqua soppressione programma come lo spin gradiente di campo doppia pulsazione eco proton NMR (DPFGSE-NMR) impulso sequenza16.
    2. Regolare lo spostamento spettrale per posizionare il picco TMSP a 0 ppm, quindi utilizzare il software di integrazione per determinare la quantità relativa di composti presenti.

Elettroforesi

Nota: Per questo passaggio, aquafaba che ha reso la schiuma più stabile (marca H) è stato selezionato. Questo marchio non contiene sale.

  1. Preparazione del campione
    1. Introdurre aquafaba per il bacino superiore di tre centrifughe rigenerato cellulosa ultrafiltrazione dispositivi ogni con diverso peso molecolare cut off (MWCOs) di 3, 10 o 50 kDa.
    2. Posizionare le unità filtro centrifugo in una centrifuga adatta a 4 ° C e centrifugare a 3900 × g per 2 h per ottenere frazioni di surnatante e retentato. Le frazioni di supernatante sono state usate per 1H-NMR analisi di molecole più piccole in assenza di più alto peso molecolare (MW) specie. La frazione di retentato membrana 3 kDa era usata per separazione elettroforetica, come si è creduto che questa membrana avrebbe mantenuto la maggior parte delle proteine.
    3. Stimare il contenuto di proteina di entrambi surnatante e retenate usando un metodo modificato di Bradford utilizzando albumina di siero bovino come una norma17.
    4. I campioni delle frazioni surnatante e retentato in provette Eppendorf e sottoporre queste frazioni a scuotimento ad una frequenza di 25 a s (10 min) in un agitatore adatto18. Osservare la soluzione agitata per determinare se una schiuma è formata da agitazione.
    5. Sciogliere il retentato aggiungendo 2,0 mL di acqua distillata al dispositivo di ultrafiltrazione per un secondo trattamento di centrifugazione ottenere diafilteration. Esporre l'apparecchio di ultrafiltrazione ad una seconda centrifugazione a 4 ° C e 3900 × g per 2 h.
    6. Mescolare il retentato (0,025 g) con 1 mL di 0,02 M Tris-HCl pH 7.4 o tampone fosfato salino (PBS) pH 7.4 per dissolvere le proteine.
    7. Centrifugare la miscela a 21000 x g per 1 min.
    8. Utilizzare il surnatante per determinare il contenuto di proteine usando il Bradford modificate come indicato in precedenza.
  2. Separazione elettroforetica
    Nota: Il retentato di membrana MWCO 3 kDa (descritto sopra) viene sottoposto a separazione elettroforetica tramite elettroforesi del gel di sodio dodecil solfato-poliacrilammide (SDS-PAGE).
    1. Preparare il gel di poliacrilammide usando un gel di risoluzione del poliacrilammide di 15% e un gel d'impilamento del poliacrilammide di 5%.
    2. Applicare un campione di 20 µ g proteina a una corsia del gel e PageRuler Prestained proteina scaletta con una gamma di 10-170 kDa a una corsia separata del gel di poliacrilammide.
    3. Sottoporre i gel a una corrente elettrica in un sistema di mini-proteine Tetra cella come modificato da Laemmli (1970)19. Per elettroforesi in condizioni operative, gel colorazione e decolorante Segui Ratanapariyanuch et al. (2012) 20.

Peptide Mass Fingerprinting

Nota: Tagliare bande dal gel SDS-PAGE di 3 retentato di kDa (MWs di circa 8, 10, 13, 14, 15, 20, 22, 31, 37, 55 e 100 kDa) per digestione della tripsina secondo Ratanapariyanuch et al. (2012) 20 ed eseguire l'analisi spettrale di massa.

  1. Digestione in-gel
    1. De-macchia le bande due volte immergendo in 100 µ l di 200mm bicarbonato di ammonio (NH4HCO3) a 50% acetonitrile (ACN) e incubare a 30 ° C per 20 min.
    2. Dopo il completamento della de-macchiatura, trattare i campioni di gel con ACN (100 µ l) per 10 min e poi a secco sotto vuoto, utilizzando un centrifugo evaporatore sotto vuoto, per 15 min a temperatura ambiente.
    3. Immergere i campioni secchi gel in 100 µ l di 10 mM dithiothreitol (DTT) in soluzione di 100mm NH4HCO3 e incubare a 56 ° C per 1 h.
    4. Rimuovere l'eccesso riducendo nel buffer e sostituirlo con 100 µ l alchilanti buffer [100mm iodoacetamide in acqua di grado di spettrometria di massa (MS)].
    5. Incubare i campioni di gel a temperatura ambiente al buio per 30 min.
    6. Campioni di lavaggio gel due volte con 200 mM NH4HCO3 (100 µ l), riducono i gel di immergendole in ACN (100 µ l), ri-gonfiare i gel con 200 mM NH4HCO3 (100 µ l) e compattare ancora trattando con ACN (100 µ l).
    7. Drenare il ACN e asciugare i campioni di gel sotto vuoto in un centrifugo evaporatore sottovuoto per 15 min.
    8. Ri-gonfiare campioni secchi gel usando 20 µ l di tampone di tripsina (50 tripsina ng / µ l in mM 1:1,200 NH4HCO3: soluzione di riserva di tripsina) seguita dalla aggiunta di 30 µ l di 200mm NH4HCO3 a ciascun campione.
    9. Incubare i campioni su un Thermomixer durante la notte a 30 ° C con agitazione a 300 giri/min.
    10. Fermare la reazione di digestione della tripsina aggiungendo 1/10 dell'acido trifluoracetic 1% volume finale (volume della miscela dopo il passaggio 8) ed estrarre i peptidi triptici da campioni di gel usando 100 µ l di acido trifluoracetic 0,1% a 60% ACN e a secco sotto vuoto utilizzando una centrifuga evaporatore sottovuoto.
    11. Negozio di peptidi triptici a-80 ° C prima dell'analisi di spettrometria di massa.
  2. Spettrometria di massa
    1. Ricostituire i peptidi triptici aggiungendo 12 µ l di acqua di grado MS: ACN: acido formico (97:3:0.1, v/v) e poi vortice per 1 o 2 min sciogliere i peptidi.
    2. Centrifugare la soluzione risultante a 18.000 g per 10 min a 4 ° C.
    3. Trasferire aliquote della soluzione (10 µ l) fiale di MS per l'analisi di liquido cromatografia-spettrometria di massa (LC-MS/MS) su uno spettrometro di massa quadrupole time-of-flight (QTOF) dotato di uno strumento di cromatografia liquida e un'interfaccia di LC-MS.
    4. Eseguire la separazione cromatografica peptide utilizzando un HPLC-Chip ad alta capacità: costituito da una colonna di arricchimento nL 360 e una colonna analitica di 75 µm × 150 mm, sia imballato con C18-A, 180 Å, fase stazionaria di 3 µm.
    5. Caricare i campioni sulla colonna di arricchimento con acido formico 0,1% in acqua con una portata di 2.0 µ l/min.
    6. Trasferire i campioni dalla colonna di arricchimento nella colonna analitica.
    7. Condizioni di separazione del peptide sono: un sistema solvente gradiente lineare composto solvente un (acido formico 0,1% in acqua) e solvente B (0,1% acido formico in ACN). Sfumatura lineare comincia con solvente B che aumenta a solvente B oltre 50 min 25% al 3%. Successivamente il solvente B aumenta da 25 a 90% su 10 min a una portata di 0,3 µ l/min.
    8. Acquisire dati spettrali di massa electrospray di ioni positivi usando una capillare tensione impostata a 1900 V, lo ione frammento fissato a 360 V e l'essiccazione gas (azoto) a 225 ° C con una portata di 12,0 L/min.
    9. Raccogliere risultati spettrale in un intervallo di massa di 250-1700 (massa/carica; m/z) a una velocità di scansione di 8 dati raccogliere MS/MS di spettri/s. sopra una gamma di 50-1700 m/z e una larghezza di isolamento set di 1,3 unità di massa atomica. Selezionare gli ioni precursore più intensi di top 20 per ogni analisi MS per tandem MS con un'esclusione attivo 0,25 min.
  3. Identificazione della proteina
    1. Convertire i dati spettrali in un formato di dati di massa/carica utilizzando Software di analisi qualitativa di Agilent MassHunter.
    2. Elaborare i dati nel database UniProt Cicer arietinum (ceci), utilizzando SpectrumMill come il motore di ricerca del database.
    3. Includere i parametri di ricerca come un errore di massa di frammento di 50 ppm, un errore di massa padre di 20ppm, tripsina clivaggio specificità e carbamidomethyl come una modificazione fissa della cisteina.

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Representative Results

Ogni lattina di ceci è etichettato per indicare gli ingredienti aggiunti durante industria conserviera. Ingredienti inclusi acqua, ceci, sale e acido di Disodio etilendiammino tetraacetico (EDTA). Inoltre, due lattine sono stati etichettati come "possono contenere cloruro di calcio". Sono stati osservati tre distinti fodera colori; bianco, chiaro giallo e metallico (tabella 1).

Codice della marca Sale Disodio EDTA Cloruro di calcio Può fodera
A + Bianco
B + Bianco
C + + Giallo
D Metallizzato
E + + Bianco
F + + Giallo
G + + + / – Bianco
H Giallo
Ho + + Giallo
J + + + / – Giallo

Tabella 1: Additivi e rivestimento di latta.

Marchi E e D avevano il più alto (g 607) e minima (567 g) massa totale (ceci più aquafaba). Il coefficiente di variazione (CV) della massa totale per ogni possibile era solo il 2%. Marchio H contenuto la massa più alta di ceci (488 g). Marchio J, con la massa minima di ceci (335 g), era 31% più leggero di marca H e aveva il minor numero di semi (244) in ogni latta (tabella 2). Marchio D contenute il più basso volume di succo in lattina (110 mL), mentre il più alto volume di succo è stato osservato per marca E (225 mL). La viscosità massima osservata, per il marchio H (114,2 cP), era 4.3 a 20 volte maggiore rispetto a quanto osservato per altri marchi (5.7-26.4 cP). Una serie di correlazioni significative sono stata osservata che potrebbero predire l'utilità del prodotto in scatola per la produzione di aquafaba. Peso fresco ceci è stato correlato negativamente con il volume di succo e correlato positivamente con viscosità del succo. Da montare 100 mL di aquafaba uniformemente aumentata la schiuma di circa 5 volte (Vf100 = 470) immediatamente dopo la fusione con un CV di appena otto per cento. Marchi D, E e G prodotti la quantità minima di schiuma da 100 mL di aquafaba. Aquafaba viscosità è stato correlato negativamente con il volume totale della gomma piuma per lattina (Vfcan) (tabella 3). Densità di succo era il parametro meno variabile CV del 4,6% mentre la viscosità del succo è stato più variabile 160%. Il CV di piselli per lattina era del 22%.

Codice della marca Può il contenuto
(g)
Ceci fwt
(g)
Semi/can Volume di succo
(mL)
Densità di succo
(kg/m3)
Viscosità del succo
(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 602 364 304 220 1048 6.32 ± 0,10ab 480 1056
G 598 349 280 220 1103 5,70 ± 0.13a 430 946
H 595 488 429 125 1160 114.2 ± 4,29f 500 625
Ho 599 385 323 200 1009 16.12 ± 0,64d 500 1000
J 584 335 244 220 1109 5,79 ± 0.30un 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
CV4 2 12 21,66 22.07 4,64 160.48 8.5 23,29
1 Ogni valore è presentato come la media ± SD (n = 3). Valori seguiti da lettere diverse sono significativamente differenti (p < 0,05).
2 Aumento di volume delle percentuali da montare 100 mL di succo di ceci.
3 Volume totale della gomma piuma per lattina
4 Coefficiente di variazione (%)

Tabella 2: Valori quantitativi di ceci possono.

Può il contenuto
(g)
Ceci fwt
(g)
Semi /
può
Volume di succo
(mL)
Densità di succo
(kg/m3)
Viscosità del succo
(cP)
Vfcan
(mL / can) 1
Può il contenuto (g) 1
Fwt ceci (g) –0.172 1
Semi/can –0.442 0.664* * 1
Volume (mL) di succo di frutta 0.600 – 0.878* * – 0.739* * 1
Densità (kg/m3) di succo di frutta – 0.647* * 0,519 0,339 – 0.705* * 1
Viscosità del succo (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 totale della gomma piuma da una possibile del prodotto.
Nota: Non c'erano correlazioni significative relative Vf100 per altri parametri.

Tabella 3: coefficiente di correlazione.

Le proprietà funzionali di aquafaba da questi 10 prodotti commerciali, soprattutto schiuma volume e stabilità della schiuma, variata in modo significativo (Figura 1). Il più alto Vfcan si è verificato in Marche B, F, I e J con volumi oltre 1.000 mL. La più alta densità di succo e il rapporto di aumento di volume più basso sono stati osservati nel marchio D. Nonostante la resa uniforme di schiuma per 100 mL di aquafaba in tutti i materiali, la stabilità della schiuma varia notevolmente. Dopo 1 h liquido aveva separato da tutti i prodotti tranne dal marchio H (Figura 1). Dopo un deposito di ulteriori 14 h la schiuma era andata in gran parte da tutte le marche tranne Marche D e H. interessante D e H ha avuto una serie di proprietà distintive tra cui: 1) il più alto cece di massa per ogni possibile; 2) il rendimento più basso di aquafaba per ogni possibile; 3) la più alta densità di aquafaba; e 4) la viscosità più alta di aquafaba. Le etichette sui prodotti D e H indicato che nessun additivi sono stati incluso diversi da acqua e ceci.

Figure 1
Figura 1 : Aquafaba schiuma e il succo commerciali 10 ceci. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Ceci semi contenuti 63,2-69,9% umidità e 45,6-46,5% carbonio (tabella 4). Il contenuto proteico più alto e più basso sono stato osservato in Marche J (22,4%) e B (18,2%), rispettivamente.

Codice della marca Umidità (%) Carbonio (%) Proteine (%)
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 ± 0,19un
C 67,6 ± 0,2d 45.73 ± 0.01b 18.38 ± 0,07un
D 69,9 ± 0,7e 46.43 ± 0.02f 21.99 ± 0,23f
E 66,8 ± 0,5cd 45.63 ± 0,04un 20.71 ± 0.01d
F 67,1 ± 0,2cd 46.24 ± 0.00e 22.05 ± 0.03fg
G 63,2 ± 0,4un 46.15 ± 0.01de 19.53 ± 0,08c
H 69,3 ± 0,3e 46.49 ± 0,05f 21,53 ± 0,28e
Ho 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 ± DS (CV) 67.0 ± 1,87 (2,79) 46,20 ± 0.29 (0,63) 20.40 ± 1.57 (7,70)
Ogni valore è presentato come la media ± SD (n = 3). Valori seguiti da lettere diverse sono significativamente differenti (p < 0,05).

Tabella 4: Composizione del seme di ceci.

Marchio E ha avuto la massa più alta di liofilizzati (17,9 g) (tabella 5). Aquafaba ottenuto dal marchio D aveva la più alta proteina (26,8%) e contenuto di carbonio (39,2%) e la marca E conteneva il contenuto proteico più basso (23,3%).

Codice della marca Liofilizzati massa (g) Umidità (%) Carbonio (%) Proteine (%)
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 ± 0.30un
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
Ho 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
Ogni valore è presentato come la media ± SD (n = 3) ad eccezione del fatto congelare massa secca. Valori seguiti da lettere diverse sono significativamente differenti (p < 0,05). NA = non disponibile. ND = non determinato

Tabella 5: Composizione di aquafaba.

Marchio D ha avuto il più alto valore di L che è associato alla leggerezza del seme seguita da ceci del marchio H, d'altra parte, il marchio J ha avuto il valore più basso che indica che il seme è più scura (tabella 6). Questo potrebbe essere correlato ai valori aumentati del tempo di cottura e/o qualità delle sementi. Inoltre, questo potrebbe essere associato con la qualità fisica della schiuma risultante. È evidente che un prodotto più leggero è più desiderabile per uso come addensante.

Codice della 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 ± 1,64un
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 ± 0.34una 28.80 ± 1.58b
H 56.63 ± 1,78abc 10.44 ± 0,57d 26.77 ± 0,74ab
Ho 56,25 ± 1,34abc 9.71 ± 1,02bcd 28.87 ± 2,51b
J 54.94 ± 0,90un 9,34 ± 0,09bcd 28.29 ± 0,64b
Ogni valore è presentato come la media ± SD (n = 3). Valori seguiti da lettere diverse sono significativamente differenti (p < 0,05).

Tabella 6: Parametri di colore del seme di ceci.

Il contenuto di proteina nel surnatante è aumentato quando MWCO aumentata (tabella 7). Quando una membrana MWCO 3 kDa è stata utilizzata per la filtrazione di aquafaba, nessuna proteina è stata trovata nel surnatante confermando che le proteine presenti nel succo di ceci avevano MWs maggiore di 3 kDa. Come membrana che MWCO aumentato, alcune proteine sono state osservate nel surnatante. Retentato dopo diafiltrazione era una pallina gelatinosa, pertanto, è stato dissolto in 0.02 M Tris-HCl a pH 7,4 o PBS a tampone a pH 7,4.

Frazione MWCO (kDa)
3 10 50
Surnatante ± 0,05 0,00 g/L 0,17 ± 0,01 g/L 0.89 ± 0,01 g/L
Retentato1 0.88 ± 0,01 g/L 1.36 ± 0,00 g/L 0.82 ± 0,02 g/L
1 Retentato è stato dissolto in 0.02 M Tris-HCl a pH 7,4. Andamento e risultati simili sono stati ottenuti quando PBS a pH 7.4 è stato usato come solvente.

Tabella 7: Contenuto proteico (g/L) di surnatante dal filtraggio succo di marca H utilizzando diverso MWCO.

Aquafaba da 10 prodotti commercialmente disponibili ceci è stato analizzato usando DPFSE -1H-NMR. Un tipico aquafaba con annotazioni 1H-NMR spettro è raffigurato in Figura 2. Le risonanze dei costituenti sono state assegnate secondo le precedenti pubblicazioni21. Un totale di 20 composti sono stati identificati tra cui alcoli (etanolo, isopropanolo, metanolo), acidi organici (acido lattico, acido acetico, acido succinico, citrato, formiato, malate), zuccheri (glucosio, saccarosio), amminoacidi (alanina) e nucleosidi (inosina, adenosina).

Figure 2
Figura 2 : Rappresentante 1 Spettro di H-NMR della regione totale della aquafaba. 1, isopropanolo; 2, etanolo; 3, l'acido lattico; 4, alanina; 5, acido acetico; 6, glutamina; 7, acido succinico; 8, citrato; 9, malato; 10, Colina; 11, fosfocolina; 12, metanolo; 13, saccarosio; 14, glucosio; 15, β-glucosio; 16, α-glucosio; 17, saccarosio; 18, inosina; 19, adenosina; 20, formiato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Maggior parte degli spettri 1H-NMR di aquafaba da campioni commerciali (tranne marche E, G e J) ha mostrata un tripletto a 1,2 ppm dal gruppo metilico di etanolo (Figura 3). Fermentazione dell'acido acetico in aquafaba può essere verificata anche attraverso segnale di acetato a 1,95 ppm. Aquafaba marca F mostrano l'elevato livello di acido lattico (1,35 ppm), mentre aquafaba da un livello elevato di spettacolo di acido lattico e acido succinico (2,48 ppm). Il singoletto a 3,2 ppm negli spettri 1H-NMR di tutti aquafaba studiato indica la presenza di colina. È probabile che etanolo, acido acetico e acido lattico sono prodotte durante la macerazione dei ceci prima dell'inscatolamento. Saccarosio, colina ed altre molecole potrebbero derivare dai ceci come metaboliti normali.

Figure 3
Figura 3 : 1 Spettro H-NMR del aquafaba dal prodotto commerciale diverso. 2, etanolo; 3, l'acido lattico; 5, acido acetico; 8, citrato; 9, malato; 10, Colina; e 11, fosfocolina. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Per comprendere la composizione di schiuma, lo spettro di 1H-NMR del liquido separato dalla schiuma dopo 12 h da marca A è stato confrontato con lo spettro della schiuma (Figura 4). Segnali del protone nella regione (5.0-5.4 ppm) erano altamente arricchiti nello spettro espanso. La concentrazione di saccarosio (3,63 ppm) era maggiore della schiuma rispetto nel liquido. Componenti volatili quali metanolo (3,40 ppm), etanolo (1,20 ppm), acido lattico (1,35 ppm), acido acetico (1,95 ppm) e acido succinico (2,48 ppm) è diminuito nello strato di schiuma, probabilmente a causa di evaporazione. Segnali di protone delle proteine (0,5-3,0 ppm, i protoni della catena laterale degli aminoacidi alifatici) sono presenti nella schiuma.

Figure 4
Figura 4 : 1 Spettro di H-NMR di schiuma aquafaba e succo da marca A. 1, isopropanolo; 2, etanolo; 3, l'acido lattico; 4, alanina; 5, acido acetico; 6, glutamina; 7, acido succinico; 8, citrato; 9, malato; 10, Colina; 11, fosfocolina; 12, metanolo; 13, saccarosio; 14, glucosio; 15, β-glucosio; 16, α-glucosio; 17, saccarosio; 18, inosina; 19, adenosina; 20, formiato; e *, polisaccaride. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Il succo di aquafaba marca H è stato sottoposto ad ultrafiltrazione utilizzando tre diversi MWCO membrane e sono stati confrontati gli spettri di 1H (Figura 5). La membrana di 10 kDa separati un apparente polinucleotide (6,5-8,5 ppm), mentre polisaccaridi, contribuendo picchi di 5.0-5,2 ppm, erano passati dalla membrana 50 kDa. I segnali del peptide (0,5-2,5 ppm) sono stati rilevati nel filtrato 3 kDa.

Figure 5
Figura 5 : 1 Spettro H-NMR del aquafaba sottoposti a filtrazione a membrana. 16, α-glucosio; 17, saccarosio; *, polisaccaride. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Arricchimento delle proteine dal prodotto H, quello che rende la schiuma più stabile mediante filtrazione su membrana seguita da SDS-PAGE di retentato ha rivelato bande chiare delle proteine solubili di calore con MWs maggiore di 3 kDa (Figura 6A). Curiosamente, cinque bande proteiche identificate sembravano contenere proteine dal fungo patogeno ceci Didymella rabiei. La maggior parte delle altre proteine apparteneva alle proteine solubili del calore noto come ritardo embriogenesi abbondanti proteine e dehydrins (Figura 6B). Identificate proteine anche incluso heat shock proteins, defensine, istone, non specifico del lipido trasferimento proteina e superossido dismutasi. Leguminin e provicillin di proteine di deposito principali erano inoltre presenti.

Figure 6
Figura 6 : (A) separazione di SDS-PAGE delle proteine succo di ceci; (B) identificazione delle proteine potenziali per banda. Cinque bande proteiche identificate sono evidenziati. SALTO = ritardo embriogenesi abbondanti proteina, HSP = proteina di scossa di calore. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

In questa ricerca, abbiamo trovato che aquafaba di ceci da diverse fonti commerciali produce schiume che variano in proprietà (volume e stabilità della schiuma) e la composizione chimica. C'era una correlazione positiva tra aquafaba viscosità e contenuto di umidità. Aumento di volume di schiuma (Vf100) non è stato collegato a questi parametri. Additivi come sale e disodio EDTA potrebbe sopprimere la viscosità e stabilità di schiuma come aquafaba da ceci in scatola con questi additivi hanno una viscosità più bassa e produzione schiume con bassa stabilità della schiuma. Questo risultato è diverso da quello di Behera et al. (2014) 22 dove è stato segnalato che il volume di schiuma micellare è stato ridotto in presenza di sale e che schiuma crollo tasso è rallentato dal sale. Ceci aquafaba ottenuto da campioni cotti con sale aggiunto aveva anche l'umidità più alto e più basso contenuto di carbonio rispetto al aquafaba da ceci in scatola con il sale. Aggiungere il sale prima della cottura ceci potrebbe aver limitato l'amido e proteine gonfiore23.

Separazioni di proteina mediante filtrazione su membrana seguirono da SDS-PAGE e peptide mass fingerprinting ha mostrato che aquafaba proteine erano in gran parte noto calore solubile specie idrofile. Curiosamente, ci era inoltre prova di frammenti trittici che ha suggerito che questo materiale è stato contaminato con ascochyta blight. L'analisi NMR ha rivelato fino a 20 piccoli soluti organici tra cui alcoli, acetato, acido lattico e acido succinico. Questi risultati sembrano indicare che i prodotti di fermentazione hanno accumulato nella aquafaba. Questi composti possono sono state prodotte dai microrganismi durante la macerazione del seme prima dell'inscatolamento. Spettri NMR protonica della schiuma e del succo hanno indicato che gli isoflavoni e componenti volatili erano presenti nel succo mentre la schiuma contenevano principalmente polisaccaridi, saccarosio e proteina. Anche di interesse 1H-NMR indica la presenza di acidi nucleici (possibilmente DNA).

Chiaramente i processi utilizzati nell'inscatolamento interessato aquafaba proprietà e qualità. È possibile che un consumatore potrebbe identificare fonti migliori di aquafaba basato sulla concentrazione della soluzione. Soprattutto una fonte potrebbe essere selezionata che era sciroppata senza aggiunta di sale o EDTA. Dopo aver aperto una lattina il consumatore è in grado di misurare il rapporto tra la massa di ceci e aquafaba per determinare la concentrazione. Tuttavia, un produttore potrebbe standardizzare le condizioni di trasformazione e produrre aquafaba standardizzato come prodotto commerciale.

In questo peptide ricerca massa fingerprinting e 1H-NMR sono stati usati per analizzare la composizione di aquafaba. Peptide mass fingerprinting aquafaba identificate proteine che contribuiscono alle proprietà schiumogeno. La termostabilità delle proteine che sono state identificate è ben noto. La tecnica era sufficientemente elevate per identificare la presenza di proteine associate con gli organismi fungosi di seme. Tuttavia, vari fattori potrebbero influenzare i risultati24. I passaggi critici sono la preparazione del campione, la purificazione della proteina, la separazione prima dell'elettroforesi, digestione della tripsina e massa ricerca che conduce all'identificazione. Ricerche nelle banche dati software di frammenti triptici considera la presenza di molte modifiche di peptide compresi carbamilata lisina, metionina ossidata, acido piroglutammico, deamidati asparagina, serina fosforilata, treonina e tirosina come variabile modifiche. I colpi convalidati dall'analisi due stadi sono quindi cercati utilizzando un semi-tripsina non specifico C-terminale e semi-tripsina aspecifici N-terminale. Dopo l'analisi iterativa delle convalide sono fornite per peptidi e proteine con un tasso di falsi scoperta di 1%.

Proton NMR è stato utilizzato per determinare la presenza di molecole organiche piccole in aquafaba. Diversi composti sono stati identificati dai loro spettri. Filtrazione e la centrifugazione dei campioni di aquafaba sono stati intrapresi per eliminare le particelle insolubili che possono interferire con forme di picco NMR e minore sensibilità. In aggiunta, soppressione solvente è stata impiegata per migliorare la sensibilità del rilevatore di NMR per molecole che si sovrappongono con la previsione del vasta causata dalla risonanza forte dell'acqua.

Proton NMR è uno strumento consolidato nel controllo qualità dei prodotti alimentari. Rispetto ai metodi cromatografici ad esempio GC/MS, LC/UV e LC/MS, 1H-NMR metodo è in genere meno sensibile. Tuttavia, questo metodo richiede pochissima preparazione del campione e raggiunge risultati rapidi e ampie informazioni in una misura25. Dove il materiale sufficiente è presente 1H-NMR è anche un metodo molto affidabile per l'analisi quantitativa e determinazione della struttura chimica dei composti sconosciuti.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Acknowledgments

Questa ricerca è stata sostenuta dal fondo di salvataggio studioso il Institute of International Education (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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