ההרכב והמאפיינים של Aquafaba: מים התאוששה מסחרית שימורי חומוס
Summary
Aquafaba הוא מיץ צמיגה של שימורי חומוס, כאשר מנוער נמרצות, מייצרת של יציב יחסית וביצי לבן או קצף. מטרת המחקר העיקרית היא לזהות את מרכיבי aquafaba התורמים viscosifying/עיבוי מאפיינים באמצעות תהודה מגנטית גרעינית (NMR), אולטראפילטרציה, אלקטרופורזה, פפטיד המוני טביעות אצבע.
Abstract
חומוס וקטניות אחרים נמכרים בדרך כלל שימורי מוצרים ארוזים או פתרון עבה של מלח. פתרון זה לאחרונה הוכח לייצר קצף יציב, אמולסיות, יכול לשמש thickener. לאחרונה עניין במוצר זה שופרה באמצעות האינטרנט שבו מוצע כי פתרון זה, כעת נקרא aquafaba על-ידי קהילה גדל, יכול להיות המשמש תחליף חלבון ביצה וחלב. כפי aquafaba שני, מפותח על ידי קהילת האינטרנט מבוסס מעט ידוע על הרכב או מאפיינים שלה. Aquafaba התאושש 10 מוצרים מסחריים שימורי חומוס, מתאמים בין הרכב aquafaba, צפיפות, צמיגות ומאפיינים מקציף נחקרו. פרוטון NMR שימש לאפיין קומפוזיציה aquafaba לפני ואחרי אולטראפילטרציה דרך ריריות עם משקל מולקולרי שונה החתך offs (MWCOs של 3, 10 או 50 kDa). פרוטוקול אלקטרופורזה, פפטיד טביעת אצבע המוני גם מוצג. בשיטות אלה מספק מידע רב ערך לגבי רכיבים אחראי aquafaba מאפיינים פונקציונליים. מידע זה יאפשר פיתוח שיטות כדי לייצר את המוצרים aquafaba מסחרי רגיל והוא עשוי לעזור לצרכנים לבחור מוצרים של השירות מעולה או עקבי.
Introduction
יותר ויותר מוצרים צמחוניים מפותחים המחקים את המאפיינים של בשר, חלב וביצים. המאפיינים הפונקציונליים של פולסים חשובים שלהם שימושים עכשוויים ביישומים מזון, המאפיינים שלהם להיות נידונות בפיתוח של מחליפים פרוטאין מהחי. לדוגמה, חלופות חלב המכירות היו $8.80 מיליארד דולר בשנת 2015, שוק זה גדל במהירות. שוק זה צפוי לגדול ל- 35.06 מיליארד דולר ב 2024. יתר על כן, המגמה הביקוש תחליפי חלב על בסיס צמחי הוא, בין השאר, כתוצאה החששות לבריאות הצרכנים לגבי כולסטרול, אנטיביוטיקה, הורמוני גדילה קרובות משמשת לייצור חלב1. באופן דומה, חלבון צמחי, hydrocolloid ביצה תחליף שווקים מתפשטת במהירות וצפויה שיעור צמיחה שנתי של 5.8% עבור חומרים אלה במהלך 8 השנים הבאות עם מכירות של $1.5 מיליארד דולר צפוי 20262. מספר גדל והולך של צרכנים מעדיפים מקורות חלבון טבעוני, אלרגן מופחתת דיאטות צמצום טביעת הרגל הפחמנית למוצרי מזון. הביקוש למוצרים מבוססי פולס, במיוחד של עדשים, חומוס, שעועית faba גדלים בהתמדה עקב תכולת החלבון הגבוהה, סיבים תזונתיים ותוכן דל שומן רווי של פולסים3. פולסים גם מכילים פיטוכימיקלים עם פעילות ביולוגית שעשוי להיות מועיל4.
לגופים מסחריים, מדענים ואנשים פרטיים לקחת גישות שונות לתקשר שמאפייני איכות החומוס מבוסס מחליפים ביצה וחלב. Gugger et al. 5 המיוצר מוצר חלב כמו מ גבוהה עמילן גרגרי שעועית אדזוקי כולל חומוס. בשיטות שלהם תיאר תומכי ניסה להציג את המוצר שלהם ייחודית ושונה “aquafaba”6. בגישה מסחרי אחר, הובהר על ידי. Tetrick et al. 7 על בסיס צמחי ביצה תחליף פותחה. פטנט שלהם מתאר שיטות של שילוב הדופק קמח עם מסמיכים ידוע זה לחקות את הפונקציה של ביצה לבן אפוי חומרים. נוסחות טיפוסיים כוללים דופק 80-90% קמח ותוספים עיבוי של 10-20%.
עמית סקר ספרות גם מציינת את הפונקציונליות אפשרי עם חומוס, הוכיחה שיש שברים החלבון אלבומין המתקבל kabuli ודזי קמח חומוס טוב תחליב מאפיינים. הם גם מצאו השפעה משמעותית של חומוס מקור אלבומין התשואה וביצועים8.
לאחר הדו ח לאינטרנט הראשונית המתארת “aquafaba” על ידי השף הצרפתי Roessel רגיס, תנועת הקוד הפתוח מראה את התועלת של aquafaba כתחליף של חלבון ביצה וחלבון חלב ביישומים מזון רבים. ישנם דפי אינטרנט רבים מאוד שהוצג, YouTube קטעי וידאו מציג שילוב של aquafaba במזון לחקות את האיכויות של קרח, שמנת, ביצים מקושקשות, מיונז, גבינה, עוגת קצפת ו קצפת. רוב החלוצים מתן קוד פתוח aquafaba יישומים (מתכונים) לקבל חומר שלהם על-ידי מאמץ שימורי חומוס ושימוש הנוזל במתכונים שלהם. אנשים אלה הם בעיקר מדענים לא מאומנים. מקטעי וידאו הערות עולה כי המשיבים שהעתקת את המתכונים כמה הצליחו לשכפל את ההצלחות של עורכי aquafaba.
כל שלוש גישות (מקור של החברה, מדעי, פתוח) לפיתוח תחליפים ביצה וחלב ראויות, אבל חסרה ממד חשוב. מדענים יישומית, מדענים בסיסיים ויחידים promulgating מוצרים מבוססי פולס יש שהיישום מאופיין, סטנדרטית חומר הקלט שלהם. סטנדרטיזציה של מוצר לשימוש מסוים היא פרקטיקה תעשייתי רגיל. חומוס הזנים יש כבר אינה אחידה לאיכות aquafaba, שיטות שימורים תעשייתי מתוקננים כדי לייצר חומוס עקבית לא aquafaba.
בהתבסס על מחקרים של סחורות אחרות, זה צפוי כי גנוטיפ והן לסביבה תתרום הדופק aquafaba איכות. זה ידוע כי גנוטיפ וגם הסביבה להשפיע kabuli חומוס שימורים מאפיינים9. בדרך כלל, תופעות genotypic הם קטנים בתוך בני מינים של גדול בין מינים קרובים. ניתן למזער את הוריאציה הפיסיקליות והכימיות דרך שימור זהות זה מאפשר הבחירה של הזנים עם המאפיינים הרצויים. השפעות סביבתיות יכול להיות גם גדולה מנוהלות על-ידי הערכת איכות, המיזוג ביצועים תקן ספציפי בדיקות10.
ישנם רבים שונות גנטית הזנים של חומוס בייצור מסחרי. לקבלת דוגמאות, מרכז פיתוח חיתוך האוניברסיטה של ססקצ’ואן, המקור העיקרי של חומוס מסחרי germplasm, פרסמה את הזנים חומוס 23 מאז 1980 אשר 6 מומלץ כיום לטיפוח בקנדה. בעוד כתבי יד מדעיים מתארים לעיתים קרובות של זנים המשמשים במחקר, פטנטים ודפי אינטרנט שנסקרו לא מציינים את הזן המשמש או מקורו של החומוס. סטנדרטיזציה של הזנים וטיפול יכול לעזור למשתמשים להגביר את ההצלחה שלהם באמצעות חומוס אך מידע זה אינו זמין על מוצרים שימורי חומוס.
המטרה של מחקר זה היא לקבוע את הרכיבים aquafaba שתורמים מאפיינים השוצפים. . כאן, מאפייני rheological aquafaba מותגים מסחריים חומוס הושוו, התכונות הכימיות נבחנו על ידי NMR אלקטרופורזה, פפטיד המוני טביעות אצבע. לידע שלנו, זהו המחקר הראשון אשר מתאר את ההרכב הכימי ואת המאפיינים הפונקציונליים של הרכיבים viscosifier aquafaba.
Protocol
Representative Results
Discussion
במחקר זה, מצאנו את aquafaba חומוס ממקורות מסחריים שונים קצף מפיק, שמשתנות מאפיינים (נפח ויציבות של קצף) והן ההרכב הכימי. היה מתאם חיובי בין צמיגות aquafaba תכולת לחות. הגדלת נפח קצף (Vf100) לא היה קשור פרמטרים אלה. תוספים כגון מלח ו ניתרן EDTA יכול לדכא את צמיגות קצף יציבות כמו aquafaba של חומוס מקופסא ע?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי המכון הבינלאומי החינוך של המלומד חילוץ הקרן (שקר-SRF).
Materials
| Freeze Dryer | |||
| Stoppering Tray Dryer | Labconco Inc. | 7948040 | |
| Mixer | |||
| Stainless steel hand mixer | Loblaws | PC2200MR | |
| Viscosity Measurement | |||
| Shell cup No. 2 | Norcross Corp. | ||
| Color Measurement | |||
| Colorflex HunterLab spectrophotometer | Hunter Associates Laboratory Inc. | ||
| Protein and Carbon Contents | |||
| Elemental analyzer | LECO Corp. | CN628 | |
| NMR Spectrometry | |||
| Spectrafuge 24D | Labnet International Inc. | ||
| Syringe filters | VWR International | CA28145-497 | 25 mm, with 0.45 µm PTFE membrane |
| Deuterium oxide | Cambridge Isotope Laboratories Inc. | 7789-20-0 | |
| 3-(trimethylsilyl)propionic-2,2,3,3-d4 acid sodium salt | Sigma-Aldrich | 169913-1G | |
| Bruker Avance 500 MHz NMR spectrometer | Bruker BioSpin | ||
| TopSpin 3.2 software | Bruker BioSpin GmbH | ||
| Electrophoresis | |||
| Regenerated cellulose membrane | Millipore Corp. | 3, 10, 50 kDa (MWCO) | |
| Centrifugal filter unit | Millipore Corp. | ||
| Benchtop centrifuge | Allegra X-22R, Beckman Coulter Canada Inc. | ||
| Mixer Mill MM 300 bead mill | F. Kurt Retsch GmbH & Co. KG | ||
| Eppendorf centrifuge 5417C | Eppendorf | ||
| Phosphate buffered saline, pH 7.4 | Sigma-Aldrich | P3813-10PAK | |
| Tris-HCl buffer pH 7.4 | Sigma-Aldrich | T6789-10PAK | |
| PageRuler Prestained Protein Ladder | Fisher Scientific | ||
| Mini-Protein Tetra Cell system | BioRad | ||
| Peptide Mass Fingerprinting | |||
| Thermo-Savant SpeedVac | BioSurplus | Centrifugal vacuum evaporator | |
| Trypsin buffer | 20 µL trypsin in 1 mM hydrochloric acid and 200 mM NH4HCO3 | ||
| Iodoacetamide | Sigma-Aldrich | I1149-5 g | |
| Trifluoroacetic acid | Fluka | BB360P050 | |
| Acetonitrile | Fisher Scientific | L14734 | |
| Formic acid | Sigma-Aldrich | 33015-500mL | |
| Mass spectrometry vial | Agilent Technologies Canada Ltd. | ||
| Agilent 6550 iFunnel quadrupole time-of-flight mass spectrometer | Agilent Technologies Canada Ltd. | Agilent 1260 series LC instrument and Agilent Chip Cube LC-MS interface | |
| HPLC-Chip II: G4240-62030 Polaris-HR-Chip_3C18 | 360 nL enrichment column and 75 µm × 150 mm analytical column, both packed with Polaris C18-A, 180Å, 3 µm stationary phase. | ||
| Agilent MassHunter Qualitative Analysis Software | Agilent Technologies Canada Ltd. | ||
| SpectrumMill data extractors | Agilent Technologies Canada Ltd. |
References
- Janssen, M., Busch, C., Rödiger, M., Hamm, U. Motives of consumers following a vegan diet and their attitudes towards animal agriculture. Appetite. 105, 643-651 (2016).
- . Egg Replacement Ingredient Market: Global Industry Analysis and Opportunity Assessment, 2016-2026 Available from: https://www.prnewswire.com/news-releases/egg-replacement-ingredient-market-global-industry-analysis-and-opportunity-assessment-2016-2026-300370861.html (2016)
- Joshi, P. K., Parthasarathy Rao, P. Global and regional pulse economies current trends and outlook. IFPRI Discussion Paper 01544. , 149 (2016).
- Oomah, B. D., Patras, A., Rawson, A., Singh, N., Compos-Vega, R., Tiwari, B. K., Gowen, A., Mckenna, B. Chemistry of pulses. Pulse Foods. , 9-55 (2011).
- Gugger, E. T., Galuska, P., Tremaine, A. Legume-based dairy substitute and consumable food products incorporating same. United States Patent Application. , (2016).
- Tetrick, J., et al. Plant-based egg substitute and method of manufacture. World Patent. , (2013).
- Singh, G. D., Wani, A. A., Kaur, D., Sogi, D. S. Characterisation and functional properties of proteins of some Indian chickpea (Cicer arietinum) cultivars. J. Sci. Food Agric. 88 (5), 778-786 (2008).
- Nleya, T. M., Arganosa, G. C., Vandenberg, A., Tyler, R. T. Genotype and environment effect on canning quality of kabuli chickpea. Can. J. Plant Sci. 82 (2), 267-272 (2002).
- Vaz Patto, M. C., et al. Achievements and Challenges in Improving the Nutritional Quality of Food Legumes. Crit. Rev. Plant Sci. 34, 105-143 (2015).
- Ratanapariyanuch, K., Clancy, J., Emami, S., Cutler, J., Reaney, M. J. T. Physical, chemical, and lubricant properties of Brassicaceae oil. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 115, 1005-1012 (2013).
- Hunter, R. S. Photoelectric color-difference meter. J. Opt. Soc. Am. 48, 985-995 (1958).
- Sweeney, R. A., Rexroad, P. R. Comparison of LECO FP-228 ‘N Determinator’ with AOAC copper catalyst Kjeldahl method for crude protein. JAOAC. 70, 1028-1032 (1987).
- Boye, J. I., et al. Comparison of the functional properties of pea, chickpea and lentil protein concentrates processed using ultrafiltration and isoelectric precipitation techniques. Food Res Int. 43, 537-546 (2010).
- Ratanapariyanuch, K., Shim, Y. Y., Emami, S., Reaney, M. J. T. Protein concentrate production from thin stillage. J. Agric. Food Chem. 64, 9488-9496 (2016).
- Ratanapariyanuch, K., et al. Rapid NMR method for the quantification of organic compounds in thin stillage. J. Agric. Food Chem. 59, 10454-10460 (2011).
- Bradford, M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72, 248-254 (1976).
- Burnett, P. G. G., Olivia, C. M., Okinyo-Owiti, D. P., Reaney, M. J. T. Orbitide composition of the flax core collection (FCC). J. Agric. Food Chem. 64, 5197-5206 (2016).
- Laemmli, U. K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 227, 680-685 (1970).
- Ratanapariyanuch, K., Tyler, R. T., Shim, Y. Y., Reaney, M. J. T. Biorefinery process for protein extraction from oriental mustard (Brassica juncea L., Czern.) meal using ethanol stillage. AMB Express. 2, 1-9 (2012).
- Lv, Q., Yang, Y., Zhao, Y., Gu, D. Comparative study on separation and purification of isoflavones from the seeds and sprouts of chickpea by HSCCC. J. Liq Chromatogr Relat. Technol. 32, 2879-2892 (2009).
- Behera, M. R., Varade, S. R., Ghosh, P., Paul, P., Negi, A. S. Foaming in micellar solutions: effects of surfactant, salt, and oil concentrations. Ind. Eng. Chem. Res. 53, 18497-18507 (2014).
- Tan, S. H., Mailer, R. J., Blanchard, C. L., Agboola, S. O. Canola proteins for human consumption: Extraction, profile, and functional properties. J. Food Sci. 76, R16-R28 (2011).
- Thiede, B., et al. Peptide mass fingerprinting. Methods. 35, 237-247 (2005).
- Hwang, H. S. Application of NMR spectroscopy for foods and lipids. Advances in NMR spectroscopy for lipid oxidation assessment. , 11-13 (2017).
