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| 文献調査（発酵乳、腸内細菌の科学：研究の最前線） |
発酵ブラックチョークベリー（アロニア・メラノカルパ（ミクシ）エリオット）製品 - 成分と健康効果に関する最新の科学的証拠に関する体系的レビュー |
Oleg Frumuzachi, Sascha Rohn, Andrei Mocan Food Research International Volume 196, November 2024, 115094 |
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| 要約 |
ブラックチョークベリー（アロニア・メラノカルパ（ミクシ）・エリオット）は、その高いフェノール含有量に起因する潜在的な健康効果で知られています。しかし、多くのフェノール化合物はバイオアベイラビリティが低く、その有益な効果が限定される可能性があります。チョークベリーの発酵は、バイオアベイラビリティ、生理活性組成、官能特性、栄養価を向上させる方法として提案されています。本システマティックレビューでは、発酵チョークベリー製品の概要、化合物組成、官能特性、およびin vivoおよびin vitro試験で観察された健康効果について概説します。官能評価では多様な風味プロファイルと受容性が強調されましたが、ヒト介入試験では、グルコース依存性インスリン分泌刺激ペプチド（GDP）の増加に対する潜在的な効果が示唆されました。動物モデルでは抗肥満作用と免疫調節作用が示され、in vitro試験では抗酸化作用、抗メラニン生成作用、抗糖尿病作用が実証されています。ヒトおよび動物試験では有望な結果が得られているものの、被験者の服薬遵守や投与量の不一致などの課題により、さらなるプロトコルの改善が求められています。継続的な科学的研究を通じて、発酵チョークベリー製品は人間の健康に貢献する機能性食品として浮上する可能性があります。 |
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| グラフィック アブストラクト |
| 目次(クリックして記事にアクセスできます） |
| 1.はじめに |
| 2. ブラックチョークベリー（アロニア・メラノカルパ（ミクシ）・エリオット） |
| 2.1. 生の果実の組成 |
| 2.2. ブラックチョークベリーの伝統的な加工品 |
| 3. 発酵ブラックチョークベリー |
| 3.1. ブラックチョークベリー製品の発酵プロセス |
| 3.2. 発酵ブラックチョークベリー製品の組成 |
| 3.2.1. 炭水化物 |
| 3.2.2. 有機酸 |
| 3.2.3. フェノール化合物 |
| 3.2.3.1. 総アントシアニン含量、総フラボノイド含量、および総フェノール含量の分光光度計による評価 |
| 3.2.3.2. 高度分析技術 |
| 3.2.4. 揮発性有機化合物 |
| 3.3. ブラックチョークベリー発酵製品の官能特性 |
| 3.4. チョークベリー製品の発酵と組成に関する結論 |
| 4. 発酵ブラックチョークベリー製品の健康効果 |
| 4.1. ヒト研究によるエビデンス |
| 4.2. 動物モデル研究 |
| 4.3. in vitroモデル研究 |
| 4.4. ブラックチョークベリー発酵製品のプロバイオティクスとしてのポテンシャル |
| 5. 限界と今後の展望 |
| 6. 結論 |
本文 |
| 1.はじめに |
| 数十年にわたり、果物と野菜の摂取量の増加と死亡率の低下、特に世界的に主要な死因である心血管疾患とがんとの関連において、強い相関関係にあることが示唆されています（Wang et al., 2014、WHO, 2020）。これらの疾患は多様な集団や地域に広く影響を及ぼすため、これらの疾患との闘いには、予防、早期発見、診断、そして治療に向けた世界的な取り組みが不可欠です。不健康な食生活や運動不足といった関連するリスク要因への対処は、疾患の発生を減らす上で不可欠です（Aune et al., 2017、Hartley et al., 2013）。ベリー類は抗酸化作用と抗炎症作用で知られており（Basu et al., 2010, Khan et al., 2023, Muraki et al., 2013）、食事に取り入れることでさらなる健康効果が得られ、慢性疾患の予防効果も高まります（Derrick et al., 2021, Kalt et al., 2020, Yang and Kortesniemi, 2015）。したがって、果物の摂取量を増やすことは、全体的な健康と幸福を促進し、変性疾患のリスクを低減するために不可欠です。 |
| 多様なベリー類の中でも、ブラックチョークベリー（アロニア・メラノカルパ（ミクシ）・エリオット）は、その健康増進作用の可能性から注目を集めました（Kasprzak-Drozd et al., 2021）。もともと北米東部原産でしたが、現在ではヨーロッパのさまざまな地域でも栽培されています。バラ科の植物であるブラックチョークベリーは、通常高さ0.5～1メートルに達する落葉低木です。細かい鋸歯が特徴の葉は中緑色で、毛はなく、代わりに中脈の上部に沿って隆起した腺があります。果実の形成は夏の半ばから終わりにかけて始まり、エンドウ豆大の果実は紫がかった黒色に成熟します。これらの果実は核果として分類され、成熟後に植物から自然に落下します。ジューシーな性質にもかかわらず、完全に熟すと縮む傾向があり、果汁と種子は両方とも濃い紫色になります (USDA、2009)。 |
| 他の多くのベリー類と同様に、ブラックチョークベリーにはフェノール化合物、特にフラボノイドが豊富に含まれています。予想通り、ブラックチョークベリーは顕著な抗酸化作用を示しており、これはフェノール化合物の本来の化学組成と一致する特性です（Wu et al., 2004）。生物学的観点からは、抗炎症作用が多くの研究で報告されています（Jurendić and Ščetar, 2021, Ren et al., 2022）。さらに、ブラックチョークベリーは血糖調節、脂質代謝、血圧へのプラス効果と関連付けられており、糖尿病や肥満などの代謝障害の予防に重要な因子となっています（Christiansen et al., 2022, Hawkins et al., 2021, Rahmani et al., 2019）。ブラックチョークベリーを生食、乾燥食、ジュースなど、どのような形で食事に取り入れても、その健康効果を手軽に美味しく享受できます。 |
| しかし、他の果物や野菜で既によく示されているように、フェノール化合物のバイオアベイラビリティは、その健康効果を評価する上で非常に重要です。豊富に含まれているにもかかわらず、化学構造や消化過程における他の食品成分との相互作用など、様々な要因が人体への吸収に影響を与えます。チョークベリーに多く含まれるアントシアニンと（ポリマー）プロシアニジンは、小腸での吸収が乏しいものの、大腸では微生物による重要な変換を受けます（Mattioli et al., 2020）。さらに、フラボノイドはヒドロキシケイ皮酸によってアシル化されているため、吸収効率はさらに低下します（Denev et al., 2012）。全体として、チョークベリーのバイオアベイラビリティは低いと言えます。 |
| 低いバイオアベイラビリティという課題を克服するために、発酵はフェノール化合物の吸収を高める有望な方法として浮上しています（Adebo & Medina-Meza, 2020）。ポリフェノールを豊富に含む植物基質の発酵過程において、微生物はグリコシダーゼ、エステラーゼ、デカルボキシラーゼ、レダクターゼ、タンナーゼなどの酵素を産生し、異物であるフェノール化合物の潜在的な毒性を抑制します（Rodríguez et al., 2009）。さらに、特定の微生物は、グリコシドの糖部分をエネルギー獲得と細胞増殖のために利用します（Plamada & Vodnar, 2022）。これらの酵素はフェノール化合物を分解産物に変換しますが、その一部は顕著に高い抗酸化能とバイオアベイラビリティを有します。例えば、チェリージュースとブロッコリーピューレを乳酸発酵させると、カフェ酸がより強力な抗酸化物質であるジヒドロカフェ酸に変換されました。同様に、ブロッコリーピューレに含まれるクロロゲン酸は発酵中にカフェ酸に加水分解され、消化管での吸収性が比較的優れていることが示されました（Filannino et al., 2015）。大豆粉を発酵させると、イソフラボン配糖体がアグリコンに変換され、より効率的に吸収されることが示されました（Landete et al., 2015）。間接的には、発酵は、主に小さな化合物に加水分解される多糖類とタンパク質の複雑なマトリックスの代謝変換を通じて、消化率の向上と栄養素の吸収の強化にもつながります (Sivapragasam et al., 2023)。同時に、結合したフェノール化合物がより容易に放出されます (De Montijo-Prieto et al., 2023)。 |
| 発酵食品には、化合物の変換に加え、サッカロミセス酵母や乳酸菌などの様々な微生物が含まれており、その中にはプロバイオティクスと呼ばれる有益な細菌も含まれています。プロバイオティクスは、腸内環境の健康をサポートし、バランスの取れた微生物叢の形成に貢献します（Bell et al., 2018）。発酵果物やその関連製品を定期的に摂取することで、消化機能の改善、免疫機能の向上、さらには特定の胃腸障害の緩和に役立つ可能性があります（Patel et al., 2023）。 |
| 発酵ブラックチョークベリー製品は、有益な化合物の含有量を増やし、それらの生物学的利用能を高める可能性のある新たな戦略として浮上しています。発酵ブラックチョークベリー製品を食事に取り入れることで、生理活性化合物の摂取量を最大化し、それらの生理学的効果を最大化するための便利で効果的な手段となる可能性があります。こうした背景から、本研究の目的は、ブラックチョークベリー由来の発酵製品、または発酵ブラックチョークベリーを主要成分として含む製品の食品化学的および栄養学的側面の概要を把握するための体系的な文献調査を実施することでした。この体系的なレビューは、発酵ブラックチョークベリー製品の組成、潜在的な生物学的活性、および関連する健康効果、そしてそれらが人間の健康のさまざまな側面に及ぼす影響を明らかにすることを目指しました。さらに、本レビューは、現在の研究におけるギャップを特定し、最適な健康成果の促進における発酵ブラックチョークベリー製品の役割を調査するための将来の方向性を提案することを目的としました。 |
| 2. ブラックチョークベリー（アロニア・メラノカルパ（ミクシ）・エリオット） |
| 2.1. 生の果実の組成 |
| チョークベリーの組成と栄養価は、品種、成熟度、生態生理学的条件などの要因によって異なります（Sidor et al., 2019）。研究では、チョークベリーの果実、果汁、搾りかすの乾燥重量が報告されており、可溶性物質の割合は様々です（表1）（Sidor & Gramza-Michałowska, 2019）。チョークベリーには、単糖の形で炭水化物が含まれており、様々な量の果糖とブドウ糖、そして微量のスクロースが含まれています（Šnebergrová et al., 2014）。さらに、ソルビトールが比較的多く含まれています。果実の食物繊維含有量は特に高く、主に搾りかすに含まれ、乾燥重量の約70%を占めています。この繊維の大部分は不溶性で、リグニン、セルロース、ヘミセルロースで構成されています (Wawer et al.、2006)。 |
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| チョークベリーのタンパク質含有量は低いですが、ヒスチジン、リジン、スレオニンといった必須アミノ酸に加え、アラニン、アルギニン、アスパラギン、システイン、グルタミン酸、セリン、チロシンといった非必須アミノ酸を含む、様々な遊離アミノ酸を含んでいます。特に、搾りかすはアミノ酸が特に豊富ですが、タンパク質の絶対量は依然として比較的低いままです（Pieszka et al., 2015）。生のチョークベリー果実全体の脂質含有量は低いですが、種子と皮の部分には、特にリノール酸やオレイン酸などの不飽和脂肪酸を含むトリアシルグリセロール、ステロール（カンペステロール、β-シトステロール、スティグマスタノール、イソフコステロール）、およびリン脂質の形で、より多くの脂質が含まれています（Dulf et al., 2012、Sójka et al., 2013）。 |
| チョークベリーには、ビタミンB、C、K、カロテノイド、トコフェロールなど、様々なビタミンやミネラルが含まれています。さらに、灰分も豊富で、様々な必須ミネラル（最も豊富なのはカリウム、カルシウム、リンで、次いでマグネシウムとナトリウム）と微量元素（亜鉛、鉄、セレン、銅、モリブデン、クロム）が含まれています。また、チョークベリーには鉛、カドミウム、水銀、ヒ素などの有毒元素が含まれているとの報告もあります。しかし、これらは植物が栽培された地理的起源、つまり土壌に依存しており、これらの金属の濃度は食品中の最大許容限度を下回っています（Pavlovic et al., 2015）。 |
| ブラックチョークベリーは、フェノール酸、アントシアニン、フラボノール、フラバン-3-オールなど、様々なフェノール化合物を豊富に含み、プロシアニジンが主なオリゴマーおよびポリマー誘導体です。チョークベリーに含まれるフェノール化合物の含有量は様々で、乾燥重量1kgあたり37,600 mgという高い値も報告されています（Hudec et al., 2006、Oszmiański and Wojdylo, 2005）。チョークベリーの濃い青色は、アントシアニン、主にシアニジン-3-O-グルコシド（Cy3G）、-3-O-ガラクトシド、-3-O-キシロシド、-3-O-アラビノシドなどのシアニジン誘導体の高濃度によるものです（Wu et al., 2004）。チョークベリーに含まれるフラボノールは、主にケルセチン誘導体（イソラムネチン、ケルセチン-3-O-グルコシド、-3-O-ガラクトシド、-3-O-ルチノシド、-3-O-ロビノビオシド、-3-O-ビシアノシドなど）です。微量フラボノールとしては、ミリセチンおよびケンフェロール誘導体があります（Mikulic-Petkovsek et al., 2012, Tian et al., 2017）。チョークベリーに含まれるプロシアニジンは高い重合度を特徴としており、様々な研究でプロシアニジンの平均重合度が報告されています（Sidor & Gramza-Michałowska, 2019）。チョークベリーには、クロロゲン酸やネオクロロゲン酸などのフェノール酸が主成分で、他に4-ヒドロキシ安息香酸、カフェ酸とその誘導体であるクリプトクロロゲン酸、エラジ酸、フェルラ酸、p-クマル酸、プロトカテク酸、サリチル酸、シリンガ酸、バニリン酸などの誘導体も含まれています（Li et al.、2012）。 |
| 果実の香りのプロファイルを分析することは、その果実の全体的な品質を判断する上で極めて重要です。チョークベリーに含まれる揮発性化合物は、アルデヒド、アルコール、エステル、ケトンで構成されています（Butorová et al., 2016、Romani et al., 2016）。アルコールは最も多く含まれており、揮発性化合物の40～52.6%を占めています。エタノール、メタノール、ブタン-1-オール、ヘキサン-1-オール、フェニルメタノールが検出されました。アルデヒドは、チョークベリーに含まれる揮発性化合物の13～33.3%を占めています。アルデヒドには、ベンズアルデヒド、エタナール、ヘキサナール、ノナナール、オクタナール、ペンタナール、プロパナール、トランス-2-ヘキセナールなどがあります。エステルは、エチルブチレート、エチルデカノエート、エチルエタノエート、エチルペンタノエートなどの揮発性化合物の11.8～22.7%を占めています。ケトンは、チョークベリーに含まれる揮発性化合物の最大13.3%を占めており、ヘプタン-2-オン、ペンタン-2-オン、プロパン-2-オンなどが含まれます（Butorová et al., 2016）。これらの化合物はそれぞれ、チョークベリー特有の芳香特性に寄与しています。 |
| 2.2. ブラックチョークベリーの伝統的な加工品 |
| ブラックチョークベリーは、フェノール含有量が高いため苦味があり、生で食べることはほとんどありません。しかし、ジュース、ネクター、シロップ、ジャム、プレザーブ、ワイン、煎じ薬、栄養補助食品など、食品業界では様々な製品の製造に広く利用されています。ネクターには、風味を高めるために、砂糖や甘味料、あるいは他の果汁が添加されています（Teneva et al., 2022）。シロップは、甘味のあるブラックチョークベリー果汁を濃縮した液体で、トッピングや香料としてよく使用されます（Kawa-Rygielska et al., 2019）。ジャムやプレザーブは、ブラックチョークベリーを砂糖で煮詰めて作る濃厚なスプレッドで、トーストに塗ったり、ペストリーに混ぜたりして使われます（Kmiecik et al., 2001）。チョークベリーワインは、発酵によって生産されるアルコール飲料で、ブドウから作られるワインと同様の残留糖分を含有しています（Čakar et al., 2018）。インフュージョンは粉末状のチョークベリーを熱湯で抽出して作られますが、他のハーブや果物とブレンドされることもよくあります（Tolić et al., 2015）。さらに、チョークベリーの抽出物や粉末は、その健康効果の可能性から栄養補助食品として利用されており、カプセルや錠剤など、様々な便利な形で入手できます（Tasic et al., 2021）。ブラックチョークベリー製品には様々な種類がありますが、約90%のベリーはジュース製造に利用され、残りはインフュージョン、栄養補助食品、その他の製品の製造に割り当てられています（Sójka et al., 2013）。 |
| チョークベリー市場は2023年に3億5,690万ドルと評価され、年平均成長率3.4%で成長し、2033年には4億9,870万ドルを超えると予測されています。需要を牽引する主要国は、米国、中国、カナダ、ドイツ、インド、英国、オーストラリアです。ドイツの市場シェアは約26.9%です（FMI、2023年）。 |
| 3. 発酵ブラックチョークベリー |
| 3.1. ブラックチョークベリー製品の発酵プロセス |
| ブラックチョークベリーの果実、果汁、搾りかす、または抽出物の発酵には、アセトバクター属、ブレタノマイセス属、クルイベロマイセス・ラクティス、ラクトバチルス属、モナスカス・プルプレウス、リゾープス・オリゴスポルス、サッカロマイセス属（表2）などの様々な微生物が利用されます。発酵中の温度は、使用する微生物の種類や発酵プロセスの性質に応じて、約20℃から40℃を超える場合もありますが、幅広い範囲にわたります。発酵の期間は、使用する微生物と発酵プロセスの望ましい結果に応じて、数時間（例：8時間）などの短い期間から、複数日（例：10日）、さらには数週間（例：2週間）に及ぶより長い期間にまで及びました。発酵環境内のpHレベルは、通常は微生物の増殖と発酵活動に好ましい範囲内（一般的にはpH 4～pH 6）に収まりますが、場合によっては4.6や5.5などの値が指定されます。ただし、すべての発酵プロトコルについて、明確なpH測定値が一貫して提供されているわけではありません（Čakar et al., 2018、Du and Myracle, 2018a、Kim et al., 2023、Yaneva et al., 2022）。 |
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| ブラックチョークベリーの発酵は植物細胞壁の分解を促し、非共有結合および共有結合したポリフェノールを放出します。これらのポリフェノールは、発酵ブラックチョークベリー製品の物理化学的特性に大きく寄与します（Zhao et al., 2021）。このプロセスは、β-グルコシダーゼ、脱炭酸酵素、エステラーゼ、加水分解酵素、還元酵素などの様々な微生物酵素によって促進されます。これらの酵素は、複雑な炭水化物を単糖に分解する反応を触媒する上で重要な役割を果たします。単糖はその後、有機酸を放出し、さらに様々な代謝産物を生成する基質となります（Yang et al., 2024）。しかし、酵素分解の程度は微生物株によって異なります。 |
| 2024年6月15日までに3つのデータベース（PubMed、Scopus、Web of Science）を対象とした体系的な調査を実施した結果、ブラックチョークベリーを原料とする、またはブラックチョークベリーを組み込んだ多様な発酵製品が特定されました。具体的には、ビール、ジュース、ケフィア、紅茶キノコ、発酵エキス、オート麦およびエンマー麦を原料とする飲料、搾りかす、酢、ワインなどです（補足図1）。これらの製品の製造プロセスは、伝統的な食品技術で用いられる4つの主要な発酵プロセス、すなわち乳酸発酵、アルコール発酵、酢酸発酵、固体発酵（SSF）を包含しています。 |
| 乳酸発酵において、ブラックチョークベリーは様々な形で利用されています。果実を絞ってジュースにした後、発酵させるか、飲料やヨーグルトに添加して他の材料と共に発酵させるかのいずれかです（Bontsidis et al., 2021, Dimitrellou et al., 2021, Du and Myracle, 2018a, Esatbeyoglu et al., 2023, Wang et al., 2024）。この発酵プロセスでは、ラクトバチルス・プランタルム、L.パラカセイ、L.アシドフィルス、L.ラムノサスなどの乳酸菌を接種することで、乳酸発酵特有のピリッとした風味プロファイルを生み出します。 |
| アルコール発酵は、発酵ブラックチョークベリー製品の製造においても重要な役割を果たしています。例えば、ビールの製造工程では、ブラックチョークベリーの実全体を醸造工程の様々な段階で活用することで、最終製品に貴重な化合物と独特の風味を注入します（Jahn et al., 2020）。さらに、発酵ブラックチョークベリーエキスは、サッカロミセス・クルイベリを用いたアルコール発酵によって生産されます。さらに、ブラックチョークベリーワインの製造には、S. セルビシエなどの酵母株による発酵が関与しており、他の主要なアルコール飲料と同様に、熟成期間（12℃で6か月）が進むにつれて、複雑な風味と香りが生み出されます（Čakar et al., 2018、Čakar et al., 2016、Lachowicz et al., 2017）。 |
| ブラックチョークベリー酢の製造では、酢酸発酵が行われます。この発酵では、エタノールまたはチョークベリーワインを添加した滅菌チョークベリー果汁に、特定の細菌株を導入します。約12日間かけてエタノールが酢酸に変換され、グレープフルーツ酢に特徴的な鋭い酸味が生まれます（Lim et al., 2022）。 |
| 最後に、チョークベリーの加工には固体発酵または基質発酵も用いられます。例えば、ブラックチョークベリーの搾汁残渣（果汁抽出後の固形物）を真菌（アスペルギルス・ニガーおよびリゾプス・オリゴスポラス）による固体発酵に供し、フェノール化合物と脂質を遊離・回収する研究が行われました（Dulf et al., 2018）。また、チョークベリーのエタノール抽出物をモナスカス・プルプレウスで発酵させ、メラニン生成阻害効果を研究しました（Kim et al., 2023）。 |
| 全体的に、乳酸発酵、アルコール発酵、酢酸発酵、および 固体発酵を含む製造プロセスは、それぞれが独特の風味、食感、および健康上の利点を提供する多様な発酵製品を生み出すブラックチョークベリーの多用途性を際立たせています。 |
| 3.2. 発酵ブラックチョークベリー製品の組成 |
| 3.2.1. 炭水化物 |
| 発酵において、微生物の活動によって促進される炭水化物（単糖および複合糖）は、有機酸、アルコール、ガスなど、多様な最終生成物に変換されます。最終発酵製品中の炭水化物（多くの場合、主に低複合糖）の最終レベルは、発酵プロセスにおいて重要な側面を表します（Yaa'ri et al., 2024）。この残留糖含有量は、発酵製品の味、食感、官能特性に影響を与えるだけでなく、発酵微生物による糖の利用度合いも反映します。残留糖レベルが低いことは、発酵が効率的に行われ、糖の大部分が有機酸やアルコールなどの目的の最終生成物に変換されていることを示しています。一方、残糖値が高い場合、微生物活性の不足、発酵条件の不適切さ、阻害物質の存在などにより、発酵が不完全である可能性が示唆されます。したがって、ブラックチョークベリーの残糖値を評価することは、製品の一貫性、品質、安全性を確保するために不可欠です。 |
| ブラックチョークベリーには、主にグルコース、フルクトース、スクロースなどの単糖の形で、さまざまな糖が含まれています。また、糖アルコールであるソルビトールも含まれています。チョークベリージュースをL. パラカゼイ SP5で発酵させたプロセス（30 °Cで48時間）と、その後の保管（4 °Cで4週間）中に、糖濃度に変動が見られました。Bontsidisら（2021）が指摘しているように、最初の48時間以内に増加し、その後わずかに減少しました。しかし、グルコースとフルクトースの濃度が低下したにもかかわらず、ソルビトール含有量はL. パラカゼイSP5による48時間の発酵中に20.1 g/Lから24.3 g/Lに増加しました。その後、ソルビトールのレベルは4週間の保管期間を通じて一定のままでした。発酵中のソルビトール含有量の増加と貯蔵中の安定性は、グルコースとフルクトースをさまざまな酵素経路でソルビトールに変換する微生物の活性（図1）と、ソルビトール自体の固有の安定性に起因すると考えられます（Bontsidis et al., 2021）。L. プランタルム（JYLP-375）、L. アシドフィルス（JYLA-16）、およびL. ラフィノース（JYLR-005）を含むチョークベリージュース発酵の場合、還元糖のレベルが約65％大幅に減少しました（Wang et al., 2024）。この減少は、乳酸菌が成長して乳酸に変換するために糖を消費するためです。チョークベリージュースのどちらの発酵プロトコルでも、発酵プロセスを促進するために添加糖を使用していなかったことに注意する必要があります。発酵していないチョークベリージュースの初期糖度は 28.8 ～ 103 g/L の範囲でした。 |
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| 図1. ラクトバチルス・プランタルムによるグルコースからソルビトールへの生物変換。Ladero et al. (2007)、Jan et al. (2017)より改変。 |
| L. パラカゼイSP5で発酵させたチョークベリージュースと同様に、発酵開始時のポマス由来およびジュース由来のウォーターケフィア中のスクロース含有量は異なっていました。しかし、アロニアポマス由来のウォーターケフィアでは、スクロース含有量が高くなっていましたが、これは当初の総可溶性固形分（6.00 °Brix）が低すぎたためであり、これを補うために糖類を追加添加し、スクロース含有量を10.4 °Brixまで上昇させました。そのため、ポマス由来のウォーターケフィアは、ジュース由来のケフィア（3.19 g/100 mL）と比較して、スクロース含有量が高く（7.75 g/100 mL）、72時間後にはどちらのケフィアでもスクロースが検出されなくなりました。発酵開始から24時間以内のスクロースの利用は、スクロースをフルクトースとグルコースに分解するインベルターゼ酵素を持つ酵母によるエタノール生成と正の相関関係にある。その後、これらの糖は主に乳酸菌と酢酸菌によって利用される。チョークベリー搾りかすベースのケフィアでは還元糖の増加が見られたのに対し、チョークベリージュースケフィアでは減少が見られた。フルクトース含有量は搾りかすベースのケフィアで大幅に増加（0.52 g/100 mLから1.94 g/100 mLへ）したが、ジュースベースのケフィアでは72時間でわずかに減少（1.72 g/100 mLから1.56 g/100 mLへ）した（Esatbeyoglu et al., 2023）。さらに、グルコース含有量は搾りかすベースのケフィアでわずかに増加したが、ジュースベースのケフィアでは減少した。 |
| 3.2.2. 有機酸 |
| 乳酸発酵のプロセスでは、他の微生物に加えて、乳酸菌が単純炭水化物および複合炭水化物をプロピオン酸、ギ酸、酢酸、乳酸などの様々な有機酸に変換します。これらの酸は食品の風味を高め、腐敗を防ぎます。生成される有機酸の濃度は、菌株、pH、温度などの要因によって異なります（Punia Bangar et al., 2022）。 |
| L. パラカゼイSP5株を用いたチョークベリージュースの発酵（30℃、48時間）および貯蔵（4℃、4週間）中に、最終製品中に乳酸と酢酸が検出されました。乳酸値は発酵中に顕著に増加し、4週間を通して高値（> 9.0 g/L）を維持しました。2週間目以降に微量に検出された酢酸は、果汁の乳酸発酵に関する過去の研究で観察されたように、クエン酸に由来すると考えられます。チョークベリーの主要有機酸であるリンゴ酸は、プロバイオティクス株によるマロラクティック発酵を経て乳酸に代謝されるため、時間の経過とともに減少します（Bontsidis et al., 2021）。 |
| 発酵植物性飲料は、食生活の嗜好、乳糖不耐症、またはビーガンライフスタイルのために植物性食品を求める人々にとって、乳製品の代替品として重要な選択肢となります。Yanetaら (2022) は、チョークベリー果汁 (5～30 %) を添加し、L. プランタルム Pro で発酵 (37 °C で 8 時間) させることで、機能性オート麦飲料を開発しました。さまざまな濃度のチョークベリー果汁を添加した機能性オート麦飲料の初期酸度は、対照飲料 (果汁なし) の pH 5.88 から、最高濃度の 30 % チョークベリー果汁の pH 4.10 までの範囲でした (Yaneva et al., 2022)。すべての飲料の最終的な酸度は pH 4.02 でした。 Dimitrellou et al. (2021) は、チョークベリー果汁（20%）を添加し、L. pプランタルム 2035で発酵（30℃で2時間）させ、4℃で4週間保存することで、機能性エンマー飲料を開発した。チョークベリー果汁添加後、飲料のpHは4.69に低下した。2時間の発酵プロセス中、pHは安定しており、このpHレベルがL. プランタルム 2035の生育に最適であることを示唆している（Dimitrellou et al., 2021）。発酵中、L. プランタエルム株は乳酸、酢酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、クエン酸などの多様な有機酸を生成する（Hu et al., 2019, Szczerbiec et al., 2022）。 |
| 酢酸発酵のプロセスでは、酢酸菌がエタノール、糖、ポリオールを酸化発酵によって様々な有機酸、アルデヒド、ケトンに変換します（Hata et al., 2023）。Lim et al. (2022) は、5%エタノール（95%）を添加したチョークベリー果汁をアセトバクター・パストゥリアヌス SRCM 101341株を用いて25℃で12日間発酵させることで得られたチョークベリー酢の有機酸組成を分析しました。彼らの研究結果によると、チョークベリー酢と市販の酢の有機酸含有量は異なっていました。チョークベリー酢には酢酸が6.2 mg/mL、ギ酸が2.7 mg/mL、フマル酸が0.04 mg/mL含まれていたのに対し、市販の酢には酢酸が13.0 mg/mL、クエン酸が18.1 mg/mL含まれていました（Lim et al., 2022）。チョークベリー酢と市販の酢の有機酸含有量の差は、原料、微生物株、発酵条件、基質の利用可能性、発酵期間、発酵後の処理の違いに起因すると考えられます。 |
| 3.2.3. フェノール化合物 |
| 3.2.3.1. 総アントシアニン含量、総フラボノイド含量、および総フェノール含量の分光光度計による評価 |
| 総アントシアニン含量（TAC）、総フラボノイド含量（TFC）、および総フェノール含量（TPC）は、様々なフェノール成分とそれらの加工中の挙動を評価するために一般的に用いられる合計パラメータです。Wangら（2024）が実施した研究では、総アントシアニン含量はブラックチョークベリージュースの発酵後濃度を著しく低下させ、101 mg/100 mLから65.7 mg/100 mLに低下しました（L. プランタルム（JYLP-375）、L. アシドフィルス（JYLA-16）、およびL. ラムノサス（JYLR-005）で発酵）。しかし、発酵後、総フェノール含量と総フラボノイド含量は増加しました。特に、L. アシドフィルスで発酵させたブラックチョークベリージュースでは、総フェノール含量と総フラボノイド含量はそれぞれ168.4 mg/100 mLと65.9 mg/100 mLにまで上昇しました。同様に、Bontsidisら（2021）は、L. パラカゼイSP5株による乳酸発酵により、ブラックチョークベリージュース中の総フェノール含量が顕著に増加することを示しました。 |
| Dulfら（2018）は、ブラックチョークベリー果汁発酵からチョークベリー搾りかすを用いた固体発酵（SSF）へと移行し、リゾープス・オリゴスポルスとアスペルギルス・ニガーの活性が生物活性化合物のプロファイルに及ぼす変換効果を調査した。生育期間中、総フェノール含量は有意に増加した。 R. オリゴスポルスによる発酵では、総フェノール含有量は 2 日目まで徐々に増加し、その後、初期値の 951 mg 没食子酸当量 (GAE)/100 g 乾燥重量 (DW) から 6 日目に 1779 mg 没食子酸当量/100 g 乾燥重量へと 1.8 倍に急上昇し、その後減少して 12 日目に安定しました。A. ニガーによる 個体醗酵では、総フェノール含量レベルはシグモイド成長曲線を示し、9 日目に 1704 mg 没食子酸当量 /100 g 乾燥重量でピークに達し、1.7 倍を超える増加を示しました。 総フラボノイド含量量は総フェノール含量と同様の傾向を示し、A. ニガー個体醗酵では 9 日目に 1.5 倍の 264 mg ケルセチン当量（QE）/100 g 乾燥重量 に、R. オリゴスポルス個体醗酵 では 6 日目に 1.6 倍の 277 mg ケルセチン当量/100 g 乾燥重量 に増加し、その後徐々に減少しました。総アントシアニン含有量は、個体醗酵の最初の 2 日間で約 1.2 倍に増加し、R. オリゴスポルスでは 610 mg シアニジン-3-O-グルコシド（Cy3G）/100 g 乾燥重量、A. ニガー では 590 mg シアニジン-3-O-グルコシド/100 g 乾燥重量に達した後、残りの発酵期間中は減少して安定しました (Dulf et al., 2018)。さらに、Lim et al. (2022)は、A.パスツリアヌスSRCM 101341を用いて発酵させたブラックチョークベリー酢（ブラックチョークベリー果汁ベース）中の総アントシアニン含量、総フラボノイド含量、および総フェノール含量の濃度を評価した。酢中の総フェノール含量および総フラボノイド含量は、それぞれ15 mg 没食子酸当量 /mLおよび2.9 mg ケルセチン当量/mLであった。さらに、ブラックチョークベリー酢中のアントシアニン含有量は7.6 mg シアニジン-3-O-グルコシド/Lであった。これは酢中に有意な生理活性化合物が存在することを示しており、A.パスツリアヌスがブラックチョークベリー果汁中の糖を酢酸に変換し、酢を形成したことを示唆している。さらに、この微生物による変換は、ブラックチョークベリー酢の独特の風味プロファイルの形成に寄与した（3.2.4節参照）。 |
| さらに、研究者らは、プロバイオティクス発酵させたチョークベリー果汁および乾燥チョークベリー抽出物を配合したヨーグルト風製品中の生理活性化合物の特性評価を行いました。例えば、Plessasら (2024) は、このようなヨーグルト風製品の総フェノール含量の評価を行いました。彼らの研究では、L. プランタルムで発酵させたチョークベリー果汁を接種したヨーグルトサンプルでは総フェノール含量が高くなることが明らかになりました。具体的には、L. プランタルムで発酵させたチョークベリー果汁を接種したヨーグルトでは総フェノール含量値が16 µg 没食子酸当量/gであったのに対し、L. プランタルムで発酵させたヨーグルトスターターカルチャーとチョークベリー果汁を接種したヨーグルトでは総フェノール含量値が26 µg GAE/gでした。さらに、Nguyen と Hwang (2016) は、さまざまな濃度のチョークベリー果汁で強化したヨーグルトを L. アシドフィルス、L. カゼイ、L. ラムノサス、および L. ラクチスとともに 24 時間培養した後、総フェノール含量と 総フラボノイド含量（を分析しました。3 % のチョークベリー果汁で強化したヨーグルトは、総フラボノイド含量が 54 mg 没食子酸当量 /g 乾燥重量で最も高かったのに対し、コントロール ヨーグルトの 総フラボノイド含量は 16 mg 没食子酸当量 /g 乾燥重量で最も低かった。特に、コントロールと比較して、2 % と 3 % のチョークベリー果汁を含むヨーグルトでは 総フェノール含量がそれぞれ 2.5 倍と 3.3 倍に増加したことは注目に値します。総フラボノイド含量に関しては、コントロール ヨーグルトが 118 mg ケルセチン当量/g であったのに対し、1～3 % のチョークベリー果汁を含むヨーグルトでは対照群と比較して、チョークベリー果汁2%および3%を含むヨーグルトでは、総フラボノイド含有量がそれぞれ1.2倍および1.3倍に増加しました。ヨーグルトにチョークベリー果汁を加えることで、総フェノール含量と総フラボノイド量が増加し、このような強化が健康に及ぼす潜在的な効果を裏付けています。最後に、Aliら（2021）は、L. プランタルム EJ2014の発酵が総フェノール含量およびチョークベリー抽出物中の総フェノール含量に及ぼす影響について研究しました。発酵期間0日目から9日目にかけて、発酵チョークベリー抽出物中の総フェノール含量は46.2%、フラボノイド含有量は11.4%増加しました。 |
| 発酵中のブラックチョークベリー中のフェノール化合物の変容は、様々な酵素活性の影響を受ける多面的なプロセスであることが明らかになっています。β-グルコシダーゼ、脱炭酸酵素、エステラーゼ、加水分解酵素、還元酵素などの酵素は、これらの化合物を変性させる反応を触媒する上で重要な役割を果たします。さらに、発酵中のブラックチョークベリーの細胞壁の分解はフェノール化合物の遊離を促進し、抽出性を高めます。さらに、発酵は配糖体やその他の結合形態からのフェノールの動員と遊離を促進し、それによってフェノールの利用性を高め、生理学的効果を増強する可能性があります（Adebo & Medina-Meza, 2020）。 |
| 発酵プロセスは一般的に、ブラックチョークベリー製品に含まれるフェノール化合物のバイオアベイラビリティを高めることができますが、ケフィアグレインの使用では対照的な効果が観察されています。ケフィアグレインは、主にα-D-グルコピラノシル残基と側鎖が結合したデキストランマトリックスからなる複雑な微生物群集です。これらのグレインは、デキストラン構造の生成に関与するラクトバチルス属やロイコノストック属など、多様な微生物群で構成されています (Gökırmaklı & Güzel-Seydim, 2022)。ケフィアグレインの微生物群集は、産地、培養方法、発酵条件などの要因によって異なり、グレインの組成や得られる発酵飲料の組成にもばらつきが生じます。ケフィア粒を用いた発酵は、チョークベリーポマスおよびジュースから作られたウォーターケフィアの両方において、総アントシアニン含量、総フラボノイド含量、および総フェノール含量レベルの低下をもたらしました（Esatbeyoglu et al., 2023）。発酵前では、チョークベリーポマスおよびジュースから作られたウォーターケフィアの総フェノール含量および総フラボノイド含量レベルは、発酵後（72時間）のレベルと比較して高くなりました。具体的には、総フラボノイド含量はチョークベリーポマスから作られたウォーターケフィアでは7.3 没食子酸当量 mg/100 mLから7.2 没食子酸当量 mg/100 mLへとわずかに減少したのに対し、チョークベリージュースから作られたウォーターケフィアでは7.2 没食子酸当量 mg/100 mLから5.8 没食子酸当量 mg/100 mLへと大幅に減少しました。同様に、総フラボノイド含量はポマス由来のウォーターケフィアでは1.7 mg ケルセチン当量/100 mLから1.5 mg ケルセチン当量/100 mLに減少し、ジュース由来のウォーターケフィアでは1.6 mg ケルセチン当量/100 mLから1.3 mg ケルセチン当量/100 mLに減少しました。同様に、総アントシアニン含量 も発酵後に減少しました。チョークベリーポマス由来のウォーターケフィアは、発酵開始時の18 mg/100 mLから72時間後に13.3 mg/100 mLに減少し、ジュース由来のウォーターケフィアは0時間の7.3 mg/100 mLから72時間後に5.3 mg/100 mLに減少しました（Esatbeyoglu et al., 2023）。 |
| ケフィア粒を用いた発酵中に観察されるフェノール化合物の減少は、いくつかの要因に起因する可能性があります。発酵微生物株のフェノール化合物およびその代謝に対する特異性は、それらの利用または変換につながり、そのレベルを低下させる可能性があります（Adebo & Medina-Meza, 2020）。この点で、Ozcelikら（2021）は、サンザシ、サンザシの実、ローズヒップ、赤プラム、ザクロの果汁から作られたウォーターケフィア中の総フェノール含量の減少を報告しました。さらに、微生物酵素はフェノール化合物の分解を触媒し、それらをより単純な形態（アグリコンまたはより小さなフェノール酸）または代謝物（他の化合物と共役するか、芳香族環構造を持たない小さなフェノール化合物に分解される）に分解する可能性があります（Adebo & Medina-Meza, 2020）。 |
| 3.2.3.2. 高度分析技術 |
| フェノール化合物の運命を推定するための総計パラメータとしてのみ機能する簡便かつ迅速な方法に加え、高度な分析技術（AAT）は、様々な製品の化学組成を徹底的に調査し、特定の生理活性化合物を特定するために活用されています（Cieśla & Moaddel, 2016）。総計パラメータのみに頼ることは、現在ではやや時代遅れと考えられています。しかし、それらは依然として指標値とみなすことができます。したがって、理想的には、総計パラメータと詳細な組成の両方の決定要因を常に分析し、提示する必要があります。 |
| いくつかの研究では、高度な分析手法（多くの場合、ハイフンで結ばれた手法）を用いて、発酵させたチョークベリー製品の化学組成を解明し、健康効果の可能性に関連する生理活性化合物を特定しました。例えば、Ziemlewskaら（2023）は、チョークベリーを濃縮したコンブチャ中のフェノール酸やフラボノイドなどの二次植物代謝物を高速液体クロマトグラフィー（HPLC）で分析しました。彼らは、20日間の発酵期間中に、初期抽出物と比較していくつかの生理活性化合物の濃度に顕著な変動を観察しました。特に、没食子酸濃度は、初期抽出物の1.48 µg/mLから発酵10日後に3.19 µg/mLに増加し、その後も一定に保たれました。プロトカテク酸濃度も発酵中に上昇し、発酵初期の0.13 µg/mLから10日後および20日後には0.2 µg/mLに上昇しました。ネオクロロゲン酸、クロロゲン酸、ケルセチン配糖体の濃度は当初減少しましたが、その後わずかに増加しました（Ziemlewska et al., 2023）。さらに、Kim et al. (2023) は、M. プレプレウス発酵チョークベリーエキス中の没食子酸含有量が、未発酵エキスと比較して有意に増加していることを明らかにしました。これらの変動は、発酵プロセスの動的な性質と、それがコンブチャおよび発酵チョークベリーエキス中の生理活性化合物の組成に与える影響を強調しています。 |
| さらに、4つの異なるL. プランタルム株（DSM 16365、DSM 20174、DSM 10492、DSM 100813）を用いたチョークベリージュースの発酵は、ダイオードアレイ検出およびエレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析法（HPLC-DAD-ESI-MS/MS）を用いた高速液体クロマトグラフィーによる評価で、総ヒドロキシケイ皮酸の減少に有意な影響を示した（Markkinen et al., 2019）。具体的には、DSM 10492株はフレッシュジュースに対して顕著に高い効果を示したが、酵素処理ジュースではその差は統計的に有意ではなかった。主要なヒドロキシケイ皮酸であるネオクロロゲン酸とクロロゲン酸は発酵の影響を受け、カフェ酸含有量の減少を招いたが、キナ酸含有量には有意な変化は見られなかった。発酵はフラボノール配糖体の減少にもつながり、DSM 10492はフレッシュジュースで、DSM 100813とDSM 10492は酵素処理ジュースで有意な影響を示しました。異なる菌株で発酵させたサンプル間で総アントシアニン含量に差があったにもかかわらず、アントシアニンのプロファイルは同様でした。著者らは、発酵がフェノール化合物に与える影響は、使用する菌株によって大きく異なると結論付けました。 |
| Lachowiczら（2017）は、フォトダイオードアレイ検出器および蛍光検出器を備えた超高速液体クロマトグラフィー（UPLC-PDA-FL）を用いて、チョークベリーワイン中のフェノール化合物を分析し、酵母S. セレビシエおよびS. バヤヌスを用いて発酵および貯蔵前後の変化を調べた。定量されたフェノール化合物には、アントシアニン（主にCy3G、シアニジン-3-O-ガラクトシド、-3-O-アラビノシド、-3-O-キシロシド）、フェノール酸（主にクロロゲン酸およびネオクロロゲン酸）、フラボノールおよびフラボン（主にケルセチンおよびイソラムネチン誘導体）、フラバン-3-オール（モノマー、ダイマー、およびポリマープロシアニジンとして）が含まれていた。結果によると、チョークベリーワインのフェノール含有量は主にフェノール酸で構成されており、次いでフラバン-3-オール、アントシアニン、フラボノール＆フラボンとなっています。製造中および保管中のフェノール酸濃度に大きな変化は見られませんでした。しかし、フラバン-3-オールの含有量は25℃で6か月保管した後にわずかに減少し、アントシアニンの含有量は大幅に減少しました。フラボノールとフラボンの含有量も保管後に減少しました。フラバン-3-オール、アントシアニン、フラボノール、フラボンを含むチョークベリーワインのフェノール含有量は、主に温度や化学反応などの要因により、保管後に減少しました。フラバン-3-オールは分解と重合の結果として減少し、アントシアニンは分解して色が変化しました。フラボノールとフラボンは特に保管温度により減少しました (Lachowicz et al., 2017)。 |
| 発酵チョークベリー抽出物の液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析（LC-MS/MS）分析により、様々な生理活性化合物の存在が明らかになりました（Ali et al., 2021）。これらのうち、最も重要かつ多く含まれていた化合物には、フェノール酸（ネオクロロゲン酸およびクロロゲン酸）、アントシアニン（シアニジン-3-O-ガラクトシド、シアニジン-3-O-アラビノシド、シアニジン-3-O-β-グルコピラノシド）、フラボノール配糖体（ケルセチン-ジヘキソシド、ケルセチン-3-O-ビシアノシド、ケルセチン-3-O-ロビノビオシド、ケルセチン-3-O-ルチノシド、ケルセチン-3-O-ガラクトシド、ケルセチン-3-O-グルコシド）が含まれていました。アントシアニンの生物変換には、一連の代謝プロセスが関与しています（図2）。まず、アントシアニンは低分子量のフェノール化合物に分解されます（Braga et al., 2018）。アントシアニンの生物変換において提案されている経路は、特にカルコンを介したフェノール酸の生成です（Faria et al., 2014）。シアニジン-3-O-グルコシドとシアニジン-3-O-ルチノシドは、プロトカテク酸、ジヒドロカフェ酸、カフェ酸などのフェノール酸に変換されます（Xie et al., 2016）。これらのフェノール酸は、わずかな変化を伴って相互に変換されることもあり、例えばカフェ酸はプロトカテク酸に変換されます（Braga et al., 2018）。これらのメカニズムは、発酵初期段階における糖部分の分解と同時に進行します。さらに、この代謝は生体内研究でも観察されており、腸内細菌叢がアントシアニンの分解に重要な役割を果たしていることが示されています（Xie et al., 2016）。細菌の作用による自発的な分解は、グリコシド結合の切断とアントシアニジン複素環の分解をもたらします。ヒトにおけるシアニジン配糖体の主な代謝物には、プロトカテク酸が含まれます（Vitaglione et al., 2007）。 |
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| 図 2. 乳酸菌とビフィズス菌によるアントシアニンのより単純なフェノール化合物への生物変換。 |
| 3.2.4. 揮発性有機化合物 |
| 揮発性有機化合物（VOC）は、発酵製品の風味に寄与する幅広い化学成分です（van Wyk, 2024）。これらの化合物には、単純なアルコール、エステル、酸、ケトン、アルデヒドなどの低分子化合物が含まれ、発酵中に微生物の代謝活動によって生成されます。これらは、発酵チョークベリー製品の官能特性を形成する上で重要な役割を果たし、製品のフルーティーさ、フローラルさ、スパイシーさといった特徴に貢献しています。 |
| 3種の乳酸菌株を用いて48時間発酵させたブラックチョークベリージュース中の揮発性化合物をガスクロマトグラフィー-イオン移動度分光法（GC-IMS）で定性分析した結果、約40種の揮発性有機化合物が存在することが明らかになりました。これらの揮発性有機化合物は、アルコール4種、アルデヒド7種、エステル6種、エーテル2種、ケトン6種、ピラジン1種、および未同定化合物14種に分類されます。これらの揮発性有機化合物の多くは、ブラックチョークベリージュースや果実、さらには乳酸菌発酵食品や乳酸発酵によって生産された食品にも含まれていることが報告されています（Wang et al., 2024）。さらに、Bontsidis et al. (2021)は、チョークベリージュースをL. パラカゼイ SP5で48時間発酵させた結果、アルコール23種、アルデヒド4種、ケトン13種、エステル4種、有機酸5種、その他6種の化合物、合計55種の化合物が同定されたと報告した。特筆すべきは、4℃で発酵させたジュースでは、エステルとアルコールが主要な香気成分として検出されたことである。一方、未発酵ジュースには、アルコール28種、アルデヒド7種、ケトン18種、エステル7種、有機酸6種、その他12種の化合物、合計78種の化合物が含まれていた。 |
| Esatbeyogluら（2023）は、チョークベリージュースとポマスから製造したウォーターケフィア飲料に含まれる揮発性化合物を評価しました。発酵前後で合計99の揮発性化合物が特定されました。発酵後、両方のタイプのケフィアにおいてエタノールが主要な揮発性成分となり、次いで他のアルコールとエステルとなりました。発酵は両グループにおいてアルコールとエステル含有量を有意に増加させました。逆に、アルデヒドとケトンの総含有量は発酵後に有意に減少しました。Wang、Zhang、Lei（2022）はまた、発酵させた梨ジュース中のケトンとアルデヒドが減少したと報告しています。このアルデヒドとケトンの減少は、乳酸菌の代謝活性によるアルコールまたは酸への分解または変換に起因する可能性があります。注目すべきことに、発酵後に脂質酸化生成物である 3-ペンテン-2-オンが存在しないことからも、ケフィア飲料の品質が向上したことが示唆されます。Laureys と De Vuyst (2017) も同様に、発酵前に存在していたヘキサナール、フルフラール、ベンズアルデヒドなどのアルデヒドが、発酵後のウォーターケフィアには存在しないことを指摘しています。全体として、ケフィアスターターカルチャーを使用してチョークベリージュースとポマスからウォーターケフィアを製造すると、揮発性化合物の組成が大幅に変化しました。GC-MS 分析により、チョークベリー酢には 10 種類の揮発性化合物が含まれていることが明らかになりましたが、市販の酢では 6 種類しか特定されていませんでした。チョークベリー酢の主成分は、2-(2-メトキシエトキシ)エチルアセテート、イソチオシアン酸、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールジイソブチレートでした。一方、市販の酢は主に2-(2-メトキシエトキシ)エチルアセテート、無水コハク酸、および6-アザビシクロ[3.2.1]オクタンで構成されていました。チョークベリー酢には、シクロヘキサノン、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノール、ジヒドロ-3-メチレン-5-メチル-2-フラノン、δ-ヘキサラクトン、2-エチル-3-ヒドロキシヘキシル-2-メチルプロパノエート、および3,4-ジヒドロキシスチレンなどの化合物が含まれていましたが、市販の酢には含まれていませんでした（Lim et al., 2022）。これらの化合物は、パイナップル（アナナス・コモスス（L.）メル。）、マンゴー（マンギフェラ・インディカ L. cv. ケント）、リベリー（フヨウチョウジ(F.ミュエル) L. A. S. ジョンソン）、サワーチェリー（プルヌス・セラサス L.）など、様々な果物から作られた酢に典型的に含まれています。これらの果物はそれぞれ、独特の風味と香りのプロファイルに寄与する独自の二次植物代謝物と化合物を有しています（Bonneau et al., 2016、Elss et al., 2005、Noé et al., 2019、Özen et al., 2020）。市販の酢にこれらの化合物が含まれていないことは、酢が濃縮された発酵アルコール溶液から作られていることを裏付けています。 |
| 3.3. ブラックチョークベリー発酵製品の官能特性 |
| 新たに開発されたブラックチョークベリー製品が市場で成功を収める上で最も重要な特性は、その官能特性です。発酵ブラックチョークベリー製品の揮発性有機化合物プロファイルは、官能特性の形成に重要な役割を果たします。これらの化合物は、発酵中に微生物の代謝活動によって生成され、発酵ブラックチョークベリー製品のフルーティーでフローラルな香り、そしてスパイシーな風味に大きく貢献しています。官能特性は、外観、香り、味、食感、口当たりなど、様々な側面を包含し、消費者の製品に対する認識と満足度に大きく貢献します。研究者は、発酵ブラックチョークベリー製品の官能特性を評価することで、より意識が高く、ダイナミックな消費者の嗜好に応えようとしています。 |
| ウォーターケフィアは、従来のミルクケフィアの非乳製品代替品であり、フルーツ添加または無添加のショ糖をケフィア粒を使って発酵させて作られています。乳製品のケフィアとは異なり、ウォーターケフィアはビーガンや乳糖不耐症の人を含む、より幅広い消費者層にアピールします。その独特の風味は、自己炭酸化と同時進行する乳酸発酵およびアルコール発酵によって生まれます。Esatbeyogluら（2023）による研究では、チョークベリージュースとポマスを注入したウォーターケフィア飲料の官能特性を発酵前後で評価し、色、濁度、魅力（視覚と味覚の両方）、香り、甘味、酸味、炭酸、全体的な受容性などの要素を考慮しました。注目すべき結果には、テストしたすべてのグループで色、濁度、視覚的な魅力、炭酸の評価が一貫していたことが含まれます。ポマスベースのケフィアは、発酵前の酸度がチョークベリージュースベースのケフィアよりも低く、発酵後に最も高い酸度を示した。ポマスとジュースはどちらも甘味度で最高得点を獲得したが、発酵品種は発酵後の糖度が低いため、得点が低くなった。チョークベリージュースを豊富に含むケフィアは、香りと味覚の魅力で最高得点を獲得し、最も好まれるグループに指定されたが、他の品種は許容範囲内にとどまった。ケフィア特有の酸味と泡立ちにもかかわらず、チョークベリージュースとポマスは、健康に良いフルーツベースのケフィア飲料を製造する有望な機会を提供し、ケフィアのような製品市場の多様化につながる可能性のある道筋となる。 |
| さらに、DuとMyracle (2018a) が報告した研究では、異なる甘味料を使用した3種類のチョークベリーケフィア製品が評価されました。参加者は全ての製品の色については同等に受け入れましたが、その他の特性については有意な差が見られました。甘味に関しては、スクロースで甘味付けしたケフィアが最も好まれ、次いでステビア添加が好まれました。消費者は、栄養価のない甘味料を使用した場合、不快な後味を感じ、製品の受容に影響を与えました。風味はスクロースで甘味付けしたケフィアが最も優れており、食感もスクロースで甘味付けした方がより濃厚で、より優れた粘稠度を示しました。全体として、スクロースで甘味付けしたチョークベリーケフィアが最も高い受容スコアを獲得しました。 |
| 乳製品会社の別の製品、すなわちプロバイオティクス発酵アロニア・メラノカルパベリージュースを強化したヨーグルトスタイルの製品は、不快な風味が認められることなく、高い受容スコアと好意的な印象を全体的に得ました（Plessas et al., 2024）。L. プランタルムを含む発酵チョークベリージュースで作られたサンプルは、ジュースに含まれるフェノール化合物が豊富であるためと思われる、並外れた香りとフルーツ風味で特に注目に値しました。発酵乳サンプルの色は、発酵チョークベリージュースの添加によって大きく影響されました。プロバイオティクス発酵アロニア・メラノカルパベリージュースを強化したサンプル中のフェノール化合物の存在は、元のジュース内容物に由来し、独特の芳香特性を際立たせることで発酵乳の風味を高めました。さらに、プロバイオティクスまたはヨーグルト培養物の代謝過程で生成される揮発性フェノールは、より複雑で豊かな風味と香りのプロファイルに貢献しました。さらに、Nguyen と Hwang (2016) は、さまざまな量のチョークベリー果汁で強化したヨーグルトサンプルの官能評価スコアを評価する研究を実施しました。ヨーグルトにチョークベリー果汁を加えると、色や味などの官能評価パラメータに大きな影響がありました。コントロールヨーグルトは色と味のスコアが最も低く、チョークベリー果汁の含有量が増えるにつれてスコアが増加しました。ただし、コントロールヨーグルトとチョークベリー果汁入りヨーグルトの間で、風味、口当たり、粘稠度、または全体的な受容性について統計的に有意な差は見られませんでした。チョークベリーは一般的に苦味や渋みがありますが、ヨーグルトに 3 % の果汁を加えても官能特性に悪影響は見られなかったため、ヨーグルトの品質向上には、ヨーグルトに 1～3 % のチョークベリー果汁を加えることが推奨されました。 |
| Yanevaら (2022) は、オート麦とチョークベリーの混合飲料の3種類の配合を試験しました。これには、チョークベリージュースを10%、15%、20%加えたものと、発酵させた対照オート麦飲料が使用されました。9段階の快楽尺度を用いた官能評価により、消費者の受容性を評価しました。飲料は、発酵後に天然のノンカロリー甘味料（ステビア ドゥルセ）を加えて甘くしました。チョークベリージュースの添加は、官能特性、特に色と全体的な受容性と正の相関関係がありました。10%のチョークベリー飲料の色スコアは最も低く、アントシアニンの影響で赤紫色を呈する15%と20%のバージョンはより高いスコアを得ました。20%のチョークベリー飲料は、最高の色スコアを得ました。官能検査の結果、すべての配合が未経験のパネリストに好評で、「とても好き」から「まあまあ好き」まで幅広い評価を得ました。20%チョークベリー飲料が最も高い評価を得ましたが、15%と10%の配合の違いは有意ではなく、官能検査ではすべての配合が成功したことが示唆されました。 |
| 3.4. チョークベリー製品の発酵と組成に関する結論 |
| ご存知のとおり、ブラックチョークベリー製品の発酵プロセスは、その生理活性組成、官能特性、そして栄養価に大きな影響を与える多面的かつ動的な現象です。発酵を通して、様々な微生物が植物細胞壁の分解、酵素作用、そして代謝活動に寄与し、フェノール化合物、有機酸、そして風味に関わる揮発性化合物などの生理活性化合物の放出、変化、そして合成をもたらします。発酵プロセスはブラックチョークベリー製品の風味、食感、そして官能特性に影響を与え、独特の風味と健康効果を持つ多様な発酵飲料や発酵食品を生み出します。いくつかの研究では、微生物株、発酵条件、加工技術などの要因に応じて、発酵によって有用な化合物のレベルが増加することも減少することも示されています。しかし、チョークベリー発酵製品は多種多様であるにもかかわらず、消費者の大多数はそれらをよく知らないため、これらの製品への認知度を高めることで、より効果的なプロモーション効果が得られる可能性があることを示唆しています（Du & Myracle, 2018a）。しかしながら、多様なチョークベリー発酵製品が存在するにもかかわらず、消費者の相当数は依然としてそれらの存在を認識していません。これは、プロモーション活動を強化することで、消費者の認知度と受容度を高めることができる可能性を示唆しています。 |
| 4. 発酵ブラックチョークベリー製品の健康効果 |
| 4.1. ヒト研究によるエビデンス |
| 発酵ブラックチョークベリー製品は、消費者の健康と幸福を高めるための有望な介入となる可能性があるため、その有益な効果を評価することの重要性が高まっています。特に、未発酵ブラックチョークベリーの既に知られている有益な効果を考慮すると、その重要性はさらに高まります。例えば、いくつかのランダム化比較試験では、ブラックチョークベリーが様々な健康指標にプラスの影響を与えることが実証されています。Tasicら（2021）は、標準化されたブラックチョークベリーエキスを用いて、メタボリックシンドロームの患者において、血圧、心拍数、コレステロール値、トリグリセリド値の有意な改善を示しました。同様に、Kardumら（2015）は、正常高血圧またはI度高血圧の患者において、ブラックチョークベリージュースを定期的に摂取した後に、血圧とトリグリセリド値の低下を観察しました。Istasらは、ブラックチョークベリージュースを定期的に摂取することで、高血圧またはI度高血圧の患者における血圧とトリグリセリド値の低下を観察しました。 Istas ら (2019)は、チョークベリーの果実とエキスパウダーを摂取した健康な男性において、内皮機能の向上と腸内細菌叢の構成の変化を発見しました。Rahmaniら (2019) とHawkinsら (2021) によるメタアナリシスでもこれらの結果が確認され、チョークベリーの摂取によりHDLコレステロールが上昇し、総コレステロール、LDLコレステロール、トリグリセリドが減少することが示されました。さらに、チョークベリーのサプリメント摂取は、特に高齢者において収縮期血圧と総コレステロールの低下と関連していました。これらの結果を総合すると、ブラックチョークベリーのサプリメントは、血糖値、脂質プロファイル、血圧調節に有益である可能性が示唆されます。 |
| ブラックチョークベリーの発酵プロセスと、ブラックチョークベリーを含む製品の発酵は、得られる製品の生理活性組成、官能特性、および栄養価を高めることができるため、発酵ブラックチョークベリー製品の摂取は消費者の健康パラメータにプラスの影響を与えることが期待されます（表2）。しかしながら、これまでに発酵ブラックチョークベリーの2型糖尿病（T2DM）患者への影響を評価したヒト介入研究は2件のみです。発酵ブラックチョークベリーパルプの2型糖尿病患者への影響は、発酵および非発酵ブラックチョークベリーパルプをプラセボと比較する研究で調査されました（Christiansen et al., 2023a）。この研究では、8週間の介入期間を伴う三重盲検、三重クロスオーバーデザインが採用されました。これらの期間中、参加者は1日に2本のバーを摂取しました。各バーには、893 mgのアントシアニンに相当する34 gの発酵チョークベリーパルプ、55 gのレーズン、3 gのココナッツオイルが含まれていました。結果によると、発酵チョークベリーパルプの補給は、プラセボと比較して、グルコース依存性インスリン分泌刺激ペプチド（GIP）の増加率が高いことが示されました。栄養素摂取に反応して小腸のK細胞から放出されるグルコース依存性インスリン分泌刺激ペプチドは、グルカゴン様ペプチド-1（GLP-1）の調節に役割を果たしています（Wang et al., 2021）。グルカゴン様ペプチド-1は、食物摂取後に腸内分泌L細胞から分泌されるインクレチンであり、グルコース恒常性の維持に不可欠です。グルコース刺激に反応してインスリン分泌を促進し、β細胞の増殖と生存をサポートし、胃内容排出を遅らせます。さらに、グルカゴン様ペプチド-1は満腹感を誘発し、肥満の動物モデルおよび肥満の個人において体重を減らすことが示されています (Müller et al., 2019)。 しかし、発酵チョークベリーパルプの補給によりグルコース依存性インスリン分泌刺激ペプチドがより高く上昇したにもかかわらず、インスリン、血糖値、および グルカゴン様ペプチド-1レベルに有意な影響は認められませんでした (Christiansen et al., 2023a)。 これらの結果は、文献で報告された結果と矛盾しています。 たとえば、Castro-Acosta ら (2016) は、600 mg のアントシアニンの摂取後に血漿グルコース依存性インスリン分泌刺激ペプチドおよびグルカゴン様ペプチド-1レベルが低下したと報告しています。 この矛盾は、テストされた食事中の炭水化物の量、種類、および物理的形態の変動に起因する可能性があります。Christiansen ら(2023a)によって記載された研究では、発酵チョークベリーエキスを含む製品には、主にレーズン由来の炭水化物が40g以上含まれていました。GIP値はブドウ糖吸収速度に特に敏感であることが観察されており（Alsalim et al., 2023）、これが発酵チョークベリーエキス摂取群で観察された上昇を説明できる可能性があります。しかし、発酵チョークベリーエキス摂取群でグルコース依存性インスリン分泌刺激ペプチド値が上昇したにもかかわらず、2型糖尿病患者は膵臓β細胞においてグルコース依存性インスリン分泌刺激ペプチドに対する顕著な抵抗性を示す傾向があるため（Holst & Rosenkilde, 2020）、グルコース依存性インスリン分泌刺激ペプチド上昇の臨床的意義は限定的である可能性があります。 |
| 同じ集団を対象とした別の研究では、発酵させたチョークベリー果肉が心血管リスク因子に与える影響を調査しました（Christiansen et al., 2023b）。チョークベリーの果実には抗酸化作用があり、高血圧や脂質異常症に良い影響を与える可能性があるにもかかわらず、血圧、アディポネクチン、高感受性C反応性タンパク質への有意な影響は認められませんでした。しかし、プラセボを摂取した参加者は、発酵または非発酵のチョークベリー果肉を摂取した参加者と比較して、総コレステロールとLDLコレステロールの上昇が有意に高かったことが示されました。著者らは、発酵および非発酵のチョークベリー果肉の両方が、プラセボ摂取で観察されたコレステロール値の上昇を防ぐ可能性があったと示唆しました。この効果は、チョークベリーが肝臓の脂質代謝を調整し、血漿と肝臓の抗酸化機能を改善する能力によるものと考えられます（B. Kim et al., 2013）。チョークベリーのアントシアニン、特にシアニジン-3-O-ガラクトシドなどのシアニジン誘導体は、血漿コレステロール値の低下と関連付けられています。アポE-/-マウスを用いた研究では、アントシアニン抽出物の補給が総コレステロール値の低下につながることが示されています（Wang, Zhang, et al., 2012）。具体的には、コレステロールを多く含む食事の一部としてシアニジン-3-O-ガラクトシドを摂取したアポE-/-マウスは、対照群と比較して血清総コレステロール値が有意に低下しました。この低下は、胆汁酸の排泄量の増加に起因すると考えられており、これはおそらく胆汁酸合成の主要酵素である肝臓CYP7A1（訳者注：CYP7A1（コレステロール7α-ヒドロキシラーゼ）は、肝臓でコレステロールから胆汁酸を合成する経路の最初の律速酵素で、コレステロール代謝において非常に重要な役割を果たします）の誘導によるものと考えられます（Wang, Xia, et al., 2012）。 |
| 4.2. 動物モデル研究 |
| 動物モデル研究は、様々な介入の病態生理学的影響を理解し、医学的知識を進歩させるために不可欠であり、ひいてはヒトの健康と医療の向上に重要な役割を果たしています。様々な動物モデル研究において、発酵チョークベリー製品の抗肥満作用、免疫調節作用、抗酸化作用が評価されています（表2）。例えば、Kimら（2018）は、S. クルイベリ DJ 97 KCTC 8842P株とアセトバクター属 HJK 9-1株を用いて、発酵アロニア・メラノカルパの高脂肪食（HFD）を摂取した雄C57BL/6Jマウスに与える影響を調査しました。その結果、発酵チョークベリーは高脂肪食投与による体重増加と血清トリグリセリド値の上昇を有意に抑制することが分かりました。発酵チョークベリーは、天然のチョークベリーと比較して耐糖能とインスリン感受性も改善したことから、肥満予防のための栄養補助食品としての可能性が示唆されています。さらに、Lim ら(2022) は、A.パスツリアヌスSRCM 101341 を用いて調製したチョークベリー酢（AV）の生理活性と抗肥満効果を評価しました。チョークベリー酢は市販の酢と比較して、ラジカル消去活性が高く、ポリフェノール、フラボノイド、アントシアニンの含有量が高かった。チョークベリー酢による処理は、RAW 264.7細胞における一酸化窒素産生を抑制し、3T3-L1細胞における脂質蓄積を減少させました。さらに、チョークベリー酢の経口投与は、肥満誘発マウスの体重、脂肪、血清脂質プロファイルを、組織病理学的影響を引き起こすことなく減少させました。最後に、Ali ら (2021) は、L. プランタルム EJ2014 BALB/cマウスを用いた発酵チョークベリー抽出物の免疫調節効果に注目しました。雌BALB/cマウスに、発酵チョークベリーエキスを125、250、500 mg/kgの用量で21日間投与した。発酵チョークベリーエキスの投与は、好中球の遊走および貪食の増加、脾臓細胞の増殖、CD4+およびCD8+ T細胞の発現、およびリンパ球の増殖の増強を示した。さらに、発酵チョークベリーエキスの補給は、用量依存的にIFN-γ、IL-2、およびIL-4サイトカインのレベルを上昇させ、TNF-αおよびIL-6のレベルを低下させた。これに対し、Zhuらは、 （2023）は、高脂肪食を摂取したラットモデルに非発酵ブラックチョークベリーポリフェノールを補給したところ、炎症性サイトカインの発現を抑制し、腸管バリア機能を改善することで、肥満関連症状、耐糖能、全身性炎症が軽減され、チョークベリーの抗肥満作用と抗炎症作用が裏付けられることを示しました。したがって、これらの研究は、発酵チョークベリー製品が非発酵製品と同様の健康効果（抗肥満、免疫調節作用、抗酸化作用など）を保持していることを示唆しています。発酵チョークベリー抽出物の効果は、発酵抽出物中に存在する主要な二次代謝物であるフェノール酸とアントシアニンの存在と相関しています（Ali et al., 2021、Kim et al., 2018）。これまでの研究では、アントシアニンを毎日摂取すると、その抗肥満作用により体重の維持と減少に役立つことが実証されており、食事補助食品や治療介入の有望な候補となっています (Azzini et al.、2017)。 |
| 4.3. in vitroモデル研究 |
| より低レベルの実験モデルとして、発酵ブラックベリー製品の効果をin vitro研究で研究する研究があり、基礎研究と臨床試験のギャップを埋めることを目的としています。in vitro研究は、発酵ブラックベリー製品の細胞レベルおよび分子レベルでの作用機序を解明する上で重要な役割を果たします。発酵ブラックベリー製品に焦点を当てたいくつかのin vitro研究では、抗酸化保護、皮膚色素調節、抗糖尿病作用が評価されました（表2）。Ziemlewskaら（2023）は、紅茶キノコで発酵させたブラックベリー抽出物が酵母細胞の増殖および過酸化水素誘発性酸化ストレスに対する防御に及ぼす影響を評価しました。20日間紅茶キノコで発酵させたブラックベリー抽出物は、濃度0.3%で酵母細胞の増殖を阻害し、0.6%で増殖を完全に停止させました（Ziemlewska et al.,2023）。この阻害効果は、酵母細胞膜の完全性と機能を阻害し、細胞の恒常性とエネルギー産生を喪失させる可能性のある、高濃度のヒドロキシケイ皮酸誘導体の存在によって説明できる可能性があります（Taofiq et al., 2017）。コンブチャには、細菌と酵母の共生培養物（SCOBY）（俗に「茶菌」と呼ばれる）が使用されているため、さらなる微生物が存在します。これらの微生物の中には、ヒドロキシケイ皮酸誘導体の影響に対して耐性を示すものもあれば、特に一部の細菌は阻害されたり、死滅したりする可能性もあります。 |
| 別の研究において、Kimら（2023）は、B16F10メラノーマ細胞株を用いて、発酵させたアロニア・メラノカルパのメラニン生成阻害効果を調査しました。M. プレプレウスを用いた発酵は、チロシナーゼ活性とα-メラノサイト刺激ホルモン（α-MSH）誘導によるメラニン生成を効果的に阻害することを発見しました。さらに解析したところ、発酵産物はタンパク質キナーゼA/cAMP応答配列結合タンパク質（PKA/CREB）経路をダウンレギュレーションし、チロシナーゼ、チロシナーゼ関連タンパク質1（TRP-1）、および小眼球症関連転写因子（MITF）タンパク質のレベルを低下させることが明らかになりました。さらに、発酵産物はグリコーゲン合成酵素キナーゼ3β（GSK3β）およびAKTのリン酸化を促進することでMITFの転写を阻害しました。これらの効果は、M. プレプレウスの発酵によって生じる アロニア・メラノカルパのフェノール化合物である没食子酸の生成増加に起因しました。最後に、Du と Myracle (2018b) が説明した研究の 1 つでは、チョークベリー ケフィアは消化中に生体アクセス可能なポリフェノールのレベルが上昇し、抗酸化能が向上したことがわかりました。消化されたチョークベリー ケフィアは非発酵コントロールと比較して生体アクセス可能なアントシアニンのレベルが低かったものの、消化中に炭水化物をグルコースに分解する消化酵素である α-グルコシダーゼに対してより強い阻害活性を示し、血糖値の調節と 2型糖尿病 の管理に重要な役割を果たしています (Hossain et al.、2020)。これは、発酵によって抗酸化能が向上した代謝物が生成され、α-グルコシダーゼ阻害活性が改善される可能性があることを示唆しています。一方、Čakar ら（2018）は、ブルーベリー（バクシニウウム ミリとリウスL.）、ブラックチョークベリー、ブラックベリー（ロブス カエシス L.）、ラズベリー（ロブス イデウスL.）、サワーチェリー（プルナス セラウス L.）など、様々なベリー類から作られたフルーツワインのα-グルコシダーゼ阻害活性を研究した。その結果、全てのフルーツワインが、α-グルコシダーゼ阻害試験において陽性対照として頻繁に用いられる化合物であるアカルボースと比較して高い生理活性を示したことがわかった。ブルーベリーとブラックチョークベリーのワインは、醸造方法に関わらず、最も高いα-グルコシダーゼ阻害活性を示した。さらに、クロロゲン酸とカフェ酸がこの活性に寄与する主要な生理活性化合物であることが特定された。 |
| 表2に記載されている他の発酵チョークベリー製品を考慮すると、発酵プロセスは発酵チョークベリーベースの製品の抗酸化能を著しく高めると結論付けられます。様々な微生物と発酵条件を用いた様々な発酵方法により、ポリフェノール、特にフラボノイドやその他の生理活性化合物の含有量が増加し、最終製品の抗酸化能が向上しました。例えば、L.アシドフィルス、L.カゼイ、L.ラムノサス、L.ラクティス、酵母を組み合わせてチョークベリー果汁を添加した発酵ヨーグルトは、対照製品と比較して抗酸化能が向上しました（Nguyen & Hwang, 2016）。同様に、L. プランタルムATCC 14917で発酵させたプロバイオティクス発酵チョークベリー果汁を配合したヨーグルト風製品も、抗酸化能の向上に加え、保水性や食感の安定性の向上など、好ましい物理化学的特性を示した（Plessas et al., 2024）。一方、L. プランタルム、L. アシドフィルス、L. ラムノサスで発酵させたチョークベリー果汁は、総フェノール量および総フラボノイド量の増加、濃い赤色、風味の向上を示し、抗酸化能の向上を示唆した（Wang et al., 2024）。さらに、L. プランタルムProで発酵させたチョークベリー果汁を配合したプロバイオティクスオート麦飲料は、発酵させていない製品と比較して、感覚受容性が向上し、総抗酸化活性も向上した（Yaneva et al., 2022）。 |
| 4.4. ブラックチョークベリー発酵製品のプロバイオティクスとしてのポテンシャル |
| 発酵について議論する際には、プロバイオティクスの存在が重要な側面の一つとして挙げられます。プロバイオティクスとは、十分な量を摂取することで宿主に健康上の利点をもたらす生きた微生物のことです。冷蔵保存中の乳酸菌のレベルは、栄養状態や環境条件と密接に関連しています。健康増進に寄与する生理活性物質を生成する能力を持つ、革新的かつ非伝統的なプロバイオティクスの起源から、様々な健康上の利点が生まれる可能性があります。研究によると、1日あたり約109コロニー形成単位（CFU）の摂取が有効用量であることが示唆されています（Latif et al., 2023）。したがって、プロバイオティクスの効果を確実にするためには、保存期間中、これらの菌株の生存率を維持することが不可欠です。 |
| アロニア・メラノカルパ抽出物をL.プランタルムEJ2014で発酵させた結果、L. プランタルムの増殖が全体的に増加することが観察されました。ラクトバチルススターターの生菌数は、当初4.86 × 106 CFU/mLでしたが、1日目には1.25 × 109 CFU/mLに増加しました。その後、5日目には1.55 × 108 CFU/mLに減少し、発酵終了まで107 CFU/mLで安定しました（Ali et al., 2021）。L.プランタルムで発酵させたチョークベリー果汁を市販のヨーグルトスターター培養物とともに発酵乳に添加したところ、市販ヨーグルト単独の場合と比較して、冷蔵保存中の乳酸菌数が増加しました。具体的には、保存28日目にS. サーモフィルスとL. ブルガリカスの菌数が108 CFU/mLを超える高い数値が観察されたのに対し、対照ヨーグルトは107 CFU/mLと有意に低い生存率を示しました。これは、添加した発酵チョークベリージュースによって栄養素とプレバイオティクスオリゴ糖が豊富に含まれたことによるものと考えられます（Plessas et al., 2024）。さらに、チョークベリージュースを5%含む飲料では、乳酸菌の総数が6.31 × 106 CFU/mLから7.94 × 1010 CFU/mLに増加しました。チョークベリージュースの濃度が10%の場合、乳酸菌数は3.16 × 106 CFU/mLから7.94 × 1010 CFU/mLに増加しました。チョークベリージュース濃度15%では、乳酸菌数が3.98 × 103 CFU/mL増加したのに対し、濃度20%では5.01 × 102 CFU/mLと推定されました。しかし、濃度30%のチョークベリージュースを配合した飲料では、乳酸菌の増殖が著しく遅く、最終濃度はわずか3.16 × 107 CFU/mL（開始濃度1.26 × 104 CFU/mL）にとどまりました（Yaneva et al., 2022）。 |
| ブラックチョークベリー発酵製品のプロバイオティクス効果を、動物またはヒトを対象としたin vitro試験またはin vivo試験で評価した研究はありません。しかしながら、摂取した食品からプロバイオティクス効果を観察するための有効投与量は約109 CFU/日であり、発酵ブラックチョークベリー製品中の乳酸菌濃度は107～1010 CFU/mLの範囲であったことを考えると、プロバイオティクス効果の閾値を満たす可能性があることが示唆されます。プロバイオティクス効果に関連する有益な効果と潜在的なメカニズムは、腸内環境の調整と宿主の生理機能への影響と相関しています。例えば、乳酸菌を含む発酵ブラックチョークベリー製品には、酢酸、プロピオン酸、酪酸といった短鎖脂肪酸も含まれている可能性があります。発酵過程で生成される短鎖脂肪酸には、腸管バリア機能の促進、免疫応答の調節、エネルギー代謝の調整など、様々な健康効果が示されています（Canfora et al., 2015、Xiong et al., 2022）。これらの効果は、短鎖脂肪酸がGタンパク質共役受容体GPR41/FFAR3およびGPR43/FFAR2といった特定の受容体と相互作用することで発揮されます。発酵食品の場合、短鎖脂肪酸は高脂肪食誘発性肥満マウスにおいてFFAR3を介して肝臓の代謝状態を改善することが示されています（Shimizu et al., 2019）。 |
| 5. 限界と今後の展望 |
| 発酵ブラックチョークベリー製品は、抗肥満効果、免疫調節作用、抗酸化作用、スキンケアや糖尿病管理への応用など、幅広い健康効果をもたらす可能性があります。これらの知見は、発酵ブラックチョークベリー製品が、健康増進に重要な特性を持つ機能性食品としての可能性を浮き彫りにしており、自然な方法で健康を向上させたいと考えている消費者にとって魅力的な選択肢となるでしょう。 |
| しかし、発酵チョークベリー製品の潜在的な健康への影響を包括的に理解するためには、既存の研究におけるいくつかの限界を認識する必要があります。第一に、発酵チョークベリー製品の効果を調べたヒト臨床試験は限られており、既存の試験では参加者の遵守と維持に関連する課題に直面し、高い脱落率につながっています（Christiansen et al., 2023a、Christiansen et al., 2023b）。これによりバイアスが生じ、研究結果の信頼性に影響を与える可能性があります。さらに、消費された発酵チョークベリー製品の正確な量は一貫して報告されておらず、用量反応関係を決定し、結果を正確に解釈することが困難です。さらに、チョークベリーの果実を発酵させるために使用される微生物株は必ずしも特定されていませんでしたが、これは発酵プロセスとそれが最終製品の組成と生物活性に与える影響を理解するための重要な情報です。微生物株の選択は、発酵チョークベリー製品の代謝プロファイルと健康効果に大きな影響を与える可能性があるため、発酵プロトコルの報告における透明性の重要性が浮き彫りになっています。さらに、ヒト臨床試験では、参加者が薬剤を併用している場合、測定対象の結果に影響を与える可能性のある追加変数が導入され、研究結果が交絡する可能性があります。研究者は、研究結果の妥当性と信頼性を確保するために、研究デザインとデータ分析において、薬剤の使用やその他の潜在的な交絡因子を考慮することが不可欠です。 |
| さらに、発酵チョークベリー製品の効果を調査する動物実験では、発酵アロニア・メラノカルパ抽出物の高用量使用やγ－アミノ酪酸（GABA）などの他の化合物との併用などの制限により、研究結果をヒト集団に外挿することへの懸念が生じている可能性がある（Ali et al., 2021）。動物実験の結果の解釈は、投与量が絶対量で表されているか体重に正規化されているかなど、投与量の報告が不十分なために課題に直面する可能性があり、これが研究結果の比較可能性と再現性に影響を与える可能性がある（Lim et al., 2022）。全体として、既存の研究は発酵チョークベリー製品の潜在的な健康への影響に関する貴重な知見を提供しているが、これらの制限は、発酵チョークベリー製品の治療効果とヒトの健康と疾患への応用についての理解を深めるために、研究デザインの改善、プロトコルの標準化、透明性のある報告慣行を伴うさらなる研究の必要性を浮き彫りにしている。 |
| このような状況において、研究結果の解釈には批判的な視点を維持することが不可欠です。他の研究に基づく推測的な生化学的経路は、発酵チョークベリー製品の健康効果の根底にあるメカニズムを完全に解明するには不十分です。既存の研究は潜在的な経路についてある程度の洞察を提供しているかもしれませんが、そのような推測には、発酵チョークベリー製品を具体的に調査した研究からの直接的な証拠が欠けていることがよくあります。さらに、生化学的経路は複雑で相互に関連しているため、発酵チョークベリー化合物が効果を発揮する正確なメカニズムを特定することは困難です。したがって、無関係な研究の結果を発酵チョークベリー製品に外挿すると、バイアスや不正確な情報が生じる可能性があります。発酵製品はそれぞれ独自のものであり、発酵プロセスによって生じる生理活性化合物と微生物代謝物の組成はそれぞれ異なります。したがって、他の食品や化合物の研究に基づく生化学的経路に関する仮定は、発酵チョークベリー製品の生物学的効果を正確に反映していない可能性があります。 |
| さらに、科学的方法の真の目的を歪曲するレンズ状のナラティブは、厳密な分析ではなく派手さに賛同するという前例を作り出す可能性があります（Sivapragasam ら(2023) によるレビューがその一例です）。このようなナラティブは、科学的正確性よりもセンセーショナルな結果を優先し、発酵チョークベリー製品の実際の有効性について誤解を招く可能性があります。したがって、研究結果には懐疑的な姿勢で臨み、センセーショナルな主張ではなく、確固たる科学的証拠に基づいて評価することが重要です。 |
| これらの限界に対処するには、様々な疾患モデルを用いた細胞および動物モデル研究、そして追加のヒト臨床試験が必要です。動物実験は、発酵チョークベリー製品の潜在的な作用機序に関する貴重な知見を提供し、さらなる研究のための有望な道筋を特定するのに役立ちます。さらに、多様な集団における発酵チョークベリー製品の摂取の安全性、有効性、および長期的な影響を評価するには、適切に設計されたヒト試験が不可欠です。既に示されているように、発酵チョークベリー製品の摂取の影響を評価した2つのヒト臨床試験では、有意義な結果は示されませんでした。 |
| 6. 結論 |
| 結論として、発酵ブラックチョークベリー製品は、顕著な健康増進効果を有する機能性食品として期待されています。既存の研究では、被験者の服薬遵守の課題、摂取量の報告の一貫性の欠如、発酵に使用された微生物株の不明確さなど、様々な制約がありますが、発酵ブラックチョークベリー製品の可能性は依然として明らかです。ヒト臨床試験ではその効果に関する決定的な証拠はまだ得られていませんが、動物実験およびin vitro実験は、抗肥満効果、免疫調節、抗酸化保護、そしてスキンケアや糖尿病管理への応用の可能性について貴重な知見を提供しています。 |
| それでもなお、これらの限界に対処し、本レビューで概説した将来の展望を追求することは不可欠です。研究結果の信頼性と妥当性を高めるには、研究デザインの改善、標準化されたプロトコル、そして透明性のある報告体制が必要です。さらに、発酵チョークベリー製品の作用機序を解明し、多様な集団における安全性、有効性、そして長期的な影響を評価するためには、in vitro試験および動物実験に加え、さらなるヒト試験が必要です。 |
| 研究結果に対して批判的な視点を維持し、憶測に基づく結論を避けることで、研究者は発酵チョークベリー製品の治療効果に関する理解をより効果的に深めることができます。科学的な厳密さと探究を継続することで、発酵チョークベリー製品は、機能性食品・飲料市場において、人々の健康と幸福の促進に大きく貢献する製品となる可能性があります。 |
参考文献（本文中の文献No.は原論文の文献No.と一致していますので、下記の論文名をクリックして、原論文に記載されている文献を参考にしてください） |
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この文献は、Food Research International Volume 196, November 2024, 115094に掲載されたFermented black chokeberry (Aronia melanocarpa (Michx.) Elliott) products – A systematic review on the composition and current scientific evidence of possible health benefits.を日本語に訳したものです。タイトルをクリックして原文を読むことが出来ます。 |
