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| 文献調査（アロニア：研究の最前線） |
ブラックチョークベリー（アロニア・メラノカプラ (Michx.) エリオット） 果物と機能性飲料は、その化学組成と抗酸化活性において大きく異なります |
Petko Denev , Maria Kratchanova, Ivalina Petrova, Daniela Klisurova,Yordan Georgiev, Manol Ognyanov , and Irina Yanakieva Journal of Chemistry Volume 2018, Article ID 9574587, 11 pages |
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| 概要 |
| ブラックチョークベリー（アロニア・メラノカルパ）の果実は、植物界で最も豊富なポリフェノールとアントシアニンの供給源の一つであり、機能性食品の製造に適した原料です。チョークベリーの人気は、その栄養価だけでなく、健康増進効果に関するエビデンスが絶えず発表されていることにも起因しています。本研究では、2016年と2017年にブルガリアの気候条件下で栽培された23のアロニアサンプルにおける糖、有機酸、ポリフェノールの含有量と組成に関する詳細な情報を提示しています。生のアロニア果実の主な炭水化物はソルビトールであることがわかりました。その含有量は6.5～13g/100g（生果実重量）の範囲で、低分子量炭水化物の61～68%を占めています。有機酸としては、キナ酸（平均含有量404.4 mg/100 g 生果実重量）、リンゴ酸（328.1 mg/100 g 生果実重量）、アスコルビン酸（65.2 mg/100 g 生果実重量）が多量に含まれていました。シキミ酸、クエン酸、シュウ酸、コハク酸も微量成分として含まれていました。 チョークベリーは、特にプロアントシアニジン、アントシアニン、ヒドロキシケイ皮酸が豊富でした。アロニア果実の総ポリフェノール含有量は1022 mg/100 g 生果実重量から1795 mg/100 g 生果実重量の範囲で変動し、ORAC抗酸化活性は109 μmol/gから191 μmol/g 生果実重量の範囲でした。また、ベリー類の化学組成と、アロニア機能性飲料（ジュースおよびネクター）の化学組成と抗酸化活性との関係についても調査しました。 果実の化学組成の違いにより、機能性食品の化学組成と抗酸化活性は大きく異なります。 さらに、ジュースの圧搾およびネクター抽出の温度が、これらの製品のポリフェノール含有量と組成に大きな影響を与えることを実証しました。生のアロニアの化学組成の違いや加工中の技術的パラメータの変動により、機能性食品の化学組成が異なり、生物学的活性も異なる可能性があるため、これは非常に重要です。 |
| 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. 材料および方法 |
| 2.1. 試薬 |
| 2.2. 植物材料 |
| 2.3. ポリフェノール、プロアントシアニジン、およびフラボノイドの抽出 |
| 2.4. 糖および有機酸の抽出 |
| 2.5. アロニアジュースおよびアロニアネクターの調製 |
| 2.6. 高速液体クロマトグラフィー |
| 2.7. 有機酸の高速液体クロマトグラフィー定量 |
| 2.8. フェノール化合物の高速液体クロマトグラフィー分析 |
| 2.9. アントシアニンの高速液体クロマトグラフィー測定 |
| 2.10. 総ポリフェノール化合物分析 |
| 2.11. 総プロアントシアニジン含量分析 |
| 2.12. 総アントシアニン含量の測定 |
| 2.13. 酸素ラジカル吸収能（ORAC）分析 |
| 2.14. 統計解析 |
| 3. 結果と考察 |
| 3.1. アロニア果実の糖分および有機酸含有量と組成 |
| 3.2. アロニア果実のポリフェノール含有量と組成、および抗酸化活性 |
| 3.3. アロニア機能性飲料の化学組成と抗酸化活性 |
| 4. 結論 |
本文 |
| 1.はじめに |
| 食品は、生物にとって栄養素やエネルギーの供給源であるだけでなく、栄養価のない幅広い生物活性化合物の供給源でもあります。果物、野菜、ハーブの摂取は、動脈硬化症やその他の酸化ストレス関連疾患のリスク低下と関連していることを示す証拠が増えています[1]。 植物性食品の中でも、ベリー類はポリフェノールなどの生理活性物質を多く含むのが特徴です。 そのため、ベリー類は機能性飲料の開発に適した原料であり[2, 3]、これが近年、ポリフェノールを豊富に含むベリー類への科学的関心が高まっている主な理由です。天然抗酸化物質の有望な供給源として、ブラックチョークベリー（Aronia melanocarpa、バラ科）は、植物界で最もポリフェノールを豊富に含む供給源の一つであるため、非常に適しています[4, 5]。 ブラックチョークベリーは北米原産で、1900年代にヨーロッパに導入されました。かつては主に観賞用植物として栽培され、ジュース、ワイン、ジャムなどの家庭用品に使用されていました。現在、アロニアベリーはヨーロッパで広く流通しており、重要な産業作物として栽培されています[6–8]。ジュースやワイン産業にとって貴重な原料であり、食品用着色料の原料としても使用されています。アロニアベリーには様々なポリフェノール化合物が豊富に含まれており、多様な健康効果をもたらすことから、この果実とその工業的加工に対する科学的関心が高まっています[4]。 いくつかの論文で、アロニアベリーの化学組成[4, 9]、臨床的有効性[10]、非感染性疾患の予防への使用[11]が検討されています。アロニアベリーの健康効果としては、降圧作用[12, 13]、脂質低下作用[14]、胃保護作用[15]、肝保護作用[16, 17]、抗発がん作用[18, 19]などが挙げられます。最近では、アロニア製品および製剤は、抗ウイルス作用[20]、抗老化作用[21]、カドミウム中毒に対する保護作用[22]、軽度高血圧患者に対する抗炎症作用[23]を示しています。さらに、アロニアは2型糖尿病のコントロールにも効果がある可能性も示されています[24]。ソルビトール含有量の高さは、チョークベリーの最大の特徴であり、製品の真正性を示す指標として用いることができる[9]。さらに、この鮮やかな色のベリーは、アントシアニン、プロアントシアニジン、ヒドロキシケイ皮酸の非常に豊富な供給源である。ケルセチン、ケルセチン配糖体、エピカテキンは、果実に微量成分として含まれている[4, 9]。生息地、栽培品種、成熟段階、施肥、収穫日など、いくつかの要因がチョークベリーの化学組成に影響を与える可能性がある[9]。アロニアの果実[25–28]とジュース[29]の化学組成に関する研究はいくつかある。しかし、果実の化学組成と、それらから得られる機能性食品の化学組成および抗酸化活性との関係を調査した研究はない。本研究では、ブルガリアの気候条件下で栽培された23種類のアロニアサンプル中の糖分、有機酸、ポリフェノールの含有量と組成に関する詳細な情報を提示しています。私たちの知る限り、これはアロニアベリーの化学組成に関する最も包括的な評価です。 我々は初めて、アロニアベリーの化学組成と、アロニア機能性飲料（ジュースおよびネクター）の化学組成および抗酸化活性との関係を調査しました。さらに、ジュースの圧搾およびネクター抽出の温度が、これらの製品のポリフェノール含有量と組成に大きな影響を与えることを実証しました。これは非常に重要です。なぜなら、生のアロニアベリーの化学組成の違いや加工中の技術的パラメータの変動によって、異なる化学組成を持つ機能性食品が生成され、異なる生物学的活性が生じる可能性があるからです。 |
| 2. 材料および方法 |
| 2.1. 試薬 |
| フォリン・チオカルトフェノール試薬はMerck社（Darmstadt, Germany）から入手した。シアニジン-3-O-ガラクトシドクロリド、シアニジン-3-O-アラビノシドクロリド、およびシアニジン-3-O-アラビノシドクロリドはExtrasynthese社（Genay Cedex, France).）から購入した。没食子酸、クロロゲン酸、3,4-ジヒドロキシ安息香酸、p-クマリン酸、カフェ酸、エラジ酸、フェルラ酸、カテキン、ルチン、ナリンギン、ナリンゲニン、エピカテキン、ミルセチン、ケルセチン-3-グルコシド、ケルセチン、ケンフェロール、グルコース、フルクトース、スクロース、ソルビトール、キナ酸、酒石酸、リンゴ酸、アスコルビン酸、α-ケトグルタル酸、クエン酸、シキミ酸、シュウ酸、6-ヒドロキシ-2,5,7,8-テトラメチルクロマン-2-カルボン酸（トロロックス）、フルオレセイン二ナトリウム塩、および2,2-アゾビス-(2-アミジノプロパン)二塩酸塩（AAPH）は、Sigma-Aldrich社(Steinheim, Germany)から供給されました。使用したその他の溶媒はすべて分析グレードであり、地元の販売業者から購入しました。 |
| 2.2. 植物材料 |
| アロニア果実（ネロ種）計23サンプルが、地元のアロニア栽培農家から、2016年8月（11サンプル）および2017年8月（12サンプル）に、完熟段階にある状態で提供された。生果実はポリエチレン袋に入れられ、冷凍され、分析まで-18℃で保管された。 |
| 2.3. ポリフェノール、プロアントシアニジン、およびフラボノイドの抽出 |
| 簡単に説明すると、冷凍果実50gを室温で解凍し、実験室用ミキサーで均質化した。果実マッシュ約2gを正確に秤量し、抽出チューブに移し、抽出液（0.5%ギ酸を含む80%アセトン溶液）40mlと混合した。抽出はオービタルシェーカーで室温で1時間行った。その後、サンプルを遠心分離（6000×g）し、上清を抗酸化活性の測定とアントシアニン、ポリフェノール、およびプロアントシアニジンの分析に使用した。 |
| 2.4. 糖および有機酸の抽出 |
| 果実マッシュ1gを正確に秤量し、30mlの蒸留水を加え、恒温水槽（NUVE、トルコ）で振盪しながら30℃で1時間抽出した。その後、サンプルを遠心分離（6000×g）し、上清を糖および有機酸のHPLC分析に使用した。 |
| 2.5. アロニアジュースおよびアロニアネクターの調製 |
| アロニア果汁は、以下の手順で調製した。冷凍果実5kgを室温で解凍し、実験室用ミキサーで均質化した。次に、果汁1kgを褐色ガラス瓶に移し、サーモスタット式振盪温水浴（NUVE、トルコ）で、20℃、40℃、60℃、または80℃の各温度で1時間インキュベートした。その後、果汁をチーズクロスで濾過し、液相を遠心分離（30分、6000g）した。得られた果汁をそれぞれAJ20、AJ40、AJ60、AJ80と表記した。 |
| アロニア果実ネクター（果実含有量40%）は、以下の手順で調製しました。5kgの冷凍果実を室温で解凍し、実験用ミキサーで均質化しました。次に、メッシュ320gを480mlの蒸留水と混合しました。混合物を褐色ガラス瓶に移し、サーモスタット式振盪水槽（NUVE、トルコ）で、20℃、40℃、60℃、または80℃の各温度で1時間インキュベートしました。その後、果実マッシュをチーズクロスで濾過し、液相を遠心分離（30分、6000g）しました。得られた果実含有量40%のネクターは、それぞれAN20、AN40、AN60、およびAN80と表記しました。 |
| 2.6. 高速液体クロマトグラフィー（HPLC） |
| 糖類の分析。高速液体クロマトグラフィーによる糖類の定量は、バイナリポンプおよび示差屈折率検出器（Agilent Technology、USA）を備えた高速液体クロマトグシステム（Agilent 1220、Agilent Technology、USA）を用いて実施した。カラムはZORBAX Carbohydrate（5 μm、4.6 × 150 mm、Agilent）を使用し、ガードカラムとしてZORBAX Reliance Cartridge（Agilent）に接続した。溶離液は80%アセトニトリル、流速は1.0 ml/分、温度は25℃とした。結果はg/100 g生果実重量（FW）で示した。 |
| 2.7. 有機酸の高速液体クロマトグラフィー |
| 高速液体クロマトグシステム（Agilent 1220、Agilent Technology、USA）を用いて、バイナリポンプおよびUV-Vis検出器（Agilent Technology、USA）を用いて有機酸の高速液体クロマトグ定量を実施した。有機酸の分離は、Agilent TC-C18カラム（5 μm、4.6 mm × 250 mm）を用いて、25℃、210 nmで実施した。移動相は25 mMリン酸緩衝液（K2HPO4/H3PO4）（pH 2.4）であり、流速は1.0 ml/分であった。結果はmg/100 g 生果実重量で表した。 |
| 2.8. フェノール化合物の高速液体クロマトグ分析 |
| フェノール成分のHPLC分析は、[30]に従って、高速液体クロマトグシステム（Agilent 1220、Agilent Technology、USA）を用いて、バイナリポンプおよびUV-Vis検出器（Agilent Technology、米国）を用いて実施した。分離はAgilent TC-C18カラム（5 μm、4.6 mm × 250 mm）を用いて25℃で行い、波長は280 nmとした。移動相は、0.5%酢酸（A）および100%アセトニトリル（B）を用い、流速は0.8 ml/分とした。グラジエント溶出は、6分から30分までは14% Bで開始し、徐々に25% Bまで増加させ、40分後に50% Bまで増加させた。結果は、mg/100g 生果実重量または1リットルのジュースもしくはネクターあたりで表されました。 |
| 2.9. アントシアニンの高速液体クロマトグ測定 |
| アントシアニンは、バイナリポンプおよびUV-Vis検出器（Agilent Technology、USA）を備えた高速液体クロマトグシステム（Agilent 1220、Agilent Technology、Palo Alto, Ca),）で測定した。測定波長は520nmとした。アントシアニンは、Agilent TC-C18カラム（5μm、4.6mm×250mm）を用いて25℃で分離した。移動相は、5%ギ酸（A）および100%メタノール（B）を用い、流速は1.0ml/分とした。グラジエント条件は、B濃度15%から開始し、20分後にB濃度を30%まで直線的に増加させた。結果は、mg/100g生果実重量またはジュースもしくはネクター1リットルあたりで示した。 |
| 2.10. 総ポリフェノール化合物分析 |
| 総ポリフェノールは、シングルトンとロッシの方法に従い、フォーリン・チオカルト試薬[31]を用いて測定した。検量線には没食子酸を使用し、結果は100g FWあたり、または1リットルのジュースもしくはネクターあたりの没食子酸当量（GAE）として表した。 |
| 2.11. 総プロアントシアニジン含量分析 |
| 総プロアントシアニジン含量は、Sarneckisら[32]の方法に従って測定した。プロアントシアニジン含量は、カテキン溶液を用いた検量線から算出し、果汁100gあたり、または果汁もしくはネクター1リットルあたりのカテキン当量（CE）として表した。 |
| 2.12. 総アントシアニン含量の測定 |
| 総アントシアニン含量はpH差法[33]により測定した。 |
| 2.13. 酸素ラジカル吸収能（ORAC）分析 |
| ORACは、Ouらの方法[34]に、Denevら[35]が詳細に報告したいくつかの改良を加えて測定した。ORAC分析は、励起波長485nm、蛍光波長520nmで、FLUOstar OPTIMAプレートリーダー（BMG Labtech、Germany）を用いて実施した。 |
| 2.14. 統計解析 |
| 結果は、少なくとも3回の独立した実験の平均値±標準偏差（SD）として表される。 実験は2回または3回実施された。 対照群との比較は、分散分析（ANOVA）とNewman-Keulsの事後検定によって行われた。P値が0.05未満の場合、有意と判定した。 |
| 3. 結果と考察 |
| 3.1. アロニア果実の糖分および有機酸含有量と組成 |
| 植物性食品中の有機酸および糖分の含有量は、その風味特性および栄養価と関連しているが、アロニア果実中のこれらの成分含有量に関する情報は乏しい。調査対象となった23のアロニア果実中の糖分含有量と組成に関する詳細な情報は表1に示し、図1は各炭水化物の平均値を示している。 |
| 表1：アロニアベリー23サンプルの糖含有量（g/100g 生果実重量）と組成 |
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| 図1：ブラックチョークベリー果実23サンプル中の糖含有量（g/100g 生果実重量）。結果は全サンプルの平均値±SDとして示されている。各グループ内で同じ文字でマークされた値間には有意差はない |
| 表1および図1から明らかなように、ソルビトールは生のアロニア果実に含まれる主要な炭水化物です。果実中のソルビトール含有量は6.6～13g/100g 生果実重量の範囲で変動し、これは常に総低分子炭水化物の61～68%を占めます。他の研究でも、ソルビトールはアロニア果実に含まれる主要な炭水化物であり、生重量ベースで4.2～10%であると報告されています。しかし、図1から明らかなように、ブルガリア産チョークベリーのソルビトール含有量の平均は9.39%です。検査したサンプルのうち7つでは10%を超え、13%に達しました。これは文献で報告されている最高値です[36～38]。 2番目に多い糖は果糖で、次いでブドウ糖で、平均含有量はそれぞれ2.86g/100gと2.00g/100gです。ショ糖は20のサンプルで最大0.34%検出されました。 |
| 有機酸は食品のもう一つの重要な成分であり、その存在と組成は食品の嗜好性に強く影響します。分析した23のアロニアサンプル中の個々の有機酸の量を表2に示します。生のアロニアベリーでは合計7種類の有機酸（キナ酸、リンゴ酸、アスコルビン酸、シキミ酸、クエン酸、シュウ酸、コハク酸）が検出されましたが、α-ケトグルタル酸と酒石酸は検出されませんでした。生のアロニアベリーの有機酸含有量と組成に関する研究はごくわずかです[36–39]。これらの研究はすべて、リンゴ酸が有機酸の主要な代表であると報告していますが、本研究では、リンゴ酸が優勢であったのは6つのサンプルのみでした。ほとんどの場合、キナ酸が主要な有機酸であり、最大591 mg/100 g 生果実重量に達しました。 |
| 表 2: アロニアベリーの 23 サンプル中の有機酸含有量 (mg/100 g 生果実重量) |
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| 図2：ブラックチョークベリー果実23サンプル中の有機酸含有量の平均（mg/100g FW）。結果は全サンプルの平均値±SDとして示されている。各グループ内で同じ文字でマークされた値の間には有意差は認められない。 |
| キナ酸が優勢であることは、調査した有機酸の含有量の平均データを示す図2からも明らかです。調査したサンプル中のアスコルビン酸の量は、37～92 mg/100 g FWの範囲で変動し、平均値は65.2 mg/100 g FWでした。アスコルビン酸はアロニア果実に3番目に多く含まれる有機酸であり、新鮮なアロニアベリーはビタミンCの優れた供給源となります。個々の代表的な有機酸の合計量として表される有機酸の総量は、712.6～1028.9 mg/100 g FWの範囲で変動します。（訳者注：キナ酸（Quinic acid）は、クランベリーやコーヒー豆、さつまいも、キウイなどに含まれる有機酸の一種です。体内に入ると馬尿酸（ばにょうさん）に変化し、尿を酸性化する作用を持つため、膀胱炎や尿路感染症の予防、尿の濁り・臭い対策に効果が期待されています。抗菌・老廃物排出促進作用があり、健康食品やジュースとして親しまれています ） |
| 3.2. アロニア果実のポリフェノール含有量と組成、および抗酸化活性 |
| 文献によると、チョークベリーに含まれるポリフェノールの総量および個々の成分の量は大きく異なることが分かっています[4]。 これは、使用された分析プロトコル、または様々な環境要因（品種、生息地、施肥、収穫時期、気候、成熟など）や遺伝要因に起因する可能性があります。これらの要因の影響を排除するために、私たちは同じ品種「ネロ」のアロニア果実を、完全に成熟した段階（8月に収穫）で使用しました。 それでもなお、個々のフェノール成分の含有量と組成には有意な差がありました。生のアロニアベリーに含まれる総ポリフェノール化合物の含有量とその組成を表3に示す。表からわかるように、チョークベリーはプロアントシアニジン、アントシアニン、ヒドロキシケイ皮酸が特に豊富である。調査したサンプルの総ポリフェノール含有量は1022 mg/100 g FWから1795 mg/100 g FWの範囲で変動し、75%以上の差があった。これらの結果は、生のアロニアベリーのポリフェノール含有量が690～2556 mg/100 g FWの範囲であると報告している他の研究[9]の情報と一致している。本研究におけるプロアントシアニジンの総含有量は522～1002 mg/100 g FWの範囲であり、アロニアベリーで最も豊富なポリフェノールとなっている。文献データによると、生のアロニア果実に含まれるプロアントシアニジンはエピカテキン単位で構成されており、その含有量は664～2120mg/100gの範囲である[40]。 |
| Hellstr¨omらによると、様々なアロニア品種には抽出可能なプロアントシアニジンが80%から95%含まれており、10量体以上のオリゴマーが抽出可能なプロアントシアニジンの97%から99.5%を占めていると報告されている[13]。調査した果実中のアントシアニンの総量は、アントシアニン含有量が最も低いサンプルと最も高いサンプルの間で2.4倍以上の差があった。本研究の結果（生重量100gあたり284～686mg）は、生果実中のアントシアニン含有量を428mg/100g [41]、434mg/100g [26]、461mg/100g [42]と報告した他の研究結果と一致している。文献によると、アロニアのアントシアニンプロファイルはシアニジン配糖体のみで構成されており、シアニジン-3-ガラクトシドとシアニジン-3-アラビノシドが主要な成分であり、生鮮アロニア果実中の利用可能なアントシアニンの90%以上を占めていることが分かっています[43]。調査した果実中のヒドロキシケイ皮酸の累積量はアントシアニンの量とほぼ等しく、アロニア・メラノカルパの中で3番目に豊富なフェノール類となっています。クロロゲン酸の含有量が最も高かったのはサンプル2017_4で、187.9 mg/100 g FWと、他の研究結果と一致しています[25]。興味深いことに、本研究で検出されたネオクロロゲン酸の最高値（214.5 mg/100 g FW）は、サンプル2017_8で確認され、文献で入手可能な結果（84～117 mg/100 g生果実重量 [25]、123 mg/100 g 生果実重量 [27]、59～79 mg/100 g 生果実重量 [44]）を大幅に上回っています。表3から明らかなように、ケルセチン配糖体（フラボノール）とエピカテキン（フラバン-3-オール）もベリー類に含まれています。エピカテキンの含有量が最も多く、最大124 mg/100 g 生果実重量に達し、文献データ[25]を上回っています。ケルセチン配糖体（ルチノシドおよびグルコシド）の含有量は、アグリコン自体の含有量の数倍です。 |
| ポリフェノール化合物が植物性食品の抗酸化活性に関与する主要な物質であることはよく知られており、その含有量と植物性食品の抗酸化特性との間には良好な相関関係があることが知られています[5]。調査対象サンプルのポリフェノール含有量と組成が大きく異なっていたことを考えると、抗酸化活性にも差があることが予想されます。チョークベリーのORAC値が158 μmol TE/g 生果実重量[40]および160.2 μmol TE/g 生果実重量[41]であると報告している研究はいくつかあります。本研究では、生のチョークベリーの抗酸化活性は109 μmol TE/g 生果実重量から191 μmol TE/g 生果実重量まで非常に広い範囲で変動することがわかりました（表3）。 |
| ブルガリアで栽培された23のアロニアサンプルの化学組成を詳細に分析した結果、一次代謝物（糖類および有機酸）と二次代謝物（フェノール化合物）の含有量に有意なばらつきがあることが明らかになりました。ブルガリア特有の温暖な気候は、果物や野菜における糖類の蓄積を促進することが知られています。これが、ブルガリア産アロニアのソルビトール含有量が以前の研究と比較して高い理由である可能性があります。一方、アロニアの異なる栽培品種は、ポリフェノール含有量が大きく異なることが知られています[28]。本研究では、同じ品種のアロニアであっても、ポリフェノール含有量と組成が大きく異なっていました。これは、アロニアにおけるフェノール化合物の蓄積は、栽培品種ではなく、地域特有の農業技術や微気候特性によって決定づけられていることを示しています。これは非常に興味深く、重要なことです。なぜなら、アロニア果実の化学組成、特にポリフェノール含有量と組成の変動は、異なる生物学的活性の前提条件となるからです。しかしながら、この仮説を検証するためには、今後in vivo研究を実施する必要があります。 |
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| 3.3. アロニア機能性飲料の化学組成と抗酸化活性 |
| アロニアベリーは抗酸化作用と多様な健康効果を有することから、その製品は機能性食品と呼ぶことができます。食品が健康の改善や病気のリスク軽減に関連する身体機能の1つ以上に作用する場合、機能性食品と呼ぶことができます[45]。 カナダ保健省は、機能性食品を「通常の食事の一部として摂取される従来の食品と外観が類似しているか、あるいは類似している可能性があり、基本的な栄養機能を超えて生理学的効果があり、慢性疾患のリスクを軽減することが実証されているもの」と定義しています[46]。 欧州委員会の機能性食品科学に関する協調行動は、食品が身体機能の1つ以上に有益な効果をもたらし、栄養補助食品ではなく食品の形態である場合に、機能性食品とみなしています[47]。しかし、欧州連合（EU）は、理事会指令2001/112/EC [48]（指令2012/12/EU [49]により改正）に規定されている、フルーツジュースやフルーツネクターを含むすべてのフルーツベースの飲料に対する要件について厳格な規制を設けています。 後者の指令によれば、フルーツジュースとは、「果実の食用部分から得られる発酵性だが発酵していない製品で、健全で熟しており、新鮮なもの、または冷蔵もしくは冷凍により保存されたもので、1種類以上の混合で、その原料となる果実のジュース特有の色、香り、味を有するもの」とされています。同じ規制によれば、フルーツネクターとは、「フルーツジュース、フルーツピューレ、濃縮フルーツピューレ、またはこれらの製品の混合物に、砂糖および／または蜂蜜を加えてまたは加えずに水を加えて得られる発酵性だが発酵していない製品」とされています。 本研究では、アロニアから2種類の機能性食品を調製し、その化学組成を調査することにしました。すでに示したように、生のアロニア果実の化学組成は大きく異なり、これがアロニア機能性飲料の機能性の多様性の前提条件となっています。この特性に影響を与える可能性のあるもう1つの要因は、加工技術です。ジュースは果実のみから作られ、食品添加物（甘味料、酸、酸度調整剤など）は使用されていないため、フルーツマッシュの処理温度のみを変えることでアロニア果汁の組成を変更できる可能性を調査しました。この目的のために、均質化したアロニア果実を20℃、40℃、60℃、または80℃で1時間処理し、その後、アロニアジュースを圧搾・濾過しました。得られたジュースは、それぞれアロニアジュース（AJ）20、AJ40、AJ60、AJ80と表記されました。果実含有量40%に標準化したアロニアネクター（それぞれアロニアネクター(AN)20、AN40、AN60、AN80と表記）の調製にも同じ温度を使用しました。唯一の違いは、果実マッシュに水を加え、チョークベリーのフェノール類の抽出剤として機能させたことです。得られたジュースとネクター中の総ポリフェノールとアントシアニン含有量を、抽出プロセスの効率の基準として使用しました。図3に示すように、温度は新鮮なアロニアベリーからのアントシアニンとポリフェノールの抽出に大きな影響を与えました。 |
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| 図3：アロニア果汁（a）およびフルーツネクター（b）のポリフェノールおよびアントシアニン含有量に対する処理温度の影響。結果は全サンプルの平均値±SDとして示されている。各グループにおいて、同じ文字でマークされた値には有意差は認められなかった。 |
| 表 4: 異なる温度で得られたアロニア果汁とネクターのポリフェノール含有量 (mg/l) と組成 |
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注）AJ:アロニアジュース、AN:アロニアネクター |
| 図3(a)から、20℃で抽出した果汁には、それぞれ1030 mg/Lと6080 mg/Lのアントシアニンとポリフェノールが含まれていることがわかります。抽出温度を80℃に上げると、得られた果汁中のアントシアニンとポリフェノールの含有量は徐々に増加しました。アントシアニンの場合、その差は127%以上でしたが、ポリフェノールの場合は、最低温度と最高温度の間の増加は68%でした。アントシアニンの値は80℃で最も高かったものの、AJ60の値と有意差はありませんでした。ポリフェノールの場合、すべての温度で結果が有意に異なり、果汁にはアントシアニン以外のフェノール類が豊富に含まれていたことを示しています。果汁を味見したところ、AJ80は低温で採取した果汁に比べてかなり渋みが強く、不快な味がしました。これは、AJ80が凝縮タンニンを最も多く含んでいることを示しています。温度がネクター抽出に与える影響の傾向は、わずかに異なっていました（図3(b)）。 アントシアニンとポリフェノールの含有量は20℃から40℃の間で増加しましたが、有意差はありませんでした。両パラメータの最大の増加は、40℃から60℃への加熱段階で発生しました。ジュース抽出と同様に、ポリフェノール含有量はAN80で最高でしたが、アントシアニン含有量はAN60とAN80の間で有意差はありませんでした。ジュースとネクターの化学組成に関するより詳細な情報を得るために、主要なポリフェノールとアントシアニンを分析しました。結果を表4に示します。結果から、アロニアベリーに含まれるすべてのクラスのフェノール化合物（アントシアニン、ヒドロキシケイ皮酸、フラバン-3-オール、フラボノール）は、加工温度の上昇に伴ってジュースとネクターの両方で含有量が増加すると結論付けられました。アントシアニンには様々な治療効果があり、アロニアベリーの生物学的活性と機能性に一部関与していることが知られています。さらに、その美しいルビーレッド色は、アロニアジュースやアロニアネクターの官能評価にも重要です。そのため、果物やアロニア食品・飲料に高濃度で含まれることは非常に望ましいことです。アロニアプロアントシアニジンは均質であり[50]、その高分子構造のため、人体には吸収されません。消化管をそのまま通過し、大腸微生物叢によって分解されると考えられています。その結果、主にフェノール酸を中心とした抗酸化活性を持つ様々な代謝物が生成されます[51, 52]。それでもなお、プロアントシアニジンは強力な抗酸化作用により、消化管において重要な保護的役割を果たしています。プロアントシアニジンは高い抗酸化作用を有する一方で、渋みがあり、これが果物やその加工品の風味を悪化させる要因となることに留意すべきである。したがって、アロニア製品においては、プロアントシアニジン含有量と嗜好性のバランスを追求する必要がある。 |
| 最近の研究では、アントシアニン色素源としてのブラックチョークベリー搾汁残渣の品質に対するジュース加工要因の影響が調査されました。著者らは、冷凍果実と比較して、マッシングによってすべての加工処理においてアントシアニン含有量が大幅に増加することを発見しました。搾汁残渣中のアントシアニン含有量は、酵素処理、次いで浸軟温度の影響を最も強く受けました。マッシングを予熱すると、ジュース収量と搾汁残渣中のアントシアニン含有量が増加しましたが、酵素を添加せずに冷浸軟させた場合、搾汁残渣中のアントシアニン濃度が最も高くなりました[53]。温度が植物質からのポリフェノールとアントシアニンの抽出に大きな影響を与えることはよく知られています。ブラックチョークベリーの場合、乾燥したブラックチョークベリーとアロニアの廃棄物からのポリフェノールとアントシアニンの超音波抽出によってこれが実証されました[54, 55]。これらの研究は、温度がアロニアからのポリフェノール抽出に好ましい影響を与えることを実証しました。 例えば、60℃では、乾燥ベリーからの抽出ポリフェノールの収量は、20℃の場合と比較して約3倍高くなりました。これは、溶媒へのポリフェノールの溶解度の向上、拡散率の向上、そして高温での物質移動の改善によるものです。 しかし、これらの研究は、乾燥チョークベリーまたはアロニア廃棄物からのアントシアニンとポリフェノールの分取抽出を目的としていました。本研究では、ジュースやネクターといったそのまま食べられる機能性食品の調製における温度の影響を調査しました。私たちの知る限り、得られた結果は、アロニア由来の機能性食品において、加工処理中の温度変化のみでポリフェノール、特にアントシアニンを豊富に含むことができるという初めての証拠です。これは、同じアロニア果実からでも、化学組成が異なり、したがって生物活性が異なるアロニアベースの機能性飲料を得るためのもう1つの前提条件です。 |
| 本研究の第3.2節では、新鮮なアロニア果実の化学組成の違いが、アロニア機能性食品の組成の違いの前提条件であるという仮説を立てました。そこで、化学組成の異なるアロニア果実から機能性食品（ジュースとネクター）を調製することにより、この仮説を検証することにしました。表1に示した23のアロニアサンプルのポリフェノール含有量と成分の結果に基づき、ポリフェノール含有量の異なる3つの異なるバッチのアロニアを選択し、フルーツジュースとネクターの製造に使用しました。アントシアニンは温度に敏感であることが知られており、高温への曝露や長時間の加熱は、その安定性に強い悪影響を及ぼすことが報告されています[56]。一方、60℃から80℃への加熱では、アントシアニン含有量の有意な上昇は見られないことを明らかにしました。そこで、私たちは60℃で果汁と果汁ネクターを得ることにしました。得られた機能性飲料の化学組成と抗酸化活性の結果を表5に示します。 |
| 表5：60℃で異なるバッチのアロニア果実から得られたアロニア果汁とネクターのポリフェノール含有量（mg/l）、組成、および抗酸化活性 |
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| これらの実験の結果は私たちの仮説を裏付け、アロニアベリーの化学組成の違いが、機能性食品の化学組成と抗酸化活性に顕著な違いをもたらすことを明らかにしました。例えば、サンプル2017_8から得られたジュースは、ジュース2017_3に比べてアントシアニン含有量が2倍、ポリフェノール含有量が75%多く、抗酸化活性が約64%高いことが示されました。既に述べたように、これはアロニア機能性食品の生物学的活性の変化の前提条件であり、今後の研究で調査されるべきです。 |
| 4. 結論 |
| 本研究では、ブルガリアの気候条件下で栽培された23種類のアロニアベリーの化学組成に関する包括的なデータを提示する。チョークベリーのサンプルは、有機酸、糖、フェノール化合物の含有量と組成の両方で有意に異なることを実証した。いくつかのサンプルでは、これらの差は100%を超えていた。さらに、ジュースの圧搾とネクターの抽出の温度が、これらの製品のポリフェノール含有量と組成に大きな影響を与えることを実証した。アロニアベリーの化学組成と加工技術の違いにより、機能性食品（ジュースとネクター）の化学組成と抗酸化活性が大きく異なる可能性があることを明らかにした。抗酸化活性は、生物学的活性の変化の前提条件である。しかし、この仮説を検証するためには、今後、in vivo研究を実施する必要がある。 |
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、Journal of Chemistry Volume 2018, Article ID 9574587, 11 pagesに掲載されたBlack Chokeberry (Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot)Fruits and Functional Drinks Differ Significantly in Their Chemical Composition and Antioxidant Activity.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。 |
