レディ加工技術の開発と標準化

Scientific Reports volume 13、記事番号: 185 (2023) この記事を引用

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黒ニンジンには生理活性物質が豊富に含まれていますが、入手可能期間が短く、傷みやすい性質があるため、十分に活用されていません。伝統的に、黒ニンジンは、乳酸菌といくつかのスパイスによる自然発酵を使用して調製される乳製品を含まない発酵飲料であるカンジの調製に使用されてきました。この植物ベースのプロバイオティクス飲料は高い抗酸化特性を持っていますが、保存中の発酵が制御されていないため、病原体による汚染のリスクがあります。この栄養価の高い飲料の年間を通じての入手可能性を高め、伝統的な発酵製品の微生物学的安全性を確保するために、本研究では、凍結乾燥した乳酸菌（LAB）培養物と屈折率ウィンドウを使用して、制御された発酵のプロセスを最適化することが計画されました。乾燥した黒人参の粉末。 LAB発酵漢字の物理化学的および微生物学的プロファイルを分析した。乾燥させた漢字ミックスは、微生物学的安全性が確保され、商品価値が向上するとともに、独特の風味と香りを備えた天然発酵プロバイオティクス飲料に戻すことができます。

機能性のある非乳製品に対する消費者の需要が高まり、果物や野菜から作られたすぐに飲めるドリンクの製造にプロバイオティクスが使用されています。植物由来の発酵食品は、乳酸菌による野菜ベースの発酵製品の生産の熟練度に続き、プロバイオティック乳酸菌培養物を投与するためのベクターとして評価されています1。さらに、消費者は、新鮮で加工が最小限に抑えられ、栄養価が高く、健康増進や喉の渇きを潤すインスタント飲料への関心が高まっています2。伝統的に、乳酸菌を用いた食品発酵は古くから行われており、機能性スターター培養物の利用により製品の機能的品質が向上します。

黒ニンジン (Daucus carota subsp. sativus) は、抗酸化物質、アントシアニン、その他の植物化学物質が豊富に含まれているため、消費者の関心が高まっています 3,4。しかし、不十分な収穫後の管理とマーケティングの遅れにより、生理活性化合物の濃度が大幅に変化します5、6。発酵プロバイオティック黒ニンジン飲料は、乳糖代謝の改善、腸感染症の予防、免疫力の強化、血清コレステロール値の低下、カルシウム吸収の促進、ビタミン（ビタミンB、葉酸、ニコチン酸）の合成、タンパク質の消化率の向上、および食品由来の病原体の悪影響に対する対抗作用7。

伝統的な乳酸発酵させたすぐに飲める黒ニンジン飲料は、一般に「Kanji」として知られており、消化不良、食欲不振、肝臓障害の治療に役立ちます。黒ニンジンの伝統的な発酵中に、自然な乳酸発酵により、最小限に加工された飲料にプロバイオティック特性が与えられますが、保存されている自然発酵黒ニンジン飲料「Kanji」からは、クロノバクター・サカザキ、クレブシエラ・ニューモニア、エンテロバクター・ホルマチェイといった病原体による汚染のリスクが検出されています8。したがって、大規模生産では制御された発酵技術と無菌処理を使用して、伝統的な発酵製品の微生物学的安全性を確保する必要性が生じます。

純粋機能乳酸スターター培養物を利用した発酵条件の制御により、発酵プロセスと製品の均一性の制御が強化されます。しかし、発酵させた漢字は栄養価が高いため、長期間の保存中にいくつかの腐敗微生物が増殖する可能性があります。そのため、オフシーズンには食べることができません。高度な乾燥技術により保存可能にすれば、この栄養飲料の入手可能性を何倍にも高めることができます。果物や野菜を乾燥させるための多くの技術が実用化されていますが、天日乾燥、天日乾燥、熱風乾燥など、生理活性化合物を保存できないものもあります9,10。一方、凍結乾燥のような生理活性物質を保存できる乾燥技術は非常に高価です。

屈折窓乾燥 (RWD) は、MCD Technologies Inc (米国ワシントン州タコマ) によって開発された新しく革命的なプロセスです 11,12。 RWD アプローチは、液体やピューレなどの熱に弱い材料を粉末、フレーク、またはシートに乾燥させるのに効果的であることが示されています 13。この乾燥技術は、乾燥温度、乾燥時間、エネルギー消費量の削減、および品質保持の向上により、従来の方法よりも優れています。研究者らは、RW 乾燥ジャガイモ 14、ニンジン 15、トマト 16、ゴールデンベリー 17、およびアロエベラ 18 の結果が最高の品質保持率を示したことを発見しました。 RWD 技術の利点を考慮して、本研究では黒ニンジンピューレを RW 乾燥機を使用して乾燥し、その後凍結乾燥 LAB で発酵させて再構成漢字を製造することを計画しました。

2 月に収穫された新鮮な黒ニンジン (品種: Punjab Black Beauty) は、インドのパンジャブ州ルディアナにあるパンジャブ農業大学 (PAU) の野菜科学部から入手されました。使用前に、黒ニンジンは 10 °C、相対湿度 85% のウォークイン冷蔵室で予冷されました。実験は、インドのルディアナにあるパンジャブ農業大学（PAU）加工食品工学部の研究室で行われ、望ましい結果が得られました。実験のために、予冷した黒ニンジンを洗い、ハンドピーラーを使用して皮をむき、ニンジンの上部を取り除きました。皮をむいた黒ニンジンを、3 つの異なる濃度 (すなわち、0、1、および 2% v/v) の水酸化ナトリウム (NaOH) 溶液に浸すことによって処理しました。次いで、処理されたサンプルをパルパーを使用してピューレに加工した。バッチ式パイロットスケール屈折率を使用して、新たに調製したピューレを乾燥させた。

RSM を使用して、色の変化、総フラボノイド含有量、総フェノール含有量、再水和比などのいくつかの品質指標に対する、水温 (x1) と NaOH 濃度 (x2) という 2 つの独立変数の影響を評価しました。実験は二重に実施した。 2 因子 3 レベルのその他の実験計画に基づいて、13 の実験実行が開発されました。実験はランダム化され、中心点が 5 回繰り返されました。 ANOVA と回帰曲面分析を利用して、モデル変数の統計的有意性を記述し、実験計画に適切な回帰接続を当てはめました。統計的に有意な (p < 0.05) 項が最終モデルに含まれました 19。以下は、独立した因子に基づいて応答変数を予測するために開発された一般化多項式モデルです。

ここで、 yk はモデルの予測応答値です。 β0、βi、βii、βij は定数、一次効果因子、二次効果因子、および相互作用効果因子の回帰係数であり、xi はコード化された独立変数です。実験計画とデータ分析には、Miscellaneous 3-Level Factorial in Design エキスパートプログラム (バージョン 7.0.0) が使用されました (Stat-Ease Inc.、ミネソタ州ミネアポリス、米国)。応答曲面と等高線プロットは、さまざまな相互作用に対して作成されました。これらの 3 次元表面は、正確な幾何学的表現だけでなく、実験計画内のシステムの動作に関する重要な情報も提供する可能性があります。 RW で乾燥させた黒色粉末は、色の変化を最小限に抑え、総フラボノイド含有量、総フェノール含有量、および再水和比を最大にする独立した成分の量を決定するように調整されました。

最小の色の変化、最大の総フラボノイド含有量、総フェノール含有量、および再水和比に基づいて得られた最適化された乾燥サンプルは、プロバイオティック黒ニンジンドリンク（Kanji）の調製に使用されました。

乾燥黒ニンジン粉末からの伝統的な飲み物カンジを調製するためのスターター培養物としての機能性乳酸菌は、インドのルディアナにある PAU の微生物学部から調達されました。 107 cfu/mlの細胞密度(凍結乾燥前)を得るため、MRSブロス中で10個のLABのコンソーシアムを37℃で24時間培養した。 11,000 × g、4 °C で 5 分間遠心分離して細胞を抽出し、その後滅菌蒸留水で 3 回洗浄しました。その後、上清を廃棄し、捕捉した細胞を 100 mL の培地に再懸濁しました (最終生菌数は 7 ～ 8 log CFU/mL の範囲)。凍結乾燥の前に、再懸濁したすべての細胞を 20 °C で凍結しました。凍結懸濁液を、ベンチトップ凍結乾燥機（Modulyoベンチトップ凍結乾燥機、Edwards、バージェスヒル、英国）を使用して48時間凍結乾燥しました（温度-40±2°C、真空圧力10-1 torr）。凍結乾燥培養物中の微生物負荷（5 ～ 8% w/v）の保持には、標準プロトコルを使用しました。 7.9 ～ 8.96 log cfu/g に相当する乳酸菌数は、すぐに使用できる乳酸菌発酵漢字の製造に理想的なスターター培養物となります。

ミックスは、再構成時に望ましい漢字の配合を達成するために、標準スパイスとともに、さまざまな量の凍結乾燥 LAB とさまざまな濃度の最適化された RW 乾燥黒ニンジン粉末を使用して調製されました。再構成された漢字の配合は、標準的な手順を使用して品質が分析されました。漢字の組み合わせは、計画された実験の応答に基づいて RSM を使用して最適化されました。最適化された条件下で調製された再構成漢字ドリンクの品質を、新鮮な黒ニンジンを使用して伝統的な方法で調製された対照漢字ドリンクと比較し、開発されたすぐに使用できる漢字ミックスの受容性を判定した。

同じ望ましい伝統的な漢字飲料の味を得るために、RW 乾燥黒ニンジン粉末の水での再水和標準化は、物理化学的特性と微生物学的分析に基づいて、粉末と水の異なる比率 10:50、10:60、および 10:70 を使用して行われました。そして官能評価。

伝統的な漢字飲料の発酵は、黒人参に固有の自生乳酸菌によって行われ、人参の果汁と千切り人参を抽出し、それを3倍量の煮沸して常温で冷却した水で希釈し、室温で発酵させました。塩とライ麦を 1.5% 加えて 25 ± 2 °C) で 5 日間放置。制御された発酵によるカンジ飲料の調製は、低温殺菌装置 (Dairy Tech、インド、マハーラーシュトラ州) を使用して 82 °C で 10 ～ 15 秒間殺菌した希釈飲料で行われ、活発に増殖させた機能性スターター接種材料 8% (v/v) (108 cfu) を接種しました。 mL−1）の機能性乳酸菌コンソーシアム。その他のスパイス: ピンク岩塩 (1.5%)、ライ麦 (1.5%) は、ミックスに使用する前に滅菌しました。低温殺菌飲料の一部は発酵プロセスの制御として保管されました。接種した飲料を 37 °C で 24 ～ 36 時間インキュベートしました (条件は予備試験で決定されました)。サンプルは無菌的に採取され、微生物学的および物理化学的パラメーターについて分析されました。

RW 乾燥黒ニンジン粉末の品質は、色の変化、総フラボノイド含有量、総フェノール含有量、および再水和率に基づいて測定されました。 LAB発酵漢字飲料および伝統漢字飲料の品質は、滴定酸度、pH、糖酸比、総糖類、総還元糖、抗酸化活性、総フラボノイド含有量、総フェノール含有量、総カロテノイド、アスコルビン酸に基づいて測定されました。コンテンツ。各パラメータの次のメソッドは、以下のさまざまな小見出しで説明されています。

ポータブル比色計 (コニカミノルタセンシング株式会社、日本) を使用してサンプルの色を測定しました20。色は三刺激値 L、a、b によって定義されます。色の変化は、次の関係を使用して決定されました21:

ここで、Lo、ao、bo は、新鮮な黒人参ピューレのそれぞれの測定値を表します。

95 °C で、サンプルを 1:15 の比率で水に 20 分間浸しました。余分な水をワットマン紙Ｎｏ．１、サンプルの重量を測定した２２。

還元カンジ飲料の pH は、デジタル pH メーター (タイプ 101、Electronic Corporation of India Limited、ハイデラバード) を使用して評価されました。

戻したニンジンジュースおよび飲料中の総可溶性固形分（TSS）を、0 ～ 32°Brix の Erma 手動屈折計 (UNICO) で検査しました。 20℃で清潔で乾燥したプリズム上に蒸留水を一滴垂らして、屈折計をスケールのゼロラインで校正しました。サンプルの TSS 値は、きれいなプリズムにサンプルを一滴加え、スケール上の明確な境界線を読み取ることによって決定されました。

％乳酸として表される滴定可能な酸性度は、Helrich23 の手順に従って推定されました。既知の量の飲料を使用し、指示薬として 1% フェノールフタレイン溶液を数滴加えました。標準化された 0.1 N 水酸化ナトリウム (NaOH) に対して溶液の滴定を実行し、ピンク色の終点が 15 秒間維持されました。

ブリックス酸比は、ニンジンの熟度を評価するために、再水和ジュースおよび飲料の総可溶性固形分の値を総酸度で割ることによって計算されました。

総糖量は、DuBois et al.24 の手法を使用して測定されました。試験管に、測定した体積の 0.1 ～ 0.5 ml のサンプル/標準を入れ、蒸留水を使用して体積を 1 mL に増やしました。各試験管に 1 ml の 5% フェノール溶液を入れ、よく振盪しました。その後、５mlの強硫酸を加えた。黄色の外観を最良に保つために、硫酸を試験管の中心にまっすぐに注ぎ、温度を 70 °C に上げました。試験管を室温で 10 分間放置した後、冷却しました。生成された安定した黄オレンジ色の吸光度を、分光光度計 (Bausch & Laumb Spectronic-20) を使用して試薬ブランクに対して 490 nm で測定しました。総可溶性糖は、グルコースを標準曲線として使用して決定されました (20 ～ 100 mg mL-1)。

Miller25 法をサンプル中の総還元糖の定量に使用しました。 3 mL のサンプルと 3 mL の DNS 試薬を試験管に加え、60 °C の熱湯浴中に 15 分間保持しました。次いで、１ｍｌのロッシェル塩溶液をチューブに添加し、放冷した。吸光度は、分光光度計(Bausch & Laumb Spectronic-20)を使用して575nmで測定した。標準曲線を使用して、還元糖の濃度 (20 ～ 100 g mL-1) を計算しました。

de Ancos et al.26 によって与えられた DPPH 技術を使用して、抗酸化活性のパーセントを計算しました。推定のために、0.1 ml のサンプルのアリコートを試験管に収集しました。３．９ｍＬのＤＰＰＨ溶液（１ＭＤＰＰＨ）を添加した後、暗所に４５分間置いた。溶液中の変色を、Bausch & Laumb Spectronic-20 を用いて 515 nm で測定しました。

総フラボノイド含有量は、Carvalho と Clemente27 によって与えられた方法に少し修正を加えて評価されました。試験管に各標準またはサンプル 0.2 ml を入れ、メタノール 1 mL を加えました。 1 ml のメタノールを使用してブランクを作成しました。各試験管には 0.1 mL の 10% 硝酸アルミニウム溶液を入れました。その後、０．１ｍＬの１Ｍ酢酸カリウムを加え、続いて４．６ｍｌの蒸留水を加えた。材料を適切に混合し、室温で 45 分間放置しました。吸光度は、メタノール参照ブランクに対して 415 nm で測定されました。総フラボノイド含有量 (ケルセチン当量の mg) は、ケルセチン標準曲線を使用して推定されました。

総フェノール含有量は、Slinkard および Singleton28 の手法に若干の変更を加えて測定しました。各サンプル/標準 0.2 ml を試験管に入れ、メタノールを使用して 1 ml の体積を生成しました。２ｍｌのＦｏｌｉｎ−ｃｉｏｃａｌｔｅｕ試薬を添加した後、材料をよく混合し、４分後に２ｍＬの１５％Ｎａ２ＣＯ３溶液を添加した。混合物を室温で２時間維持した。各サンプルの吸光度は、サンプルまたは標準を添加せずにサンプルと同様の方法で調製されたブランクに対して760 nmで測定された基準に対して760 nmで測定されました。総フェノール含有量（没食子酸当量のmg）は没食子酸の標準曲線から計算しました。

アスコルビン酸の推定には、2,6-ジクロロフェノールインドフェノール色素を用いた滴定法が使用されました29。一定量（10 ml）を測定し、15 mlのシュウ酸溶液（0.4％）を加え、続いて標準化色素溶液（0.04％）に対してピンク色の終点まで15秒間持続して滴定した。

カロテノイドの抽出は、Rodriguez-Amaya とキムラ 30 によって記載された手順に基づいていました。各サンプル 5 ml を冷却アセトンを使用して均質化し、ブフナー漏斗を使用して濾過しました。残留物と顔料が変色し、石油エーテルに移されるまでこの手法を繰り返しました。各画分を蒸留水ですすぎ、痕跡量のアセトンをすべて除去した。完全に抽出した後、単離された色素の総カロテノイド含有量を 450 nm で分光測光的に測定しました。

還元カンジ飲料中の細菌の生存率は、標準的なプレートカウント法によって評価されました。乳酸菌数については、Man Ragosa Sharpe Agar (HiMedia Laboratories Pvt Ltd、ムンバイ) 上で 37 °C で 24 ～ 48 時間後に細菌の平板数を記録しました8。

３０ｍｌのＬＡＢ発酵カンジ飲料を、ラベルを付けたプラスチックカップに別々に置いた。これらのカップは、昼光設定の立方体の中で室温 (28 ± 3 °C) に保管されました。パンジャブ農業大学の職員および学生から 30 人のパネリスト (男性 15 人、女性 15 人) が採用されました。被験者には2杯飲む間に口をすすぐための飲料水が提供され、各飲み物の間には5分間の時間が与えられた。ある程度訓練された審査員団が、外観、味、色、香り、コク、フレーバー、渋み、および全体的な受容性に基づいて、黒ニンジン飲料の官能特性を評価しました。消費者の受容性の「ヘドニックスケール」は、製品の受容性を計算するために使用されました31。

RW 乾燥黒ニンジン粉末は、水温 (70、80、90 °C) と NaOH 溶液濃度 (0、1、2% v/v) の 2 つのプロセス変数を調整することによって製造され、方法は調整されました。選択した反応への影響 (色の変化、フラボノイド、総フェノール含有量、再水和率) に基づきます。表 1 はすべての応答の分散分析を示し、RW 乾燥黒ニンジン粉末の応答パラメータに対するプロセス要因の影響を示すために 3 次元応答曲面プロット (図 1) を作成しました。

乾燥黒ニンジンの品質パラメータに対する水温とNaOH濃度の影響。

色は、あらゆる食品の品質を評価するために使用される重要な品質要素です。その結果、色の変化は製品品質の変化を識別するのに役立ちます32。乾燥黒ニンジンの色の変化は 1.48 ～ 4.61 の範囲でした。最大の色の変化は、2% NaOH 溶液で前処理され、水温 90 °C で乾燥されたサンプルで観察されましたが、最小は、70 °C で乾燥された未処理のサンプルで見られました。水温と NaOH 濃度の線形項は、色の変化に対して有意なプラスの影響を及ぼしました (p < 0.05)。黒ニンジンの前処理中にNaOH濃度が増加すると、黒ニンジン粉末の色の変化が増加することが観察されました（図1）。これは、ニンジンの「L」値が増加したためであり、生鮮食品と比較した場合、全体的な色の変化値が増加しました。水温の上昇により色の変化も増加しました。これは、黒ニンジン粉末の「b」値よりも「a」値が増加したためと考えられます。「a」値の増加は、高温での処理中にアミノ酸と還元糖の間で起こる化学反応により茶色が発生し、その後にミリヤード反応が起こるため、さまざまな食品で報告されています34。

フラボノイドは、フリーラジカル捕捉剤および酸化電位低下剤として機能し、ヒドロキシル基によって生じる酸化損傷から保護する能力があるため、人間の健康に役立つことが実証されています 35。乾燥黒ニンジンの総フラボノイド含有量は、5.97 ～ 10.75 mg/100 g dw の範囲でした。総フラボノイド含有量の最小値は、2% NaOH 溶液で前処理し、水温 90 °C で乾燥したサンプルで観察されましたが、最大値は、70 °C で乾燥した未処理サンプルで見つかりました。水温の線形項は、総フラボノイド含有量に対して有意な負の影響を及ぼしました (p < 0.05)。黒にんじんパウダー中の総フラボノイド含有量は、水温の上昇とともに減少することが分かりました（図1）。これは、高温により部分的なリグニンの分解とフェノール化合物の熱劣化が引き起こされたためと考えられます36。

乾燥黒ニンジンの総フェノール含有量は、22,876.40 ～ 23,444.30 mg/100gdw の範囲でした。最大の色の変化は、70 °C で乾燥させた未処理のサンプルで観察されましたが、2% NaOH 溶液で前処理し、90 °C の水温で乾燥させたサンプルでは最小値が見られました。水温の線形項は、総フェノール含有量に重大な負の影響を及ぼしました (p < 0.05)。乾燥機の水温が上昇すると、黒ニンジン粉末中の総フェノール含有量が減少することが観察されました (図 1)。高温での全体的なフェノール含有量の減少のそのような説明の 1 つは、タンニン化合物に対する熱の影響と、細胞とその液胞の死であり、これによりフェノール化合物がタンパク質などの他の化合物に付着したり、その化学構造が変化したりします18。

乾燥黒ニンジンの復元率は4.99～6.30の範囲でした。再水和率の最小値は、2% NaOH 溶液で前処理し、水温 90 °C で乾燥したサンプルで観察されましたが、最大値は、70 °C で乾燥した未処理のサンプルで見つかりました。水温の線形項は、再水和率に有意なプラスの影響を及ぼしました (p < 0.05)。黒にんじん粉末は乾燥機の水温が上昇すると復元率が低下することがわかった。 (図1)。これは、製品表面の過熱により不浸透層が発達し、乾燥した製品が実際の体積と形状に再水和することが困難になることが原因である可能性があります 33,37。

数値最適化技術を使用して、黒ニンジン粉末の最適なプロセス条件は、黒ニンジンを 0% NaOH 溶液に浸漬し、続いて水温 70 °C で屈折窓乾燥することによって得られました。最適化された条件下で製造された黒ニンジンパウダーは、最高値の総フラボノイド含有量: 11.11 mg/100 g dw、総フェノール含有量: 23,493.50 mg/100 g dw、および再水和比: 6.49 であると予測され、一方、最小の色の変化: 全体的に望ましい値である 2.08 94.8%。サンプルを最適化されたプロセス条件下でバルクでさらに乾燥させ、再構成漢字飲料用の黒ニンジン粉末を製造しました。

飲料製剤用のＲＷ乾燥黒ニンジン粉末の適切な復元率を評価するために、粉末と水の３つの割合、すなわち１０：５０、１０：６０、および１０：７０を調製し、官能評価を行った。官能評価は９段階のヘドニックスケールで実施した。パネリストから得られたスコアを表 2 に示します。官能スコアから、RW 乾燥黒ニンジン粉末と水の 10:60 の組み合わせが、他のものと比較してより良好な許容性 (7.8 ± 0.2) を示していることが明らかに観察されます。組み合わせ。

107 cfu/ml の細胞負荷を含む機能性乳酸菌接種菌濃度を、乳酸菌発酵漢字飲料の開発における接種菌として使用しました。さまざまな割合の凍結乾燥接種菌濃度を取得し (4 ～ 8% w/v)、標準化された RW 乾燥カンジ飲料に組み込み (10:60) 再構成し、37 °C で 24 時間発酵させて細胞負荷の変化を確認しました。伝統的な発酵飲料中の乳酸菌細胞量に関する研究。伝統的発酵および凍結乾燥発酵後の列挙研究後に得られたデータを表 3 に示します。7% (w/v) 凍結乾燥接種材料で発酵させた RW 乾燥黒ニンジン粉末中の機能性乳酸菌数は、表 3 と一致しました。伝統的に発酵させた漢字飲料の細胞負荷。したがって、伝統的に発酵させた漢字飲料の要件を満たすには、最低 7% (w/v) の凍結乾燥接種材料濃度が必要です。

黒ニンジン粉末を標準化に従って水で再構成し、標準化された凍結乾燥した 7% (w/v) 接種材料濃度で 9.21 log cfu/ml の細胞負荷で 37 °C で 28 時間発酵させ、発酵動態を研究しました。発酵中の乳酸菌の増殖、pH、および滴定可能な総酸性度動態の観点から。発酵中の乳酸菌の増殖は、発酵漢方飲料の特性に関する重要な情報を提供します。図２Ａは、乳酸菌の量の変化を示す。細菌は再構成された飲料にすぐに適応し、元の発酵から生存率が増加しました。飲料中の乳酸菌の数は最初の 24 時間以内に急速に増加しました。これは通常の微生物の発生曲線に一致します。最初の 24 時間後、乳酸菌の数はわずかに減少し、その後安定しました。また、図 2A は、多項式 3 次モデルが、最高 R2 値 0.985 の細菌の生存率の増加を記述するのに最適なモデルを示すことを示しました。 Costa ら 38 は、L. カゼイ NRRL B-442 による 24 時間の発酵後、パイナップルジュースの生存率が 8.65 log cfu/ml に達したことを発見しました。最初の 24 時間後、大量の乳酸およびその他の代謝産物が蓄積し、乳酸菌の増殖が妨げられました。簡単に言うと、水で戻した RWD 乾燥黒ニンジン粉末 (10:60 比) はプロバイオティクスの適切な基質であり、LAB の発達を促進するための栄養培地として使用できます。

(A) 10:60 の濃度で戻した漢方飲料の LAB 発酵中の微生物 (乳酸菌) の量、(B) pH および滴定可能な総酸度。

図 2B は、発酵飲料の pH および滴定可能な酸性度の動態の調査結果を示しています。滴定可能な酸性度の含有量が増加したため、発酵中に pH が低下しました。 12 時間の発酵後、Kanji 飲料の pH は 4.0 未満でした。これは、病原性細菌や多数の敗血症細菌を阻害するための閾値です 38。図 2B では、多項式 3 次モデルは、時間に対する pH の減少と TA の増加を記述する最適なモデルを示し、pH と TA に対してそれぞれ 0.955 と 0.994 という最高の R2 値を持ちました。 28 時間の発酵後、滴定可能な酸度は 0.13 g/100 ml から 0.96 g/100 ml に上昇しました。 Ghosh et al. 39 によって、米ベースの飲料の発酵中に同様の上昇が観察されました。乳酸菌発酵プロセス、特に乳酸の形成によって生成される有機酸の濃度の増加は、pH と滴定可能な酸性度の変動を説明する可能性があります 7。

最初の 0 時間と比較した、発酵 24 時間後の発酵飲料の総フェノール含有量、総フラボノイド含有量、および抗酸化能力を表 4 に示します。植物化学物質の濃度は、最初の段階と比較して 24 時間後に上昇し、LAB が発酵を強化したことを示しています。発酵プロセス中の飲料の植物化学物質の濃度。発酵飲料中の植物化学物質の濃度が高いのは、複雑な植物化学物質をより単純な形に加水分解する LAB の加水分解酵素を生成する能力によるものと考えられます 31,40。 24 時間発酵させたサンプルの総フェノール含有量は、32.73 ± 0.61 mg (0 時間) から 41.84 ± 0.10 mg GAE/ml に増加しました。総フェノール含有量は、紫外線や病原体の攻撃性に対する植物の防御に関与する植物の広範な二次代謝産物です。疫学調査とそれに付随するメタ分析は、植物ポリフェノールが豊富な食事を長期的に摂取すると、悪性腫瘍、心血管疾患、糖尿病、骨粗鬆症、神経障害の発症を防ぐことが明らかに示唆しています41。さらに、LAB発酵Kanji飲料の低いpH（3.76）は、pH8の上昇に伴ってポリフェノールが自動酸化するため、ポリフェノールを安定させます。

表 4 に示す抗酸化活性 (%) は、発酵 0 時間から 24 時間で増加を示しました。 Kwaw ら 42 は、ポリフェノール活性と抗酸化活性との関係を発見しました。この結果は、発酵飲料の加工により総フェノール含有量と総フラボノイド含有量が増加し、その結果、開発製品の抗酸化活性が向上することを示唆しました。

表 5 に示すように、標準的な伝統的な発酵漢字飲料と比較して、戻して調製した発酵漢字飲料では物理化学的パラメータがわずかに異なりました。伝統的なものと比較した場合、戻し飲料では pH が高く、酸性化が少ないことが観察されました。 pH と滴定酸性度については有意差 (p > 0.05) は観察されません。

伝統的な漢方飲料と還元漢方飲料の両方の総フェノール含有量、総フラボノイド含有量、および抗酸化活性値は同じ線上にあります。 Tangüler43 は、発酵シャルガム (伝統的なトルコの飲料) からのシャルガム粉末の製造でも同様の結果を発見しました。 3.2% で再構成されたシャルガム粉末は、pH、滴定可能な酸性度、総固形分、ポリフェノール、フラボノイド含有量、抗酸化能力の点で、従来のシャルガム飲料と同様の物理化学的特性を備えています。したがって、RWD 乾燥粉末の再構成から調製された漢字飲料は、一年を通して漢字飲料の機能的利点を得るために保存期間が延長された優れた代替品となり得る。

再構成した漢字飲料と従来の飲料の平均受容性スコアを図 3 に示します。品質の味と一般的な受容性に関しては、再構成したものは従来のものよりもわずかに良好に受け入れられました (p < 0.5)。サンプル全体で色、渋み、香りに大きな変化はありませんでした (p > 0.05)。再構成飲料の平均受容評価は、快楽スケールで約 (7.9) で、「非常に好き」に相当し、サンプルが強く受容されていることを示しており、これは従来の飲料でも見られました。 Santos ら 44 は、凍結乾燥ヨーグルトを調査し、再構成製品中の水分、総固形分、および乳酸の割合がそれぞれ 79.44、20.86、および 0.92、さらに pH が 4.37、ジアセチルが 11.13 mg/50 mL であることを発見しました。 g/20℃）。これらの研究者は、再水和製品の外観、風味、味、食感、および全体的な承認について、9 ポイントの快楽スケールでそれぞれ 6.67、6.82、6.77、および 6.45 の評価を受けました。

伝統的な漢字飲料と 10:60 の濃度で再構成された漢字飲料の LAB 発酵の全体的な合格スコア。

植物ベースのプロバイオティクス飲料は、機能性非乳製品に対する消費者の需要により、需要が増加しており、消費者の食事に受け入れられています。黒ニンジン発酵飲料「カンジ」はインドの家庭で古くから作られている伝統的な飲み物です。この飲料には生理活性物質とフラボノイドが非常に豊富に含まれており、消費者に多大な健康上の利点をもたらします。この研究では、高度な乾燥技術を使用して、すぐに使用できる形式で一年中消費できる栄養豊富な飲料を調製する取り組みが行われました。この研究は、RW乾燥黒ニンジン粉末とスパイスに凍結乾燥乳酸菌培養物を組み込んだ、保存安定性のある漢字ミックスのためのバイオプロセス技術の開発と標準化に焦点を当てた。黒ニンジン粉末は、黒ニンジンを０％ＮａＯＨ溶液に浸漬し、ピューレを水温７０℃でＲＷ乾燥機で乾燥することにより得た。漢字ミックスを水で 10:60 の濃度に戻し、24 時間制御された発酵に供しました。再構成された飲料は微生物学的に安全であり、伝統的に調製された漢字飲料と同等の許容性を有することが判明した。従来の発酵方法は制御されておらず、細菌数の増加を引き起こし、飲料が摂取に適さなくなるため、この技術を使用すると、同様のLAB発酵飲料を調製できると結論付けられました。

現在の研究中に生成されたデータセット、および/または現在の研究中に分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

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受信日: 2022 年 8 月 25 日

受理日: 2023 年 1 月 2 日

公開日: 2023 年 1 月 5 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-27450-5

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