副産物の価値化に伴う課題-超音波処理した植物由来副産物と発酵させた植物由来副産物の安全性パラメータの比較研究

Challenges Associated with Byproducts Valorization-Comparison Study of Safety Parameters of Ultrasonicated and Fermented Plant-Based Byproducts.

• Elena Bartkiene
• Vadims Bartkevics
• Iveta Pugajeva
• Anastasija Borisova
• Egle Zokaityte
• Vita Lele
• Vytaute Sakiene
• Paulina Zavistanaviciute
• Dovile Klupsaite
• Daiva Zadeike
• Fatih Özogul
• Grazina Juodeikiene

抄録

栄養成分や機能性化合物を多く含む植物性飲料の生産から生じる副産物の効率的な利用を促進するためには、微生物学的および化学的安全性の特性を評価し、必要に応じて改善する必要がある。副産物の有価化には多くの課題があるが、有価化の次の段階で考慮すべき最も重要なものは、生物学的安全性と化学的安全性である。安全性を向上させるためには、いくつかの技術的処理（生物学的処理、物理的処理など）を用いることができる。本研究では、米、大豆、アーモンド、ココナッツ、オート麦飲料の加工から得られる副産物（BYs）の安全性特性に及ぼす物理的・バイオテクノロジー的処理として、低周波超音波処理（US）とLUHS210株を用いた発酵処理の影響を比較した。超音波処理と発酵処理は、副産物の微生物学的安全性を効果的に改善した。超音波処理と発酵により、大豆BYのみがデオキシニバレノールの濃度を平均24%減少させた。発酵後、15-アセチルデオキシニバレノールは、大豆BYを除くすべてのサンプル（<12 µg kg）で形成された。総バイオジェニックアミン含有量が最も低かったのは、発酵米BYと超音波処理したココナッツBYであった。未処理のBYと発酵させたBYを比較すると、マクロおよび微量元素の含有量に有意な変化が見られた。37 kHzでの超音波処理は、マクロおよび微量成分の濃度に有意な影響を与えなかったが、発酵は必須微量成分のほとんどに影響を与えた。したがって、超音波処理および発酵は BYs の安全性を高めることができるが、生物原性アミン、マイコトキシン、およびミクロおよびマクロ元素に対する具体的な影響を考慮する必要がある。

In order to promote the efficient use of byproducts from the production of plant-based beverages, which still contain a large amount of nutritional and functional compounds, microbiological and chemical safety characteristics should be evaluated and, if needed, improved. Many challenges are associated with byproducts valorization, and the most important ones, which should be taken into account at the further steps of valorization, are biological and chemical safety. For safety improving, several technological treatments (biological, physical etc.) can be used. In this study, the influence of low-frequency ultrasonication (US) and fermentation with LUHS210 strain, as physical and biotechnological treatments, on the safety characteristics of the byproducts (BYs) from the processing of rice, soy, almond, coconut, and oat drinks was compared. Ultrasonication, as well as fermentation, effectively improved the microbiological safety of BYs. Ultrasonication and fermentation reduced the concentration of deoxynivalenol, on average, by 24% only in soy BYs. After fermentation, 15-acetyldeoxynivalenol was formed in all samples (<12 µg kg), except for soy BYs. The lowest total biogenic amines content was found in fermented rice BYs and ultrasonicated coconut BYs. When comparing untreated and fermented BYs, significant changes in macro- and micro-elements content were found. Ultrasonication at 37 kHz did not significantly influence the concentrations of macro- and micro-elements, while fermentation affected most of the essential micro-elements. Consequently, while ultrasonication and fermentation can enhance the safety of BYs, the specific effects must be taken into account on biogenic amines, mycotoxins, and micro and macro elements.