Functional cookies formulated with pistachio green hull extract; physicochemical, antioxidant, antidiabetic, sensory, and in vitro digestion properties

技術要約：ピスタチオ・グリーンハル抽出物を用いた機能性クッキーの製法

問題提起
現代の食生活は、精製された炭水化物や添加糖類が豊富な加工食品にますます支配されており、これが食後の高血糖を引き起こし、2型糖尿病などの代謝疾患の世界的な普及を招いています。一般的なクッキーは、精製小麦粉と大量の砂糖を用いて作られるため、一般的にグリセミック指数（GI）が高い傾向にあります。精製小麦粉の代わりに天然の生理活性化合物を利用して、感覚的な品質を損なうことなく食後の高血糖を抑制する機能性ベーカリー製品を開発することが切実に求められています。ピスタチオのグリーンハル（PGH）は、ピスタチオ加工の副産物であり、ポリフェノールが豊富な未利用資源ですが、抗酸化作用および酵素阻害能が証明されている一方で、砂糖不使用の機能性クッキーへの応用については、その安定性、消化性、および消費者受容性に関するさらなる調査が必要です。

方法論
本研究では、ピスタチオ・グリーンハル抽出物（PGHE）を2%、4%、6%（w/w）の濃度で添加した、砂糖不使用の機能性クッキーを調合し、PGHEを含まない対照サンプルと比較しました。研究には以下の包括的な分析フレームワークを用いました。

• 物理化学的分析： 近似組成（水分、タンパク質、脂質、灰分、炭水化物）をAOAC法を用いて決定しました。色度パラメータ（$L^*$, $a^*$, $b^*$, $\Delta E$）はカラーメーターを使用して測定しました。
• 生物活性評価： 全フェノール含有量（TPC）をFolin–Ciocalteu法により定量しました。抗酸化活性（AxAc）はDPPHラジカル消去能アッセイを用いて評価しました。
• 酵素阻害能： 抗糖尿病メカニズムを評価するため、クッキー抽出物による$\alpha$-アミラーゼ（AA）および$\alpha$-グルコシダーゼ（AG）の阻害効果を分光光度計を用いて測定しました。
• インビトロ（in vitro）消化試験： 模擬胃腸消化モデル（胃相および腸相）を実施し、120分間にわたる還元糖の放出をモニタリングし、消化後の抗酸化化合物の安定性を評価しました。
• テクスチャーおよび微細構造分析： テクスチャープロファイル分析（TPA）により、硬度、凝集性、弾力性、ガム性、および咀嚼性を測定しました。走査電子顕微鏡（SEM）を用いて、内部の微細構造およびデンプン・タンパク質ネットワークの完全性を調査しました。
• 官能評価： トレーニングを受けた25名のパネルが、外観、芳香、味、色、テクスチャー、および総合的な受容性について、5段階のヘドニックスケールを用いて評価しました。

主な結果

• 物理化学的特性： PGHEの添加は灰分含有量を有意に増加させ（対照の2.08%から6% PGHEでは2.31%へ）、ミネラル強化を示しましたが、水分、タンパク質、および脂質の含有量は統計的に変化しませんでした。色彩分析では、クッキーの色の濃色化が用量依存的に確認されました。$L^*$値は52.11（対照）から43.89（6% PGHE）へと低下し、赤色度（$a^*$）と黄度（$b^*$）は上昇しました。
• 生物活性： TPCおよび抗酸化活性は、強い用量依存的な増加を示しました。6% PGHE処方は、対照（4.47 mg GAE/g dwおよび低い抗酸化値）と比較して、最高のTPC（16.70 mg GAE/g dw）および抗酸化活性（6.10 mmol Trolox eq/g dw）を達成しました。TPCと抗酸化活性の間には高い線形相関（$r=0.99$）が観察されました。
• 酵素阻害能： PGHEの配合は、AAおよびAGの両方の活性を用量依存的に有意に阻害しました。6%処方は、最も強い阻害（AAで70.29%、AGで63.75%）を示しました。TPCと酵素阻害能の間には強い相関が見られました（AAに対して$r=0.94$、AGに対して$r=0.87$）。
• インビトロ消化： 模擬消化により、PGHEの強化が還元糖の放出を抑制することが確認されました。最高濃度（6%）では、最終的な糖の放出が対照と比較して最大17.5%減少しました。極めて重要な点として、抗酸化活性は消化後も維持され、むしろ強化されており、6%処方は消化後のDPPH消去能において最高値（6.10 µmol Trolox/g dw）を示しました。
• テクスチャーおよび微細構造： テクスチャー分析の結果、PGHEの添加は硬度、ガム性、および咀嚼性を有意に減少させ、より柔らかいクッキーをもたらしました。SEM画像では、対照サンプルが緻密で連続的なデンプン・タンパク質ネットワークを有していたのに対し、PGHE強化サンプルは、特に6%レベルにおいて、次第に破壊され、多孔質で断片化した微細構造を示しました。この構造的破壊は、ポリフェノールとタンパク質の相互作用がグルテンネットワークの形成を妨げることに起因しています。
• 官能的受容性： 外観と色のスコアは、すべての処理区において許容範囲内に留まりました。しかし、芳香と味のスコアは6%濃度において有意に低下しました。4%までのPGHEを含む処方は良好な総合的受容性を維持しましたが、6%レベルは風味の知覚に悪影響を及ぼしました。

意義および主張
本論文は、PGHEが、生物活性特性を高めた砂糖不使用のクッキーを開発するための効果的な機能性原料であると結論付けています。本研究は、PGHEが栄養プロファイルを強化する（フェノール類およびミネラルを増加させる）だけでなく、炭水化物分解酵素を阻害し、模擬消化におけるグリセミックレスポンスを抑制することにより、抗糖尿病の可能性をもたらすことを実証しています。著者らは、生物活性化合物が焼成および消化を通じて安定しており、抗酸化能を保持していると主張しています。

技術的な観点から、本研究はトレードオフを浮き彫りにしています。すなわち、PGHEは機能性を向上させテクスチャーを軟化させる一方で、4%を超える濃度では、特に芳香と味において感覚的な属性を損じ始めます。したがって、著者らは、最大4%のPGHEを含む処方が、健康増進効果と消費者受容性の間の最適なバランスを提供すると断じています。本研究は、PGHEを、血糖コントロールや代謝の健康をサポートする機能性ベーカリー製品の作成に適した、農業廃棄物由来の持続可能で付加価値の高い原料として位置付けています。著者らが示唆する今後の課題には、in vivoでの血糖反応、バイオアベイラビリティ（生物学的利用能）、および棚持ち（シェルフライフ）の安定性の調査が含まれます。