Evaluation of the nutritional and functional properties during processing of edible drink in the highlands of Ecuador

太陽が激しく照りつけ、夜には冷え込みが厳しくなるアンデス高地の、空気の薄い場所において、トウモロコシは単なる作物以上の存在であり、それは命綱です。何千年もの間、エクアドルのこれらの高地地域の人々は、他の植物を窒息させてしまうような条件下でも生き残れるよう適応させたこの穀物を栽培してきました。トウモロコシはエネルギー源として、私たちの体に燃料となるデンプンを提供することでも世界的に知られていますが、その粒の中には隠された潜在能力も秘めています。粒の色に応じて、植物は身体をダメージから守る助けとなる抗酸化物質として機能する、異なる天然化合物を含んでいます。ここ数十年の間に、科学者たちは、発芽させたり、調理したり、あるいは発酵させたりといった、私たちがどのように食品を加工するかによって、これらの栄養特性が大きく変化することを学びました。これは、特に伝統的な発酵飲料において顕著であり、微生物の働きが単純な糖を複雑な風味や、潜在的に有益な物質へと変化させます。これらの変化を理解することは、単に伝統を守ることではありません。それは、栄養を改善し、これらのユニークな品種を育てる農家のために価値を創出するための新しい方法を見出すことなのです。

エクアドルと韓国の研究チームは、高地用に開発された5つの特定のトウモロココの種類に着目することで、この可能性を探求することに着手しました。エクアドル国立農業研究研究所によって開発されたこれらの品種は、白や黄色から深い黒紫色に至るまで、色と質感において異なります。科学者たちは、これらの粒が3つの明確な段階を経て移動する際に、栄養組成に何が起こるのかを知りたいと考えました。まず生の粒として、次に芽を出させた後、そして最後に「チチャ」として知られる伝統的な発酵飲料へと変化させた後です。目的は、加工工程が有益な化合物にプラスに働くのか、あるいはマイナスに働くのか、そしてどのトウモロコシの品種が健康的な機能性飲料を作るための最良の候補となるかを判断することでした。

旅は、研究室での生の粒から始まりました。研究者たちは各品種の物理的特性を測定し、白く粉っぽい粒が最も大きく重く、黄色く甘い粒が最も小さいことを記録しました。また、明るさと色合いを測定する精密な器具を用いて、粒の色を分析しました。予想通り、黒紫色の品種が最も暗く、黄色や白の粒ははるかに明るいものでした。この色の違いは重要です。なぜなら、これは異なる天然色素の存在を示唆しているからです。例えば、明るい色の粒に含まれる黄色のカロテノイドや、暗い色の粒に含まれる紫色のアントシアニンなどです。これらの色素はしばしば健康上の利点に関連しており、体内の有害な分子を中和する抗酸化物質として機能します。

次に、チームは粒を芽吹かせました。このプロセスには、種子を水に浸し、新しい植物を育てるためのエネルギーを蓄えるために、暖かい環境で置くことが含まれます。この段階で、種子は目覚め、新しい植物を動かすための蓄えられたエネルギーを分解し始めます。研究者たちは、この発芽プロセスが粒の化学的な景観を変化させることを発見しました。ほぼすべての品種において、デンプンがより単純な形態へと分解されるにつれて、糖の量が増加しました。より重要なことに、発芽は、抗酸化特性で知られる広範な植物化合物であるポリフェノールの上昇を引き起こしました。酸化と戦う粒の能力は、全体的に向上しました。しかし、結果は一様ではありませんでした。黒紫色の品種は、発芽中にアントシアニン含有量がわずかに減少しましたが、これはおそらく、これらの繊리な化合物が種子の内部で起きている変化に対して敏感であるためです。一方で、黄色の品種の一つはカロテノイドの著しい増加を示し、これは発芽プロセスが粒の遺伝的な構成に応じて特定の栄養素を増強できることを示唆しています。

実験の最終段階では、発芽させた粒を飲料に変える作業が行われました。研究者たちは、挽いた発芽トウモロコシを水と混ぜ、室温で2日間発酵させました。これは、アンデス地方で何世紀にもわたって食生活の一部となってきた飲料であるチチャを作る伝統的な方法です。混合物が発酵するにつれ、環境は急速に変化しました。液体の酸度が増し、pHが低下し、有益な細菌や酵母が繁殖できる環境が作られました。研究者たちはこれらを毎日追跡し、微生物が糖を消費するにつれて糖レベルが変動する様子を観察しました。最終的な飲料を分析した際、発酵プロセスは、発芽した粒と比較して、全体的な抗酸化活性を一般的に低下させることが分かりました。これは、微生物や発酵の化学的条件が、いくつかの有益な化合物を分解してしまう可能性があることを示唆しています。しかし、注目すべき例外がありました。黒紫色の品種である「INIAP 199」は、発酵後も非常に高いレベルのポリフェノールを保持しており、他の4つの品種の中で際立っていました。

研究は化学的分析にとどまりませんでした。彼らは、人々がその飲料をどう思うかについても問いかけました。地元住民や研究者を含む40人のパネルが、5種類のトウモロコシから作られたチチャを試飲しました。彼らは色、香り、味、そして食感について評価を行いました。結果は驚くべきものでした。黒紫色のトウモロコシから作られた飲料は、色と総合的な品質において最も高いスコアを獲得しました。パネルは明らかに、紫色の品種の深く豊かな色合いを好みました。対照的に、白いトウモロコシの品種から作られた飲料は、特に臭いと味において、あらゆる項目で最低のスコアを受け取りました。この暗い色の品種への好みは、化学的な発見とも一致しています。なぜなら、紫色の粒は見た目が最も魅力的であっただけでなく、発酵プロセスを生き残った健康促進化合物も最も多く含んでいたからです。

研究者たちは、機能性食品を開発する際にはトウモロコシの品種選びが極めて重要であると結論付けました。発芽は、糖や抗酸化物質を増やすことで粒の栄養価を高める傾向がある一方で、その後の発酵ステップがこれらの恩恵を変化させることがあります。この研究は、すべてのトウモロコシがこの点において等価ではないことを示唆しています。黒紫色の品種「INIAP 199」は、高い抗酸化物質含有量と強い消費者への訴求力というユニークな組み合わせを提供し、傑出した存在として浮上しました。この発見は、農家や食品生産者に向けた具体的な戦略を示しています。つまり、適切な品種を選択し、それが加工にどのように反応するかを理解することで、美味しく、かつ栄養面でも優れた伝統的な製品を作り出すことが可能なのです。この研究は、エクアドル高地のトウモロコシの遺伝的多様性が、それぞれの粒のユニークな性質を維持するように加工方法を調整することで、人類の健康を改善し、地域経済を支えるための未開拓の潜在能力を秘めていることを強調しています。