Plant saponins modulate intramuscular fatty‑acid profiles in growing lambs via divergent shifts in the rumen microbiome and fermentation metabolism
本研究は、アルファルファ、黄耆、および甘草に由来する植物性サポニンが、成長期の子羊に対して、ルーメン微生物叢と発酵を異なった様態で調節することにより、全体の成長パフォーマンスに影響を与えることなく、筋肉内脂肪酸組成と肉の色調を独特な形で変化させるという、ソース特異的な効果を発揮することを実証している。
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私たちが食べる肉には、その動物の生涯の栄養学的シグネチャー、特に筋肉内に蓄えられた脂肪が刻み込まれています。数十年前から、反芻動物が何を食べるかがその肉の化学的組成を変化させることは科学者に知られてきましたが、そのプロセスは複雑です。羊や牛の胃の中では、膨大な微生物のコミュニティが食物を分解しています。彼らが活動する過程で、植物由来の脂肪は、それらの脂肪が動物の筋肉組織に到達する前に、異なる形態へと変換されてしまいます。この生物学的なフィルタリング機能により、単に動物に健康的な食事を与えるだけでは、健康的な肉を保証することはできません。微生物が、有益な脂肪が筋肉に蓄積される前に、それらを変化させてしまうことが多いからです。研究者たちは現在、この微生物によるプロセスを制御する方法を見出し、動物の成長や最終製品の味を変えることなく、特定の健康に良い脂肪をより豊富に含んだり、心臓疾患に関連する脂肪を低減させたりした肉を生産することを目指しています。
最近のある研究は、異なる植物抽出物が、この体内発酵を操るための精密なツールとして機能するかどうかを検証することを目的としました。研究者たちは、腸内微生物と相互作用することが知られている、多くの植物に含まれる天然化合物の一種であるサポニンに注目しました。彼らは、アルファルファ（一般的な牧草）、リコリス（薬用ハーブ）、アストラガルス（伝統医学で使用される別の植物）という、性質の異なる3つの供給源を選択しました。これらはいずれもサポニンですが、その化学構造は異なっており、それはまるで、異なる鍵が異なる錠前にはまるように設計されているようなものです。チームは、これらの構造の違いが、成長期の仔羊の肉にどのような結果をもたらすかを確認したいと考えました。彼らは32頭の若い仔羊を、4つのグループに分けました。1つのグループは標準的な飼料を食べ、他の3つのグループは、日々の摂取量の0.3パーセントの割合で、3種類のサポニン供給源のいずれかを補った飼料を与えられました。動物たちは、成長や肉の組成に変化が見られるのに十分な期間である102日間、この方法で給餌されました。
結果は、サポニンによって仔羊の成長速度が上がったり体重が増えたりすることはなく、枝肉のサイズや内臓の重量も変化しなかったことを示しました。これは、これらの添加物が動物の全体的な発達を妨げることなく、肉の質を変えることができることを裏付ける重要な発見でした。しかし、研究者が筋肉組織の内部を調べると、グループ間の違いが明らかになりました。アルファルファのサポニンを与えられた仔羊は、背筋において、DHA（ドコサヘキサエン酸）として知られる、脳や心臓の健康に非常に価値が高いとされるタイプの脂肪を、有意に多く蓄積していました。DHAは人間にとって非常に価値の高い栄養素ですが、反芻動物のルーメン（第一胃）内の微生物が筋肉に蓄えられる前に通常分解してしまうため、穀物飼育の仔羊では稀な成分です。アルファルファ・グループにおけるDHAの存在は、この特定のサポニンが、脂肪が微生物によって破壊されるのを防ぎ、より多くの脂肪が筋肉に到達できるようにした可能性を示唆しています。
対照的に、アストラガルスのサポニンを与えられた仔羊は、異なる種類の改善を示しました。彼らの肉には、人間のコレステロール値を上昇させることが知られている2つの特定の飽和脂肪、すなわちラウリン酸とミリスチン酸のレベルが低くなっていました。これらの特定の脂肪を減少させることで、アストラガルスによる処置は、肉のプロファイルを心臓の健康にとってわずかに好ましいものにしました。3番目のグループであるリコリスのサポニンを与えられたグループは、筋肉の脂肪組成において同様の変化は見られませんでした。代わりに、その効果はルーメン自体に見られました。これらの動物の微生物は、動物の主要なエネルギー源となる短鎖脂肪酸の一種であるプロピオン酸をより多く生成し、酢酸とプロピオン酸の比率が変化しました。これは、リコリスのサポニンが微生物による食物の発酵の仕方を変え、潜在的に、飼料をエネルギーへと変換する動物の消化効率を高めたことを示しています。
この研究はまた、これらの変化がルーメンに生息する微生物コミュニティの変化によって引き起こされたことも明らかにしました。研究者は胃の内容物の細菌のDNAを分析し、異なるサポニンが異なる種類の微生物の増殖を促進したことを見出しました。例えば、リコリスのグループでは、プロピオン酸を生成する特定の細菌群の存在量が高くなっており、これは発酵液に見られた化学的変化と一致していました。アルファルファのグループでは、不飽和脂肪の分解に関与することが多いタイプの細菌の減少が見られ、これはこのサポニンがDHAの保持を助けたという考えを支持しています。コントロールグループ（対照群）とアルファルファのグループの肉は、他のグループと比較して赤みが強い色を保持しており、これはサポニンが肉の酸素への反応に影響を与えた可能性を示唆していますが、この色の変化に関する正確なメカニズムは完全には特定されていません。
結局のところ、この研究は、すべての植物性サポニンが同じように作用するわけではないことを証明しています。それらは同じクラスの化合物であっても、その特定の化学構造によって異なる生物学的効果をもたらします。アルファルファのサポニンは、肉を健康なオメガ3脂肪酸で強化するのに最も適しており、アストラガルスのサポニンは、特定の不健康な飽和脂肪を減少させるのに適しており、リコリスのサポニンは、動物のエネルギー代謝を変えるのに適しています。研究は、これら3つの製品は互換性がない、つまり、農家や栄養士は、肉に期待する成果に基づいて特定の供給源を選択しなければならないと結論付けています。この研究は、サポニンが分子レベルでどのように微生物と相互作用するかを正確には証明していませんが、結果に見られる明確な違いは、天然の添加物を用いて仔羊肉の栄養品質を標的にして向上させるための強力な基盤を提供しています。
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