著者の所属・活動拠点の国は、メキシコです。

掲載誌：Applied Biosciences

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的：粉の種類によって超音波の効き方は違うのか

研究チームは、性質の異なる3種類の粉に強力な超音波を当て、加工上の性質と試験管内（イン・ビトロ）での消化されやすさがどう変わるかを調べました。超音波を液体に当てると、微小な気泡が発生してはじける「キャビテーション」が起こります。著者らは、このとき生じる局所的な強い力が粉の構造に作用すると説明しています。

対象は、パスタなどに使われるデュラム小麦、豆類のヒヨコマメ、穀物に似た種子であるアマランサスの粉です。著者らによると、デュラム小麦粉はグルテンをつくるたんぱく質が多く、ヒヨコマメ粉はたんぱく質、でんぷん成分のアミロース、食物繊維が多く、アマランサス粉はたんぱく質の多い組織の中にごく小さなでんぷん粒が埋め込まれています。こうした違いを持つ粉を比べ、超音波による変化が原料植物によって変わるのかを確かめることが研究の狙いです。特に、でんぷんの構造変化と、消化酵素によるでんぷんの分解されやすさとの関係に注目しています。

何をどう調べたか

研究チームは、各粉50gを蒸留水450gに分散させた液に、周波数20kHzの超音波を10分間または20分間当てました。処理中は氷水で冷やして液温を約15℃に保ち、超音波による発熱の影響を抑えています。比較の基準には、超音波を当てていない粉を用いました。

測定項目は、粉の色、でんぷんの結晶化度、水の吸収性、成分組成、分子の結合状態を調べる赤外分光、加熱時の粘りの変化、加熱で吸収・放出される熱の変化などです。結晶化度は、でんぷんの中で分子が規則正しく並んだ部分の割合を示します。さらに、全でんぷん量、でんぷんを構成するアミロースとアミロペクチンの割合、試験管内の酵素処理で分解されずに残る「難消化性でんぷん」、加工などで粒が傷ついた「損傷でんぷん」を測定しました。

主な結果：3つの粉で異なる反応

色については、3種類すべての粉で超音波処理時間が長いほど明るさが増しました。結晶化度は粉によって反応が分かれました。デュラム小麦粉では未処理の約11.3%から、処理後は約16.3〜16.9%に上昇しました。ヒヨコマメ粉では、10分処理で約15.5%から約11.3%にいったん下がり、20分処理では約19.8%に上がりました。アマランサス粉では、処理時間にかかわらず結晶化度にほとんど変化がありませんでした。赤外分光では新しい吸収ピークは現れず、著者らは、超音波が化学的な変化よりも分子の並び方に影響したと解釈しています。

加熱時の粘りについて、著者らはデュラム小麦粉とヒヨコマメ粉では最高粘度と最終粘度が上がった一方、アマランサス粉では粘度が下がり、糊状になり始める温度が上がったと報告しています。デュラム小麦粉では水の吸収性も大きく高まりました。

でんぷんの分析でも違いが現れました。デュラム小麦粉とヒヨコマメ粉では、測定された全でんぷん量が増え、アミロースの割合が下がり、難消化性でんぷんが増えました。たとえば難消化性でんぷんは、デュラム小麦粉で100gあたり約0.4gから約2.0〜2.2gに、ヒヨコマメ粉で約1.6gから約3.1〜3.2gに増えています。これに対し、アマランサス粉では難消化性でんぷんが約4.8gから約0.8〜1.4gに減り、アミロペクチンの割合が高まりました。損傷でんぷんは3種類すべてで増加し、アマランサス粉では約7.4%から約23%前後に上がりました。著者らは、キャビテーションがでんぷん粒を部分的に壊し、酵素が作用しやすい状態をつくったと考えています。

この研究が示すこと

著者らは、超音波がでんぷんの消化性に二面的に働くと結論づけています。でんぷんの構造を乱して酵素を作用しやすくする場合もあれば、分子の再結合を促して難消化性でんぷんの量を変える場合もあり、どちらが表れるかは粉の原料や組成によって異なります。そのため、超音波処理による栄養面への影響は一律にとらえず、粉ごとの特徴に照らして解釈すべきだとしています。

今回の結果はあくまで試験管内での測定に基づくもので、著者らも、でんぷんの分解速度や予測される血糖への影響は今後評価が必要な点として挙げています。また、穀物・豆類・擬穀類からそれぞれ1種類の粉しか調べていないため、同じグループの別の作物に結果を当てはめる際には注意が必要だと述べています。それでも、化学的な添加物を使わずに粉の性質を変える方法として超音波に可能性があること、そして処理条件は粉の種類ごとに最適化する必要があることを、この研究ははっきりと示しています。

原著論文の著者・所属：Blanca Aurora Francisco-Ponce（Facultad de Ciencias Químico-Biológicas, Universidad Autónoma de Guerrero, Av. Lázaro Cárdenas S/N, Ciudad Universitaria Sur, Col. La Haciendita, Chilpancingo de los Bravo 39090, Guerrero, Mexico）、Yanik Ixchel Maldonado-Astudillo（Facultad de Ciencias Químico-Biológicas, Universidad Autónoma de Guerrero, Av. Lázaro Cárdenas S/N, Ciudad Universitaria Sur, Col. La Haciendita, Chilpancingo de los Bravo 39090, Guerrero, Mexico）、Iris Paola Guzmán-Guzmán（Facultad de Ciencias Químico-Biológicas, Universidad Autónoma de Guerrero, Av. Lázaro Cárdenas S/N, Ciudad Universitaria Sur, Col. La Haciendita, Chilpancingo de los Bravo 39090, Guerrero, Mexico）、Gerardo Huerta-Beristain（Facultad de Ciencias Químico-Biológicas, Universidad Autónoma de Guerrero, Av. Lázaro Cárdenas S/N, Ciudad Universitaria Sur, Col. La Haciendita, Chilpancingo de los Bravo 39090, Guerrero, Mexico）、Gerónimo Arámbula-Villa（Laboratorio de Materiales Orgánicos, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV IPN), Unidad Querétaro, Libramiento Norponiente # 2000, Fraccionamiento Real de Juriquilla, Querétaro 76230, Querétaro, Mexico）、Verónica Flores-Casamayor（Laboratorio de Materiales Orgánicos, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV IPN), Unidad Querétaro, Libramiento Norponiente # 2000, Fraccionamiento Real de Juriquilla, Querétaro 76230, Querétaro, Mexico）、José Juan Véles-Medina（Laboratorio de Materiales Orgánicos, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (CINVESTAV IPN), Unidad Querétaro, Libramiento Norponiente # 2000, Fraccionamiento Real de Juriquilla, Querétaro 76230, Querétaro, Mexico）、Patricia Alvarez-Fitz（Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI)-UAGro, Av. Javier Méndez Aponte No. 1, Fracc. Servidor Agrario, Chilpancingo de los Bravo 39070, Guerrero, Mexico）、Mónica Ramírez（Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI)-UAGro, Av. Javier Méndez Aponte No. 1, Fracc. Servidor Agrario, Chilpancingo de los Bravo 39070, Guerrero, Mexico）、Enrique Flores-Andrade（Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Veracruzana, Prolongación Oriente 6, Orizaba 94340, Veracruz, Mexico）、Ricardo Salazar（Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI)-UAGro, Av. Javier Méndez Aponte No. 1, Fracc. Servidor Agrario, Chilpancingo de los Bravo 39070, Guerrero, Mexico）、Javier Jiménez-Hernández（Facultad de Ciencias Químico-Biológicas, Universidad Autónoma de Guerrero, Av. Lázaro Cárdenas S/N, Ciudad Universitaria Sur, Col. La Haciendita, Chilpancingo de los Bravo 39090, Guerrero, Mexico）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Blanca Aurora Francisco-Ponce, Yanik Ixchel Maldonado-Astudillo, Iris Paola Guzmán-Guzmán, et al. Improvement of Functional Properties and In Vitro Digestibility of Durum Wheat, Chickpea, and Amaranth Flours Using Power Ultrasound. Applied Biosciences 2026-08-05. DOI: 10.3390/applbiosci5030067. 原著ライセンス：CC BY.