著者の所属・活動拠点の国は、中国、タイです。

掲載誌：Ultrasonics Sonochemistry

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

コーヒー豆を植物素材と一緒に発酵させる「共発酵」は、コーヒーの風味の幅を広げる方法として使われています。ただ、固体と液体が混ざった発酵では、境目で成分が移りにくいことや、どの微生物が増えるかが偶然に左右されやすいことが課題とされています。研究チームは、加熱を伴わない超音波をパルス状に当てることで、中国雲南省産のアラビカ種コーヒー豆とバラ品種「クリムゾン・グローリー」の花弁の共発酵がどう変わるかを調べました。

何を、どのように調べたか

超音波は周波数20キロヘルツ、液体1ミリリットルあたり0.5ワットの強さで、照射と休止を半々に繰り返し、温度は約30℃に保ちました。固体から液体への成分の移りやすさと、発酵による酸性化の進み方を調べました。また、液体の粘り気と、超音波が液中で弱まる度合いを測り、バラ花弁をどこまで加えられるかを検討しました。微生物は、細菌とカビ・酵母それぞれの遺伝子配列を大量に読み取る方法で構成を調べ、発酵でできる成分は液体クロマトグラフィー質量分析で幅広く測定しました。さらに、超音波が酵素や化学反応に与えうる影響をコンピューター上の分子シミュレーションと量子化学計算で検討し、500リットル規模の発酵槽を想定した流体シミュレーションと費用対効果の試算も行いました。

主な報告結果

超音波を当てると、固体から液体へ成分が移る速さを示す見かけの速度定数は毎分0.082となり、成分の移動が促され、酸性化も速まったと報告されています。バラ花弁の量は重量比60％が上限で、それを超えると液の粘り気によって超音波のエネルギーが伝わりにくくなりました。微生物では、素早い酸性化と超音波の組み合わせが特定の微生物を選び残す環境をつくり、乳酸菌のなかまであるラクチプランチバチルス、ラクトコッカス、ワイセラが細菌全体の72.8〜80.1％を占め、加えた酵母サッカロマイセスと共存しました。こうした微生物構成の変化により、炭素や窒素を含む成分の流れが変わり、RF60と表記された条件では遊離アミノ酸の総量が乾燥重量1グラムあたり125.4マイクロモルに増え、リナロール、β-ミルセン、オイゲノールといった花や果実のような香り成分が増えました。シミュレーションでは、モデルとした酵素Atf1とPep4で、液の流れによる力で酵素の一部の構造が組み変わる可能性が示され、モデル反応では反応に必要なエネルギーの壁がそれぞれ1モルあたり107.9キロジュールと49.9キロジュール低くなると計算されました。500リットルの発酵槽を想定した計算では、成分移動の再現度が90.2％と予測され、設備投資の回収期間は0.88〜1.18年と見積もられました。

この報告が示すこと

研究チームの報告は、超音波を当てることで、成分の移りにくさと微生物の偶然任せの増え方という共発酵の二つの課題に働きかけ、乳酸菌が優勢な発酵へと導いて、花や果実を思わせる香り成分の多いコーヒーにつながりうることを示しています。一方で、酵素や反応への作用の仕組みはモデルを使った計算で「ありうる」と裏づけた段階であり、大型の発酵槽での性能や経済性も実機ではなくシミュレーションと試算に基づく予測です。

※出版社のサイトから本文を取得できないため、本記事は原著論文の抄録だけで作成しています。

原著論文の著者・所属：Lihui Yu（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China; Faculty of Engineering and Agro-Industry, Maejo University, Chiang mai 50290, Thailand. Electronic address: [email protected]）、Shengjie Duan（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Ruijuan Yang（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Zezhu Du（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Jinya Dong（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Yunfei Ge（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Li Feng（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Rongxian Yu（Jiangnan University School of Food Science and Technology, Wuxi 214122,China. Electronic address: [email protected]）、Yanan Li（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Lili Gao（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Guangyan Yang（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Ruixue Li（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Cunchao Zhao（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China; School of Food Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510640, China; Yunnan Plateau Characteristic Agricultural Industry Research Institute, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Xiaocui Du（College of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）、Chongye Fang（College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China; Key Laboratory of Development and Utilization of Food and Medicinal Resources, Ministry of Education, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China. Electronic address: [email protected]）

※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）：Lihui Yu, Shengjie Duan, Ruijuan Yang, et al. Ultrasound-enhanced co-fermentation of Yunnan Arabica coffee with rose petals: Mass transfer, microbial succession, and molecular modeling. Ultrasonics Sonochemistry（出版社：Elsevier BV） 2026-10-24. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2026.108127. 原著ライセンス：CC BY.