著者の所属・活動拠点の国は、中国、パキスタン、フランス、インドネシア、ウズベキスタン、サウジアラビアです。

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

クコの実（ゴジベリー）は多糖類、フェノール酸、フラボノイド、カロテノイドなどを含む果実として利用されています。一方、生の実は水分が多く表皮も傷みやすいため、劣化が早く、保存には乾燥が欠かせません。ただし乾燥では、熱にさらす時間が長いと、縮み、表面の硬化、熱に弱い成分の酸化などの品質低下が起こり得ます。そのため、熱による傷みを抑えながら効率よく水分を抜く方法が求められています。

研究チームは、乾燥を速める手段として注目されている超音波処理と、植物組織の代謝や抗酸化の仕組みに影響すると報告されているLED光の照射に着目しました。乾燥前にLED光を当てておくと、その後の乾燥のしかたや品質に違いが出るのかを調べています。ただし、特定の生理的な仕組みをこれらの処理の効果として結びつけることは目的にしていません。

何を、どのように調べたか

材料には、中国・寧夏産の品種「寧夏1号」のクコの実を使いました。収穫後は4℃で保管しました。乾燥前の生の実の水分は78.99%（湿重量基準）でした。

実験では、約1kgの実を、青色（450nm）、黄色（590nm）、赤色（660nm）のLED光のいずれかで照らす群と、光を当てない対照群に分けました。各条件について独立した3バッチを用意しています。どの群も4℃で48時間置き、LED群は約30cm上から光を当て続けました。実の位置による差を減らすため、6時間ごとに実を並べ替えています。光の強さや照射量は測っていません。このため、各群は照射量をそろえた波長の比較ではなく、「名目上の青・黄・赤色LED条件」として扱われています。

その後、全ての群に同じ超音波前処理を行い、遠赤外線乾燥機で70℃、80℃、90℃の3つの温度で乾燥しました。論文の処理名では、USが超音波処理、BL・YL・RLがそれぞれ青・黄・赤色LED、Conが光を当てていない対照、末尾の数字が乾燥温度を表します。比較用に、生の実と天日乾燥した実も分析しました。

測定項目は多岐にわたります。乾燥では、水分の減り方、乾燥速度、乾燥曲線に当てはめた経験式の適合度、乾燥の温度への敏感さを表す見かけの活性化エネルギーを求めました。品質では、DPPHという試薬を使った抗酸化活性、総フェノール量、個々のフェノール化合物、褐変の度合い（褐変指数）、褐変に関わる酵素（ポリフェノールオキシダーゼ、PPO）の反応を測りました。さらに、電子顕微鏡（SEM）で乾燥後の表面を観察し、香りのもとになる揮発性成分をガスクロマトグラフィー質量分析で調べています。

主な報告結果

乾燥時間には処理による違いが見られました。90℃では、青色LED群（US-BL90）と黄色LED群（US-YL90）が約300分で目標の水分まで下がりました。光を当てていない対照群（US-Con90）は約540分かかりました。対照群の乾燥時間は温度が高いほど短く、70℃で約720分、80℃で約660分、90℃で約540分でした。黄色LED群は80℃で約420分、70℃で約540分、青色LED群は80℃で約420分でした。赤色LED群は水分の減りが比較的遅く、特に低い温度で乾燥に長い時間がかかりました。

乾燥曲線を表す経験式の中では、HiiモデルとMidilliモデルの当てはまりが最も良好でした。見かけの活性化エネルギーは23.43〜31.28kJ/molの範囲でした。対照群は26.48kJ/molで中間、青色・黄色LED群は約31kJ/molと高く、赤色LED群は23.43kJ/molで最も低い値でした。

抗酸化活性（DPPH）は、温度、LED処理、両者の組み合わせのいずれからも統計的に有意な影響を受けていました。最も高かったのは80℃で乾燥した対照群（US-Con80）の0.94mM TE/gです。これに対し、総フェノール量はこれらの要因による有意な差を示しませんでした。値が最も高かったのは90℃の対照群（US-Con90）の100gあたり2.42mg GAEでした。天日乾燥では、総フェノール量が2.01から2.23mg GAE/100gに増えた一方、DPPH値は生の実と同じ0.62mM TE/gのままでした。全試料で見ても、抗酸化活性と総フェノール量の相関は0.09と弱い値でした。

個々のフェノール化合物の合計量は、処理した試料の中で70℃の黄色LED群（US-YL70）が最も多くなりました。褐変指数は80℃の赤色LED群（US-RL80）の0.61が最高でした。褐変指数はPPOの反応と強い正の相関（r=0.90）を示しましたが、論文はこれを関連として報告しており、因果関係とはしていません。

電子顕微鏡では、乾燥後の表面に処理ごとの違いが観察されました。表面の開口部、亀裂、緻密な部分、ろうのような表面構造などです。揮発性成分は全体で82種類が同定され、その組成も処理によって異なっていました。生の実は、主にアルコール類、硫黄化合物、一部のエステル類が特徴でした。

この報告が示すこと

研究チームは、超音波による乾燥工程の中でLED処理を加えると、乾燥のしかたや複数の品質項目が変わると結論づけています。一方で、全ての測定項目で一様に良い結果を出した処理はありませんでした。どの処理が優れているかは、どの品質項目に注目するか、どの乾燥温度を使うかによって変わるとしています。また、抗酸化活性は総フェノール量だけでは説明できなかったと述べています。

解釈の範囲については、論文自身がいくつかの限定を示しています。超音波処理は全群に共通なので、超音波単独の効果やLEDとの相互作用は評価できません。LED光の照射量を測っていないため、波長そのものの効果も示せません。電子顕微鏡の観察は外側の表面に限られ、内部の構造や水分移動の仕組みを示すものではありません。揮発性成分の違いは組成の差であり、香りの良さの直接の証拠ではありません。褐変の仕組みも特定していません。乾燥にかかるエネルギーの見積もりは乾燥機の加熱と送風の部分に限られ、全工程のエネルギーは含みません。結果は実験室規模の反応であり、工業的な経済性や環境面での優位性を示すものではないとしています。

原著論文の著者・所属：Muhammad Tayyab Rashid（School of Health Management, Shanxi Technology and Business University, Taiyuan 030036, China. Electronic address: [email protected]）、Nazish Muzaffar（College of Food Science and Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China. Electronic address: [email protected]）、Longquan Fan（School of Health Management, Shanxi Technology and Business University, Taiyuan 030036, China. Electronic address: [email protected]）、Mushtaque Ahmed Jatoi（Department of Botany, Shah Abdul Latif University, Khairpur 65200, Sindh, Pakistan. Electronic address: [email protected]）、Abderrahmane Aït-Kaddour（Université Clermont Auvergne, INRAE, VetAgro Sup, UMRF, 63370 Lempdes, France; Department of Food Science and Technology, IPB University, IPB Dramaga Campus, Bogor 16680, West Java, Indonesia. Electronic address: [email protected]）、Jasur Safarov（Tashkent State Technical University Named After Islam Karimov, 100095, 2, Str. University Tashkent, Uzbekistan）、Marwa Ezz El-Din Ibrahim（Department of Food and Nutrition Sciences, College of Agricultural and Food Sciences, King Faisal University, Al-Ahsa 31982, Saudi Arabia. Electronic address: [email protected]）、Rana Muhammad Aadil（National Institute of Food Science and Technology, University of Agriculture, Faisalabad 38000, Pakistan. 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）：Muhammad Tayyab Rashid, Nazish Muzaffar, Longquan Fan, et al. Ultrasound- and LED-mediated modulation of drying behaviour, surface morphology, phenolic composition, and volatile profiles in goji berries. Ultrasonics Sonochemistry（出版社：Elsevier BV） 2026-10-13. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2026.108115. 原著ライセンス：CC BY.