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第 05 集:寻找细菌并为自己的国家感到自豪。当地微生物现在很热门!

没有。 05:寻找细菌并为你的国家感到自豪。当地微生物现在很热门!

搜索有趣的研究!蓝背探险队出发

照片由 Adobe Stock 拍摄

寻找细菌的“国家自豪感”
当地微生物现在很热门!
来自奥拉加镇的乳酸菌将成为您的胃和社区的救星! ?
茶叶图片
这是一个实验室参观合作系列,讲谈社 Bluebacks 编辑部将参观 AIST 的研究地点,并报告那里有什么样的研究人员以及那里正在做什么。
此时此刻正在诞生什么样的科学?在论文和书籍中发表的研究成果的幕后发生了什么?我们将关注参与研究的每个人。 (*与讲谈社Bluebacks网站同时发布。)
  • #少子老龄化

发布于 2017 年 11 月 30 日
采访和文字:深川俊太郎

四国的“茶文化”举世罕见

上一页“朝圣的科学'',我再次奉命探索四国地区。今年的主题是“当地微生物”。这是一个让人感到紧张不安的词。我忍不住想象有什么东西从地底下冒出来。我确信我不是唯一一个在听到“微生物”这个词时出于某种原因感到警惕的人。

但这与危机管理或公共卫生无关。官方主题是“将从农产品和环境中新分离出的乳酸菌应用于功能性食品的可能性”。什么,乳酸菌?如果是这样,您可以放心,这对您的健康有益。因此,我们采访了在米乐m6官方网站健康工程研究部(四国中心)参与这项研究的堀江幸纪。

堀江的照片
先生堀江

“我本来是专门研究食品微生物的,所以我的主题是如何在食品工业中利用微生物,这是当地的资源。在酒精饮料中经常使用当地的细菌,对吗?这就是为什么在酒精饮料生产中使用当地的酵母。不过,我认为也许可以用乳酸菌做类似的事情。我想如果我们能找到可以在工业中使用的本地生产的乳酸菌,并阐明其功能,例如它的抗氧化剂特性、减少过敏作用和抗肥胖作用,我们可以支持当地的食品工业。”

听说香川县和德岛县是糖尿病发病率争夺全国第一或第二的地区。每个人都想条件反射地嘀咕“乌冬面……”,但因果关系却说不清。无论如何,如果发现当地生产的有益健康的乳酸菌,很可能会为改善当地人民的健康做出贡献。另外,如果由于缺乏运动而导致糖尿病很常见,我认为当地人也应该去朝圣但那是另一个故事(或者更确切地说,上一个故事)。

无论如何,堀江先生专注于四国特产“微生物发酵茶”。这也被称为“后发酵茶”,与未发酵茶(绿茶)、半发酵茶(乌龙茶)或发酵茶(红茶)不同,它们都使用相同的茶叶。乌龙茶和红茶是通过茶叶本身含有的氧化酶发酵的,因此与微生物无关。

“简单来说,微生物发酵茶就像泡茶一样。最著名的是中国云南省生产的普洱茶。微生物发酵茶的文化在世界上很少见,除了云南省之外,仅在泰国和缅甸边境地区发现。由于某种原因,日本有四种微生物发酵茶(图1)。奇怪的是,其中三种是在四国发现的:爱媛县的石锤红茶、高知县的五石茶、富山县的阿波番茶。

日本后发酵茶产区地图
图1 四国有三种后发酵茶,世界上为数不多的一种!

我真的很好奇Batabata茶的名称有何不同,但这次我们谈论的是四国,所以我不会追究这个。我很好奇香川县是四国唯一一个没有微生物发酵茶的县,但这与乌冬面无关,而且由于这种茶是在高海拔地区生产的,所以香川县没有很高的山脉,似乎没有任何联系。

现在,图2显示了这四种类型以及来自泰国的一种名为“Myang”的微生物发酵茶的制造过程(顺便说一句,“Myang”据说是可食用的茶)。一般来说,有三种制作方法。

A:仅真菌有氧发酵=巴塔巴塔茶、普洱茶
B:仅乳酸菌厌氧发酵=Awa Bancha,Myan
C:真菌和乳酸菌的两步发酵=石锤红茶、五石茶

各后发酵茶制作方法图解
图2各后发酵茶(微生物发酵茶)的制作方法
在稀有的后发酵茶中,经过两阶段发酵的五石茶和石锤红茶更加罕见

虽然A和B在其他国家都有,但C的两步发酵只有在日本,甚至在四国都有。这是一种非常独特的文化。两者中,五石茶以高知县为品牌,在路边车站等处销售,但爱媛县的石锤红茶,随着生产者的老龄化,产量正在减少。因此,堀江将石锤红茶作为他的研究中心。就连我们的探险队也对它说:“它有酸味,所以你要么喜欢它,要么讨厌它”,但它确实具有与普通茶不同的独特香气和风味。我喜欢它,所以我对自己说,“我认为它会卖得很好”,但当然我对此不承担任何责任。此外,在本研究中,功能性比味道更重要。

石锤红茶照片
石锤红茶

``我们正在研究的是茶本身的功能性以及从茶中分离出的乳酸菌的功能性。首先,关于茶本身的功能性,我们到目前为止已经获得了其与其他茶的抗氧化活性比较的数据(图3)。假设图表的斜率越高,抗氧化能力越高。1 未发酵的绿茶具有最高的抗氧化活性,其次是石锤红茶和五石茶,分两阶段发酵,而阿波番茶只有厌氧发酵,几乎没有抗氧化活性。

日本后发酵茶的抗氧化活性图
图3 各种日本后发酵茶的抗氧化活性
石锤红茶的抗氧化能力仅次于绿茶!

上一页“朝圣的科学'',我了解了“氧化应激”。当氧化应激(活性氧引起的应激)较高时,人们更有可能患上与生活方式相关的疾病。换句话说,抗氧化能力越高,对您的健康越好。

“绿茶的高抗氧化活性被认为是由于它含有大量儿茶素。然而,如下图(图4)所示,所有微生物发酵茶的儿茶素含量均有所下降。尽管儿茶素含量下降,但石锤红茶和五石茶的抗氧化活性有趣的是,氧化活性并没有下降那么多。而且,与绿茶相比,微生物发酵茶中的咖啡因含量显着减少。此外,微生物发酵茶比绿茶更容易饮用,因为它含有较少的儿茶素。

比较咖啡因和儿茶素含量的图表
图4 发酵后茶中咖啡因和儿茶素含量比较
石锤红茶具有很强的抗氧化活性,但咖啡因和儿茶素含量较低

换句话说,两阶段发酵的石锤红茶和五石茶比绿茶更容易饮用,而且它们还具有较高的抗氧化活性。那么,从茶叶中分离出来的乳酸菌有什么特点呢?图 5 显示了 Horie 等人的乳酸菌列表。从石锤红茶、五石茶和阿波番茶中分离出来。乍一看,让我有点头晕,但由于“Lactobacillus”指的是乳酸菌,所以你只需要注意名字的后半部分即可。重要的是红色写的“植物乳杆菌”。这是三种微生物发酵茶的共同点。

四国后发酵茶中乳酸菌的说明
图5 这些乳酸菌存在于每种发酵后的茶中

乳酸菌也有“民族特色”!

“Plantarum,顾名思义,是一种植物性乳酸菌。它用于各种由植物制成的发酵食品,如酸菜、泡菜、奶酪、麸皮泡菜和泡菜。也有报道称它是一种益生菌(对人体有积极作用的微生物,即所谓的有益菌)。我们从石锤红茶和阿波番茶中收集植物菌用于生产连续四年并分析其特性。

我们看一下下图的分析结果。根据用于鉴定细菌的16S rRNA基因序列,它们是同一种细菌。然而,更详细的分析表明,可用作营养来源的糖类型存在差异(图 6)。

图表显示 165 个 rRNA 基因序列的差异
图6 乳酸菌也有地域特征 尽管石锤红茶和阿波番茶是同一种植物,但它们所含的糖分类型不同,可供当地的乳酸菌利用

“我们调查了49种糖中的哪一种可以使用。在这个图中,黄色是可以使用的糖,紫色是不能使用的糖。正如你所看到的,它可以用于石锤红茶植物园。我们发现阿波番茶的植物园中有一些不能使用的糖。我还看到了1993年左右采集的样本,结果相似。”

差异不仅仅在于可以使用的糖类型。 Horie 表示,植物性乳酸菌通常对肠道的粘附力较低。即使乳酸菌具有免疫激活和肠道调节等功能,如果它们不附着在肠道上,它们也会通过并离开食入。此外,阿波番茶的植物肠对肠道的粘附力非常弱。然而,人们发现石锤红茶植物油对肠道的粘附能力很强。虽然还没有与五石茶进行比较研究,但让我们开始吧!石锤红茶中的乳酸菌!

“既然我们知道四国的乳酸菌具有地域特征,我们想进一步进行这项研究。如果我们检查每个地区当地生产的乳酸菌,我们将能够思考它们可以用于什么样的食品。为此,我们想提出可以区分乳酸菌是否具有各种功能的标记。如果我们有一个指标说,“如果你想看到肥胖效果,这就是你想看到的,如果你想看到抗过敏效果”,我认为这对发现新乳酸菌的公司很有用。目前,一些公司仍然不确定如何处理他们收集的细菌。此外,从学术角度来看,看看日本和世界其他地区存在什么样的乳酸菌将会很有趣。

确实,即使在同一个四国岛上,也存在着如此多的差异,因此仅日本国内就一定存在相当大的多样性。我深深后悔认为所有的乳酸菌都是一样的。它们也是生物,因此根据地点的不同,它们的进化方式也很自然。学术研究仍然存在广阔的前沿。

令人惊奇的食物,让乳酸菌“死而复生”

现在,堀江先生除了研究乳酸菌的地域特征外,还在研究如何将乳酸菌输送到胃部。石锤红茶植物油对肠道有很强的附着力,但除非安全通过胃,否则无法到达肠道。然而,胃液呈高度酸性。这就是为什么我们可以预防细菌感染,但我们希望将有益的细菌输送到肠道。这就是为什么我们开发出含有乳酸菌胶囊的产品,这些产品可在肠道中溶解,而不在胃中溶解。

然而,堀先生想到了用食物来做到这一点。起到将乳酸菌输送到肠道的作用的是“魔芋”。当我开始探索微生物时,我从未想到会听到魔芋。这是一个令人惊讶的发展。

“我偶然有机会与冈山县的一家味噌店和一家魔芋店交谈,他们都在积极开发新产品,部分原因是家庭消费量正在下降。味噌是一种发酵食品,含有乳酸菌。由于魔芋热量低,并且具有肠道调节作用,我们认为我们可以一起做点什么,所以我们向冈山县的 Kirameki 冈山创造基金申请,这是一个支持的基金县内中小企业的研发和市场开发。”

味噌中含有的乳酸菌也是当地的微生物。因此,在本研究中,我们首先从冈山县生产的味噌中分离出乳酸菌,并检验其有用性。当我们从陈化时间不同的几种味噌中分离并检查味噌时,我们发现从陈化时间较短的“年轻味噌”中分离出的名为“OK1501”的Plantarum对肠道的粘附力最高(图7)。顺便说一下,“OK”的意思是“冈山”。这有点酷。那么,我们如何与konnyaku合作呢?

冈山县生产的味噌中的乳酸菌对肠道的粘附力比较图
图7 比较取自冈山县生产的味噌的乳酸菌对肠道的粘附性的结果

“魔芋是一种由叫做魔芋甘露聚糖的纤维组成的食物,所以我认为乳酸菌可以渗透到它里面。而且,由于魔芋呈强碱性,它可以中和胃酸,减少对乳酸菌的伤害。乳酸菌有可能活生生地输送到肠道。因此,我们没有使用植物性乳酸菌,而是将易于粘附在肠道上的市售动物性乳酸菌渗透到各种直径的魔芋中,并将其浸泡在人工胃液中。然而,在魔芋中,乳酸菌存活了约30分钟(图8)。

人工胃液中动物乳酸菌的存活率取决于魔芋的存在与否以及厚度差异的图表
图8:用动物乳酸菌浸润魔芋,增强其对胃液的抵抗力!

但是,食物在胃中停留的时间约为 2 至 3 小时,因此 30 分钟是不够的。堀江想,“也许我们可以增加魔芋的表面积,让乳酸菌更容易缠住它。”

魔芋的表面积。

科学研究让人们思考意想不到的事情。不过,我无法想象如何增加魔芋的表面积。

“我们在制造过程中将魔芋发泡,制成具有大表面积的“发泡魔芋”(图 9)。当我们将乳酸菌与其混合并浸入人工胃液中时,存活时间延长至两个小时(图10)。魔芋的存活数量约为浸泡前的10%,但如果其中一些存活下来,它们会在肠道中再次生长。重要的是他们不要完全死亡。”

有气泡的魔芋照片
图9 这是表面积增加的“发泡魔芋”
泡沫魔芋在人工胃液中的存活率图
图10 在魔芋泡沫中添加动物乳酸菌,进一步提高其耐用性!

到目前为止,我们已经使用动物乳酸菌进行了实验,但基于这些结果,我们接下来使用来自冈山的植物性乳酸菌 OK1501 进行了相同的实验。一般来说,动物源性乳酸菌应该对胃酸具有更强的抵抗力,但正如其名称所示,OK1501 产生了真正“OK”的结果。 2小时后动物乳酸菌的存活率约为10%,但2小时后仍有近60%存活(图11)。让我们开始吧!冈山的乳酸菌!

OK1501与动物乳酸菌存活率比较图
图11 植物性乳酸菌OK1501比动物性乳酸菌更强!

“到目前为止,实验进展顺利,技术也已经建立,所以现在我们只是等待商业化。魔芋泡沫大约有珍珠大小,所以魔芋公司似乎正在考虑将其添加到木薯粉等饮料中。”

含有珍珠大小的乳酸菌的魔芋,类似于木薯粉。这是新的。遗憾的是,这次探险我没能品尝到它。当它商业化并到达我们手中时,通过阅读这篇文章,您将能够获得周围人的尊重,并获得一点知识。 “这种魔芋中添加了气泡,以扩大其表面积。”不,当然,你不是真正应该受到尊重的人。我是一名研究员,在思考一个主题后提出了这样的想法。

堀江的照片

卫生工程研究部
居住环境控制研究组
首席研究员

堀江佑则堀江正德

健康工程研究部以“发展科技,过上健康的百岁生活”为主题,以实现可持续发展社会中的健康、安全、放心、高品质生活为目标。为此,我们汇集并融合广泛领域的知识和知识,加深对人类和生存环境的科学认识,并在此基础上进行研发,创造与人高度相容的产品和生活环境。我们还在四国和筑波设有研究基地,为当地健康相关产业的振兴做出贡献。

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