【背景】
大麦をシリアルバーやビスケットなどに加工する際、加熱によるβ-グルカンの分子量の低下、それに伴う粘性の低下、でんぷんの構造の変化が生じ得る。著者らは先行研究において、大麦に内在する分解酵素、β-グルカナーゼにより大麦β-グルカンが部分的に加水分解しても、糖や脂質の代謝を改善する作用が保たれることを確認している。※1 しかし、加熱処理による影響は明らかではない。
本研究は、大麦粒を焙煎した場合のβ-グルカンの分子量やその他の成分の変化、焙煎した大麦が脂質代謝や腸内発酵に与える影響を調べることを目的とした。
【方法】
高β-グルカン品種の大麦、ビューファイバーを220℃の熱風で焙煎し、品温が195℃に達した時点のサンプル（R1）と210℃に達した時点のサンプル（R2）、未処理のサンプル（BF）を粉砕し、β-グルカンの分子量および含量、難消化性でんぷん量、損傷でんぷん量など測定した。
4週齢のC57BL/6J系のオスマウスを1週間の馴化ののち脂肪エネルギー比50％の高脂肪食（Co）、高脂肪食＋BF、高脂肪食＋R1、高脂肪食＋R2を与える4群（各群8匹）に分け12週間間飼育した。いずれの飼料も総食物繊維量が5％となるように調整した。
体重と飼料摂取量は週に3回測定、11週目に経口糖負荷試験を行った。飼育期間最終日に解剖し、各種生化学的検査、盲腸、肝臓、脂肪組織の重量の測定、盲腸内容物の短鎖脂肪酸量の測定、肝臓と糞便中の脂質濃度の測定、リアルタイムPCR法による腸内細菌叢の解析など行った。
【結果】
飼料に加えた3つのサンプルにおけるβ-グルカンの平均分子量はBFが265,000、R1が224,000、R2が135,000で、β-グルカン、タンパク質、脂質、総食物繊維の量は3サンプルとも同等だった。R1とR2の損傷でんぷんと難消化性でんぷんの量は、BFに比し多かった。
飼料摂取量に群間差はなかったが、最終体重と飼料効率はCoに比しR1とR2で有意に低かった。盲腸の重量はCoに比し大麦摂取3群で有意に重く、後腹膜脂肪の重量はCoに比し大麦摂取3群で有意に軽く、精巣上体周辺と腸間膜の脂肪重量はCoに比しR1とR2で有意に軽かった。
血清のLDL-コレステロール値とレプチン濃度、肝臓のコレステロールと中性脂肪の蓄積はCoに比しR1とR2で有意に低かった。糞便中の総脂質量はCoに比し大麦摂取3群で有意に多く、大麦による脂質排泄の増加が確認された。経口糖負荷試験ではCoに比し大麦摂取3群で血糖値の上昇を抑える傾向がみられたが、有意な差異はなかった。
盲腸内容物のプロピオン酸、酪酸、総短鎖脂肪酸の量はCoに比しR1とR2で有意に多く、特にプロピオン酸で顕著だった。酢酸の量はCoに比しR2で有意に多く、R1で多い傾向がみられた。コハク酸の量はCoに比しBFで多かった。
盲腸内容物の腸内細菌数は、Lactobacillus属がCoに比し大麦摂取3群で有意に多く、Prevotella属はCoに比しR2で有意に少なく、Lactobacillus属の細菌数と酢酸、総短鎖脂肪酸の量、Blautia coccoides groupの細菌数と酪酸濃度に有意な正の相関があった。
盲腸内容物の酪酸と総短鎖脂肪酸の量はレプチン量と負の相関があり、同プロピオン酸の量は血清の総コレステロール値、LDL-コレステロール値、レプチン値と負の相関があった。
【考察と結論】
大麦は焙煎するとβ-グルカンの分子量が低下し、より高温で顕著に低下することが確認できた。大麦に内在するβ-グルカナーゼによってβ-グルカンの分子量は低下するが、β-グルカナーゼは高熱で不活化する。※1 本研究は焙煎がβ-グルカンの結合パターンに直接影響することを示唆している。また焙煎によって損傷でんぷんと難消化性でんぷんの量が増加したことから、熱処理はβ-グルカンの分子量とでんぷんの構造の両方に影響していると考えられる。
未処理の大麦粉よりも焙煎した大麦粉の摂取の方が脂質代謝の改善作用が大きいのは、焙煎した大麦粉の摂取による盲腸内容物のプロピオン酸量の顕著な増加に関連する可能性がある。プロピオン酸による脂肪酸合成の阻害を示す先行研究 ※2があり、また著者らの先行研究では大麦粉＋高脂肪食を摂取したマウスの血清と肝臓のコレステロール値が低下し、脂質代謝酵素のmRNA発現レベルとプロピオン酸濃度に負の相関があることを確認している。※3
焙煎した大麦粉の摂取により盲腸重量や総短鎖脂肪酸量が増えた。β-グルカンの量は焙煎の有無による差がなかったので、焙煎による難消化でんぷんの増加が総短鎖脂肪酸の量を増やしたと示唆される。
盲腸内容物のLactobacillus属は、大麦粉を摂取した3群で有意に増え、酪酸産生菌であるBlautia coccoides groupは、有意差はないものの高温で焙煎したR2で多い傾向がみられた。
焙煎した大麦粉は、未処理の大麦粉よりも短鎖脂肪酸を増やす作用が強く、プレバイオティクス効果による脂質代謝の改善に寄与する可能性が示唆された。
【研究機関】
大妻女子大学、農業・食品産業技術総合研究機構
※1 Cereal Chem 97, 5, 1056–1065, 2020
※2 J Nutr 120, 7, 668–673, 1990
※3 Nutrients 12, 11, 3546, 2020
Effect of roasted barley flour on lipid metabolism and gut fermentation in mice fed high-fat diets
J Cereal Sci 102, 103351, 2021
2021年12月13日掲載
