ダックウィード・プロテイン抽出

ダックウィード(Lemna minor)は、タンパク質やその他の栄養成分を豊富に含む成長の早い水生植物です。超音波抽出は、ダックウィードからタンパク質、脂質、植物性栄養素を放出するための非常に効率的で信頼性の高い処理技術として使用されています。超音波処理により、食品用のダックウィードを簡単かつ迅速に処理することができます。

栄養価の高い鴨肉

ダックウィード（Lemna属）は花を咲かせる水生植物で、知られている中で最も小さな花を咲かせる植物である。ウォルフィア（Wolffia）、ウォーターレンズ（Water lentils）、ウォーターレンズ（Water lenses）とも呼ばれるカモガヤは、淡水域に生育し、世界中に分布している。カモガヤ属には、Spirodela、Landoltia、Lemna、Wolffiella、Wolffiaなど様々な種が知られている。レムナ属の植物は、1日に2倍の大きさにまで成長する急速な成長能力を持っているため、ダックウィードは栄養、食糧安全保障、機能性食品の分野で活躍する科学者や食品技術者の関心を集めている。東南アジアの一部では、ダックウィードはその栄養密度の高さで古くから知られており、次のようなニックネームで呼ばれている。 “野菜ミートボール” 高タンパク質（乾燥質量の45％以上）である。ダックウィードは、9種類の必須アミノ酸と6種類の条件付きアミノ酸をすべて含み、（鶏卵のような）完全なタンパク質プロファイルを提供します。

カルガモの脂質とタンパク質

カモガヤは乾燥重量あたり、タンパク質20～35％、脂肪4～7％、デンプン4～10％を含む。興味深いことに、カモガヤのアミノ酸分布はWHOの推奨値に近く、例えばリジン4.8％、メチオニンとシステイン2.7％、フェニルアラニンとチロシン7.7％である。多価不飽和脂肪酸の含有量は48～71％で、n3脂肪酸の含有量が多いため、n6/n3比は0.5以下と好ましい。(アッペンロスら 2017)

カモガヤ試料のSEM像：上段はカモガヤ対照試料の無傷の細胞を示す。
下段はソニケーターUP400STで抽出したカモガヤサンプル。細胞は超音波処理による明らかな機械的破壊を示している。
研究および画像：©2023 Inguanez et al.

ハモの超音波抽出

超音波抽出は、食品としてのダックウィード化合物、特にタンパク質と脂質を抽出するために使用される。レムナタンパク質ミールとレムナ脂質は、水生ダックウィード植物から効率的に放出され、単離される。

ソニケーションのカモガヤ抽出への応用は？

レムナを収穫した後、余分な水分を除去する（遠心分離など）。超音波抽出のためには、バイオマスに富んだ（すなわち、レムナが濃縮された）スラリーが、超音波プロセスをより効率的にするので好ましい。ダックウィードのスラリーは、ダックウィードと水または他の溶媒から構成される。このスラリーを超音波リアクターに投入すると、音響キャビテーションによって細胞マトリックスが破壊され、細胞内化合物が水または溶媒ベースの抽出媒体に放出される。

抽出溶媒の選択

超音波抽出は（ほとんど）どのような溶媒にも適合する。研究の場では、極性溶媒であるエタノールのほか、メタノール-エタノール、クロロホルム-エタノール、ヘキサン-エタノール、ジエチルエーテル-エタノール、石油エーテル-エタノールなど、さまざまな非極性溶媒の混合溶媒を体積比を変えながら用いてカモガヤ化合物を抽出してきた。
適切な溶媒と超音波処理を組み合わせることで、ダックウィードのバイオマスから植物栄養素の放出が促進される。超音波は植物細胞の構造を均質化し、破壊する。超音波抽出は、植物、菌類、藻類の抽出物の製造に広く使用されています。

超音波抽出のメカニズム

液体やスラリーにパワー超音波を結合させると、音響キャビテーション、せん断、振動などのエネルギー強度の高い効果が得られる。パワー超音波のこれらの効果は、細胞構造の崩壊や破壊にうまく応用されます。さらに、超音波処理によって脂質、タンパク質、炭水化物の分子結合が破壊され、目的とする多量栄養素や植物化学物質が植物原料、例えばダックウィードの細胞内部から放出される。こうして、超音波処理によって、抽出が大幅に強化・短縮される。

合鴨藻のタンパク質と脂質用超音波抽出機

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