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副製品と食品廃棄物のアップサイクル、簡単な科学的レビュー

副製品や食品廃棄物の有益な回収(アップサイクル)または再利用(新しい食品、飼料、医薬品や化粧品の原料を生産する)は、世界全体で「食品ロス」を最小限に抑え、「食品廃棄物」を半減する主な方法です。 2030年 (#sdg12、ターゲット12.3)。 (1)

ペルージャ大学薬学部(UniPG)は、ルアナ・ペリオリ教授とチンツィア・パガーノ教授の指導の下、農産物・食品のサプライチェーンにおける「副流材料」のアップサイクルと再利用に関する数多くの研究を発表し、貢献してきました。簡単なレビューを続きます。

1) リンゴの搾りかす

リンゴの搾りかすフルーツジュースの製造時に残る、栄養素、微量栄養素、酵素、ペクチン、植物化学物質が豊富で、抗酸化作用と抗菌作用があり、天然の保存料としても注目に値します。食品、医薬品、化粧品などへの応用が期待されています。

搾りかす それらはまた、天然ポリマーを製造するために使用され、天然ポリマーの供給源を構成する合成ポリマー(すなわち、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン)の代わりに使用することもできる。
私たちが見てきたように、欧州連合での使用は現在いくつかの制限の対象となっているマイクロプラスチック。 REACH規制の改革。 (2)

1.1) 増粘剤

さまざまな方法の組み合わせ 乾燥(オーブン、凍結乾燥など)、均質化の可能性、および超音波による水アルコール抽出により、リンゴの搾りかすからポリフェノールが豊富なさまざまな抽出物を得ることが可能になり、安定したヒドロゲルを形成する能力による優れた増粘能力を備えています。

さまざまな治療法 それらはポリフェノールの分布と濃度、およびゼラチン化特性に影響を与えます。最良の配合物は、均質化せずにオーブンで乾燥させた粉末(250~400μm)で得られました。これは、このプロセスがペクチンや増粘機能を持つ他の分子に悪影響を与えることが判明したためです。 (3)

1.2) ビーガンマヨネーズ

同じリンゴの搾りかす ビーガンマヨネーズの配合に増粘機能を持つ成分として2~6%含まれていました。従来のマヨネーズ、卵黄入り、および別のビーガンバージョンの両方のバージョンの同じカテゴリーの 4 つの製品と比較すると、かなりの技術的成果が得られました。 (XNUMX)

生理活性化合物 搾りかすに含まれる抗酸化作用により、製品の保存期間を延長することができ、消費者テストでの官能的な観点からも他の製品よりも好まれました。従来のマヨネーズと比較して、飽和脂肪酸の量が少ないという栄養面での利点があります。

コー​​デックス委員会 さらに、欧州の法律は、この製品を「ビーガン マヨネーズ」として指定することを妨げるものではありません (5,6)。そして、これを妨げる一部の加盟国(ベルギー、スロベニア、スロバキアなど)の国内規制の正当性には疑問があり、欧州連合司法裁判所の判決が下されるまでの間、 「肉の響き」の類似のケース.

2) 大麦麦芽由来のベタグルカンとタンパク質

ベタグルカン これらは、大麦、オート麦、マイコプロテインなどのさまざまな食品の細胞壁に存在する多糖類です。 見られるように。 β-1,3 位の D-グルコース鎖によって形成され、種に応じて β-1,4 および β-1,6 位にいくつかの結合があり、さまざまな健康特性 (免疫調節、血中コレステロールの低下など) を持っています。 )。

微細藻類ユーグレナ・グラシリス 単一の直鎖 (β-1,3 位のグルコースのみで構成され、結晶化して不溶性顆粒を形成する) で形成されることを特徴とするその独特のパラミロンは、次の能力を実証しました。 ビトロ 自然免疫反応を活性化する (7)

大麦の脱穀機 伝統的に飼料の原料として販売されてきた醸造産業の原料は、最近ではβ-グルカンとタンパク質の両方を抽出することでさらに有効活用できるようになりました。 EFSAによって承認されました 新しい食品の候補はどれですか。

2.1) 生体接着フィルム

水性懸濁液 β-グルカンのさまざまな可溶性画分と不溶性画分で構成され、皮膚病変の鎮静と治療を目的とした、バイオフィルムの形で皮膚に使用する製剤を作成するために使用されました。

賦形剤の使用 ソルビトールやアカシアガムなどを使用すると、得られたゲルの機械的特性を改善することができ、フィルムの製造にキャスティングして使用できます。

成長を刺激する性質 表皮細胞(ケラチノサイト)の研究は、β-グルカンを賦形剤としてだけでなく有効成分としても使用できる二重の可能性を実証しました。 (8)

2.2) 皮膚パッチ

皮膚パッチこれも創傷治療用で、グリセロールと水を含む、3D プリンターで作成されたデンプンゲル (コーンスターチ) 中の水性懸濁液の形で β-グルカンを使用して作成されました。

アルギン酸塩の添加 製剤では、機械的耐性を高め、長期間にわたる皮膚への塗布のしやすさを向上させ、必要な治療に役立ちます。 (9)

3) サフランの花びら

サフランの貴重な柱頭 (クロッカス・サティバス)、コストが高く収量が最小限である個々の花から手作業で選択されるため、その評判が「」であることがわかります。レッドゴールド'。花の 78% を占める花びらが無駄になってしまいます。

サフランの花しかし、それらには栄養素(繊維、炭水化物、タンパク質、ミネラル、ビタミン、多価不飽和脂肪酸、つまりリノール酸など)が含まれていますが、とりわけカロテノイド、モノテルペン、フラボノイドなどの二次代謝産物が含まれており、これらはさまざまな製品に使用できます。 (10)

3.1) 天然防腐剤

ポリフェノール サフランの花びらの 2 つの水アルコール抽出物に含まれる成分は、危険なクロストリジウム菌などのさまざまなクロストリジウム菌を含む、食品の汚染の頻繁な原因となるさまざまな病原性微生物や腐敗微生物に対して興味深い静菌特性と殺菌特性を示しています。 ボツリヌス菌ウェルシュ菌 e C. 手に負えない。 (11)

2つの抜粋 それらはそれぞれ浸軟と超音波浴の助けによって得られ、両方とも少なくとも70%の没食子酸とクロロゲン酸を含み、これらはかなりの静菌作用と殺菌作用を発揮することが示されています。

これらの抜粋 サフランの花びらは抗生物質の使用に代わるものであり、さまざまな製品カテゴリー(医薬品、化粧品など)で天然防腐剤としても使用できます。

3.2) 創傷用ハイドロゲル

3種類の異なるエキス 溶媒として70%および96%のエタノールを用いて調製されたサフランの花びらからの水アルコールは、皮膚への塗布を容易にするための支持体としてコーンスターチを使用するヒドロゲルの調製に使用されました。

抜粋 浸軟によって得られた70%は、フェノール酸の含有量のおかげで、最高の抗酸化活性とケラチノサイトの再生を刺激する能力を示し、表皮の表面損傷を修復する優れた特性を示しました。

抗菌力も抜群です ビトロ に向かって 表皮ブドウ球菌皮膚微生物叢の天然微生物であり、傷があると病原性を示す可能性があり、使用される抗生物質に対する耐性も発達します。 (12)

3.3) マクロファージに対する作用

アルコール抽出物 サフランの花びらの数が実証されました ビトロ マクロファージ(食作用プロセスを担う白血球)の分化プロセスに影響を与える骨芽細胞によって行われる再構築プロセス中に、炎症と破骨細胞(骨組織の破壊を担う細胞)の形成を防ぐ能力。

差別化を防ぐ能力 マクロファージの制御は、マクロファージ-破骨細胞軸の調節不全を防ぎ、骨粗鬆症、関節リウマチ、変形性関節症を引き起こす可能性のある骨組織の炎症過程やその他の問題に関連する問題の発症の可能性を判断するために重要です。 (13)

4) モリンガ オレイフェラ葉エキス

の葉 モリンガoleifera (「生命の木」として知られる植物)は伝統的な食品と考えられています。したがって、EU 内での食品および栄養補助食品の製造におけるそれらの使用は、新規食品規則 (EU) No 2015/2283 に基づいて必要とされる事前の許可の対象にはなりません。

使用の伝統性 それは、ポリフェノール、カロテノイド、グルコシノレートなどのさまざまな物質による潜在的な有益な特性(たとえば、抗糖尿病、抗菌、抗発がん性、抗炎症、心臓血管および中枢神経系)を実証している多数の製剤での使用によって裏付けられています。抗栄養因子の存在の減少。 (14)

4.1) 微粒子ポリマー

の葉の抽出物 モリンガoleifera ゾルからの移行を促すポリマーとしてキトサンを使用し、噴霧乾燥法で得られる生体接着性ポリマー微粒子の形で、滲出液のある創傷の治療に使用される製剤の調製のための有効成分としてテストされています。ゲル化し、皮膚に塗布した後すぐに抽出物が即時に放出されることを保証します。 (15)

高濃度のフラボノイド (例:グルコシド型のケルセチン)は、重要な抗酸化作用、ラジカルスカベンジャー作用、および抗菌作用を実証することを可能にしました。 ビトロ に向かって 黄色ブドウ球菌, 表皮ブドウ球菌, フェカリス菌 e 化膿連鎖球菌。即時放出により、ケラチノサイトの成長が刺激されるため、治癒プロセスが促進され、損傷した領域が適切に保護されます。

5) ヘーゼルナッツの殻

ヘーゼルナッツの殻 これらは、果物の予備焙煎後の種子抽出プロセスから生じる主な副産物です。種子の殻と殻は、燃焼により飼料、包装、化学試薬、エネルギーを生産するために使用されます。 (16)

最も関心のある物質 皮や殻には、トーストしたヘーゼルナッツにも、フェノール酸、フラボノイド、タンニン、多糖類、繊維(ヘミセルロースなど)、リグニンが含まれています。

5.1) 抗菌抽出物

3 つの抽出方法 ヘーゼルナッツの殻からさまざまな抽出物を得るために、さまざまなプロセスパラメータ(抽出時間、温度、予備浸軟)(浸軟、超音波バス、高出力超音波)をテストしました。抽出物は、フェノール物質の多様性が高いことを特徴とし、その中で没食子酸がカテキンや他のフェノール酸とともに最も豊富でした。 (17)

すべての抜粋 – 特にプレ浸軟後に得られたもの – は、次のようなさまざまな微生物の増殖を抑制する優れた能力を実証しています。 セレウス菌 e 枯草菌。これらの桿菌は、バイオフィルムを生成し、皮膚感染症を直接発症する能力を通じて、感染プロセスに関与しています。

5.2) ポリマー皮膚パッチ

有効成分 キャスティング法で調製したヘーゼルナッツの殻の水溶性抽出物から得たものを、充填剤として脱アセチル化キトサンおよび緑色粘土とともに皮膚パッチの配合でテストしました。

研究者 彼らは、これらの抽出物がケラチノサイトの成長と皮膚の治癒プロセスを刺激し、皮膚の成長を阻害するという興味深い能力を観察しました。 黄色ブドウ球菌。引張特性に加えて、包装から取り出すときや皮膚に適用するときの抵抗を決定するのに役立ちます。 (18)

6) 玉ねぎの皮(アリウム セパ L.)

タマネギの皮 これらは、さまざまな食品および非食品の保存期間を延ばすことができる重要な抗酸化活性を持つパイトケミカルが豊富に含まれているため、非常に興味深い副製品です。色によっては発色作用のある物質も抽出可能 (19)

 フェノール、タンニン、フラボノイド、特にケルセチンが豊富で、酸化ストレスの有害な影響を緩和します。抽出物は、使用される技術や方法に応じて効率が異なる可能性があり、いずれの場合も次の式で評価されます。

  • 油、焼き菓子、肉などの食品(微生物の安定性を高めるため)、
  • アクティブパッケージ、含まれる食品の保存期間を延ばすためです。

6.1) 生体接着フィルム

高分子フィルム のヒドロゲルは、球根特有の刺激臭がなく、赤色品種 Rojo Duro のタマネギの皮からのフラボノイドが豊富な水アルコール抽出物で作られています。水溶性を評価しました ビトロ.

テスト それらは、優れた抗酸化作用とラジカル消去作用、抗菌作用と抗炎症作用を示し、表皮細胞に対して安全であり、表在性創傷の治療において効果的な薬理作用を示します。 (20)

6.2) サーモジェルスプレー

同じ抜粋 口腔粘膜炎の治療に使用するサーモゲル スプレーを得るために、ポロクサマー/キトサン ポリマーを配合しました。口腔粘膜炎は、痛みを伴う紅斑性病変を引き起こし、長期的には摂食や流暢な会話が困難になる可能性がある重篤な感染症です。さまざまな性質の二次感染の可能性があります。従来のアプローチ(粘膜保護剤、局所抗菌剤、鎮痛剤など)は、多くの場合、あまり効果的ではありません。

Rojo Duro タマネギエキスを配合した処方 熱感受性と粘膜付着性があり、口腔内での持続性が確保され、感染症の発症を促進するさまざまな病原体に対して有効な抗菌作用があるため、粘膜炎の治療に効果的でした。保存寿命は、サーモゲルの特性を長期間維持する凍結乾燥形式で保存できることによっても保証されます。 (21)

7)展望

多数の副産物と廃棄物 食品産業の潜在能力を活用して、付加価値の高い食品や医薬品・化粧品の製剤を得ることができます。上記の研究は、さまざまな食品サプライチェーンにおける循環経済アプリケーションの有効性と実現可能性の具体的な証拠を提供します。

機会 ペルージャ大学の研究者の輝かしい例が示すように、「副流材料」を強化する方法はほぼ無限です。これらを適用すると、農業会社や加工会社の収益性が向上し、廃棄物管理コストが削減されるのを同時に実現できます。

#無駄のない

ダリオ・ドンゴとアンドレア・アデルモ・デラ・ペンナ

Note

(1)Dario Dongo、Andrea AdelmoDellaPenna。 食品ロスと廃棄物、EUにおける廃棄物に関する枠組み指令の改正案。 贈り物 (素晴らしいイタリア食品貿易)。 6.7.23

(2) Kauser S. et al. (2024年)。さまざまな食品配合物に利用できる可能性を秘めた機能性および栄養成分のバイオリソースであるリンゴポメ:レビュー。 食品化学の進歩 4:100598、 https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100598

(3) Cossignani L. 他。 (2023年)。抗酸化特性を持つ増粘剤であるロイヤル ガラ アップル搾りかすに対するさまざまな乾燥処理とふるい分けの効果。 植物 12:906、 https://doi.org/10.3390/plants12040906

(4) Mangiapelo L. 他。 (2023年)。新しい健康的なマヨネーズの配合におけるリンゴポメの役割。 ヨーロッパの食品研究と技術 249:2835–2847、 https://doi.org/10.1007/s00217-023-04331-9

(5) 8.3.76 年 XNUMX 月 XNUMX 日、欧州委員会は、マヨネーズ、マヨネーズ由来のソース、および調味料用のその他の乳化ソースの規制を目的とした指令案を採択しました。この指令には、乳濁液における卵黄の使用とその特性の定義が含まれていました。 V. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/?uri=OJ:JOC_1976_054_R_0001_01

(6) マヨネーズはコーデックス規格 CODEX STAN 168-1989 によって規制されていました。しかし、執行委員会(第 49 回セッション)の勧告に従い、審査が中止された後、この基準は取り消されました。 V. https://www.fao.org/3/X8537e/X8537e.pdf e https://www.fao.org/3/y8028e/y8028e.pdf

(7)Dario Dongo、Andrea AdelmoDellaPenna。 微細藻類、ミドリムシ。 排他的なスーパーフード。 贈り物 (素晴らしいイタリア食品貿易)。 10.1.21

(8) ミシェル A. 他著。 (2023年)。高出力超音波技術を使用して得られた大麦β-グルカン抽出物に基づく創傷治療用の持続可能な生体接着フィルムの配合と特性評価。 薬学国際ジャーナル 638:122925、 https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2023.122925

(9) ペレス・グティエレス C.L.他。 (2023年)。持続可能なデンプンベースのパッチ開発のための圧力補助マイクロシリンジ (PAM) 3D プリンティング パラメーターの最適化。 ポリマー 15:3792、 https://doi.org/10.3390/polym15183792

(10) Cerdá-Bernad D. ら。 (2023年)。十分に活用されていないCrocus Sativus L. Flowers: 持続可能な高付加価値成分の隠れた供給源。 人間の栄養のための植物性食品 78:458–466、 https://doi.org/10.1007/s11130-023-01065-7

(11) Primavilla S. et al. (2023年)。クロストリジウム菌に特に焦点を当てた、食品由来の病原微生物および腐敗微生物に対するクロッカス サティバス L. 花びら抽出物の抗菌活性。 生活 13:60、 https://doi.org/10.3390/life13010060

(12) パガーノ C. 他。 (2022年)。 Crocus sativusの花びら抽出物を配合したデンプンベースの持続可能なハイドロゲル: 創傷ケアのための新製品。 薬学国際ジャーナル 625:122067、 https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2022.122067

(13) オラボナ C. 他。 (2022年)。 Crocus sativus L. 花びら抽出物は、RAW 264.7 細胞モデルの炎症と破骨細胞形成を阻害します。 薬学 14:1920、 https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14061290

(14) Kashyap P. 他。 (2022年)。ドラムスティック (モリンガ オレイフェラ) 葉の生理活性化合物の最近の進歩: 組成、健康上の利点、生体アクセス性、および食事への応用。 酸化防止剤 11(2):402、 https://doi.org/10.3390/antiox11020402

(15) パガーノ C. 他。 (2020年)。滲出性創傷治療用のモリンガ オレイフェラ葉抽出物をロードしたポリマー微粒子の調製と特性評価。国際的 薬学ジャーナル 587:119700、 https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2020.119700

(16) Zhao J. 他。 (2023年)。ヘーゼルナッツとその副産物: 栄養、植物化学的プロファイル、抽出、生物活性、および用途に関する包括的なレビュー。 食品化学 413:135576、 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.135576

(17) ミシェル A. ら著。 (2021年)。有効成分源としてのヘーゼルナッツの殻: 抽出物の調製と特性評価。 分子 26:6607、 https://doi.org/10.3390/molecules26216607

(18) ペレス・グティエレス C.L.他。 (2023年)。キトサン/緑色粘土複合体とヘーゼルナッツ殻抽出物をベースにしたポリマーパッチは、創傷に対する生体持続可能な薬剤として使用されます。 薬学 15:2057、 https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15082057

(19) Kumar M. et al. (2022年)。タマネギ (Allium cepa L.) の皮: 生理活性化合物の抽出、その抗酸化力、および機能性食品成分としての応用に関するレビュー。 食品科学における簡潔なレビューと仮説 87(10):4289-4311、 https://doi.org/10.1111/1750-3841.16297

(20) パガーノ C. 他。 (2020年)。創傷治療用の赤玉ねぎの皮抽出物をベースにした生体接着性ポリマーフィルム: 革新的で環境に優しい処方。 分子 25(2):318、 https://doi.org/10.3390/molecules25020318

(21) Loaded D. et al. (2021年)。口腔粘膜病変の治療のための持続可能なプラットフォームとして、Rojo Duro 赤玉ねぎエキスを配合したスプレー サーモジェル。 製薬科学ジャーナル 110:2974-2985、 https://doi.org/10.1016/j.xphs.2021.04.004

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Dario Dongo、弁護士兼ジャーナリスト、国際食品法の博士号、WIISE(FARE-GIFT-FoodTimes)およびÉgalitéの創設者。

アンドレア・アデルモ・デラ・ペンナ
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食品技術とバイオテクノロジーを卒業し、資格のある食品技術者であり、研究開発分野をフォローしています。 特に、ベネフィット・コーポレーションであるWIISE SrlのFARE部門が参加するヨーロッパの研究プロジェクト(Horizo​​n 2020、PRIMA)に関して。

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