スコビー

細菌と酵母の共生培養（SCOBY）は、乳酸菌（LAB）、酢酸菌（AAB）、酵母からなる料理用の共生 発酵 培養（スターター）であり、コンブチャなどの酸っぱい食品や飲料の調製時に発生します。^[1]ビールやワインも酵母による発酵が行われますが、SCOBYに特有の乳酸菌と酢酸菌の成分は、通常、望ましい添加物ではなく、腐敗の原因と見なされています。^{[2] [3]} LABとAABはどちらも、ビールの発酵では大麦と麦芽の表面に、ワインの発酵ではブドウの表面に入ります。LABはビール/ワインのpHを下げ、AABは酵母から生成されたエタノールを取り込み、それをさらに酢に酸化して、酸味と香りを生み出します。^{[2] [3]} AABはセルロースSCOBYの形成にも関与しています。^[1]

最も一般的な形態のSCOBYは、容器の気液界面に浮遊するゼラチン状のセルロース系バイオフィルムまたは微生物マットです。このバクテリアセルロースマットは、ペリクルと呼ばれることもあります。 [ ^4] SCOBYペリクルは、サワードウスターターと同様に、新しい容器で発酵プロセスを継続し、目的の製品を再現する目的で使用できます。^[4]これは、SCOBYが水を吸収する能力があるため、共生成長だけでなく、以前の培地と製品を少量収容できるためです。^[1] SCOBYは、発酵条件によりバイオフィルム内の細胞密度が大きく異なる可能性があり、最終製品にばらつきが生じる可能性があります。標準的な操作手順がないため、最高の製品一貫性を確保するために、SCOBYと液体培養の最適な比率を決定するための多くの研究が現在行われています。^[4] SCOBYを発酵・形成するために必要な生物や培養条件、バイオフィルムの特性、特にコンブチャに重点を置いた食品や飲料への応用などの詳細については、以下を参照してください。^[5]

SCOBYの目的産物に応じて、異なる種の細菌や酵母が使用されます。このような培養物には、アセトバクター、グルコノバクター、コマガタエイバクターなどの好気性グラム陰性AAB種、ラクトバチルスなどの好気性グラム陽性LAB 、サッカロミセス、ジゴサッカロミセスなどのさまざまな酵母が含まれます。^{[1] [2]}株は、適合条件下での生存能力、目的産物の収量の増加、競合しない性質について事前にスクリーニングされ、いったん選択されると、さまざまな培養条件が変更され、最適な成長と生産性が実現されます。^[6]

コンブチャSCOBYの場合、最初のステップは、紅茶や緑茶のグルコースなどの糖を酵母で発酵させてエタノールと二酸化炭素を作ることです。 ^[7] チゴサッカロミセスは、高糖度および好塩性条件下での安定性が向上しているため、コンブチャSCOBY発酵プロセスの84.1％に関与していると報告されています。一方、サッカロミセスは、効率的な発酵速度と高温およびアルコール含有量への耐性のために主に使用されています。^[1]異なる風味や香りを導入するための補助手段として、または異なるニッチを利用して反応の完了を確実にするために、さまざまな種類の酵母を追加することもできます。^[1]これらのニッチは酵母ごとに異なりますが、特定の発酵条件は一貫しています。このような条件には、高基質濃度、十分な酸素レベル、20°C〜30°Cの温度、および4〜4.5のpHが含まれますが、これらに限定されません。^[8]

SCOBY形成の2番目のステップは、さまざまなバクテリアを液体培養に導入して、発酵のエタノール生成物を乳酸や酢酸などの有機酸に変換することです。これらのプロセスは、それぞれ乳酸発酵とエタノール代謝として知られています。 ^[7]この反応の副産物としてセルロースが発生する可能性があります。これは、SCOBYバイオフィルムの基礎となります。^[4]酵母と同様に、選択されたバクテリアの種と培養条件は、液体コンブチャ製品の特性とSCOBYペリクルの組成と形態の両方に直接影響します。セルロースを形成するために必要なメカニズムを持つアセトバクターやコマガタエイバクターなどの種は多数ありますが、グルコナセオバクターは最も多く使用されている種の1つであり、液体培養とバイオフィルム培養の両方で86〜99％を占めています。^[1]これらの細菌の必要な培養条件は酵母のものと似ていますが、エタノールを酸化して有機酸を形成する好気性の性質のため、より多くの酸素を必要とします。 ^[9]

共培養の内部条件が整ったら、共生混合物を発酵させます。いくつかの研究では、最適な発酵時間は10日間であると主張していますが、期間を変更して収量の内容を変えることができます。発酵時間が長いほど、有機酸やその他のアミノ酸のレベルが高くなり、一部のコンブチャの酸味の原因となる可能性があります。^[9]管理が実施されているにもかかわらず、混合培養物を構成する種は、共培養条件のわずかな変化で調製物ごとに代謝変化を開始し、糖濃度などの製品の品質を変えることができるため、連続モードで実行する場合やスターター培養物を再利用する場合は適切な監視が必要です。^[1]

培養液の表面にセルロースの膜が形成されることで、細菌と消費者の両方にとって有利なユニークな特性を持つ製品が生まれます。培養液に接種されると、アセトバクターなどの細菌はすぐに細胞外でグルコース分子を引き寄せ、β(1-4)結合を介してそれらを結合して、細胞膜から伸びるフィブリルと呼ばれる細長い構造を形成します。^[1]これらのフィブリルを構成するナノセルロースは、親水性相互作用と生体適合性を可能にしながら優れた強度と安定性を発揮するため、培養に使用できる優れたリソースとなっています。^[10]さまざまな分子間および分子内の結合イベントにより、多数のフィブリルが最終的にミクロフィブリルと呼ばれるはるかに大きな構造に結合します。ミクロフィブリルの完全性とセルロース結合の整然とした直線的な性質のため、結果として得られるバイオフィルムはマトリックスまたはマットとも呼ばれます。^[10]このバイオフィルムは共培養の自然な防御メカニズムであり、温度や紫外線などの極端な条件に耐えることができます。^[10]ナノフィブリルセルロースSCOBYの2つの追加特性、つまり高純度と結晶性は、現在、生体適合性組織足場、血管などの心血管コンポーネント、骨移植、結合組織置換の形成における生物医学研究のターゲットとなっています。^[11]ナノセルロースフィブリルは酸加水分解によって抽出することもでき、食品包装、衣料品、廃水処理産業で使用されます。 ^{[1] [10]}

コンブチャのスコビーの厚さは醸造条件によって異なりますが、ある研究では平均2〜5ミリメートルの厚さであると報告されています。^[12]スコビーは分割して複数の培養を開始したり、乾燥して保管して後で使用したりできます。培養物を取り除くと、非公式に「ベビースコビー」と呼ばれる新しいペリクルが再生し始めます。このプロセスは、一度に数か月間、複数回繰り返すことができます。^[13]

コンブチャ以外にも、生産時に同様の「共生培養」を必要とする食品や飲料は、以下のように多種多様です。

• ジンジャービール
• ジュン、コンブチャに似た飲み物
• ケフィア
• 野生酵母をベースにしたスターターを使用したサワードウパン
• ティビコス
• 酢の製造には酢母が必要である
• ランビック

クイーンズランド工科大学とクイーンズランド州立図書館は、コンブチャスコビーを使用して「ビーガンレザー」と呼ばれる実用的なバイオテキスタイルを生産しています。^[14]

英国、イタリア、ギリシャの材料およびコンピューターエンジニアからなる小規模な国際チームが、コンブチャSCOBYを使用して電子回路基板を製造する可能性をテストしました。^[15]

• 酢酸菌
• 乳酸菌

• BBCニュースの「発酵の復活」と題した番組。
• N. Padilla「ハーバード・クリムゾン」の「自分でやる」記事。

• 「Cultures for Health」に掲載されている、コンブチャ酵母と細菌のリスト。