著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Foods

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

ヨーロッパ北部などに自生するビルベリーは、アントシアニンと呼ばれる色素を多く含みます。アントシアニンは天然の着色料や機能性素材として期待されています。一方で、熱、光、酸素、金属イオン、ほかの食品成分などの影響で構造が変わりやすく、色があせたり働きが弱まったりすることが、食品への利用を妨げてきました。

これまでの研究で、ペクチンなどの多糖類と結びつけるとアントシアニンが安定しやすくなることが知られていました。ペクチンは、果実に含まれ食品にも広く使われる多糖類です。ただし、ペクチンの構造の違いがアントシアニンとの結びつきにどう関わるのかは、十分に分かっていませんでした。そこで研究チームは、市販のリンゴペクチン、柑橘ペクチン、ブルーベリーペクチンの3種類を比べることにしました。どのペクチンがビルベリーのアントシアニンとよく結びつき、安定させるのか。その差が、ペクチンを構成する糖の組成の違いと関係しているのか。この2点を調べました。ブルーベリーペクチンは、ビルベリーと植物として近い果実由来のペクチンとして比較に加えられています。

何を、どのように調べたか

材料には、アントシアニンを約25%含むよう調整された市販のビルベリー抽出物を使いました。質量分析でその成分を調べたところ、シアニジン-3-グルコシド、シアニジン-3-ルチノシド、ペオニジン-3-グルコシドとみられる成分が推定されました。

3種類のペクチンについては、構成する糖の割合を分析しました。指標の一つは、ペクチンの枝分かれ部分に付く「中性糖の側鎖」の多さを示す比です。この値はリンゴペクチンが2.06、柑橘ペクチンが2.68、ブルーベリーペクチンが3.88で、リンゴペクチンが最も小さい値でした。著者らは、これらの糖組成データを今回の分析条件で試料どうしを比べるための目安として扱っています。

研究チームはまず、アントシアニンと各ペクチンを結合させる条件を最適化しました。たとえば混ぜる時間は80分に設定しています。そのうえで、加えたアントシアニンのうちペクチンと結合した割合（結合率）を求めました。できた複合体の分子の結びつき方、結晶の状態、表面の形は、赤外分光、X線回折、電子顕微鏡で観察しています。

安定性の試験では、加熱（50℃、70℃、90℃で5時間）、光、金属イオン、保存料（安息香酸ナトリウム、ソルビン酸カリウム）、酸化剤（過酸化水素）、還元剤（亜硫酸ナトリウム）にさらしました。そして、アントシアニンがどれだけ残るか（残存率）を、ペクチンと結合していない遊離のアントシアニンと比べました。さらに、抗酸化力を測る3種類の試験（DPPH法、ABTS法、FRAP法）で、試料の抗酸化活性を比べました。実験はいずれも3回ずつ行われています。

主な報告結果

結合率は、どの条件でもリンゴペクチンとの複合体が最も高く、柑橘ペクチン、ブルーベリーペクチンの順でした。この順位は、ほとんどの安定性試験でもおおむね同じでした。植物として最も近いブルーベリーのペクチンが、最も低い結果になっています。

加熱試験では、50℃で5時間おいた後も、3種類の複合体はいずれもアントシアニンの約91%以上を保っていました。差が最も大きくなった90℃で5時間の加熱後の残存率は、遊離のアントシアニンが48.52%でした。これに対し、リンゴペクチンの複合体は64.42%、柑橘ペクチンは58.54%、ブルーベリーペクチンは55.81%でした。

酸化剤の過酸化水素（0.5%）に60分さらす試験では、遊離のアントシアニンの残存率が4.79%まで下がりました。リンゴペクチンの複合体は27.68%を保ち、ブルーベリーペクチン（8.46%）や柑橘ペクチン（6.50%）を大きく上回りました。保存料や亜硫酸ナトリウムを加えた試験でも、複合体は遊離のアントシアニンより多く残り、リンゴ、柑橘、ブルーベリーの順でした。ただし、亜硫酸ナトリウムに対する保護効果は限られていました。金属イオンでは、銅イオンと鉄イオンで残存率が大きく下がりました。鉄イオンの場合、複合体の残存率は38.54〜40.28%で、遊離のアントシアニン（37.00%）をわずかに上回る程度でした。

抗酸化活性は、3種類の試験とも、比較対照のビタミンCの次にリンゴペクチンの複合体が高い結果でした。その後に柑橘、ブルーベリー、遊離のアントシアニンが続きます。DPPH法では、ある物質の半分を消去するのに必要な濃度（IC50、小さいほど強い）を比べました。遊離のアントシアニンは46.640μg/mL、リンゴペクチンの複合体は31.12μg/mLでした。ABTS法では、遊離のアントシアニンが0.90mg/mL、リンゴペクチンの複合体が0.372mg/mLでした。

構造の観察では、複合体をつくった後に分子の結合部分の信号や結晶の状態に変化がみられました。表面の形はペクチンの種類で異なり、リンゴペクチンの複合体は細かく割れた薄片状、柑橘ペクチンの複合体は比較的緻密、ブルーベリーペクチンの複合体は穴の多い網目状でした。

この報告が示すこと

著者らは、結合や安定化の差は植物としての近さだけでは説明できないと考えています。むしろ、試したペクチンの糖組成の特徴、とくに中性糖の側鎖の多さと関連している可能性がある、というのが著者らの見方です。ただし、これは3種類の市販ペクチンの間で見られた対応関係です。側鎖の違いが原因であると確かめたものではありません。構造観察の結果は、アントシアニンとペクチンが共有結合ではない比較的弱い相互作用で結びついていることと矛盾しない、と説明されています。

研究チームは、今回の結果を、アントシアニンを多く含む食品素材の安定化に向けてペクチンの種類を選ぶための比較データと位置づけています。そのうえで、リンゴペクチンが適した素材になりうると述べています。一方で限界もあります。今回の比較は主にペクチンの由来と糖組成に基づくもので、ペクチンの詳しい構造解析や、相互作用の量的な分析、実際の食品の中での確認はまだ行われていません。

原著論文の著者・所属：Zhilin Gan（Beijing Key Laboratory of Forest Food Processing and Safety, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; Hebei Provincial Key Laboratory of Sustainable Utilization and Development of Forest Food Resources, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China）、Kaiyi Xu（Beijing Key Laboratory of Forest Food Processing and Safety, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; Hebei Provincial Key Laboratory of Sustainable Utilization and Development of Forest Food Resources, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China）、Baoqing Zhu（Beijing Key Laboratory of Forest Food Processing and Safety, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; Hebei Provincial Key Laboratory of Sustainable Utilization and Development of Forest Food Resources, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China）、Yu Shuai（Beijing Key Laboratory of Forest Food Processing and Safety, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; Hebei Provincial Key Laboratory of Sustainable Utilization and Development of Forest Food Resources, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China）、Honglin An（Beijing Key Laboratory of Forest Food Processing and Safety, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; Hebei Provincial Key Laboratory of Sustainable Utilization and Development of Forest Food Resources, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China）、Sijia Wu（Beijing Key Laboratory of Forest Food Processing and Safety, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; Hebei Provincial Key Laboratory of Sustainable Utilization and Development of Forest Food Resources, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China）、Yixuan Li（Beijing Key Laboratory of Forest Food Processing and Safety, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; Hebei Provincial Key Laboratory of Sustainable Utilization and Development of Forest Food Resources, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China）、Qianyun Han（Beijing Key Laboratory of Forest Food Processing and Safety, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; Hebei Provincial Key Laboratory of Sustainable Utilization and Development of Forest Food Resources, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Zhilin Gan, Kaiyi Xu, Baoqing Zhu, et al. Comparative Effects of Fruit-Derived Pectins on the Stability and Antioxidant Activity of Bilberry Anthocyanin–Pectin Complexes. Foods（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-18. DOI: 10.3390/foods15183312. 原著ライセンス：CC BY.