この研究は、中国、エジプト、サウジアラビアの研究機関の研究論文です。

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

卵白タンパク質は、ゲル化や泡立ち、乳化といった加工上有用な性質を備えた食品素材です。しかし天然のままでは、分子が球状に折りたたまれて内部の疎水性の部分（油になじみやすい領域）が表面に出にくく、油と水の境界で働く力が制限されると考えられてきました。そこで用いられるのが「繊維化（フィブリル化）」です。酸性条件で長時間加熱すると、タンパク質はほどけて部分的に切断され、細長い繊維状の集合体へと組み上がります。この形状は表面積が大きく、疎水性の領域も露出しやすいため、油と水の境目に吸着したり、水の側で網目をつくって油滴の動きを抑えたりすることが期待されます。

ただし、著者らは、繊維化すれば必ず乳化性能が上がるわけではないと整理しています。疎水性の部分が出すぎると繊維どうしが過剰にくっつき、不均一なかたまりになったり、油滴どうしを橋渡ししてしまったりする可能性があるためです。この研究は、そうした過剰な会合をほどよく抑えつつ、油になじむ性質は残すという調整役として、γ-シクロデキストリン（γ-CD）を加えた場合の効果を調べたものです。γ-CDはブドウ糖8個が環状につながった糖で、外側は水になじみ、内側の空洞は比較的疎水的という構造をもちます。論文では、中程度の濃度のγ-CDが、繊維の過剰な会合を和らげながら界面での機能を保つのではないか、という仮説が立てられています。

調べ方と主な報告結果

研究チームは、卵白から調製したタンパク質を酸性（pH 2.0）で85℃・8時間加熱して繊維化し、噴霧乾燥して粉末にしました。この繊維化卵白タンパク質（FEWP）を3%の濃度で水に分散させ、そこにγ-CDを0.5%、1%、2%の各濃度で加えた試料を用意しています。比較対象として、未処理の天然卵白タンパク質（NEWP）と、タンパク質を含まないγ-CD単独の溶液も同じ手順で扱われました。これらを水相として、水と油（コーンジャーム油）を7対3の体積比で高速撹拌し、水中油滴エマルションを作製しています。評価には、粒子径やゼータ電位（粒子表面の電気的な状態の推定値）、紫外吸収と蛍光による芳香族アミノ酸まわりの環境変化、乳化活性指数（EAI）と乳化安定性指数（ESI）、顕微鏡観察、そして各種のレオロジー測定（流動や変形への応答を調べる測定）が用いられました。

まず、酸加熱処理そのものが分散状態を大きく変えたと報告されています。見かけの粒子径はNEWPの371.97 nmから、FEWPでは36.56 nmへと小さくなり、分布の幅を示すPDIも0.50から0.23へ低下しました。ただし繊維は細長い形をしているため、この値は繊維そのものの長さではなく等価的な直径として扱うべきだと著者らは注記しています。トリプトファン由来の蛍光強度は、NEWPに対しFEWPでおよそ5.99倍に増加しました。一方、γ-CDを加えても粒子径には大きな変化がなく、紫外スペクトルの主要な特徴も繊維化で確立された形をおおむね保ちました。著者らは、芳香族アミノ酸まわりの環境に効いた主要因は繊維化であり、γ-CDの影響は限定的だったと述べています。

乳化の性能では、濃度に応じた非直線的な変化が観察されました。EAIはNEWPの1.12 m²/gからFEWPで1.50 m²/gへ上昇し、γ-CDを0.5%、1%加えるとそれぞれ2.39、2.56 m²/gまで高まりました。1%の系はFEWPに対して約70.67%の増加にあたる最高値を示しています。ところが2%では2.00 m²/gへ低下し、FEWPを上回るものの1%には及びませんでした。短時間の安定性を示すESIも同様の傾向で、NEWPの90.06分、FEWPの141.65分に対し、1%γ-CDで最大の207.87分となり、2%では130.10分へ下がりました。蛍光強度も1%で最も高く、2%ではFEWPより13.58%低下しており、EAI・ESIと同じく1%を境に反転する形になっています。顕微鏡観察でも、1%の試料が最も均一で大きな油滴が少ない様子が示されました。なお、タンパク質を含まないγ-CD単独のエマルションはESIが60.20分にとどまり、γ-CDだけでは短時間の安定化効果が限られることが示されています。

微小な動きや変形への応答を調べた測定では、FEWPのエマルションで油滴の動きが強く抑えられ、流動性の指標がほぼゼロまで低下しました。著者らは、これを優れた安定性と直結させるべきではなく、繊維の絡み合いや混み合い、油滴どうしの橋渡しによって動きが止まった状態を示すものだと慎重に解釈しています。これに対し1%γ-CDを含む系は、動きやすいNEWPと強く固まったFEWPの中間に位置し、弱い力に対しては構造を保ちながら、強いせん断では流れやすいという挙動を示しました。

この研究が示すこと

著者らの報告は、卵白タンパク質の繊維化が乳化の働きを高める一方で、繊維どうしの過剰な結びつきという別の課題を生みうることを示しています。そこにγ-CDを中程度の濃度で加えると、分散状態を大きく壊さないまま、乳化活性と短時間の安定性、油滴の均一さがそろって改善する条件が現れました。ただしその効果は加えるほど強まるわけではなく、2%では多くの指標が反転しています。

この研究が描き出しているのは、繊維ができたかどうかや疎水性の高さだけでは乳化の良し悪しは決まらず、水への分散しやすさ、油との親和性、網目をつくる力のあいだの釣り合いが重要だという見方です。著者らは、観察された変化は濃度依存的な会合の存在を示すものであり、それ自体が特定の分子どうしの結合や界面での再配置を証明するものではないとも述べています。

著者：Xiaomeng Li（School of Life Sciences and Health Engineering, Luoyang Institute of Science and Technology, Luoyang 471023, China）、Mohamed Ibrahim Salama（Dairy Department, Food Industries and Nutrition Research Institute, National Research Centre, Dokki, Cairo 12622, Egypt）、Tamer Mohammed El-Messery（Department of Food Science and Human Nutrition, College of Agriculture and Food, Qassim University, Buraydah 51452, Saudi Arabia）

※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）：Xiaomeng Li, Mohamed Ibrahim Salama, Tamer Mohammed El-Messery. Concentration-Dependent Modulation of Fibrillated Egg White Protein by γ-Cyclodextrin: Structural, Emulsifying, and Rheological Properties of Oil-in-Water Emulsions. Foods 2026-09-08. DOI: 10.3390/foods15183168. 原著ライセンス：CC BY.