著者の所属・活動拠点の国は、ブラジルです。

掲載誌：Innovative Food Science & Emerging Technologies

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

食品の状態を保存中にその場で知らせる「インテリジェント包装」の開発が進められています。研究チームが注目したのは、ブラジル原産の果物ジャボチカバの果皮です。果皮には、膜を作る性質をもつ多糖類のペクチンと、酸性かアルカリ性か（pH）によって色が変わる天然色素のアントシアニンが豊富に含まれています。

ペクチンは、取り出し方によって分子の大きさなどの構造が変わり、それが膜の性質にも影響するとされています。研究チームは、果皮からペクチンを取り出す方法の違いが、アントシアニン入りのpH指示フィルムの構造や性能、さらに肉の鮮度変化を色で示す感度にどう影響するかを明らかにしようとしました。

何を、どのように調べたか

使ったのは、ジャボチカバ果皮から3つの方法で取り出したペクチンです。通常の加熱でかき混ぜながら抽出する方法（100℃、35分）、加圧容器で熱水を使う水熱抽出（100℃、80kPa、3分）、電子レンジと同じマイクロ波で加熱するマイクロ波抽出（出力900W、内部温度100℃、3分）の3種類です。これらのペクチンは、Silvaら（2026年）の研究から提供されたものです。抽出の収率は、通常抽出10.82％、水熱抽出39.79％、マイクロ波抽出20.64％でした。ペクチンの主成分であるガラクツロン酸の含有率は、それぞれ62.04％、45.36％、71.53％と報告されています。

色素のアントシアニンは、酸性にしたエタノール溶液に果皮を浸して取り出しました。この抽出液についてアントシアニン量を測り、pH1から12までの溶液で色と光の吸収がどう変わるかを調べました。

フィルムは、ペクチンの溶液を型に流して乾かす方法で作りました。柔らかさを出すグリセロール、塩化カルシウム、アントシアニン抽出液の量はすべての配合で同じにし、違いはペクチンの抽出法だけにしています。できたフィルムについて、水分や水への溶けやすさ、引っ張ったときの強さと伸び、色、分子構造、表面の様子、細菌の増殖を抑える働きなどを比べました。

実際の使用場面を想定した試験では、牛ひき肉100gを容器に入れて密閉し、容器の内側に直径1cmの円形フィルムを貼りました。フィルムは肉に直接触れず、肉から出て容器内にこもる成分にさらされます。4℃で5日間冷蔵し、毎日フィルムの色の変化と肉のpHを測りました。色の変化は、明るさ・赤み・黄みの差をまとめた「色差（ΔE）」という一つの数値で表しています。あわせて、窒素量から求める粗たんぱく質の量も測りました。

主な報告結果

牛ひき肉の冷蔵試験では、肉のpHが上がるにつれて、3種類のフィルムすべての色が変化しました。目で見て分かるとされる程度の色の変化に最も早く達したのは水熱抽出のフィルムで、1日目に色差がおよそ10になりました。マイクロ波抽出のフィルムは2日目、通常抽出のフィルムは4日目にこの程度に達しました。

フィルムそのものの性質も、抽出法で統計的にはっきり異なりました。通常抽出のフィルムは硬く、水分量と水への溶けやすさが最も高い結果でした。マイクロ波抽出のフィルムは構造が均一で伸びやすく、破断するまでの伸びは通常抽出のおよそ2倍でした。一方、硬さの指標であるヤング率には、3種類の間で統計的な差はありませんでした。

色素の量は同じでも、フィルムの見た目の色は異なりました。明るさの値は水熱抽出のフィルムが9.51と最も低く、最も暗い色でした。マイクロ波抽出のフィルムは明るさ21.15、赤みの値33.28、黄みの値22.51で、いずれも3種類の中で最も高い値でした。研究チームは、マイクロ波抽出のフィルムの中では色素がより均一に分散し、安定に保たれていると考えています。

アントシアニン抽出液には、1リットルあたり93.04mgのアントシアニンが含まれていました。pHが上がると光を吸収する波長が長い側へずれる、アントシアニン特有の変化も確認されました。

細菌への作用では、細菌がまったく育たない範囲を作ったフィルムはありませんでしたが、増殖が抑えられた範囲は見られました。黄色ブドウ球菌に対しては、3種類すべてのフィルムでこの範囲が見られ、直径は通常抽出11mm、水熱抽出16mm、マイクロ波抽出19mmでした。緑膿菌に対しては、通常抽出のフィルムでは見られず、水熱抽出11mm、マイクロ波抽出13mmでした。

肉の粗たんぱく質量は、5日間でどの容器でも少しずつ減りました。5日目に他と統計的に異なったのは、水熱抽出のフィルムを入れた容器の肉だけでした。

この報告が示すこと

研究チームは、ペクチンの抽出法がフィルムの物理的・化学的な性質、強度、色に影響すると結論づけています。総合的な性能のバランスではマイクロ波抽出のフィルムを最も有望と評価しました。一方で、色の変化の早さでは水熱抽出のフィルムがまさっており、素材としての性質と指示の感度との間にはトレードオフがあると述べています。抽出法を選ぶことが、フィルムの性能を調整する設計の手段になりうるという見方です。

ただし、色の変化は肉のpH上昇に伴うもので、鮮度を示す材料としての可能性を示唆する証拠にとどまり、細菌による腐敗を確かめたものではないと著者らは述べています。調べたのは1種類の肉、5日間の保存に限られます。また、フィルムの伸びは小さく、包装した肉の細菌数や、腐敗の化学的な目安である揮発性塩基窒素は測っていません。そのため、フィルムの色の変化と実際の腐敗の程度との数量的な関係は確立できておらず、実用性についての結論には制約があるとしています。粗たんぱく質量の変化も、窒素の総量から推定した値のため、たんぱく質が分解した直接の証拠とは解釈できないと説明しています。

原著論文の著者・所属：Layanne Rodrigues da Silva（Laboratory of Biomass Processing, Department of Food Engineering, Federal University of Campina Grande, Campina Grande, PB, Brazil; Laboratory of Storage and Processing of Agricultural Products, Department of Agricultural Engineering, Federal University of Campina Grande, Campina Grande, PB, Brazil）、Gabriel M. da Silva（Research and Extension Center for Fuels and Materials (LACOM), Federal University of Paraíba, João Pessoa, PB, Brazil）、Larissa da S.S. Pinheiro（Laboratory of Biomass Processing, Department of Food Engineering, Federal University of Campina Grande, Campina Grande, PB, Brazil）、Thais J.A. Rodrigues（Laboratory of Biomass Processing, Department of Food Engineering, Federal University of Campina Grande, Campina Grande, PB, Brazil）、Isanna M. Florêncio（Research and Extension Center in Food Science, Center for Science and Technology, State University of Paraíba, Campina Grande, PB, Brazil）、Elainy V. dos S. Pereira（Research and Extension Center in Food Science, Center for Science and Technology, State University of Paraíba, Campina Grande, PB, Brazil）、Newton C. Santos（Laboratory of Biomass Processing, Department of Food Engineering, Federal University of Campina Grande, Campina Grande, PB, Brazil; Laboratory of Storage and Processing of Agricultural Products, Department of Agricultural Engineering, Federal University of Campina Grande, Campina Grande, PB, Brazil）、Gilmar A. de Trindade（Laboratory of Biomass Processing, Department of Food Engineering, Federal University of Campina Grande, Campina Grande, PB, Brazil）、Josivanda P. Gomes（Laboratory of Storage and Processing of Agricultural Products, Department of Agricultural Engineering, Federal University of Campina Grande, Campina Grande, PB, Brazil）、Ana Paula T. Rocha（Laboratory of Biomass Processing, Department of Food Engineering, Federal University of Campina Grande, Campina Grande, PB, Brazil）

※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）：Layanne Rodrigues da Silva, Gabriel M. da Silva, Larissa da S.S. Pinheiro, et al. Effect of conventional, hydrothermal and microwave-assisted extraction of jabuticaba peel pectin on the properties of anthocyanin-based pH-indicator films for monitoring beef freshness. Innovative Food Science & Emerging Technologies（出版社：Elsevier BV） 2026-11-01. DOI: 10.1016/j.ifset.2026.104893. 原著ライセンス：CC BY.