著者の所属・活動拠点の国は、チュニジア、スロバキア、ポーランド、サウジアラビア、ルーマニア、イタリアです。

掲載誌：Bioresource Technology Reports

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

ヨーグルトは世界で年間1億トンを超える規模で生産されています。一方で、流通中や家庭での温度管理によっては、実際の鮮度が印字された期限と大きくずれることがあります。著者らは、このずれが二つの問題を生むと述べています。一つは、まだ安全な製品が、鮮度を確かめる手段がないために捨てられる食品ロスの問題です。もう一つは、期限前に気づかれないまま傷んでしまう安全面の問題です。

そこで研究チームは、食品の状態を色の変化で知らせる「インテリジェント包装」と、抗酸化などの働きで品質を保つ「アクティブ包装」を兼ねたフィルムの開発を目指しました。素材には、多糖のキトサンと合成樹脂のポリビニルアルコール（PVA）を混ぜたフィルムを使いました。ここに二つの抽出物を加えています。一つは色素源としての赤キャベツ抽出物です。もう一つは、フェノール類（植物に含まれる抗酸化成分の一群）に富むニワナズナ（Lobularia maritima）の抽出物です。著者らによれば、ニワナズナ抽出物を包装フィルムに使った例や、赤キャベツ色素と組み合わせた例はこれまで報告されていませんでした。赤キャベツは食品市場の廃棄物から得ており、著者らはこれを、廃棄物を包装材の材料に変える取り組みとしても位置づけています。

何を、どのように調べたか

ニワナズナは、2025年3月にチュニジア沿岸部で地上部を採取し、日陰で乾燥させてから使いました。赤キャベツの抽出物は、70％エタノールを用い、酸性条件（pH 2）で24時間、低温・暗所に浸して得ました。この抽出物については、色素であるアントシアニンの含有量と、pHによる色の変わり方を調べました。

比べたフィルムは次の4種類です。抽出物を含まない対照フィルム、赤キャベツ抽出物入りのフィルム、ニワナズナ抽出物入りのフィルム、両方を加えた二重抽出物フィルムです。測定項目は、厚さ、密度、24時間水に浸したときの膨潤（吸水による重さの増加）、水蒸気透過性、可視光の透過性と不透明度、紫外線の遮断率です。さらに、赤外分光で成分間の結合の様子を調べ、3種類の試験（DPPH、ABTS、FRAP）で抗酸化力を評価しました。

抗菌性は、微生物の増殖を抑えるのに必要な最小の濃度（MIC、最小発育阻止濃度）で評価しました。値が低いほど効き目が強いことを示します。対象は、乳製品の腐敗や安全性に関わる細菌（枯草菌、黄色ブドウ球菌、緑膿菌など）と、酵母・カンジダなどの真菌です。さらに、冷蔵保存したヨーグルトとフィルムを組み合わせ、フィルムの色の変化を数値で追跡しました。指標には、色の差を表すΔE*abと、色合いを角度で表す色相角を使っています。あわせて、ヨーグルトのpHと脂質の酸化も測定しました。結果は分散分析などで統計的に比較しました。また、多数の測定項目をまとめて見るために、主成分分析とクラスター分析も行いました。

主な報告結果

抗酸化力が最も高かったのは二重抽出物フィルムで、ABTS試験で73.41％、FRAP試験で82.94 µmol Fe²⁺/gでした。DPPH試験では77.58％で、ニワナズナ単独フィルム（70.41％）との間に統計的な差はありませんでした。対照フィルムの値は、DPPHが4.53％、ABTSが3.94％、FRAPが6.82 µmol Fe²⁺/gにとどまりました。

二重抽出物フィルムは膨潤率も最も低く、対照の79.24％に対して57.44％でした。抽出物を一つだけ加えたフィルムでは84.79％と86.13％で、対照よりも水を吸いやすくなっていました。紫外線の遮断率は、抽出物入りのフィルムで大きく高まりました。二重抽出物フィルムと対照を比べると、UVBは92.46％対40.64％、UVAは83.33％対28.17％でした。ただし著者らは、この差の一部はフィルムの厚さの違い（0.20 mm対0.13 mm）によるものだと述べています。

抗菌性では、抽出物を加えたフィルムは、試した微生物のいくつかに対して対照より低いMICを示しました。最も大きく下がったのは赤キャベツ単独フィルムで、MICは最大で4分の1になりました。二重抽出物フィルムが、単独抽出物フィルムを一貫して上回ることはありませんでした。ニワナズナ抽出物の効果は菌の種類によって異なり、カンジダに対してはMICがむしろ上がりました（6.25 mg/mLから12.5 mg/mLへ）。

冷蔵ヨーグルトでの試験では、二重抽出物フィルムの色が14日目までにΔE*abで11.62±0.61変化しました。色相角は18.6°から32.4°へ移っています。7日目以降は、この変化が赤キャベツ単独フィルムと統計的に区別できました。なお、赤キャベツ抽出物のアントシアニン量は1リットルあたり532.13 mgでした。著者らは、この高い値は主に、溶媒の量を少なくした濃縮的な抽出方法によるものだとしています。

この報告が示すこと

研究チームは、試した中では二重抽出物フィルムが、抗酸化力、紫外線遮断、耐湿性を合わせた点で最も好ましい特性を示したとしています。そのうえで、乳製品包装の有望な候補になると結論づけています。一方で、可視光の透過性が低くなる点も挙げています。

色の反応については、二重抽出物フィルムと赤キャベツ単独フィルムを比べた結果に注目しています。両者の間ではΔE*abに有意な差が生じましたが、明るさ（L*）には対応する差がありませんでした。著者らはこのことから、二重抽出物フィルムで色の反応が強まった分は、明るさや不透明度の変化ではなく、色味（色度）の違いによるものだと解釈しています。そして、ニワナズナ抽出物自体の色素やフェノール成分が色の変化に寄与している可能性を示しています。また、アントシアニンを含む二つのフィルムでは、色が変わる向きが、アントシアニンがpHに応じて色を変える性質と矛盾しないと述べています。冷蔵中も乳酸菌の発酵が続けばヨーグルトのpHは下がると考えられ、観察された色相角の変化はこの仕組みと整合するという見方です。

同時に、著者らは多くの限界を挙げています。二つの抽出物の「相乗効果」という表現は記述的に使ったもので、正式に実証したものではありません。調べたグラム陰性菌は1種類だけで、一部のMICの差は、測定法で区別できる最小の幅に近いものでした。フィルムの強度などの機械的性質は測定していません。色の差が統計的に有意であっても、人の目で見分けられるとは限りません。そのため著者らは、7日目に見られた差を消費者向けの実用性として過大に評価すべきではないとしています。さらに、製造は実験室規模であり、生産コストや工業的な加工条件での性能は評価していません。

原著論文の著者・所属：Boutheina Ben Akacha（Laboratory of Biotechnology and Plant Improvement, Centre of Biotechnology of Sfax, B.P “1177”, Sfax, 3018, Tunisia）、Miroslava Kačániová（Institute of Horticulture, Faculty of Horticulture and Landscape Engineering, Slovak University of Agriculture, Trieda Andreja Hlinku 2, 94976, Nitra, Slovakia; School of Medical & Health Sciences, VIZJA University, Okopowa 59, 01043, Warszawa, Poland）、Maciej Ireneusz Kluz（Andrzej Frycz Modrzewski Krakow University, Gustawa Herlinga-Grudzińskiego 1, 30-705, Kraków, Poland）、Narjes Baazaoui（Biology Department, Faculty of Science, King Khalid University, Abha, 61421, Saudi Arabia）、Ramona Suharoschi（Molecular Nutrition and Proteomics Lab, Bld. Life Science Institute, Department of Food Science, University of Agricultural Science and Veterinary Medicine, 3-5 Calea Mănăstur, 400372, Cluj-Napoca, Romania）、Ciont Călina（Molecular Nutrition and Proteomics Lab, Bld. Life Science Institute, Department of Food Science, University of Agricultural Science and Veterinary Medicine, 3-5 Calea Mănăstur, 400372, Cluj-Napoca, Romania）、Daniel Gabriel Barta（Molecular Nutrition and Proteomics Lab, Bld. Life Science Institute, Department of Food Science, University of Agricultural Science and Veterinary Medicine, 3-5 Calea Mănăstur, 400372, Cluj-Napoca, Romania）、Amalia Mesaros（Materials Science and Engineering Department, Technical University of Cluj-Napoca, 103-105 Muncii Ave., 400641, Cluj-Napoca, Romania）、Răzvan Odocheanu（Faculty of Food Science and Technology, University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca, Romania）、Dan Cristian Vodnar（Molecular Nutrition and Proteomics Lab, Bld. Life Science Institute, Department of Food Science, University of Agricultural Science and Veterinary Medicine, 3-5 Calea Mănăstur, 400372, Cluj-Napoca, Romania）、Monika Michalak（Department of Pharmaceutical Science, Collegium Medicum, Jan Kochanowski University, IX WiekówKielc 19, 35-317, Kielce, Poland）、Wirginia Kukula-Koch（Department of Pharmacognosy with Medicinal Plants Garden, Medical University of Lublin, 1 Chodzki str., 20-093, Lublin, Poland）、Wojciech Koch（Department of Food and Nutrition, Medical University of Lublin, 4a Chodzki Str., 20-093, Lublin, Poland）、Rania Ben Saad（Laboratory of Biotechnology and Plant Improvement, Centre of Biotechnology of Sfax, B.P “1177”, Sfax, 3018, Tunisia）、Stefania Garzoli（Department of Chemistry and Technologies of Drug, Sapienza University, P. le Aldo Moro, 5, 00185, Rome, Italy）、Anis Ben Hsouna（Department of Environmental Sciences and Nutrition, Higher Institute of Applied Sciences and Technology of Mahdia, University of Monastir, Monastir, 5000, Tunisia; Laboratory of Biotechnology and Plant Improvement, Centre of Biotechnology of Sfax, B.P “1177”, Sfax, 3018, Tunisia）

※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）：Boutheina Ben Akacha, Miroslava Kačániová, Maciej Ireneusz Kluz, et al. Smart chitosan–PVA films with Lobularia maritima and red cabbage extracts for yoghurt freshness monitoring. Bioresource Technology Reports（出版社：Elsevier BV） 2026-11-01. DOI: 10.1016/j.biteb.2026.103188. 原著ライセンス：CC BY.