著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Molecules

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

豚肉は水分やたんぱく質、脂肪を多く含むため、保存や輸送の間に微生物が増えたり酸化が進んだりして傷みやすい食品です。研究チームによると、傷みの主な原因は大腸菌や黄色ブドウ球菌などの微生物の増殖です。微生物がたんぱく質や脂肪を分解すると、揮発性塩基窒素（TVB-N）やマロンジアルデヒド（MDA）といった物質ができ、色やにおいが悪くなります。

赤キャベツやブドウ、ブルーベリーなどに含まれる色素のアントシアニンには、抗酸化作用と抗菌作用があります。一方で、光や熱、pH、酸素の影響で壊れやすく、高温で成形する一般的な包装フィルムの製法では働きが失われてしまいます。また、水になじみやすい性質のため、水をはじく樹脂の中に均一に混ぜることも難しいとされてきました。

そこで研究チームは、アントシアニンを「ZIF-8」と呼ばれる微細な穴をもつ金属有機構造体（亜鉛と有機分子が規則的に結びついた多孔質材料）に閉じ込めました。これを、生分解性樹脂のポリ乳酸（PLA）とPBATを混ぜた素材に加え、高温を使わない方法でフィルムにしました。豚肉の傷みを遅らせて保存期間を延ばす、環境にやさしい分解性フィルムをつくることが目的です。

何を、どのように調べたか

研究チームはまずZIF-8を合成し、アントシアニンと一緒に溶媒中でかき混ぜて、アントシアニンを取り込んだ粒子（ANTs@ZIF-8）を用意しました。この粒子をPLA/PBATの溶液に混ぜ、型に流して乾かす「キャスト法」でフィルムをつくりました。高温をかけないことがこの方法の特徴です。ZIF-8の量は樹脂に対して1重量％に固定し、アントシアニンの量を1％、2％、3％と変えた3種類のフィルムを作製しました。比較用には、アントシアニンを含まずZIF-8だけを加えたフィルムも用意しました。

フィルムについては、電子顕微鏡で表面と断面の構造を観察したほか、熱に対する安定性、引っ張ったときの強さと伸び、水蒸気の通しにくさを測りました。抗菌性は、大腸菌と黄色ブドウ球菌の培養液にフィルム片を入れ、菌数と24時間の増え方を調べて評価しました。

さらに、地元の市場で購入した新鮮な豚肉をそれぞれのフィルムで包み、4℃で12日間冷蔵保存しました。その間に、見た目の色、pH、重さの減り方（水分の失われ方）、たんぱく質の分解で生じるTVB-N、脂肪の酸化で生じるMDAを測定し、対照群と比べました。

主な報告結果

豚肉の保存試験では、アントシアニンを3％含むフィルムが最も高い保存効果を示したと報告されています。対照群ではTVB-Nが6日目に鮮度の目安とされる100gあたり15mgを超えました。これに対し、3％のフィルムで包んだ豚肉は、12日間を通じてこの値を下回りました。

脂肪の酸化の指標であるMDAは、対照群では4日目に1kgあたり0.6mgを超え、10日目には1.0mgを上回りました。3％のフィルムで包んだ豚肉では、12日間を通じておよそ0.6mgにとどまりました。ZIF-8だけのフィルムでも酸化はある程度抑えられましたが、アントシアニンを加えたフィルムでは、すべての測定時点でそれより低いMDA値となりました。

色の変化も、アントシアニンの量が多いほど抑えられました。3％のフィルムでは肉の赤みと明るさが最もよく保たれ、色の変化量も最小でした。pHの上昇も3％のフィルムで最も緩やかでした。一方、水分の失われ方が最も少なかったのは2％のフィルムで、3％のフィルムは他のフィルムより水分の減りが大きいという結果でした。

抗菌試験では、ZIF-8だけのフィルムにも一定の抗菌性がみられました。アントシアニンの量が増えるほど、大腸菌と黄色ブドウ球菌の両方に対する抗菌性が高まり、3％のフィルムで最も強く菌の増殖が抑えられました。研究チームは、黄色ブドウ球菌がより強く抑えられた点について、ZIF-8から放出される亜鉛イオンの働きが主な理由だと考察しています。全体の抗菌性の向上は主にアントシアニンの放出によるものとしています。

フィルムの構造を見ると、1％と2％では粒子が比較的均一に分散していました。一方、3％では粒子の凝集が起こり、表面が粗くなりました。また、粒子を加えるほどフィルムが熱で分解し始める温度は低くなりました。

この報告が示すこと

研究チームは、アントシアニンをZIF-8に閉じ込めて高温を使わずにフィルム化することで、熱や環境に弱い天然成分の抗菌・抗酸化の働きを、生分解性の包装材の中で生かせることを示したとしています。著者らは、4℃で保存した豚肉の保存期間を12日間に延ばせた点を、これまでに報告された多くの生分解性包装材と比べても競争力のある成果と位置づけています。また、キトサンやゼラチン、でんぷんを使ったフィルムに比べ、PLA/PBATの素材は強度や耐水性、加工のしやすさで優れているとも述べています。

ただし、最適な配合は指標によって異なりました。抗菌や鮮度の保持では3％が最もよい結果でしたが、3％では粒子が凝集して構造が崩れやすくなりました。豚肉の水分保持も2％の方が優れていました。研究チームは、3％のフィルムで水分が多く失われた結果が、フィルム単体で測った水蒸気の通しにくさのデータと食い違っていることを認めています。また、粒子を加えるほどフィルムの熱への強さが下がることも報告しています。

原著論文の著者・所属：Sheng Liu（College of Food Science and Engineering, Shandong Agriculture and Engineering University, No. 866, Nongganyuan Road, Licheng District, Jinan 250100, China）、Feifei Wang（College of Food Science and Engineering, Shandong Agriculture and Engineering University, No. 866, Nongganyuan Road, Licheng District, Jinan 250100, China）、Shuran Xing（College of Food Science and Engineering, Shandong Agriculture and Engineering University, No. 866, Nongganyuan Road, Licheng District, Jinan 250100, China）、Guifang Chang（College of Food Science and Engineering, Shandong Agriculture and Engineering University, No. 866, Nongganyuan Road, Licheng District, Jinan 250100, China）、Shijie Li（School of Pharmacy, Jining Medical University, Jining 272000, China）、Jianwen Bu（College of Food Science and Engineering, Shandong Agriculture and Engineering University, No. 866, Nongganyuan Road, Licheng District, Jinan 250100, China）、He Zhu（College of Food Science and Engineering, Shandong Agriculture and Engineering University, No. 866, Nongganyuan Road, Licheng District, Jinan 250100, China）、Litao Wang（School of Pharmacy, Jining Medical University, Jining 272000, 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）：Sheng Liu, Feifei Wang, Shuran Xing, et al. Preparation of PLA/PBAT/Anthocyanins@ZIF-8 Composite Films via Casting Method and Their Antibacterial Activity and Application for Pork Preservation. Molecules（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-25. DOI: 10.3390/molecules31172970. 原著ライセンス：CC BY.