著者の所属・活動拠点の国は、中国、カザフスタンです。

掲載誌：Gels

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

ナツメ（ジュジュベ）には、ナツメ多糖（ZJPA）と環状アデノシン一リン酸（cAMP）という2つの機能性成分が含まれています。論文によると、ZJPAには抗酸化などの生物活性が報告されています。cAMPは体内のさまざまな生理的な調節に関わる物質で、ナツメは植物の中でもcAMPを特に多く含む供給源とされています。また、両者を組み合わせると抗酸化活性が高まることが知られています。

一方で、これらの成分は安定性が低く、消化管の環境で傷みやすいことが、機能性食品への利用を妨げてきました。とくにcAMPは胃の酸で分解されやすく、ZJPAも加工や保存、消化の過程で構造や活性が損なわれるおそれがあります。従来の包み込み（カプセル化）の手法は1種類の成分を対象にしたものが中心で、性質の異なる成分を同時に安定化させることは難しいとされてきました。

そこで研究チームは、海藻由来のアルギン酸ナトリウム（SA）と、甲殻類などに由来するキトサン（CS）を組み合わせたハイドロゲルビーズ（水を多く含むゲルの小さな粒）にZJPAとcAMPを一緒に閉じ込める方法を開発しようとしました。目指したのは、抗酸化活性を保ったまま胃の中では成分を守り、腸で少しずつ放出できる運び手です。

何を、どのように調べたか

ナツメの果実から熱水抽出とエタノール沈殿によってZJPAを取り出し、市販のcAMPと合わせて中身（芯材）としました。ビーズは、アルギン酸がカルシウムイオンと結びついて固まる性質を利用する「イオンゲル化法」で作りました。

製造条件は2段階で絞り込みました。まず、塩化カルシウム濃度（1〜5%）、キトサン濃度（0.1〜0.9%）、アルギン酸ナトリウム濃度（1〜5%）、芯材と壁材の比（1:3〜1:7）について、ほかの条件を固定して1つずつ変える実験を行いました。続いて、複数の条件の組み合わせを統計モデルで調べる応答曲面法を使って最適な条件を求めました。出来の良し悪しは、仕込んだcAMPのうち、ビーズを壊して回収できたcAMPの割合である「マイクロカプセル化収率」で評価しました。cAMPの量は紫外可視分光光度計で測定しています。

完成したビーズについては、中身を入れていない空のビーズと比べながら、直径、色、弾性などの流動特性、硬さなどの食感、水分量、熱への強さを測りました。さらに、X線回折や赤外分光法、電子顕微鏡で内部の構造や成分どうしの結びつき方を調べました。

消化管での振る舞いを調べるため、ビーズを人工の胃液（pH3.0）と人工の腸液（pH7.0）に浸して膨らみ方を測定しました。口、胃（2〜120分）、腸（120〜240分）と順に進む模擬消化試験では、cAMPがどれだけ放出されるかを、包んでいないZJPA-cAMPの溶液と比較しました。抗酸化活性は、DPPHという試薬のラジカル（不安定で反応しやすい分子）を消去する力で評価しました。各実験は、ビーズの製造からやり直す独立した繰り返しで3回ずつ行われました。

主な報告結果

最適な製造条件は、塩化カルシウム3%、キトサン0.5%、アルギン酸ナトリウム3%、芯材と壁材の比1:6でした。この条件で作ったビーズのcAMPのマイクロカプセル化収率は97.79%でした。

模擬消化試験では、包んでいない溶液のcAMPが胃の段階で速やかに放出されたのに対し、ビーズからの放出は大きく遅れました。胃の段階（2〜120分）で放出されたcAMPは17.20%にとどまり、腸の段階に移ると少しずつ放出が進んで、240分時点で58.31%に達しました。包んでいない溶液は約150分で放出が頭打ちになりました。研究チームは、酸性の条件では網目構造が縮んで緻密な壁となり、中性に近い腸の条件では網目が広がって水が入り込みやすくなることで、こうしたpHに応じた放出が起きたと説明しています。ビーズの膨らみ方も、胃液と腸液の両方で時間とともに増し、約4時間で一定になりました。

構造の分析からは、ZJPAとcAMPが新しい化学結合（共有結合）をつくることなく、電気的な引き合いと水素結合によってキトサンとアルギン酸の網目に取り込まれ、結晶をもたない状態で収まっていることが確認されました。DPPHを用いた試験では、一緒に包み込んだ後も、ZJPAとcAMPを組み合わせたときの高い抗酸化活性が保たれていました。包み込んだ成分は、熱に対する安定性も向上していました。

物性の面では、中身を入れたビーズは空のビーズより弾性が低く、柔らかい性質を示しました。弾力性や噛みごたえを表す値は有意に低下しており、研究チームはこの柔らかさが食品用途に適していると述べています。水分量は、作りたての状態ではどちらのビーズも90%を超えていました。乾燥後は、オーブン乾燥で約15%、真空凍結乾燥で5%未満まで下がりました。中身の有無による水分量の差はみられませんでした。

この報告が示すこと

研究チームは、キトサンとアルギン酸によるビーズが、ナツメ由来の2つの成分を同時に運ぶ仕組みとして機能することを示したと結論づけています。このビーズは、成分の組み合わせによる抗酸化活性の維持、胃での保護、腸でのゆっくりとした放出を一つにまとめたものです。研究チームは、ナツメ由来成分を機能性食品に活用する道を広げるものと位置づけています。

ただし、成果はすべて試験管内の模擬条件で得られたものです。また、今回の研究ではZJPAを単独で定量しておらず、ZJPAがどれだけ包み込まれ、どれだけ放出されたかは数値で評価されていません。cAMPの測定についても、ビーズの壁材の分解物やZJPAの成分が測定値に影響した可能性は完全には否定できないと、著者らは限界として記しています。長期保存での安定性や、生体内で実際に働くかどうかは、まだ確かめられていません。

原著論文の著者・所属：Guanghui Zhao（College of Food Science and Engineering, Tarim University, Alar 843300, China; Production & Construction Group Key Laboratory of Special Agricultural Products Further Processing in Southern Xinjiang, Alar 843300, China）、Chi Han（College of Information Engineering, Minzu University of China, Beijing 100081, China）、Weihua Wang（College of Food Science and Engineering, Tarim University, Alar 843300, China; College of Modern Agriculture and Food Engineering, Xinjiang Vocational University of Technology, Caohu 844004, China; Modern Agricultural Engineering Key Laboratory, Department of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Universities of Education, Caohu 844004, China; Production & Construction Group Key Laboratory of Special Agricultural Products Further Processing in Southern Xinjiang, Alar 843300, China）、Jiankang Lu（College of Food Science and Engineering, Tarim University, Alar 843300, China; Production & Construction Group Key Laboratory of Special Agricultural Products Further Processing in Southern Xinjiang, Alar 843300, China）、Chunlan Zhang（College of Food Science and Engineering, Tarim University, Alar 843300, China; Production & Construction Group Key Laboratory of Special Agricultural Products Further Processing in Southern Xinjiang, Alar 843300, China）、Khan Khalid Nazeer（College of Food Science and Engineering, Tarim University, Alar 843300, China; Production & Construction Group Key Laboratory of Special Agricultural Products Further Processing in Southern Xinjiang, Alar 843300, China）、Xinxin Huang（College of Food Science and Engineering, Tarim University, Alar 843300, China; Production & Construction Group Key Laboratory of Special Agricultural Products Further Processing in Southern Xinjiang, Alar 843300, China）、Kozykan Sabira（Faculty of Engineering Technology, Kazakh National Agrarian Research University, Almaty 050010, Kazakhstan）

※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）：Guanghui Zhao, Chi Han, Weihua Wang, et al. pH-Responsive Chitosan–Alginate Hydrogel Beads Co-Encapsulating Jujube Polysaccharides and cAMP: Enhanced Antioxidant Activity and Gastrointestinal Controlled Release. Gels（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-10-02. DOI: 10.3390/gels12100893. 原著ライセンス：CC BY.