この研究は、イラン、中国の研究機関の研究論文です。

掲載誌：Food Science & Nutrition

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

肉や肉製品は栄養に富む一方で、水分が多く栄養も豊富なため、微生物による腐敗や脂質の酸化が起こりやすいという課題があります。著者らは、この品質劣化や経済的損失を抑える手立てとして、食べられる素材でつくる「活性食用コーティング」に注目しました。

この研究で選ばれたのは、キトサンとゼラチンを組み合わせた膜です。論文の説明によれば、キトサンは膜をつくる能力と抗菌性をもち、ゼラチンは膜の一体性や遮断性能を高めるため、両者の複合体は天然の保存成分を運ぶ担体として有望だとされています。そこへ加える天然成分として、著者らはイランの固有薬用植物である Satureja bachtiarica と Nepeta binaludensis の精油を取り上げました。これらはフェノール化合物やテルペノイドに富み、抗酸化・抗菌の働きが報告されている植物です。

ただし精油は揮発しやすく環境の影響を受けやすいため、食品にそのまま使うには限界があります。そこで著者らは、油の微細な粒を水中に分散させた「ナノエマルション」という形にして安定性や放出の制御を改善する方法を併せて検討しました。研究の目的は、この二種の精油を「そのままの形(遊離型)」と「ナノエマルション型」の両方でキトサン‐ゼラチン膜に加え、冷蔵保存中の牛肉バーガーの理化学的・微生物学的・官能的な性質にどう影響するかを調べることだと述べられています。著者らは、同じ膜の中で二つの固有植物と二つの送達形態を並べて比べた点を、この研究の特徴として挙げています。

何をどう調べたか

精油は、陰干しして粉末にした植物の地上部から水蒸気蒸留で取り出し、含まれる成分をガスクロマトグラフィー質量分析で調べました。ナノエマルションは、界面活性剤を含む水相に精油を加え、プローブ式の超音波処理で粒子を細かくして作られています。作られた粒子については、平均粒子径、粒子径のばらつきを表す多分散指数(PDI)、粒子表面の電荷を示すゼータ電位、顕微鏡による形の観察、赤外分光による官能基の確認が行われました。

精油とそのナノエマルションについては、総フェノール含量と、DPPHという試薬のラジカルを消去する能力による抗酸化活性が測定されています。抗菌性は、黄色ブドウ球菌、リステリア・モノサイトゲネス、腸管出血性大腸菌O157:H7を対象に、ディスク周囲の阻止円の直径と、成長を抑える最小濃度(MIC)・殺菌に必要な最小濃度(MBC)で評価されました。

バーガーは牛肉にタマネギや香辛料などを混ぜた配合で成形し、キトサン‐ゼラチン系のコーティング液に浸してから冷蔵(4℃前後)で12日間保存し、4日ごとに調べています。測定項目はpH、腐敗の指標となる揮発性塩基窒素、色の指標、一般生菌・低温菌・乳酸菌・大腸菌群・カビ酵母の菌数、そして20名のパネルによる食感・風味・におい・色・総合評価の官能評価でした。総合評価が「ふつう」に相当する4.0を下回る点が、消費者に受け入れられる実質的な限界とされています。

報告された主な結果

成分分析では、S. bachtiarica 精油から37種、N. binaludensis 精油から50種の成分が同定されました。前者ではカルバクロール(43.21%)とチモール(21.82%)が主要成分で、p‐シメンやγ‐テルピネンが続きます。後者では1,8‐シネオール(29.30%)が最も多く、ネペタラクトン(13.39%)、ゲルマクレンD、カルボンなどが報告されています。

ナノエマルションの平均粒子径は S. bachtiarica 由来が122.4 nm、N. binaludensis 由来が65.6 nmで、いずれもナノ領域に収まりました。PDIはどちらも0.5より小さく、油滴がよく分散していることを示すとされています。室温で14日間保存したあとも粒子径の増加はわずかで、PDIは0.5未満のまま、ゼータ電位も絶対値25 mVを上回る水準を保ち、著者らはこれを大きな凝集が起きていない証拠と説明しています。顕微鏡では、表面がなめらかな球形の油滴が観察され、粒子同士の凝集は見られませんでした。

総フェノール含量は S. bachtiarica 精油のほう(31.49〜33.49 mg GAE/g)が N. binaludensis 精油(22.37〜23.61 mg GAE/g)より高く、ナノエマルション化によって測定値は有意に下がりました。一方でDPPHラジカル消去活性は、ナノエマルション化した精油のほうが遊離型と同等かわずかに高い値を示しています。著者らは、抗酸化能を総フェノール量だけで説明することはできず、この結果には油滴の分散性の向上による界面の広がりや成分の接触しやすさ、さらに用いた界面活性剤自体のラジカル消去への寄与も関係している可能性があると述べています。

抗菌性では、グラム陽性菌である黄色ブドウ球菌(9.45〜15.07 mm)とリステリアに対する阻止円が、グラム陰性の大腸菌O157:H7(6.77〜9.63 mm)より大きくなりました。著者らは、グラム陰性菌の細胞壁がより複雑な障壁として働き、有効成分の取り込みを妨げるためだと説明しています。二つの精油を比べると S. bachtiarica のほうが抗菌性が高く、より低い濃度で生育を抑えました。また大腸菌を除けば、ナノエマルションのMIC値は遊離型より低く、すべての菌でMBCはMICより高い値でした。つまり生育を抑えるより殺菌するほうが多くの精油を必要としたことになります。著者らは、粒子径が小さくなって表面積が増えることで細菌細胞への到達が速くなり、ナノ化が抗菌性の改善につながったと考えています。

保存試験では、対照のバーガーが12日目に官能評価の許容限界である4.0を下回った時点で試験を終えており、処理したバーガーはこの値を上回ったままだったと報告されています。

この研究が示すこと

この研究は、食べられる高分子の膜と、身近ではないイラン固有の二つの植物の精油を組み合わせ、そのままの形とナノエマルションの形を同じ条件で比べたものです。二つの精油では成分の構成が大きく異なり、それが抗菌性の強さの違いに表れていました。また、精油を微細な粒として分散させる工程が、保存中の安定性と細菌に対する働きの両面で測定値に反映されたと著者らは報告しています。

合成保存料に代わる天然由来の選択肢を探すうえで、どの植物を選び、どのような形で膜に組み込むかを同じ土俵で比べたデータは、その判断の根拠になります。この研究はそうした比較を、冷蔵保存中のバーガーという具体的な食品を通して示したものといえます。

著者：Mahsa Nakhaei（Department of Food Science and Technology, Da.C. Islamic Azad University Damghan Iran）、Homa Baghaei（Department of Food Science and Technology, Da.C. Islamic Azad University Damghan Iran）、Fariborz Nahidi（Department of Food Science and Technology, Da.C. Islamic Azad University Damghan Iran）、Parnian Pezeshki（Department of Food Science & Technology (Quality control & Hygien) Varastegan Institute for Medical Sciences Mashhad Iran）、Ahmadreza Abedinia（Department of Food Science and Technology, Da.C. Islamic Azad University Damghan Iran）

※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）：Mahsa Nakhaei, Homa Baghaei, Fariborz Nahidi, et al. Investigating the Preservative Effect of Edible Coating Based on Chitosan‐Gelatin Containing Satureja bachtiarica and Nepeta binaludensis Essential Oils Nanoemulsions on the Physicochemical, Microbial and Sensory Properties of Burger During Cold Storage. Food Science & Nutrition 2026-08-28. DOI: 10.1002/fsn3.72302. 原著ライセンス：CC BY.