著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Foods

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

水と油を混ぜた乳化物（エマルション）は、ふつう合成の界面活性剤で安定させます。これに対し「ピッカリングエマルション」では、固体の微粒子が油と水の境目に張り付いて油滴を覆い、油滴どうしの合体を防ぎます。論文によると、乳化剤の使用量を抑えられ、低コストで環境にも優しいといった利点があります。そのため、食品に使えるたんぱく質や多糖類の粒子が安定剤として広く利用されています。

トウモロコシの主要な貯蔵たんぱく質であるゼインは、水をはじきやすく、自ら集まって微粒子を作りやすい性質を持ち、この安定剤の候補とされています。ただし、ゼインだけの粒子は強く凝集しやすく、水中での分散性も低いため、乳化を安定させる力に限りがあります。著者らは、たんぱく質と多糖類を組み合わせた複合粒子がこの弱点を補える点に着目しました。そこで、ゼインと多糖類のカードランから複合ナノ粒子を作り、作製条件が粒子の構造や性質、さらに乳化物を安定させる力にどう影響するかを調べました。

何を、どのように調べたか

研究チームはまず、ゼインを70%エタノール水溶液に溶かし、水に少しずつ滴下して粒子を沈殿させました。その後、溶媒の一部を除いてゼイン粒子の分散液を作りました。カードランは、pH 8.0に調整した水に60℃で分散・水和させました。

複合粒子の作製では、三つの条件を一つずつ変えました。一つ目はゼインとカードランの質量比で、3:1から1:3までの5段階です（温度40℃、pH 6.0で固定）。二つ目はpHで、5.0から9.0までの5段階です（40℃、比1:3で固定）。三つ目は温度で、20℃から60℃までの5段階です（比1:3、pH 6.0で固定）。

得られた粒子については、大きさとそのばらつき、表面の電荷、表面の水になじみにくさ（表面疎水性）を測りました。さらに、赤外分光、X線回折、電子顕微鏡を用いて、分子の並び方や構造も調べました。

乳化の性能を調べるため、トウモロコシ油6 mLと粒子分散液4 mLを高速でかき混ぜて乳化物を作りました。そのうえで、乳化する力と安定性の指標を濁りの測定から求めました。また、専用装置を使い、25℃で12時間にわたり5分ごとに試料を光で走査しました。時間とともに分離や凝集がどれだけ進むかは、TSIという数値で表しました。TSIは値が小さいほど安定していることを示します。実験はそれぞれ少なくとも3回行われました。

主な報告結果

乳化物の12時間後の安定性は、作製条件によって違いました。質量比の比較では、ゼインとカードランが1:1の粒子で作った乳化物のTSIが5.76と最も低く、最も安定していました。続いて2:1が6.32、1:2が6.87、3:1が7.73、1:3が9.76でした。

pHの比較では、pH 8.0で作った粒子の乳化物のTSIが6.25と最も低い値でした。pH 9.0では7.35、7.0では9.56、6.0では10.33、5.0では11.37でした。この順序は、乳化する力や安定性を示す別の指標の結果とも一致していました。温度の比較では、TSIは40℃までは13.37から8.63へ下がり、それより高い温度では9.99へ上がりました。40℃で作った粒子の乳化物が最も低いTSIを示しました。

粒子そのものにも、条件による違いが報告されています。ゼインだけの粒子の平均の大きさは157.53 nm（ナノメートル）でした。カードランを加えると粒子は大きくなり、ゼインとカードランが複合粒子を作ったことが示されました。質量比の系列では、カードランの割合を増やすと、粒子は353.13 nm（3:1）から287.30 nm（1:3）へ小さくなりました。大きさのばらつきを示す指標はどの比でも0.2未満で、比較的そろっていました。pHを変えると、粒子の大きさはいったん小さくなってから大きくなり、pH 8.0で最小の244.63 nmになりました。表面疎水性は、カードランの割合が増えるほど下がりました。赤外分光の結果からは、pHや温度によって分子どうしの結びつき方やたんぱく質の構造が変わることが示されました。

この報告が示すこと

著者らは、質量比、pH、温度という作製条件が、複合粒子の分子の組み立て方や表面の性質を変え、それが乳化物を安定させる力に関わると結論づけています。論文の説明では、pH 8.0の粒子は小さく、表面の電荷が強く、ぬれやすさも適していたため、油と水の境目をより効果的に安定させたと考えられています。40℃の粒子については、分散しやすさと表面のぬれやすさのバランスがよかったことが、乳化の性能の高さにつながったとされています。

研究チームは、これらの結果がゼイン・カードラン複合ナノ粒子を食品用の粒子状安定剤として使える可能性を支えるとしています。ただし、ここで示された好ましい条件は、今回調べた範囲の中での比較です。また、安定性は12時間という短期間の観察にもとづくものとして報告されています。

原著論文の著者・所属：Chao Wu（Food Laboratory of Zhongyuan, Department of Nutrition and Health, China Agricultural University, Luohe 462000, China; Key Laboratory of Functional Dairy, Co-Constructed by Ministry of Education and Bejing Government, China Agricultural University, Beijing 100193, China）、Shijia Li（Food Laboratory of Zhongyuan, Department of Nutrition and Health, China Agricultural University, Luohe 462000, China; Key Laboratory of Functional Dairy, Co-Constructed by Ministry of Education and Bejing Government, China Agricultural University, Beijing 100193, China）、Xue Bai（Engineering Research Center of Bio-Process, Ministry of Education, School of Food and Biological Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230601, China; Food Laboratory of Zhongyuan, Department of Nutrition and Health, China Agricultural University, Luohe 462000, China）、Xiaojing Kang（Food Laboratory of Zhongyuan, Department of Nutrition and Health, China Agricultural University, Luohe 462000, China）、Ran Wang（Food Laboratory of Zhongyuan, Department of Nutrition and Health, China Agricultural University, Luohe 462000, China; Key Laboratory of Functional Dairy, Co-Constructed by Ministry of Education and Bejing Government, China Agricultural University, Beijing 100193, China）、Mingkun Liu（Food Laboratory of Zhongyuan, Department of Nutrition and Health, China Agricultural University, Luohe 462000, China）、Beibei Dou（Food Laboratory of Zhongyuan, Department of Nutrition and Health, China Agricultural University, Luohe 462000, China）、Yang Liu（Food Laboratory of Zhongyuan, Department of Nutrition and Health, China Agricultural University, Luohe 462000, China）、Han Chen（Food Laboratory of Zhongyuan, Department of Nutrition and Health, China Agricultural University, Luohe 462000, China; Key Laboratory of Functional Dairy, Co-Constructed by Ministry of Education and Bejing Government, China Agricultural University, Beijing 100193, 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）：Chao Wu, Shijia Li, Xue Bai, et al. The Effects of Fabrication Conditions on the Construction of Zein–Curdlan Composite Nanoparticles and Their Emulsifying Attributes. Foods（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-17. DOI: 10.3390/foods15183278. 原著ライセンス：CC BY.