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

石油由来のプラスチック包装は分解されにくく、プラスチック汚染や資源の消費が問題になっています。そこで、自然由来で分解される素材を使い、食品の傷みを防ぐ働きも持たせた「活性包装」の開発が進められています。研究チームは、カニやエビの殻に含まれるキチンから作られるキトサンと、コラーゲン由来のゼラチンを組み合わせたフィルムに注目しました。キトサンには抗菌性がありますが、フィルムにするともろく、ゼラチンのフィルムは強度が低く水を吸って膨らみやすいという弱点があります。

さらに抗菌・抗酸化の働きを加えるため、クローブ（チョウジ）の精油を使いました。ただし精油は揮発しやすく、熱に弱く、水に溶けにくいうえ、すぐに放出されてしまうため、長期の保存には向きません。そこで研究チームは、β-シクロデキストリンという、内側が油になじみ外側が水になじむ筒状の分子に精油を閉じ込めた微粒子（マイクロカプセル）を作り、フィルムに混ぜました。微粒子の量がフィルムの性能全体にどう影響するのかは明らかになっていなかったため、これを体系的に比べ、生食用ブドウの保存にどれだけ役立つかを確かめることが研究の目的です。

何を、どのように調べたか

研究チームはまず、β-シクロデキストリンの溶液に、エタノールに溶かしたクローブ精油を超音波をかけながら少しずつ加え、冷やして沈殿させる方法で微粒子を作りました。赤外分光、X線回折、加熱による重さの変化、電子顕微鏡観察を用いて、精油がシクロデキストリンの空洞に取り込まれた「包接体」になっているかを確認しました。

次に、キトサン・ゼラチンのフィルムに微粒子を0.1%、0.2%、0.4%の割合で加えたものを作り、微粒子を含まないフィルムと比べました。測定した項目は、色や透明度、紫外線の通しにくさ、引っ張り強さ、含水量や水への溶けやすさ、水蒸気の通しにくさ、表面の水のなじみやすさ、抗酸化力（DPPHとABTSという2種類の試験で、有害な分子「ラジカル」を消す力を評価）、カビや細菌に対する抗菌性です。また、精油の主成分オイゲノールが酸性（pH3.5）と中性（pH7.0）の液中で、72時間にわたりどのように放出されるかも調べました。

保存試験には、地元市場で購入した大きさや熟度のそろった巨峰を使いました。何もしない対照群、市販のポリエチレン（PE）で包んだ群、微粒子0.4%のフィルム液でコーティングした群の3つに分け、4℃・湿度90%で15日間保存し、3日ごとに重さの減り方、硬さ、呼吸の速さ（二酸化炭素の放出量）、糖度、皮の色、酸の量、ビタミンC、還元糖を測りました。

主な報告結果

ブドウの保存試験では、15日後の重さの減少率が、コーティング群で9.58%と、PE包装群の12.71%、対照群の15.65%より低く抑えられました。論文はこれを、PE群より24.63%、対照群より38.79%低い値と報告しています。コーティング群の実は保存期間を通してふっくらと色つやを保ち、しわやへこみ、褐変は見られませんでした。一方、対照群では6日目までにしわが目立ち、9日目には大きく水分を失ってしおれました。

15日後の硬さはコーティング群6.84ニュートン、PE群6.36ニュートン、対照群5.19ニュートンでした。呼吸の速さは、対照群が3日目にピークを迎えたのに対し、PE群とコーティング群では6日目までピークが遅れ、15日後にはコーティング群が1キログラム1時間あたり二酸化炭素7.75ミリグラムと、対照群の11.39ミリグラムより31.96%低くなりました。ビタミンCは15日後、コーティング群が100グラムあたり6.71ミリグラムで、PE群の5.88ミリグラム、対照群の5.57ミリグラムを上回りました。糖度、酸の量、皮の明るさもコーティング群がより高い水準を保ちました。

フィルムそのものの性能では、微粒子を増やすほど引っ張り強さが上がり、微粒子を含まないフィルムの56.03メガパスカルから、0.4%のフィルムでは89.71メガパスカルへと60.11%増えました。波長280ナノメートルの紫外線の透過率は、微粒子なしの48.12%に対し、0.4%のフィルムでは4.93%まで下がりました。抗酸化力は、DPPH試験で微粒子なしの4.3%から89.6%へ、ABTS試験で15.3%から97.1%へ高まりました。また、フィルムはカビ（灰色かび病菌など2種）と細菌（黄色ブドウ球菌と大腸菌）の増殖を抑えたと報告されています。水蒸気の通りやすさや含水量は微粒子の追加で下がりましたが、表面は水になじみやすくなりました。

精油の放出は酸性条件のほうが速く、研究チームは、酸性でキトサンの鎖が膨らみ、フィルムの構造がすき間の多い状態になるためと説明しています。中性では構造が締まった状態に保たれ、放出は分子の拡散によってゆっくり進むと分析されました。微粒子の分析では、精油がシクロデキストリンの空洞に取り込まれていることを示す変化が確認され、熱に対する安定性も高まっていました。

この報告が示すこと

研究チームは、精油をシクロデキストリンに閉じ込めてキトサン・ゼラチンのフィルムに組み込むことで、強度や紫外線遮断、水蒸気の遮断といった物理的な守りと、抗菌・抗酸化の働きを一つの包装材料にまとめられると結論づけています。とくに、酸性で精油が速く出る性質は、表面が弱い酸性のブドウに使ううえで有利だと述べています。

一方で、論文は限界も挙げています。精油の放出試験は72時間までであり、15日間の保存結果は、コーティングによる遮断効果と抗菌・抗酸化の働きが合わさったものです。また、PE包装とコーティングでは形状や物質の移動の条件が異なり、ブドウの曲がった表面でのコーティングの実際の厚さや覆い方、均一さは直接測っていないため、重さの減少を抑えた要因のうち、どこまでが遮断効果で、どこまでが抗菌・抗酸化作用によるのかを切り分けることは難しいとしています。さらに、フィルムの耐水性や水への溶けにくさにはまだ改善の余地があると指摘しています。

原著論文の著者・所属：Cuixia Yang（College of Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China）、Penghui Wei（College of Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China）、Zhaotong Duan（College of Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China）、Tinghui Duan（College of Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China）、Mina Nan（College of Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China）、Huali Xue（College of Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China）、Yang Bi（College of Food Science and Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China）、Yan Yin（Agricultural Science and Technology Research Extension Center of Lanzhou, Lanzhou 730000, 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）：Cuixia Yang, Penghui Wei, Zhaotong Duan, et al. Biodegradable Chitosan Films Incorporated with β-Cyclodextrin Microcapsules Loaded Clove with Essential Oil for Table Grape Preservation. Foods（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-22. DOI: 10.3390/foods15172957. 原著ライセンス：CC BY.