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

収穫後の果物は温度、光、酸素、微生物などの影響で傷みやすく、論文は、世界で収穫される果物の25〜50%が保存の不十分さから毎年腐敗しているという報告を紹介しています。石油由来のプラスチック包装や化学的な保存料には、手間や費用、健康への懸念といった課題があります。そのため、安全で生分解性があり、複数の働きを持つ包装材料が求められています。

研究チームが注目したのは、カニやエビの殻などから得られる多糖類のキトサンでできたフィルムに、栗の殻から取り出した抽出物を加える方法です。栗の殻の抽出物にはポリフェノールが含まれています。ただし、抽出物をキトサンの中に均一に混ぜ込む方法についての報告は少ないとされています。そこで研究チームは、塩化コリンと乳酸を混ぜて作る「深共晶溶媒（DES）」を両者の橋渡し役として使いました。DESは2種類の成分を混ぜると融点が下がって液体になる溶媒です。研究の狙いは、この3成分のフィルムの性質と構造を調べ、イチゴの保存にどれだけ役立つかを確かめることでした。

何を、どのように調べたか

DESは塩化コリンと乳酸をモル比1対2で混ぜ、80℃で加熱しながら透明になるまでかき混ぜて作りました。栗の殻の抽出物は、中国河北省で集めた栗の殻を粉末にし、50%エタノール中で超音波を当てて取り出しました。キトサンとDESだけのフィルムを基準とし、これに抽出物を1%、3%、5%加えた3種類のフィルムを作って比べました。

フィルムについては、色と不透明度、紫外線から近赤外線までの光の透過、引っ張り強さと伸び、水蒸気と酸素の通しにくさ、表面の水のはじき方を測りました。抗酸化力は、DPPHとABTSという2種類のラジカルを消す割合で評価しました。抗菌性は大腸菌と黄色ブドウ球菌を使い、寒天培地上で菌が育たない範囲の大きさで評価しました。なお、抗菌性の試験は乾燥したフィルムではなく、フィルムを作る前の液で行われています。安全性の目安として、緑豆のもやしの発芽と生育も調べました。

構造面では、加熱したときの重さの減り方、電子顕微鏡による表面と断面の観察、赤外分光法、X線回折で分子の結びつきや結晶の状態を調べました。さらに、抽出物に多く含まれるポリフェノール2種（カロメラノールFとカテキン）について、コンピューター上で分子同士の結合のしかたを予測する分子ドッキングも行いました。

イチゴの保存試験では、容器に入れたイチゴを各フィルムで覆い、何も覆わない群を対照としました。25℃で8日間保存し、重さの減少率、腐敗率、硬さ、pH、酸の量（滴定酸度）を毎日測りました。腐敗率は1群10個のイチゴで3回繰り返して調べ、カビの斑点が出たものを腐敗と判定しました。

主な報告結果

8日間保存した後の腐敗率は、覆わなかった対照群でほぼ100%でした。キトサンとDESだけのフィルムでは66.67%、抽出物1%では63.33%、3%では53.33%、5%では36.67%となり、抽出物が多いほど腐敗が少なくなりました。論文は、5%のフィルムの腐敗率が対照群より60.00%低かったと報告しています。

8日後の重さの減少率は、対照群の52.22%に対し、抽出物5%のフィルムでは29.69%で、22.53ポイント低くなりました。硬さはどの群でも保存中に低下しましたが、8日後に対照群が0.22ニュートンだったのに対し、抽出物入りのフィルムで覆った群は0.30〜0.33ニュートンを保ち、対照群より37.10〜47.96%高い値でした。保存が進むとpHは上がり、酸の量は減りました。8日後のpHは、抽出物5%の群で3.82となり、対照群やキトサンとDESだけの群より有意に低い値でした。

フィルムそのものの性質では、抽出物を増やすほど色が淡い黄色から淡い赤褐色へ変わり、紫外線を通しにくくなりました。5%では波長200〜350ナノメートルの光の透過がほぼゼロになりました。引っ張り強さは抽出物3%で最大の22.99メガパスカルとなり、キトサンとDESだけのフィルムを大きく上回りました。一方、破断するまでの伸びは抽出物が増えるほど小さくなりました。

熱への強さも高まりました。600℃まで加熱した後に残った重さは、抽出物5%のフィルムで元の41%となり、キトサンとDESだけのフィルムの26%を上回りました。電子顕微鏡で見ると、キトサンとDESだけのフィルムの断面にははっきりした穴がありました。抽出物を1〜3%加えると穴が減って緻密になりましたが、5%では細かい粒の集まりが見られました。分子ドッキングでは、DESとキトサンの間に4本の水素結合ができると予測され、DESが両者を橋渡しする可能性が示されました。

この報告が示すこと

研究チームは、DESがフィルムに柔軟性を与える役割を果たし、栗の殻の抽出物がフィルムを作る液の抗酸化力と抗菌力を高めたと結論づけています。また、DESを介して抽出物とキトサンが水素結合で結びつき、緻密な構造ができたと考えています。そのうえで、栗の殻の抽出物はキトサンフィルムの保存性能を高める成分として使えるとしています。廃棄物である栗の殻を有効に活用する道を示した点も、この研究の意義として挙げられています。

論文が示した、フィルムがイチゴの腐敗を遅らせる仕組みは、酸素や水蒸気を通しにくいこと、紫外線を遮ること、抗酸化性や抗菌性を持つことなどです。ただし、これらは考えられる説明として示されたもので、DESの橋渡し役も推測とされています。抗菌性はフィルムではなくフィルムを作る液で調べられています。また、抽出物を5%まで増やすと成分が部分的に固まり、色むらや断面の均一さの低下が見られました。DESが結びつける余地に限りがあるためと考えられています。

原著論文の著者・所属：Jialin Xue（Chestnut Research Center, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066604, China; College of Food Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066600, China）、Yating Sun（Chestnut Research Center, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066604, China; College of Food Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066600, China）、Meng Wang（Chestnut Research Center, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066604, China）、Lixiang Huai（Chestnut Research Center, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066604, China; College of Food Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066600, China）、Yuting Xiao（Chestnut Research Center, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066604, China; College of Food Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066600, China）、Zhenyin Lu（Chestnut Research Center, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066604, China; College of Food Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066600, China）、Zhongxu Li（Chestnut Research Center, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066604, China; College of Food Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066600, China）、Xianjin Zhou（Bazhoujiamu Agroscience Co., Ltd., Korla 841000, China）、Haoran Wang（Chestnut Research Center, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066604, China; College of Food Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066600, China）、Ruiguo Cui（Chestnut Research Center, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066604, China; College of Food Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066600, China）、Lijun Song（Chestnut Research Center, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066604, China; Hebei Fruit Processing Technology Innovation Center, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066600, China; Hebei Key Laboratory of Natural Products Activity Components and Function, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066004, 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）：Jialin Xue, Yating Sun, Meng Wang, et al. Reinforced Chitosan Active Film with Deep Eutectic Solvent and Chestnut Shell Extract: Physicochemical Characteristics, Structure, and Application in Strawberry Preservation. Foods（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-11. DOI: 10.3390/foods15183217. 原著ライセンス：CC BY.