著者の所属・活動拠点の国は、パキスタン、アラブ首長国連邦、ヨルダンです。

掲載誌：International Journal of Molecular Sciences

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

バジル（Ocimum basilicum）の葉からは、リナロールやエストラゴールなどの香り成分を含む精油が得られます。研究チームによると、精油の取り出し方として水蒸気蒸留、水と一緒に煮る水蒸留、有機溶媒による抽出などが使われてきました。しかしこれらには、回収効率が低い、熱で揮発成分が壊れる、溶媒が残る、費用が高いといった難点があります。精油の性質は取り出し方に大きく左右されるため、方法の開発と最適化が課題になっていました。

そこで研究チームが注目したのが「天然の深共晶溶媒（NaDES）」です。糖や有機酸など食品にも使われる成分を混ぜると、水素結合によって融点の低い液体ができます。揮発しにくく、植物の細胞壁を崩して成分を放出させやすいとされています。著者らは、ブドウ糖とクエン酸から作るNaDESを水蒸留に組み込んでバジル精油を取り出した研究はこれまでなかったとしています。そのうえで、精油が最もよく取れる条件を見つけること、得られた精油の抗酸化・抗菌・蚊よけの働きを調べることを目的にしました。

何を、どのように調べたか

研究チームはまず、ブドウ糖・クエン酸・水を等モル比（1:1:1）で混ぜ、80 °Cでかき混ぜて透明な溶媒を作りました。赤外分光（FT-IR）で分子どうしの結びつきを確かめ、温度や水の量によって粘り気（粘度）と密度がどう変わるかも測りました。

次に、クレベンジャー型と呼ばれる精油用の蒸留装置で、このNaDESを水に加えてバジルの葉を蒸留しました。精油の取れる量を左右する条件として、NaDESの割合、葉の重さに対する液量の比、加熱温度、蒸留時間の4つを取り上げています。最初は条件を一つずつ変えて影響を確認しました。その後、複数の条件を組み合わせて実験し、結果を数式で近似して最適条件を探す「応答曲面法（RSM）」で解析しました。同じ実験データは、入力と出力の複雑な関係を学習する計算モデル「人工ニューラルネットワーク（ANN）」にも与え、取れる量の予測精度を両者で比べました。予測された最適条件では、改めて実際に蒸留して確かめています。

得られた精油については、ガスクロマトグラフィー質量分析（GC-MS）で成分を調べ、NaDESを使わない通常の水蒸留で得た精油と比べました。生物学的な働きは3種類の試験で評価しました。抗菌性は寒天培地に開けた穴に精油を入れ、周りに菌が育たない範囲の広さを測る方法で、黄色ブドウ球菌や大腸菌などを相手に調べました。抗酸化性は、DPPHと呼ばれる不安定な分子（ラジカル）をどれだけ消せるかで評価し、ビタミンC（アスコルビン酸）を比較の基準にしました。蚊よけ効果は、ネッタイシマカ50匹を入れた箱で試しました。精油を量を変えて含ませた綿の近くに寄ってくる蚊の数を数え、標準的な虫よけ成分DEETと比べています。

主な報告結果

最も多く精油が取れると予測された条件は、NaDES 31.6%、液量と葉の比7.18 mL/g、温度70 °C、蒸留時間210分でした。この条件での予測収量は葉1 kgあたり43.83 mLで、実際に蒸留して確かめた収量は葉1 kgあたり41.00 ± 0.27 mLでした。

予測精度を比べると、今回のデータの範囲ではANNのほうがRSMより誤差が小さい結果でした。たとえば相対標準偏差はANN 2.08%、RSM 4.72%、二乗平均平方根誤差はANN 0.65、RSM 0.85でした。

成分分析では、NaDESを使った精油について13種類の成分が報告されました。最も多かったのはリナロールで、全ピーク面積の24.32%を占めました。今回対照とした通常の水蒸留の精油では、リナロールが41.66%と多い一方、エストラゴールは検出されませんでした。T-カジノールなど、NaDESを使った精油にだけ見られた成分もありました。

研究チームは、先行研究の報告とも比べています。水蒸気蒸留や水蒸留ではエストラゴールがそれぞれ70〜79%、約85%と大半を占め、マイクロ波を使った抽出では約10%にとどまったと報告されています。これらの先行報告と比べて、NaDESを使った今回の精油はリナロールとエストラゴールがともに含まれる釣り合いのとれた構成で、脂肪酸やほかのテルペン類も含む多様な成分だと著者らは述べています。

生物学的な働きは、いずれも量が増えるほど強くなりました。抗菌試験では黄色ブドウ球菌が最も影響を受けやすく、大腸菌などのグラム陰性菌への効き目は最も弱い結果でした。菌の増殖を抑える最小濃度は、グラム陰性菌のパスツレラ・ムルトシダに対して3.125%（体積比）と報告されています。抗酸化試験では、最も多い1000 µLの精油でラジカルの88.17 ± 0.43%を消し、基準としたビタミンCに近い働きを示しました。蚊よけ試験では、忌避率が200 µLで39.57 ± 0.35%、1000 µLで97.11 ± 0.35%まで上がりました。最大量ではDEETと同程度の効果を示し、半分の蚊を遠ざける量は407 µLと見積もられました。

この報告が示すこと

研究チームは、ブドウ糖・クエン酸・水からなるNaDESを蒸留に組み合わせる方法が、有害な有機溶媒に代わる持続可能で効率的なバジル精油の取り出し方になりうると結論づけています。また、取り出し方を変えることで精油の成分構成そのものを調整できる可能性も示しました。

一方で、著者ら自身がいくつかの注意点を挙げています。成分の同定は質量スペクトルのライブラリとの照合によるもので、比較用の標準物質などでは確認していません。そのため報告された成分は暫定的な同定とされています。ANNがRSMより良い成績を示した点も、使った実験の回数が限られるため慎重に受け止めるべきで、ANNが一般に優れているという証拠ではないとしています。さらに、規模を大きくした場合の検討、精油の安全性・毒性、保存中の安定性は、今後調べる必要がある課題として残されています。

原著論文の著者・所属：Iqra Khan（Division of Science and Technology, University of Education, Lahore-54000, Pakistan）、Sumia Akram（Division of Science and Technology, University of Education, Lahore-54000, Pakistan）、Zainab Liaqat（Department of Chemistry, Government College University, Lahore-54770, Pakistan）、Faizan Waseem Butt（Department of Chemistry, Government College University, Lahore-54770, Pakistan）、Haroon Iftikhar（Department of Chemistry, Government College University, Lahore-54770, Pakistan）、Noor Ul Ain Khalid（Department of Chemistry, Government College University, Lahore-54770, Pakistan）、Rizwan Ashraf（Department of Biology, Chemistry and Environmental Sciences, American University of Sharjah, Sharjah P.O. Box 26666, United Arab Emirates; Department of Chemistry, University of Agriculture, Faisalabad 38040, Pakistan）、Imad A. Abu-Yousef（Department of Biology, Chemistry and Environmental Sciences, American University of Sharjah, Sharjah P.O. Box 26666, United Arab Emirates）、Amin F. Majdalawieh（Department of Biology, Chemistry and Environmental Sciences, American University of Sharjah, Sharjah P.O. Box 26666, United Arab Emirates）、Raed A. Al-Qawasmeh（Advanced Biotechnology Center, Research Institute for Sciences and Engineering, University of Sharjah, Sharjah P.O. Box 27272, United Arab Emirates; Department of Chemistry, The University of Jordan, Amman 11942, Jordan; Department of Chemistry, University of Sharjah, Sharjah P.O. Box 27272, United Arab Emirates）、Mohamed El-Naggar（Advanced Biotechnology Center, Research Institute for Sciences and Engineering, University of Sharjah, Sharjah P.O. Box 27272, United Arab Emirates; Department of Chemistry, University of Sharjah, Sharjah P.O. Box 27272, United Arab Emirates）、Muhammad Mushtaq（Department of Chemistry, Government College University, Lahore-54770, Pakistan）

※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）：Iqra Khan, Sumia Akram, Zainab Liaqat, et al. Hybrid Application of RSM and ANN to Optimize Natural Deep Eutectic Solvent-Based Distillation of Ocimum basilicum Essential Oil and Its Biological Activities. International Journal of Molecular Sciences（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-27. DOI: 10.3390/ijms27177692. 原著ライセンス：CC BY.