著者の所属・活動拠点の国は、トルコです。

掲載誌：Polymers

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

ペクチンは、食品にとろみをつけたり固めたりするために使われる植物由来の成分で、主に柑橘類の皮から作られています。需要が高まるなか、農業や食品工場で出る廃棄物から、環境への負担が少ない方法でペクチンを回収することが重要になっています。研究チームによると、従来の抽出法には、時間がかかる、収量や品質が低い、大量の排水が出るといった問題があります。

キャベツの漬物は世界中で食べられていますが、製造時に多くの廃棄物が出ます。今回廃棄物を提供したトルコの地元工場では、製造と品質管理の過程で平均10%が失われ、そのまま利用されていません。研究チームは、この漬物キャベツの廃棄物から、電子レンジと同じ原理のマイクロ波加熱でペクチンを取り出す方法を検討しました。さらに、取り出したペクチンの性質を調べ、砂糖を減らしたジャムに使えるかを確かめることを目指しました。

ジャムは砂糖を多く含む食品ですが、砂糖を減らすと粘りが弱くなりやすいという課題があります。そこで注目されるのが「低メトキシルペクチン」です。これは、カルシウムなどがあれば砂糖が少なくてもゲル状に固まるタイプのペクチンです。

何を、どのように調べたか

材料には、トルコ・バイブルトの漬物工場から提供された発酵キャベツの廃棄物を使いました。蒸留水に浸けて塩分を抜き、乾燥させてから粉砕しました。この粉10gを、クエン酸で酸性にした水に1対20の割合で混ぜ、マイクロ波を当てて抽出しました。

条件は三つを組み合わせて変えました。マイクロ波の出力は231、385、539Wの3段階、照射時間は60、90、120秒の3段階、酸性度（pH）は1.5、2.0、2.5の3段階です。収量が最も高くなる組み合わせは、少ない実験回数で条件の影響を数式に表す統計的な実験計画法を使って探しました。抽出液からはエタノールでペクチンを沈殿させ、精製と乾燥を行いました。

得られたペクチンについては、主成分であるガラクツロン酸の割合、エステル化度（低メトキシルかどうかの目安）、分子量、構成する糖の種類を測りました。赤外分光、核磁気共鳴、電子顕微鏡による構造の観察も行いました。さらに、水や油を抱え込む力、油と水を混ぜた状態を保つ力（乳化性とその安定性）も調べました。

応用試験として、マルメロ（西洋カリン）のジャムを3種類作って比べました。一つは今回のペクチンを1%加えたもの、残りの二つは比較用で、ペクチンを加えないものと、市販のリンゴ由来ペクチンを加えたものです。ペクチン入りのジャムには塩化カルシウムと44%の砂糖を加え、糖度の指標であるBrix値が45%以上になるまで煮詰めました。そのうえで、糖度、pH、酸度、ポリフェノール量、抗酸化活性、粘りや弾力などの性質を測りました。抽出にかかった電力量と二酸化炭素排出量も計算しました。

主な報告結果

収量が最も高くなる条件は、出力539W、照射時間116秒、pH1.5でした。この条件での予測収量は22.13%で、実際に試した収量は22.53%（乾燥廃棄物の重さに対するペクチンの重さ）でした。三つの条件はいずれも収量に影響し、なかでもpHの影響が最も大きいと報告されています。研究チームの以前の研究では、同じ廃棄物から従来法で14.14%、超音波を使った45分の抽出で30.32%の収量が得られていました。今回の方法は、2分足らずという短い時間で抽出できる点が強調されています。

得られたペクチンのガラクツロン酸含量は81.28%でした。これは、FAO/WHO合同食品添加物専門家委員会が推奨する65%以上を上回ります。エステル化度は23.89%で、低メトキシルペクチンにあたります。赤外分光の結果もエステル化度が低いことを支持しました。重さを考慮した平均の分子量は1.20MDa（メガダルトン）でした。

このペクチンは、1gあたり9.36gの水と1.18gの油を保持しました。水を保持する力は、以前の研究の超音波抽出や従来法によるペクチンより高い値でした。乳化活性は53.43%でした。乳化の安定性は、4℃では1日後92.15%、30日後82.35%と下がりました。一方、室温では1日後の84.21%を30日後も保ちました。30日後には、保存温度による有意な差はありませんでした。

ジャムでは、今回のペクチンを使ったものの糖度が比較用の2種類より有意に低くなりました。pHは3種類とも3.25〜3.26でした。抗酸化活性は、リンゴペクチン入り、ペクチンなし、今回のペクチン入りの順に高い結果でした。粘りと弾力の測定では、3種類とも、弾性を示す値（貯蔵弾性率）が粘性を示す値（損失弾性率）を全周波数域で上回り、ゲルのような性質を示しました。ただし、今回のペクチン入りジャムは、比較用の2種類より粘度や弾性率が低くなりました。

抽出に必要なエネルギーは、ペクチン1gあたり約7Wh、二酸化炭素排出量は約3gと計算されました。研究チームは、超音波抽出を用いた以前の研究よりかなり低い値だと報告しています。

この報告が示すこと

研究チームは、漬物キャベツの廃棄物がマイクロ波抽出によって新たなペクチン源になりうると結論づけました。マイクロ波抽出は超音波抽出や従来法より短時間で済み、食品にも使われるクエン酸を溶媒に使った点も、環境にやさしい抽出という目標に合うとしています。また、得られたペクチンが低メトキシル型であることから、砂糖を減らしたジャムへの利用を試しました。研究チームは、このペクチンの添加がリンゴペクチンの場合と同様にジャムのゲル的な性質をもたらしたと述べ、食品廃棄物を価値ある素材に変える取り組みの一例と位置づけています。

一方で研究チームは、今回作ったジャムは糖度が70を下回るため、日持ちが短くなる可能性があると指摘しています。

原著論文の著者・所属：Fatma Cebeci Aydın（Department of Nutrition and Dietetics, Faculty of Health Sciences, Bayburt University, 69000 Bayburt, Türkiye）、Tayyibe Erten（Department of Nutrition and Dietetics, Faculty of Health Sciences, Bayburt University, 69000 Bayburt, Türkiye）

※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）：Fatma Cebeci Aydın, Tayyibe Erten. Microwave-Assisted Extraction of Pectin from Pickled Cabbage Waste: Process Optimisation, Characterisation and Application in Low-Sugar Jam. Polymers（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-09. DOI: 10.3390/polym18182200. 原著ライセンス：CC BY.