著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Molecules

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

アルカロイドは、薬用植物に広く含まれる窒素を含む化合物群です。抗酸化作用や抗菌作用が知られていることから、食品や収穫後の農産物を保存するための天然素材として関心を集めています。一方で、従来の抽出法は効率が低く、溶媒を多く使います。実際の食品で効果を確かめた例も少ないことが、実用化を妨げてきたと著者らは述べています。

研究チームが対象としたのは、薬用植物Eupatorium lindleyanumです。この植物はアルカロイドを主要な有効成分の一つとして含みます。その抽出液については、食品を腐らせる細菌や食中毒菌を抑えたという先行報告があります。ただし、これまでの抽出法には、長時間の加熱還流や抽出の繰り返し、多量の溶媒が必要でした。熱に弱い成分が分解するおそれもあります。

そこで研究チームは、超音波と「深共晶溶媒」を組み合わせた抽出法をこの植物に適用し、総アルカロイドを効率よく取り出す条件を探しました。さらに、得られた抽出液の抗酸化能と、収穫後のブドウを保存する効果を実際に確かめることを目指しました。

何を、どのように調べたか

深共晶溶媒は、水素結合を受け取る成分と与える成分を混ぜて加熱し、透明な液体にした溶媒です。組み合わせる成分によって性質を変えられます。研究チームはまず、有機酸系、糖・糖アルコール系、ポリオール系、アミド系、疎水性のものを含む18種類の深共晶溶媒を用意しました。そして、温度50 ℃、時間50分、原料1 gあたり液量20 mLという同じ超音波抽出条件で総アルカロイドの収量を比べました。

最も成績のよかった溶媒について、抽出時間、温度、液量と原料の比を一つずつ変える実験を行いました。続いて、複数の条件を同時に組み合わせて最適点を探す応答曲面法（15通りの条件）で、抽出条件を最適化しました。総アルカロイド量は市販の比色キットで測定しています。

抽出前後の植物組織は走査型電子顕微鏡で観察し、水で抽出した場合と比べました。抗酸化能は、DPPHとABTSという2種類のフリーラジカルを消す力で評価しました。

保存試験には巨峰を使いました。1群30粒の4群に分け、それぞれ蒸留水、抽出に使った溶媒だけ、溶媒抽出液、水抽出液を果皮に塗りました。25 ℃で8日間保存し、2日ごとに3粒ずつ取り出して、マロンジアルデヒド（MDA）とビタミンCの量を測りました。MDAは細胞膜の脂質が酸化されるとできる物質で、酸化による傷みの指標です。

さらに、ブドウを腐らせる主な原因である灰色かび病菌の胞子を果粒に接種しました。同じ4種類の液を注入したうえで25 ℃で6日間保存し、見た目の変化とMDA量を調べました。

主な報告結果

18種類の溶媒のうち、塩化コリンとクエン酸をモル比2対1で混ぜた溶媒が最も多く総アルカロイドを抽出しました。収量は124.5 mg/gで、ベタインとグルコースの溶媒（4.32 mg/g）の28.8倍でした。この溶媒で条件を最適化した結果、52分、42 ℃、原料1 gあたり液量39 mLの条件で、総アルカロイド収量は277.96 mg/gに達しました。

電子顕微鏡で観察すると、水抽出後の組織には限られた変化しか見られませんでした。これに対し、この溶媒を使った超音波抽出の後では、組織の構造がはっきり壊れていました。溶媒で得た抽出液は、水抽出液よりもDPPHとABTSのラジカルを消す力が高いと報告されています。

ブドウの保存試験では、どの群でも時間とともに品質が低下しました。その中で、溶媒抽出液を塗ったブドウは、しなびや傷みが少なく形を保っていました。8日目のMDA量は溶媒抽出液の群が最も低く、ほかのすべての群と統計的に有意な差がありました。ビタミンCも溶媒抽出液の群でよく保たれ、2、4、6日目には水だけの群と有意な差がありました。8日目にも数値は高かったものの、群間に有意な差はありませんでした。

灰色かび病菌を接種したブドウでは、6日目のMDA量（果実1 gあたり）が次のとおりでした。水だけの群が163.47 nmol、溶媒だけの群が146.54 nmol、水抽出液の群が142.03 nmol、溶媒抽出液の群が120.68 nmolです。溶媒抽出液の群は水だけの群より約26.2％低い値でした。溶媒だけでも水よりMDAが減る時点がありましたが、溶媒抽出液の群は2、4、6日目に溶媒だけの群より有意に低くなりました。見た目でも、灰色かびによる傷みが抑えられていました。

この報告が示すこと

研究チームは、超音波と深共晶溶媒を組み合わせた抽出法がこの植物のアルカロイドの回収を高めると結論づけています。また、この方法で得た抽出液が、収穫後の果実を守る天然の抗酸化系保存剤を開発するための一つの方向を示すとしています。ブドウを守る効果については、抽出液の抗酸化作用が関わっている可能性を挙げています。

一方で、著者らは次のような限界を明記しています。総アルカロイド量は特定の化合物を区別しない比色法による推定値で、成分ごとの分析は行っていません。灰色かび病菌の増殖を直接抑えたかどうかは調べておらず、抗菌作用によるものか、果実組織を酸化から守ったことによるものかは区別できません。溶媒そのものも防御に寄与した可能性があります。他の植物で報告された収量と単純に比べることも適切ではないとしています。実際の食品保存に使うには、規模の拡大、製造コスト、抽出液の安定性、安全性、法規制への適合をさらに検討する必要があると述べています。

原著論文の著者・所属：Zhimeng Xu（Jiangsu Key Laboratory of Regional Specific Resource Pharmaceutical Transformation, Huai’an University, Huai’an 223003, China; National & Local Joint Engineering Research Center for Mineral Salt Deep Utilization, Huai’an University, Huai’an 223003, China）、Hanbing Yuan（Jiangsu Key Laboratory of Regional Specific Resource Pharmaceutical Transformation, Huai’an University, Huai’an 223003, China）、Ling Li（Jiangsu Key Laboratory of Regional Specific Resource Pharmaceutical Transformation, Huai’an University, Huai’an 223003, China）、Yanwen Yu（Jiangsu Key Laboratory of Regional Specific Resource Pharmaceutical Transformation, Huai’an University, Huai’an 223003, China）、Menghan Guo（Jiangsu Key Laboratory of Regional Specific Resource Pharmaceutical Transformation, Huai’an University, Huai’an 223003, China）、Yanming Wang（Jiangsu Key Laboratory of Regional Specific Resource Pharmaceutical Transformation, Huai’an University, Huai’an 223003, China; National & Local Joint Engineering Research Center for Mineral Salt Deep Utilization, Huai’an University, Huai’an 223003, China）、Jun Yuan（Jiangsu Key Laboratory of Regional Specific Resource Pharmaceutical Transformation, Huai’an University, Huai’an 223003, China; National & Local Joint Engineering Research Center for Mineral Salt Deep Utilization, Huai’an University, Huai’an 223003, 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）：Zhimeng Xu, Hanbing Yuan, Ling Li, et al. Ultrasound-Assisted Deep Eutectic Solvent Extraction of Total Alkaloids from Eupatorium lindleyanum: Process Optimization and Preservation Application in Postharvest Grapes. Molecules（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-21. DOI: 10.3390/molecules31183352. 原著ライセンス：CC BY.