オリーブオイルをベースにしたフィルムが、まもなく食品用プラスチック包装に取って代わるかもしれない
トルコの研究者たちは、酸化を遅らせることで生鮮食品の保存期間を延ばすことのできる生分解性オイルフィルムを開発した。
新たな研究によると、エクストラバージンオリーブオイルは、環境に優しい食品用保護コーティング材である「オレフィルム」の主要成分として有効に活用できる可能性があることが示された。
この研究を執筆したトルコの研究者らによると、これらの新素材は、食品包装におけるプラスチックの有力な代替品となる可能性があるという。
これらは自然界で速やかに分解されるため、深刻な環境汚染を引き起こすことはありません。オレオフィルムは、化石燃料への依存度を低減することで、カーボンフットプリントを削減します。
研究者たちは、オレオフィルムを製造するためのシンプルで効果的な手法を開発し、この素材を現在の業界標準と競合できるレベルに一歩近づけた。
「従来のプラスチックフィルムは耐久性が高く、輸送や保管中の信頼性を確保しています」と、トルコ・シャンルウルファにあるハラン大学工学部の研究者、ビュレント・バシイギット氏は Olive Oil Times に語った。
関連記事：オリーブ搾油の副産物が飼料の品質向上につながる可能性「その他の利点としては、低コスト、軽量、加工が容易、そして優れたバリア性があることが挙げられます」と彼は付け加えた。「しかし、石油由来の従来のプラスチックフィルムは生分解されず、自然界に長期間残留してしまいます。」
「さらに、従来のプラスチックフィルムの天然構造に含まれる有害な化学物質が、包装された食品や飲料に溶出する恐れがある」とバシュイギット氏は指摘した。
生分解性で食用可能なオイルポリマーをベースにしたオレフィルムは、プラスチックに比べて大きな優位性を持っている可能性があります。
「その最も顕著な特徴は、自然界で素早く分解されるため、深刻な環境汚染を引き起こさないことです」とバシイギット氏は述べた。「オレオフィルムは、化石燃料への依存度を低減することで、カーボンフットプリントを削減します。」
一般的に、プラスチックフィルムは、ポリエチレンやポリプロピレンなど、化石燃料由来の合成ポリマーから作られている。
さらに、こうしたプラスチックフィルムの製造はエネルギー集約的なプロセスですが、他の多くの産業分野とは異なり、規模の経済により非常にコスト効率が高くなっています。
他の生分解性フィルムに比べ、オレオフィルムの主な利点は、その弾力性と柔軟性です。また、極端な温度変化にさらされた場合でも、はるかに安定しています。
研究者によると、オレオフィルの化学構造により、食品や飲料への化学物質の漏出リスクが大幅に低減されます。
オレオフィルムは湿気にさらされても容易に溶解したり分解したりせず、水も容易に透過しない。「オレオフィルムは耐水性があり、透水性が低い」とバシュイギット氏は確認した。
「オレオフィルムは、疎水性および油性成分からなるフィルムで構成されているため、特に油分や水分を多く含む食品を保護する有望なシステムとなり得る」と彼は述べた。
「これらのフィルムは、酸化を防ぎ、水分の損失を減らし、防水バリアを形成することで、食品の保存期間を延長することができます」と彼は付け加えた。
オレフィルムで簡単に包装できる食品には、チョコレート製品、チーズ、加工肉、クラッカーなどがあります。
さらに、果物や野菜などの生鮮食品の保護にも非常に効果的であることが証明されています。
「果物や野菜の組織が劣化する主な理由の一つは、その組織から水分が失われることです」と、Başyiğit 氏は述べています。 「オレフィルムの疎水性という性質を考えると、包装内の水分バランスを維持することが期待されます」
「したがって、これらのフィルムモデルは、あらゆる果物や野菜における水分損失を低減することで、収縮や硬化を防ぐのに役立つ可能性があります」と彼は付け加えた。 「オリーブオイルなどの天然油には、抗菌・抗真菌作用があり、細菌や真菌の増殖を抑制することで食品の腐敗を遅らせるのに役立ちます。」
エクストラバージンオリーブオイルは、研究チームが開発した「オレフィルム」製造法の主要成分であり、他の生分解性オイルよりも高い効果が実証されています。
「オリーブオイルは、その特有の構造により、最終製品に抗酸化作用をもたらします」 とバシュイギット氏は述べ、エクストラバージンオリーブオイルに含まれるトコフェロール（ビタミンE）やフェノール化合物の存在に言及した。
「フィルムにおける潜在的な酸化を防止または遅延させるには、オリーブオイルにこれらの成分が含まれていることが極めて重要です」と彼は付け加えた。「酸化による劣化を防止または遅延させることで、包装フィルムの寿命が延びます。」
エキストラバージンオリーブオイルは、主にオレイン酸を中心とした一価不飽和脂肪酸を豊富に含んでいるため、多価不飽和脂肪酸と比較して酸化に対する保護効果が高く、他の油よりも効果的であることが確認された。
「飽和脂肪酸や多価不飽和脂肪酸を多く含む油は、オレオフィルの硬化や軟化を引き起こす可能性があります」とバシュイギット氏は述べた。エキストラバージンオリーブオイルのバランスの取れた不飽和脂肪酸含有量が、より効率的な選択肢となっている。
関連情報：オリーブ廃棄物をスーパーキャパシタに変えるプロジェクトオリーブオイルに含まれるフェノール類やトコフェロールは酸化ダメージを軽減するが、この特性はオレフィルムによるコーティングによってさらに強化される。
「オレフィルムにエクストラバージンオリーブオイルを配合することで、最終製品の抗酸化特性を高めることができるかもしれません」とバシイギット氏は述べた。「さらに、抗酸化化合物はフィルムを通して食品内に拡散することで、食品を保護する可能性があります。」
「オリーブオイルを含むフィルムは、フィルム材料と被覆製品の双方の抗酸化能力を高めることで、保存期間を延長し、栄養価を維持し、酸化による劣化を防ぐことができます」 と彼は付け加えた。
オレフィルムにエクストラバージンオリーブオイルが含まれていることで、その生分解性がさらに高まる。
「オリーブオイルに含まれるオレイン酸、フェノール化合物、トコフェロールは、生分解性を高めることができます」とBaşyiğit氏は述べた。 「フェノール化合物は、微生物の酵素反応を促進することで分解を助長します。」
オリーブオイルをベースとしたオレフィルムは、超音波乳化技術を用いてタンパク質と脂質を結合させることで製造された。 このプロセスでは、高周波の音波を用いて、混ざり合わない 2 種類の液体の混合物であるエマルジョンを生成・安定化させます。
製造は、大豆タンパク質加水分解物、ゼラチン、エクストラバージンオリーブオイル、ステアリン酸、レシチンを含むオレオゲルの調製から始まりました。
タンパク質相と脂質相を 1 対 1 の比率で混合し、高出力の超音波処理を行いました。これは、高周波の音波（超音波）によって流体中の粒子を撹拌するものです。
このプロセスにより、エマルジョンの安定性と均質性が向上しました。オレオゲルが形成されると、柔軟性を高めるためにグリセロールと混合されました。
気泡を除去するための超音波脱気処理を行った後、混合物を室温で 24 時間乾燥させました。
その結果、厚さ 0.18～0.25 ミリメートルのオレオフィルムが得られ、耐水性があり、ガス透過性が低いことが確認されました。つまり、酸素、二酸化炭素、水蒸気がこのバリアを容易に通過できないということです。
この方法により、最適な柔軟性、強度、およびバリア特性に必要な超音波出力が特定され、切りたてのパイナップルを用いてその性能が成功裏に検証されました。
「親水性および疎水性の構造を含むフィルムにおいて、超音波乳化は、均質性を高めることでフィルムの品質を向上させる重要な技術です」と、Başyiğit 氏は説明しています。 「超音波乳化は相分離を防ぎ、長期間にわたって安定性を維持する、機械的に強靭で機能的なフィルムの作製を可能にします。」
研究者らは、オレオフィルムのさらなる開発を支援し、従来のプラスチック系フィルムの商業的に実現可能な代替品とするためには、さらなる投資と研究が必要であると警告した。
また、研究者らは、依然として大きな課題が残されていると付け加えた。
オレオフィルムは、現在の業界標準よりも破れやすく、機械的強度や柔軟性の点ではまだ競争力がない。また、これらの新しいフィルムでは、現時点では真空包装も不可能です。
「プラスチックの大量生産はすでに確立されており、そのコストも非常に低いままですが、オレオフィルムは未だ規模の経済を達成できていません」とBaşyiğit氏は述べた。 「長期的には、これらの課題が克服されれば、オレオフィルムは環境に優しい代替品となり得るでしょう。」
研究者たちの次のステップは、食品包装への利用を拡大し、その他の応用可能性を探ることです。
「長期的には、オレオフィラムを生物医学分野に応用することも可能です」とバシュイギット氏は述べた。「その文脈では、薬物送達システムや創傷被覆材などの用途に活用される可能性があります。」
「しかし、石油由来のフィルムと同等の熱的・機械的特性を備えるよう、オレオフィルの特性を向上させるための研究を行うことが不可欠です」と彼は結論付けた。