2021-12-28 シンガポール・南洋（ナンヤン）理工大学(NTU)
・ NTU とハーバード大学が、有害な細菌から食品を保護して保存可能期間を数日間延長させる、生分解性のスマートフードパッケージ材料を開発。
・ 同材料は、 トウモロコシから得られるタンパク質のゼイン、セルロースナノ結晶とスターチの電界紡糸で形成したファイバーに、一般的な調理用ハーブのタイムや柑橘類に含まれるクエン酸等の天然抗菌性化合物数種類を含ませたもの。
・ 有害な細菌が分泌する酵素と相対湿度に反応して必要最低限量の抗菌性化合物を放出する設計により、数ヶ月間にわたり複数回の利用が可能。全抗菌性化合物がパッケージや食品の表面のあらゆる細菌の繁殖を阻止するため、調理済みの食品、生肉、果物や野菜等の多様な食品での利用の可能性が期待できる。
・ 細菌の酵素や高湿度に晒す研究室での実験では、パッケージのファイバーが抗菌性化合物を放出して大腸菌(E.Coli)、リステリア(Listeria)や真菌類を殺菌したことを確認。また、イチゴを包装する実験では、一般的なプラスチック製の容器のものでは 4 日間のところ、新パッケージでは 7 日間にわたって鮮度を維持した。
・ このような先進的な食品パッケージ材料の開発は、人類の緊急重要課題に対処する持続可能な解決方法を目標とする「NTU 2025 戦略プラン」に沿った、持続可能なフードテックソリューションの促進に向けた NTU の取り組みの一環。
・ 都市屋上農園のパイオニアであるシンガポール企業の ComCrop 社が同研究の独立評価を実施。パッケージング産業は化石燃料由来の合成プラスチックの最大の消費者であり、食品パッケージのプラスチックは環境を汚染するプラスチック廃棄物の大部分を占めている。
・ シンガポール国家環境庁のデータによれば、2018年に排出された176万トンの一般廃棄物の1/3がパッケージゴミ。そのうちの 55%がプラスチックでシンガポールの主要な廃棄物となっている。
・ 数年以内の商業化を目指し、産業パートナーとの本技術のスケールアップに取り組む。食品の安全性と品質を向上させる、バイオポリマーベースのパッケージ材料を作製する別の技術も開発中。
URL: https://www.ntu.edu.sg/news/detail/bacteria-killing-food-packaging-that-keeps-food-fresh
＜NEDO海外技術情報より＞
（関連情報)
ACS Applied Materials & Interfaces 掲載論文(アブストラクトのみ：全文は有料）
Enzyme- and Relative Humidity-Responsive Antimicrobial Fibers for Active Food Packaging
URL: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c12319
Abstract
Active food packaging materials that are sustainable, biodegradable, and capable of precise delivery of antimicrobial active ingredients (AIs) are in high demand. Here, we report the development of novel enzyme- and relative humidity (RH)-responsive antimicrobial fibers with an average diameter of 225 ± 50 nm, which can be deposited as a functional layer for packaging materials. Cellulose nanocrystals (CNCs), zein (protein), and starch were electrospun to form multistimuli-responsive fibers that incorporated a cocktail of both free nature-derived antimicrobials such as thyme oil, citric acid, and nisin and cyclodextrin-inclusion complexes (CD-ICs) of thyme oil, sorbic acid, and nisin. The multistimuli-responsive fibers were designed to release the free AIs and CD-ICs of AIs in response to enzyme and RH triggers, respectively. Enzyme-responsive release of free AIs is achieved due to the degradation of selected polymers, forming the backbone of the fibers. For instance, protease enzyme can degrade zein polymer, further accelerating the release of AIs from the fibers. Similarly, RH-responsive release is obtained due to the unique chemical nature of CD-ICs, enabling the release of AIs from the cavity at high RH. The successful synthesis of CD-ICs of AIs and incorporation of antimicrobials in the structure of the multistimuli-responsive fibers were confirmed by X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectrometry. Fibers were capable of releasing free AIs when triggered by microorganism-exudated enzymes in a dose-dependent manner and releasing CD-IC form of AIs in response to high relative humidity (95% RH). With 24 h of exposure, stimuli-responsive fibers significantly reduced the populations of foodborne pathogenic bacterial surrogates Escherichia coli (by ∼5 log unit) and Listeria innocua (by ∼5 log unit), as well as fungi Aspergillus fumigatus (by >1 log unit). More importantly, the fibers released more AIs at 95% RH than at 50% RH, which resulted in a higher population reduction of E. coli at 95% RH. Such biodegradable, nontoxic, and multistimuli-responsive antimicrobial fibers have great potential for broad applications as active and smart packaging systems.
