農産廃棄物から高機能食品包装を開発ーカボチャ皮を活用し、鮮度保持と食品ロス削減に貢献ー

2026-06-30 九州大学

九州大学大学院農学研究院の研究グループは、廃棄されるカボチャの皮からカーボンクオンタムドット(CQDs)を合成し、生分解性食品包装フィルムに添加することで、高機能な食品包装材料を開発した。CQDsは水熱処理により作製され、紫外線吸収性と抗酸化性を有する。これをカルボキシメチルセルロース(CMC)とゼラチンからなる生分解性フィルムに添加した結果、引張強度が向上し、水蒸気透過性が低下して水分移動を抑制するとともに、紫外線遮断性や抗酸化活性も大幅に向上した。ミニトマトの保存試験では、CQDs添加フィルムが微生物の増殖を抑え、重量減少や軟化を防ぎ、鮮度保持効果を示した。特にCQDsを3%添加したフィルムが最も高い保存性能を示した。本技術は、農産廃棄物を高付加価値材料へ転換すると同時に、食品ロス削減とプラスチック使用量の低減を実現する持続可能な食品包装技術として期待される。今後は食品ごとの最適条件や安全性評価、量産技術の確立を進め、数年以内の実用化を目指す。

農産廃棄物から高機能食品包装を開発ーカボチャ皮を活用し、鮮度保持と食品ロス削減に貢献ー
参考図:CQDs含有フィルムによるミニトマトの保存効果 (出典(一部改変):Reshaka Kavindi et al., Food Research International (2026), CC BY 4.0)

<関連情報>

カボチャの皮の廃棄物由来のカーボン量子ドットで強化されたカルボキシメチルセルロース/ゼラチン複合材料を用いた活性食品包装の開発 Development of active food packaging using carboxymethyl cellulose/gelatin composites reinforced with carbon quantum dots derived from pumpkin peel waste

M.A. Reshaka Kavindi, Francis Ngwane Nkede, Fanze Meng, Mohammad Hamayoon Wardak, Yan Xirui, Tanvir Ahamed, Fumina Tanaka, K.S.P. Amaratunga, Fumihiko Tanaka
Food Research International  Available online: 30 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodres.2026.119344

Highlights

  • CMC/Gel based biodegradable films were prepared with pumpkin peel waste derived carbon nanofiller.
  • Films with CMC/Gel/PP_CQDs 3% presented excellent UV-blocking and antioxidant capacity.
  • Incorporation of CQDs enhanced the mechanical properties as well as water contact angle.

Abstract

Carbon quantum dots (CQDs) were synthesized from pumpkin peel waste by a hydrothermal method and embedded in carboxymethyl cellulose (CMC) and gelatin (Gel) to develop a biodegradable and functional food packaging for preserving fruits. The CQDs were uniformly dispersed in the CMC/Gel solution, forming an unbroken, compact film with strong bonds within the polymer chains. The tensile strength of CQDs incorporated films increased by 78–147% compared to the control sample. Interestingly, the 3% CQDs concentrated on film exhibited 72.5 ± 1.3% and 94.3 ± 2.1% UV-A and UV-B blocking capabilities, respectively, while the water vapor permeability decreased by 12.32%. Also, the water contact angle of the films was expanded by 12.87–26.14% with the addition of CQDs. The CMC/Gel/PP_CQDs 3% film exhibited the potent antioxidant efficacy (88.58%) against the DPPH. CQDs incorporated formulations did show a strong resistance effect against the microbial pathogens and non-toxic at concentrations below 2 mg/mL in the human colorectal adenocarcinoma cells (Caco-2) lines. Cherry tomatoes packaged with CMC/Gel/PP_CQDs 3% composite film exhibited the best quality preservation among all the formulations.

1202農芸化学
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