TiO2@SiO2/キトサンコーティング|卵の室温保存における鮮度維持性能と検証

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概要
フッ素を含まない水ベースの超撥水コーティングにより、室温保存における卵の鮮度低下を抑制できることが報告された。TiO2@SiO2粒子とキトサンを用いたこのコーティングは、25 ± 1 °Cで49日間保存した卵の重量減少と微生物汚染を低減させた。これにより、冷蔵設備のない環境下での食品保存期間の延長や安全性の向上が期待される。
詳細

主要成果

研究チームは、TiO2@SiO2粒子とキトサンで構成される水ベースのフッ素フリー超撥水コーティングを開発し、室温保存における卵の品質維持性能を実証した。25 ± 1 °Cの環境下で49日間の保存試験を行った結果、このコーティング(H2O-CS/TiO2@SiO2)を施した卵は、重量減少率が約8.2%に抑えられた。これは、未処理の対照群が示した約10.8%という数値と比較して有意な減少である。

技術・詳細

本技術の核心は、フッ素系添加剤を使用せずに高い撥水性を実現した点にある。TiO2@SiO2粒子が無機構造修飾剤として機能し、水 repellency(撥水性)に必要な粗い表面テクスチャを形成している。コーティングの性能をガラスを用いて測定したところ、純粋なキトサンのみのコーティングでは静的水接触角が82.2°であったのに対し、TiO2@SiO2粒子を添加したエタノールベースの処方(EtOH-CS/TiO2@SiO2)では163.8°、水ベースの処方(H2O-CS/TiO2@SiO2)では171.5°まで向上した。

卵の内部品質に関する指標においても、保存49日時点でコーティング済みの卵はHaugh unit(ハウユニット)約50.8を維持した。また、卵白のpH変化や卵黄指数(yolk index)の変動が遅延したことも確認されており、これらは卵の鮮度を示す重要な指標となる。

微生物汚染の抑制効果についても顕著な結果が得られた。保存49日目におけるH2O-CS/TiO2@SiO2群の微生物数は、卵殻表面の総生存菌数が157.6 ± 17.3 CFU/egg、卵黄の総生存菌数が241.1 ± 25.6 CFU/eggであり、未処理の対照群に比べて汚染が低減していた。

背景・業界の文脈

通常、卵を室温で保存すると、水分喪失や品質劣化、微生物による汚染が急速に進行する。これを防ぐためのコーティング技術において、従来の超撥水剤にはフッ素化合物が用いられることが多かったが、環境負荷や安全性の観点からフッ素フリーの代替技術が求められていた。本研究では、生体適合性のあるキトサンと無機粒子を組み合わせることで、安全かつ高性能なバリア層を構築している。

今後の展望

食用部分への影響についても評価が行われており、H2O-CS/TiO2@SiO2コーティングを施した卵の総チタン(Ti)含有量は0.94 ± 0.07 mg/kgであり、未処理群の0.83 ± 0.08 mg/kgと大きな差がないことが示された。本研究の結果は、特定の試験条件および期間(49日間)におけるものであるが、フッ素フリーの水ベースコーティングが室温保存における卵の重量減少と微生物汚染を抑制し、内部品質を維持できることを結論づけている。本成果は、オープンアクセス論文として「Discover Food」誌に掲載された。

元記事: https://bioengineer.org/fluorine-free-superhydrophobic-coating-keeps-eggs-fresher-at-room-temperature/

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