シクロデキストリンカルボキシレートは、幅広い適用条件におけるナイシンの安定性と活性を向上させます。

npj 食の科学 第 7 巻、記事番号: 20 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

ナイシンは、グラム陽性菌に対して優れた抗菌活性を示す天然のバクテリオシンです。 ナイシンは酸性条件下で良好な溶解性、安定性、活性を有しますが、溶液のpHが6.0を超えると溶解性、安定性、活性が低下し、抗菌剤としてのナイシンの工業的応用範囲が大幅に制限されました。 この研究では、この欠点を克服するために、ナイシンとシクロデキストリンカルボキシレート、コハク酸-β-シクロデキストリン（SACD）との複合体形成の可能性を調査しました。 ナイシンと SACD の間に強い水素結合が見られ、ナイシン - SACD 複合体の形成が促進されました。 これらの複合体は、中性およびアルカリ性条件下で良好な溶解性を示し、高蒸気滅菌処理中に高い pH 値に保持された後も良好な安定性を示しました。 さらに、ナイシン-SACD複合体は、モデルグラム陽性菌（黄色ブドウ球菌）に対して抗菌活性が大幅に向上したことを示しました。 この研究は、錯体形成により中性およびアルカリ性の状況下でナイシンの有効性が向上する可能性があることを示しており、これにより食品、医療、その他の産業におけるナイシンの適用範囲が大幅に広がる可能性があります。

ナイシンは、ラクトコッカス ラクティス亜種株によって産生される 34 アミノ酸残基で構成される小さなペプチドであり、食品保存料として承認されている唯一のバクテリオシンです1。 一般に安全であると認められており（GRAS）、食品、医療、農業業界で広く使用されています。 ナイシンはグラム陽性菌に対して広範囲の抗菌活性を示します。 細菌の細胞膜に吸着して細胞膜を破壊し、細胞内物質の放出を引き起こし、細胞死を促進すると考えられています2,3。 酸性条件下 (pH < 6.0) では、ナイシンは望ましい溶解性と安定性を示し、熱処理後の活性の損失はわずかです 4,5。 しかし、ナイシンの構造はアルカリ条件下では分子間求核付加反応により変化し、その結果、水溶性、熱安定性、抗菌活性が低下します6,7。 したがって、天然抗菌剤としてのナイシンの工業的応用は、現在、酸性条件に限定されている。

細胞内液、細胞外液、腸液など、ほとんどの生理液の pH は 6.0 ～ 8.5 の範囲にあります8。 したがって、ナイシンの産業用途を拡張するために、生理学的状況下でナイシンの溶解性、安定性、抗菌活性を維持するための戦略を特定することに努力が注がれてきました。 有機酸は水溶液中で水素結合を通じてナイシンと会合することができ、これによりナイシンの性能が向上する可能性があります。 たとえば、Adhikari ら。 図７は、ナイシン−有機酸複合体が、ｐＨ８．０において純粋なナイシンよりもはるかに高い抗菌活性を有することを示した。 ナイシンと EDTA を組み合わせて使用​​すると、ナイシン 9 の抗菌活性が増加することも示されており、これはキレート剤の細菌細胞壁の透過性を高める能力によるものと考えられます。 しかし、ナイシンの安定性には明らかな改善はありませんでした。 ナイシンの安定性を向上させることを目的とした他の取り組みは、通常、キトサン、セルロース、ペクチンなどの生体高分子から調製されたナノ送達システムに依存しています3,10,11。 しかし、これらの送達システムの構築は多くの場合複雑でコストがかかり、スケールアップが難しいため、産業上の応用が制限されます。 したがって、実際の産業上の要件を満たすことができる簡単で安価な方法を開発することが有利である。

シクロデキストリン (CD) は、さまざまな数の α-D-グルコピラノース単位で構成される環状オリゴ糖で、酵素加水分解によってデンプンから生成され、世界のほとんどの地域で食品および健康製品への使用が認可されています12。 CD の環状の性質により、疎水性のコアと親水性の外側を持つ分子が生成され、非極性のゲスト分子または部分を組み込むためのホスト分子として適しています 13。 多くの場合、CD に生理活性化合物をカプセル化すると、その水分散性が向上し、熱、光、酸素に対する耐性が強化され、放出の制御が可能になります 14,15。 これまでに研究者らは、β-CD 内にナイシンをカプセル化すると、調理済み豚肉の保存中の抗菌活性が向上することを示しており 16、これはナイシンの微小環境を変化させるナイシン - CD 複合体の形成によるものであると考えられています。 しかし、ナイシンの溶解性、安定性、抗菌活性を同時に高めることができる別の形態のCDが依然として必要とされています。