アボカドを救う賢いコーティング「Apeel」の科学

腐ったイチゴを想像してみてください。冷蔵庫の中に放置されていると、イチゴは次々と悪影響を被ります。まず、脱水症状に陥ります。次に、酸素が侵入します。そして最後に、イチゴが弱りきった状態からカビが生えます。そして最終的に、イチゴはドロドロのドロドロの状態になり、私たち自身の死を思い起こさせる厄介な存在となります。

農産物が腐るのは避けられないことです。私自身、永遠に保存できる果物は信用しません。しかし、だからといって腐敗の力にすぐに屈する必要はありません。そこで、Apeelという会社が、アボカドの熟成期間を2倍に延ばすコーティング剤を開発したと発表しました。このコーティング剤は今週、コストコで販売されました（柑橘類やアスパラガスの供給業者もApeelのコーティング剤を使用しています）。どのように？進化が自ら築き上げた防御力を強化するのです。

数億年前、植物が水中から陸上へと移動した時、彼らは水があまりないことに気づきました。地球の大気は物質を乾燥させる性質があるため、植物はクチンと呼ばれるワックス状の物質を進化させました。これは外気から身を守るバリアです。クチンは脂肪酸からできており、互いに結合して植物の周囲を密封し、水分を閉じ込める役割を果たします。

クチンは壮大な戦略であり、今日ではイチゴからライム、アボカドまで、植物界のあらゆる食用植物にクチンが封入されています。しかし、すべての果物に全く同じ解決策が当てはまるわけではありません。ライムがイチゴよりも長持ちするのは、皮の厚さではなく、クチンの種類の違いによるものです。「ライムとイチゴ、どちらも使われている分子の構成要素は同じです」と、ApeelのCEO、ジェームズ・ロジャーズ氏は言います。「表面における分子の配置の違いだけです」。これを相乗効果と呼びましょう。分子は仲間なしでは何もできません。分子の配置が密であればあるほど、果物は腐敗に長く耐えることができます。

アピールの課題は、まずクチンのどの成分が水溶性なのかを特定することだった。なぜなら、この物質を果物に塗布する必要があったからだ。彼らがたどり着いたのは脂質だった。脂質は両親媒性、つまり水と油の両方を好む性質を持つ。「脂質の一部は水と非常に親和性があり、一部は水と非常に親和性が低いため、この物質は水にある程度溶ける可能性がある」とロジャーズ氏は言う。「乾燥すると、水を遮断する能力を持つようになる。」

水に溶けると、脂質分子の数は水分子の数を上回ります。しかし、水が蒸発し始めると、脂質分子は互いを見つけ出し、結合して構造を形成し始めます。

そうすることで、植物は水分を閉じ込めて酸素を寄せ付けない一種の膜を作る。そこでApeelは、果物に自然に含まれる脂質分子間のこの関係を利用した物質を開発した。この物質は果物にスプレーするか果物を浸す。「この物質を果物に塗布して乾燥させると、特別な構造、特別なバリアが形成されます。これは、保存期間の長い果物に見られる構造を模倣したものです」とロジャーズ氏は言う。Apeelは新しい物質を発明しているわけではない。植物界が人間の三大疾病に対する進化した防御機構を利用しているのだ。相互作用する分子で果物をコーティングすることで、果物の中に微気候を作り出し、善玉菌を中に閉じ込め、悪玉菌を外に出さないのだ。

一番の善玉は水です。「水分不足に対処しなければ、他の問題への対処は諦めなければなりません」とロジャーズ氏は言います。「私たち人間も同じです。脱水症状に陥れば命を落とすのであって、食料がなくなることではありません。」

つまり、コーティングは水分を閉じ込め、悪玉である空気の侵入を防ぐ役割を果たしているのです。酸素分子は大気中を飛び回り、果物の中に入り込んでいきます。酸素は果物内部の化学反応を活発化させますが、果物は自分が肉体から切り離されたことを知りません。「『ああ、収穫された。そろそろ違うことをしよう』というわけではありません」とロジャーズ氏は言います。「果物は今も生きていて、呼吸しているのですから」

果実は細胞機能を果たすために栄養素を消費しますが、栄養素が枯渇するとストレスを感じます。そして、消費するための代謝産物を探し始めます。つまり、自己共食い状態になるのです。

この代謝の速度は、ある程度、酸素供給量に左右されます。酸素供給量が減少すると、果物の呼吸速度が低下します。「酸化バリア機能により、果物内部で起こる化学反応の全体的な速度が遅くなります」とロジャーズ氏は言います。「そうすることで、2つ目のハードルを乗り越えることができるのです。」

このように、果物をできるだけ長くストレスフリーに保つことで、3つ目のハードルである忌まわしいカビを防ぐことができます。果物は免疫システムで敵と戦い、病原体の分子シグナルを認識して抗菌物質を生成し、感染と戦います。つまり、脱水や酸化といった非生物的ストレス要因への耐性を高めることができれば、カビなどの生物的ストレス要因に対する防御力も強化できるのです。

「問題は、カビが怠け者だということです」とロジャーズ氏は言う。「カビが成長できる時間はほぼ無限です。胞子を宇宙空間に送り込んで地上に持ち帰ったとしても、それでも発芽します。ただ待っているだけです。」つまり、カビが果物を最終的に侵略するのを止めることはできないということだ。しかし、Apeelのコーティングによって、植物界が進化させた防御力を利用して、保存期間が短い農産物の保存性を高めることができる。

このコーティングの特別な点は、腐敗の症状ではなく、腐敗の原因にアプローチすることです。果物をワックスでいくらでもコーティングすれば、しばらくは見た目が良くなるかもしれませんが、腐敗に伴う脱水や酸化を防ぐことはできません。なぜなら、Apeelは果物に含まれる特定の水溶性脂質を厳選したからです。これらの脂質は、果物自体の構造を形成するだけでなく、果物の既存の皮膜を覆い隠す働きもします。ワックスでは、避けられない腐敗を遅らせるだけです。

確かに、Apeel社もそれを行っています。しかし、同社によれば、アボカドの保存期間を約1週間延ばし、熟成期間を2日から4日に倍増させるだけでなく、未処理のアボカドと比較して水分損失を30%、軟化率を60%削減できるとのことです。さらに、処理済みアボカドの損傷は5分の1にまで減少するとも主張しています。

しかし、研究室で開発された高度なコーティングだけでは、食品生産に革命を起こすことはできません。なぜなら、農産物の取り扱いを誤れば、どんなにコーティングを施しても役に立たないからです。作物を乱暴に扱えば、作物に穴が開き、天然のクチンバリアが損なわれてしまいます。「こうなると、農産物は汚染物質に対して非常に脆弱になります。あるいは、単に乾燥して、醜い傷んだ部分ができてしまうこともあります」と、カリフォルニア大学デービス校の収穫後処理専門家、マリタ・キャントウェル氏は言います。ちなみに、消費者は醜い傷んだ部分を好みません。「しかし、もっと問題なのは腐敗です。」

慎重な取り扱いに加え、冷蔵は極めて重要です。「基本的には、より過酷ではなく、乾燥しにくい環境、つまりより涼しく新鮮な環境に移すことです」とキャントウェル氏は言います。「これが私たちが製品に適用する重要な戦略です。」そして、今後もこの方針は維持される予定です。

コーティング剤、例えば殺菌剤の媒体として機能する物質は、これまでそれほど普及していませんでした。「だからといって、特定の状況下で役に立たないというわけではありません」とキャントウェル氏は言います。「しかし、製品に適用できる魔法のような処理ではありません。」

確かに、Apeelを使えばアボカドは長持ちします。しかし、農産物全般においては、適切な冷蔵と取り扱い技術が不可欠です。腐敗は避けられません。なぜなら、イチゴに限らず、誰にでも死と腐敗は訪れるからです。

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