熱は食品を調理し、その中の病原菌を殺すのに役立ちます。しかし今日では、熱を利用しない食品保存技術が多く開発されています。なぜでしょうか？これらのイノベーションとその利点について学びましょう。

食品にとって、熱はどのような役割か？

            第一に、熱が食品にどのような影響を与えるかを理解する必要があります。熱を与えることは、食材に対して化学反応を引き起こすのに十分なエネルギーを与えるということです。例えば、筋線維のタンパク質、乳タンパク質、食品中の酵素や微生物の構造中のタンパク質の状態を壊すことや、物質の状態の変化や構造配置の変化（例えば、チョコレートが液体になる、小麦粉の糊化、食品中の水分の蒸発、食品中のガスの膨張）や、褐変 （キャラメル化や 肉の焦げ）、味や匂いの変化などです。これにより、安全で、消費者に受け入れられる品質の食品を生み出します。

            しかしながら、加熱すると、食品の品質に望ましくない変化が現れる可能性があります。例えば、食品内の熱に弱いビタミンや機能性物質が失われること、生鮮食品に独特の風味（例：新鮮な果物と加熱した果汁の風味の違い）を与える揮発性物質の損失などです。また、卵を調理することなく新鮮な卵の微生物を殺すなどの特別な要求があります。さらに、過度の加熱により、食品中の発がん性物質などの望ましくない物質の生成を促進する可能性があります。

            これらは消費者にとって、安全な食品を生産するための新しい技術を見つける源となります。もっと優れた官能品質の維持方法があるかもしれませんし、体にとってよりメリットがあり、食品生産における高熱の使用によって引き起こされるリスクを軽減できます。 その方法に対して、現在、官能品質や機能性物質を保持するためのUHT（Ultra-High temperature processing）と呼ばれる牛乳やジュースの処理などにおける非常に短時間の高温加熱プロセスや、オーム加熱（ohmic heating）と呼ばれる、急速に加熱し、栄養と官能品質を維持するための技術を使用して食品を加熱する非常に新しいタイプの加熱が行われています。機会があればこれらのトピックもご紹介します。

熱を使用せずに食品を製造するプロセス

            かつては、食品保存・保存期間の延長、品質と安全性が維持するために、焼く、煮る、蒸す、揚げるなど、外部からの熱を使わない場合、消毒剤、酸、塩や砂糖を利用して水の活性を低下させるなどの化学的方法が使用されました。化学物質を使用することの他に、ある種類の食品に含まれる微生物を殺し、幼虫を駆除するため、放射線も広く使われています。

            現在、食品の保存には多くの新しい原理が使用されています。以下に例を挙 げていきます。

            •光波と紫外線の使用

            光や紫外線によって、微生物の遺伝物質に影響を与える可能性があります。または細胞壁を無くし、短時間加熱することで、微生物を死滅させることができます。表面の微生物を破壊するのに適しています。 （続きを読む）

            •圧力の使用

            現在、食品保存に圧力を使用することは、より支持を集めつつあります。微生物の細胞壁や様々な構造は高圧に耐えられないため、圧力によって微生物を破壊することができます。熱を使わずに酵素を抑制することも可能です。もう一つの利点は、食品をパッケージに詰め、パッケージ内(圧力に耐えるように設計されている)で滅菌することができます。(続きを読む)

            •パルス電場の使用 (Pulsed electric field)

            パルス電場は、電気を使用して多孔性を引き起こし、微生物の構造を破壊します（electroporation）。液状の食品や液体に一般的に使用されます。数秒で殺菌可能です。 [1]

            •超音波(Ultrasound)

            超音波を使用することで、キャビテーション (cavitation)、つまり、空気が圧縮されて細かな気泡を引き起こし、止まります (collaspe) 。これにより、最大摂氏5500度の局所的な加熱（localised heating）、最大 50 MPaaの圧力が発生し、細胞膜やさまざまな構造を破壊します。殺菌に加えて、超音波の使用は、泡の形成の減少、液体からのガスの除去など、食品加工における他の目的にも使用される場合があります。濾過、乾燥、凍結、結晶化などに役立ちます。[2]

            •超臨界流体(Supercritical fluid)

            超臨界流体は、物質の温度、圧力、温度が臨界点を超えることによって引き起こされ、気体と液体の性質が混合されます。食品産業では、高すぎない気温および気圧 (摂氏31.1度および 7.4 MPa) [3]を使用するため、超臨界流体の製造に二酸化炭素が一般的に使用されます。微生物の殺菌の仕組みは、超臨界点から発生します。微生物細胞内の成分を抜き出し、細胞を酸性化し、異常な細胞内圧を引き起こし、細胞膜や酵素を破壊します。[4]

            •オゾンガス(Ozone)

            オゾンガスは反応性ガスであり、細胞膜のタンパク質を破壊すること[3]によって圧倒的な殺菌力があります。ガスの形で使用することも、水にオゾンガスを添加してozonate waterとして使用することもできます。オゾンガスが殺菌対象領域に浸透しやすくするため、マイクロメートルまたはナノメートルの微細な気泡の形で充填することができます。微細な気泡の話についての詳細はこちらでご覧いただけます。

            ただし、これらのテクノロジーの多くはまだ研究段階にあります。食品業界で実際に使用される場合には、安全性も証明されなければなりません。同様に、政府部門もそれに応じて調整し、基準や、これらの新技術から製造された食品が、消費者にとって安全であることを保証するための検査と管理が必要とされます。たとえば、USFDA の「新しい時代のための食品安全ガイドライン」でも、新しい対策に適応する必要性について言及されているため、将来的にはこれらの技術をサポートするための新しい規制が登場する可能性があります。

References

1.ハタイチャノック・カントロン『フードジャーナル』47 年度、第 3 号 (2017 年 7 月-9 月)、39 -43 ページ[online: https://kukr.lib.ku.ac.th/kukr_es/BKN_FRPD/search_detail/result/20012765]

2.Zhang, Z. H., Wang, L. H., Zeng, X. A., Han, Z., & Brennan, C. S. (2019). Non‐thermal technologies and its current and future application in the food industry: a review. International Journal of Food Science & Technology, 54(1), 1-13.

3.Jadhav, H. B., Annapure, U. S., & Deshmukh, R. R. (2021). Non-thermal technologies for food processing. Frontiers in Nutrition, 8, 657090.

4.Li, J., Wang, A., Zhu, F., Xu, R., & Hu, X. S. (2013). Membrane damage induced by supercritical carbon dioxide in Rhodotorula mucilaginosa. Indian journal of microbiology, 53, 352-358.