ハードル技術を活用した、より安全で新鮮な食品

製品の過度な加工（例えば肉製品など）は、風味や食感の劣化を招き、ひいては利益の減少につながる可能性があります。ハードル技術（複合技術やバリア技術とも呼ばれる）は、過度な加工を防ぐための有効な手段です。この技術は、さまざまな保存要因や手法を組み合わせることで、穏やかでありながら確実な保存効果を実現します。

食品安全のために協力して取り組む

ハードル技術とは、既存の保存技術と新しい保存技術を意図的に組み合わせ、微生物が克服できない一連の保存要因を確立するものです。こうしたハードルには、温度、水分活性、酸度、酸化還元電位、保存料、競合微生物、ビタミン、栄養素などが含まれます。

ハードルの仕組み

微生物が繁栄し増殖するためには、恒常性、すなわち安定したバランスの取れた内部環境を維持する必要があります。ハードルは、1つ以上の恒常性メカニズムを乱そうとするもので、それによって微生物を不活性化させたり、さらには死に至らせたりします。最も効果的なハードルは、複数の恒常性メカニズムを同時に乱すように設計されています。この多標的アプローチは、単一標的アプローチよりも効果的であり、ハードルの強度を低く抑えることが可能になります。

次の図は、ハードルがどのように連携して微生物の増殖を抑制するかを示しています。

図1は、いくつかの複合処理の例を示しています。各図では、点線と矢印を用いて、その処理が微生物の増殖を抑制するのに有効であるかどうかを示しています。例えば、例3では、温度単独では有効な抑制策とはなりませんでしたが、水分活性と温度を組み合わせることで微生物の増殖を防ぐことができました。例4では、設定された条件だけでは微生物の増殖を防ぐには不十分でした。この場合、冷蔵によって温度条件をさらに厳しくする必要があったでしょう。

協力か競争か

各薬剤が互いに及ぼす影響についても考慮する必要があります。場合によっては、2つ目の薬剤が1つ目の薬剤の効果を単に高めるだけの場合もあります。また、薬剤が相乗的に作用し、その総合的な効果がさらに高まることもあります。しかし、ある薬剤が別の薬剤の効果を阻害したり、悪影響を及ぼしたりすることもあり、その結果、一方または双方の薬剤の効果が部分的あるいは完全に相殺されてしまう可能性があります。したがって、薬剤を併用する前に、これらの影響について慎重に調査する必要があります。

水分活度が障壁となる

水分活度（aw）は、単独でも他の条件と組み合わせてでも、最も有用な障壁の一つです。特定の微生物が繁殖できない水分活度の閾値があり、また、微生物が一切増殖しない水分活度の閾値も存在します。こうした微生物の増殖限界は、あらゆる種類の食品、ひいてはあらゆる多孔質製品に当てはまります。

水分活性とpH：相乗的な課題

水分活性とpHは相乗的に作用し、これらを単独で用いるだけでは不可能なレベルで微生物の増殖を抑制することが可能になります。この相乗効果は、FDAによる「潜在的に有害な食品」の定義の一部となっています。

表Aを用いて、加熱処理および包装された食品が、潜在的に有害な食品（PHF）、非PHF、あるいは製品評価が必要な食品のいずれに該当するかを判断することができます。食品は、栄養型病原菌を除去するために、食品コード第3-401.11条の加熱要件（部分的な加熱は不可）を満たさなければなりません。懸念される生物学的危害は、胞子形成性病原菌のみとなります。食品は再汚染を防ぐために包装されます。 したがって、より高いpH値および水分活度であっても安全に許容できる。

表Bは、加熱処理されていない食品、あるいは加熱処理されているが包装されていない食品が、PHF、非PHF、または製品評価が必要な食品のいずれに該当するかを判断するために使用できます。加熱処理されていない食品には、栄養細胞や病原性胞子が含まれている可能性があります。加熱処理されているが包装されていない食品は、再汚染される可能性があります。表Bで考慮されるpH値には、黄色ブドウ球菌がそのpH値で増殖し得るため、4.2を含める必要があります。

pHによる微生物の増殖限界

水分活性と同様に、pHも特定の微生物の増殖を明確な形で制限します。すべての微生物は中性pHを好みますが、その多くはより酸性の環境でも増殖可能であり、ほとんどの微生物の増殖はpH 5で停止します。かつてはpH 4.6がすべての微生物の増殖限界と考えられていましたが、pH 4.2という低い値にも耐えられる微生物がいくつか存在します。

pH値は、酢、乳酸、クエン酸、または果汁などの酸を製品に直接加えることで調整されることがよくあります。また、トマトなどの天然の酸性食材を加えることや、特定の細菌が産生する乳酸を利用してpH値を下げ、他の微生物の増殖を防ぐ発酵によって、pH値を下げることもできます。

次の表では、いくつかの一般的な食品において、水分活性とpHがどのように相互に作用して微生物の増殖を抑制しているかがわかります。イチゴジャムは水分活性が非常に高いですが、クエン酸によってpHが十分に低く保たれるため、微生物の増殖が防がれています。  マスタードも同様に、pH値が非常に低く、水分活性が高いです。これら2つの製品は、水分活性ではなくpHによって保存されています。一方、メープルシロップは、低い水分活性によって保存されています。シロップに含まれる糖分は保湿剤として働き、水分活性を低く保っています。

マヨネーズは水分活性が非常に高いですが、酢によってpHが4.1に保たれています。pHが低いということは、微生物の増殖が起きないことを意味します。しかし、油分が多いため、脂質酸化が起こりやすい性質があります。マヨネーズを冷蔵保存するのは、微生物の増殖を防ぐためではなく、酸化による腐敗を防ぐためです。 興味深いことに、水分活性とpHの間には直接的な関係はありません。製品に酸を加えてpHを下げても、水分活性への影響はごくわずかです。

発酵ソーセージ：製造上の課題

サラミタイプの発酵ソーセージは、常温で長期間保存が可能です。熟成プロセスの各段階において、一連の「ハードル」が重要な役割を果たします。最初に用いられるハードルは塩と硝酸塩であり、これらは存在する多くの細菌の増殖を抑制します。この段階では他の細菌が増殖し、酸素を消費して酸化還元電位を低下させます。これにより好気性微生物の増殖が抑制され、乳酸菌の選択的増殖が促進されます。 これらの細菌が増殖し、製品の酸性化を引き起こしてpHのハードルを上昇させます。サラミの長い熟成過程において、初期のハードルは弱まります。亜硝酸塩は枯渇し、乳酸菌の数は減少します。酸化還元電位とpHは上昇します。しかし、サラミが乾燥するにつれて、水分活性が主なハードルとなり、ソーセージを保存する役割を果たします。発酵ソーセージを製造する際には、熟成工程を慎重に管理する必要があります。

増え続ける課題

食品保存において、約50種類の異なる保存障壁が特定されている。温度、pH、水分活性といった最も重要かつ一般的に用いられる保存障壁以外にも、他にも多くの有用な選択肢が存在する。その例としては、超高圧処理、マノ・サーモ・ソニケーション、光力学的不活化、調整雰囲気包装、食用コーティング、エタノール、メイラード反応生成物、バクテリオシンなどが挙げられる。

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