メーカーは、長期保存期間中、水分を含む食品をどのようにして微生物学的に安全に保っているのでしょうか？

その答えは、多くの場合、保湿剤の使用に見出されます。保湿剤とは何でしょうか？代表的な例としては、グリセリン、砂糖、さまざまな種類の塩などが挙げられます。保湿剤は、水がこれらに優先的に結合するため、製品の水分活性（aw）を低下させます。各保湿剤は、その化学組成に応じて、水分活性を低下させる独自の能力を持っています。

添加する保湿剤の量や濃度によって、aw値がどれだけ低下するかが決まります。

どの保湿剤を使えばいいでしょうか？

一般的に、保湿成分の分子量が低いほど、その保水能力は高くなります。例えば、ショ糖のような単糖類は、グルコース分子が互いに結合しているため保水部位が限られているデンプンよりも効果的です。このため、食物繊維、ガム類、ワックス類は効果的な保湿成分とは言えません。

保湿剤を選ぶ際には、意図しない影響を考慮することが重要です。例えば、クッキー生地にタンパク質が含まれている場合、還元糖を使用して水分活度を0.7まで下げると、メイラード反応が最適に起こる範囲に入ってしまいます。水分活度を下げることで生地の微生物学的安全性は保たれますが、製品はわずか数時間で褐変してしまいます。

保湿剤は、製品に好ましくない風味をもたらすこともあります。 グリセリンは、高濃度の場合を除いて無味であるため、優れた保湿剤です。また、水と完全に混和し、製品の水分活性が変化しても固体として析出することはありません。一方、塩や砂糖は、風味を加えるだけでなく、製品中の濃度が飽和点に達すると固体を形成するため、問題となる可能性があります。こうした様々な課題に対処するため、多くのメーカーは複数の保湿剤を組み合わせて使用しています。

保湿剤を選ぶ際には、予期せぬ影響を考慮することが重要です。

水分活度を下げるための基本的な手順。

製品開発者は、以下の手順に従うことで、目標とする水分活性（aw）を達成するために、どの程度の量およびどのような種類の保湿剤、あるいはそれらの組み合わせが有効かを判断することができます。

• 製品の現在の水分活度を測定する
• どのようなウォーターアクティビティを楽しみたいか決めてください
• 候補となる保湿剤を選択してください
• 各保湿剤の反応性を決定する
• （後述する）計算を用いて水分活度の変化を予測する
• 吸湿等温線を用いて、モデリングを通じて最適な組み合わせを決定する能力を向上させる

水分活度の変化を予測する方法

保湿剤が製品の水分活度に与える影響の程度は、ノリッシュの式またはグローバーの式のいずれかを用いて予測することができます。これらの式には、予測に利用できる科学的に決定された定数と係数が含まれています。（科学的根拠の詳細については、関連文献一覧を参照してください。）

「Moisture Analysis Toolkit」は、これらの計算式が組み込まれたソフトウェアです。この予測ツールは、お客様の製品固有のデータを用いて、所望の水分活度を達成するために必要な保湿剤の量、あるいは複数の保湿剤の配合を予測します。表1は、シロップにグリセリンを添加した場合に、この予測ツールがどの程度正確に機能したかを示しています。

水分活性の予測式は、製品開発において非常に強力なツールとなり得ます。これらの式に関する詳細については、AQUALABのサポートまでお問い合わせください。

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• レシピの変更が賞味期限にどのような影響を与えるかを予測する
• さまざまな原材料の選択肢による効果を比較する
• 特定の包装方法が、製品の保存期間の達成または延長に役立つかどうかを評価する

関連文献

Brimelow, C. J. B. 「新しい中間水分含有食品の開発に向けた実用的なアプローチ」『食品中の水の性質』pp. 405-419. Springer Netherlands, 1985.論文リンク。

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Linko, P., R. Kervinen, R. Karppinen, E-K. Rautalinna, および J. Vainionpää. 「穀物系中水分製品のための押出調理」『食品中の水の性質』pp. 465-479. Springer Netherlands, 1985.論文リンク。

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