水分活度が微生物の増殖にどのように影響するか

1953年、ウィリアム・ジェームズ・スコットは、食品中の微生物の増殖は、多くの人が考えていたような水分含有量ではなく、水分活度によって左右されることを明らかにした。その4年後、彼は微生物の増殖に必要な最低水分活度という概念を確立した。現在、食品メーカーでは、製品が微生物の増殖を受けやすいかどうかを判断するために、日常的に水分活度が用いられている。

水分活度を制御し、微生物の増殖を防ぐ

他のすべての生物と同様、微生物も成長するために食物に含まれる水分に依存しています。微生物は、細胞膜を介して水分を取り込みます。この水分の移動メカニズムは、水分活性の勾配、すなわち細胞外の水分活性が高い環境から、細胞内の水分活性が低い環境へと水分が移動することに依存しています。細胞外の水分活性が十分に低くなると、浸透圧ストレスが生じます。これにより、細胞は水分を取り込むことができなくなり、休眠状態になります。 微生物が死滅するわけではありませんが、感染を引き起こすほど十分に増殖できなくなるのです。生物によって浸透圧ストレスへの対処法は異なります。そのため、生物ごとに増殖限界が異なるのです。一部のカビや酵母は、極めて低い水分活度レベルに耐えられるよう適応しています。表1は、多くの一般的な微生物の水分活度による増殖限界を示しています。

水分活性とFDA、FSIS、FSMA

あらゆる素材の水分活性を測定すれば、その素材の表面や内部でどのような細菌、カビ、真菌が増殖し得るかが分かります。水分活性を低下させることで、特定の種類の微生物の増殖を防ぐことができます。水分活性が低い状態であれば、あらゆる微生物の増殖を完全に阻止することも可能です。 水分活性は殺菌工程ではありません。これは管理工程であり、多くのHACCP計画において不可欠な要素です。こうした確立された微生物増殖の限界値は、FDA、FSIS、およびその他の規制に組み込まれています。水分活性は、食品安全近代化法（FSMA）で参照されている2013年版食品コードにおける「潜在的に有害な食品」の定義の一部となっています。

温度、pH、およびその他のいくつかの要因が、食品中で微生物が増殖するか否か、またその増殖速度に影響を与える可能性がありますが、水分活性こそが最も重要な要因であると考えられます。 例えば、ほとんどの細菌は水分活度が0.91未満の範囲では増殖せず、ほとんどのカビは水分活度が0.70未満になると増殖を停止します。水分活度は、pH、温度、または調整雰囲気包装などの他の阻害要因と相まって、水分活度が0.91を超える場合でも微生物の増殖を抑制します。

詳細はこちら――「ウォーター・アクティビティ102」をご覧ください

水分活性が微生物の増殖と関係があることは、誰もが知っています。しかし、その知識を製品開発、規格設定、製造、包装の各段階でどのように活用すればよいのでしょうか？この30分間のウェビナーでは、以下の内容について学びます：

• 水分活度が微生物の増殖を予測する仕組みについて知っておくべきこと
• 業界に関連する特定の生物学的許容限度（AW）を、仕様策定にどのように活用するか
• 必要な水分活度を達成するために、さまざまな製剤技術（保湿剤、フィルム、コーティングなど）をどのように活用するか
• 特定の課題に対処するために、ハードル技術の導入を検討すべき理由