天然成分入門：ドライフルーツとナッツに含まれる水分

天然原料の水分を測定・管理することは、それらが引き起こしがちな配合上の課題、生産の遅延、品質上の懸念を防ぐための、最も確実かつ費用対効果の高い方法の一つです。

METERフードR&Dラボは、世界有数の大手食品企業が、天然原料に含まれるばらつきを理解し、解消する手助けをしてきました。今回の放送では、メアリー・ギャロウェイ（R&Dラボマネージャー）とザカリー・カートライト（主任食品科学者）が、彼らがどのように支援を行ったか、そしてその過程で得た知見について語ります。

読み上げテキスト（読みやすさを考慮して編集済み）

ザカリー・カートライト博士：『天然素材入門』へようこそ。今回はドライフルーツとナッツについてお話しします。これらを最終製品として使う場合でも、原材料として使う場合でも、こうした製品に含まれる水分をどのように管理・監視すればよいかについて解説します。

まず、ドライフルーツやナッツ類に見られるばらつきについてお話しします。ここで、果物から順に画像をいくつかお見せします。これは、X軸に水分活度、Y軸に水分含有量をとった散布図のようです。これはメアリーが収集したデータです。メアリー、こちらをお渡しします。ここで何が見て取れるか、説明していただけますか。

メアリー・ギャロウェイ：ええ。果物の種類によって大きなばらつきがありますが、同じ種類の果物の中でもかなりの違いがあります。ブルーベリーのデータを見てみましょう。

このウェビナーではブルーベリーとアーモンドを例に挙げますが、その原則は他の果物やナッツにも当てはまります。

果物に見られるばらつきの一部は、果物に含まれる糖分や食物繊維の量に関係しています。先ほども述べたように、これらの要素は果物の種類によって異なります。例えば、マンゴーは非常に食物繊維が豊富な果物であり、そこでは全く異なる関係性がみられます。 マンゴーについては、水分活性と水分含有量の間で大きなばらつきが見られます。一方、ブルーベリーの場合は、水分活性と水分含有量の関係がより予測しやすい傾向にあります。

とはいえ、ブルーベリーであっても、糖分や食物繊維の含有量には違いが生じます。 品種による違いが影響するだけでなく、乾燥方法や加工方法も影響します。無糖の自然のままのブルーベリーとして加工されたのか、それとも砂糖やその他のものが加えられているのか。収穫時期も大きな影響を与えます。たとえ毎年まったく同じ生産者で同じ品種であっても、収穫時期の変動によって果実の特性に違いが生じることがあります。

もうひとつ、変動が見られる要素としてpHがあります。pHは他の原料に比べて、特に果物に大きな影響を与える傾向があります。果物は酸性が強く、つまりpHが低い傾向にあります。酸度が高い素材を使用する場合、カビの発生に関する基準値への影響がそれほど大きくならないため、水分活度を少し高く設定しても問題ありません。

例えば、バーやスナック菓子を製造していて、特定のpH値の果物が納入されたとしましょう。安全性を確保できる水分活性の限界値を特定し、そのまま製造を進めます。しかし、翌年にはpH値が低い状態で果物が納入されるかもしれません。そうなると、安全を確保するための余裕がなくなってしまいます。

ZC：栽培シーズンについて触れてくれてよかった。これまで多くの企業と仕事をしてきたが、ドライチェリーや同様の製品を毎年生産しているにもかかわらず、収穫の年によって品質は異なるものだ。そのため、水分含有量の測定は、年ごとにさえも難しい課題となっている。

ナッツについてはどうでしょうか？ナッツにはどのようなばらつきが見られますか？ばらつきは大きくなりますか、それとも小さくなりますか？それとも、これから見るような散布図と同じようなものになるのでしょうか？

MG：やはり散布図ですが、以前ほどばらつきはありません。こちらに、私たちが以前行った同様の研究で得られた、さまざまなナッツ類を示すグラフがあります。アーモンド、ピーナッツ、カシューナッツなど、多種多様なナッツが含まれており、ご覧の通り、かなりばらつきが激しいのがわかります。

アーモンドだけを抜き出して見ると、かなり明確な傾向が見て取れますが、ブルーベリーとは異なります。水活性の範囲がはるかに低いのです。変動の幅はそれほど大きくありませんが、やはりばらつきはあり、その理由も同様のものです。

しかしここでは、生育期や先ほどお話しした内容を超えて、加工方法も重要な要素となり得ます。生か？乾燥させているか？塩漬けか？何か味付けがされているか？これらすべてが、ナッツの水分活性や水分含有量に影響を与えます。

また、考慮すべき点として、ナッツ類は水分活性が低い範囲で保存されるということがあります。水分活性が低い状態では、酸化による変質が起こりやすくなります。この点については、過去のウェビナーでも触れました。

基本的に、水分活性が低いと、脂質が外部環境にさらされやすくなり、酸化が進みやすくなります。これは、ナッツの生産者にとっても輸入業者にとっても考慮すべき点です。

等温線を用いてこれを視覚化することができます。水活性と含水率の間には明確な関係が見て取れます。

しかし、果物と同様、ナッツを何に使うのか、どのような形で使うのかを考える必要があります。ナッツはバリエーションが少ないという利点がありますが、おやつとして使うのか、食材として使うのか。丸ごとのままか、塩味か、ペースト状か、それとも砕いたものか。これらすべてが、ナッツの水分活性や水分含有量を調整する難易度に影響します。

ZC：いいですね。この最初のセクションをまとめると、ここで示そうとしているのは、果物であれナッツであれ、変動性が非常に大きいということです。これまでに2つの散布図を紹介しました。次のセクションでは、この変動性がもたらす意味合いや、変動性を低減する方法に焦点を当て、その後、等温線について取り上げ、最後にこれらを混ぜ合わせた場合に何が起こるかを解説して締めくくります。

変動性の意味

ZC：では、食材のばらつきがもたらす影響についていくつか話しましょう。まずは最もわかりやすい点、つまり食感と味から始めます。メアリーが簡単な実験を用意してくれました。ここで、私たちの目の前にあるものについて、彼女に説明してもらいます。

MG：ええ。水分過多の果物やナッツと、水分が過度に抜かれたものとの違いを示すために、2つの異なる条件を設定しました。つまり、こちらのブルーベリーとアーモンドは、水分活度を高くして平衡状態に調整したものです。水分活度は約0.7です。

動画では少し分かりにくいかもしれませんが、ブルーベリーにしては柔らかいですね。 とても柔らかい食感です。ブルーベリーとしては悪くない状態ですが、カビの基準値が0.7なので注意が必要です。先ほどお話ししたpH値であっても、その基準値に近づきすぎるのはお勧めしません。カビが生えていなければ、そのまま食べるには理想的な柔らかさです。

しかし、アーモンドの場合、この水分活性値は異なります。アーモンドにとっては水分が多すぎ、水分活性が高すぎるため、柔らかくなってしまいます。柔らかいナッツを噛んだ時のことを想像してみてください。指で押すと、少しへこむのがわかります。誰もがその感覚を知っているでしょう――決して良いものではありません。

水分を多く含むサンプルと比べて、こちらは乾燥させたアーモンドとブルーベリーです。アーモンドにとっては、水分活度が低いこの状態が自然な姿と言えます。かじると、心地よい歯ごたえが楽しめます。しかし、ブルーベリーにとっては、硬すぎます。ブルーベリーにとって、これは決して好ましい状態ではありません。

柔らかいナッツが不味いのと同じように、石のように硬い果物も食欲をそそらない。ほら、瓶の中でこれを振ってみると、ガタガタと音がする。うるさいよ。

ZC：うん。違いがはっきりわかるよ。間違いなく。

MG：これらが乾燥しているというのはご存知ですよね？水分活性と水分含有量のバランスを取ろうとする際、それが原材料にどのような影響を与えるかを考慮する必要があります。水分活性を下げすぎて硬い食感になってしまうのか、それとも高くしすぎて柔らかい食感になってしまうのか。この2つの間のバランスを見極める必要があります。

ZC：この実験をどのように設定したのか、少しお伺いしたいのですが。どの水関連の活動と平衡状態にするかはどうやって決定したのですか？また、その数値はどこから導き出されたものなのでしょうか？

MG：基本的には、原材料の本来の水分活性を重視しています。もちろん、原材料をそのままの状態でブレンドした例もいくつかあります。もし何も手を加えずに、サプライヤーから届いたままの状態でブレンドした場合、最終的にどのような状態になるかはお分かりいただけるでしょう。

私たちは、素材本来の特性から出発し、そこから展開していきます。水分活性が低い場合、例えばナッツ類の酸化による風味劣化を避けたいといった明確な理由や課題は確かに存在します。しかし、基本的には素材の自然な特性の範囲内に留めつつ、配置を入れ替えました。つまり、アーモンドの水分活性が低い領域にはブルーベリーを配置し、逆に水分活性が高い領域にはブルーベリーを配置して、よりしっとりとしたブルーベリーに仕上げると同時に、それがアーモンドにどのような影響を与えるかを確認したのです。

ZC：これは、最初のセクションで「これを食材として使うのか、それとも完成品として使うのか」を検討することについて話した点にも通じます。シリアルなどに加える場合は、乾燥したブルーベリーの方が適しているかもしれません。しかし、そのままおやつとして食べるのであれば、間違いなく柔らかいものが良いでしょう。こうした用途を想定しておくだけで、目標の設定に役立ちます。

果実およびナッツ類における水分変動の測定と評価

ZC：次に、果物やナッツのばらつきの測定と評価についてお話しします。メアリー、現在これはどのように行われているのでしょうか？果物やナッツの水分含有量は、どのように測定されているのですか？

MG：ええ、基本的には水分含有量だけを見て判断しているんです。どちらの業界も歴史が長いので、水分含有量を測定する方法には古風なやり方が残っているんです。

多くの場合、測定方法として乾燥減量法が用いられますが、時には水分分析天秤が使われることもあります。この方法では水分含有量をより迅速に測定できますが、水分を蒸発させようとする非常に高温のランプが使用されます。この方法の問題点は、果実もナッツ類も高温に弱いという点です。果実には糖分が多く含まれているため、褐変や炭化水素への変換が起こりやすくなります。また、ナッツ類は焦げてしまい、それが水分含有量の測定結果に影響を与える可能性があります。

実は果物業界には他にも、果肉ペーストの電気伝導度の変化を測定するという、もっと古い方法があります。最も正確な方法とは言えませんが、伝統的な手法です。

従来のデータがある場合、過去のすべてのデータがそこから得られている以上、その測定基準から離れにくいものです。しかし、これは水分含有量と水分活性の関係、そしてそれがなぜ重要なのかについて議論する絶好のきっかけとなるかもしれません。

ZC：そうですね。これまでのセクションで、水分活性について何度か触れてきました。その理由は、水分活性を用いることで、製品中の水分や、それが品質、さらには安全性にどのように直接関係しているかを、より簡単かつ正確に把握できるからです。 そこで、ここではX軸に水活性、Y軸に水分含有量をプロットしたグラフをご紹介します。これは先ほど散布図を紹介した際にもお見せしたものです。しかし、これをもう少し詳しく見ていくことで、この関係性をどのように活用できるのか、特に次のセクションで取り上げる「混合」について話す際に、理解を深める助けとなるでしょう。

特定の温度における水分活性と含水率の関係をすべてグラフ化すると、いわゆる「吸湿等温線」と呼ばれる、この全体的な水分分布図が得られます。METER Groupでは、これを測定するための非常にユニークな手法を有しています。

「動的露点等温線」と呼ばれる手法があります。基本的に、この手法を用いることで非常に高解像度の等温線を作成でき、その関係性を全体として把握することが可能になります。この手法が特に有用な点の一つは、この曲線の上下を移動させることで、反応速度などの理解に役立つことです。 先ほども触れられましたが、脂質酸化などは特定の水分活度で発生します。この水分マップを使用すれば、アーモンドに対して水分活度0.3前後という適切な目標値を設定できます。また、この曲線に沿って変化するにつれて、褐変反応や酵素活性など、他の現象も起こり得ます。 また、この等温線を用いて、微生物による問題が発生し始める時期を予測することも可能です。カビ、細菌、酵母のいずれであれ、水分活性が上昇するにつれてこれらの現象が発生し始めます。この等温線曲線を見る際には、その点を念頭に置いておくと良いでしょう。

最後に留意すべき点は、テクスチャーの変化です。粉末の場合、それは「キッキング」や「凝集」の発生点となるかもしれません。テクスチャーについて論じているここでも、こうしたテクスチャーの変化は等温線曲線上に現れる可能性があり、いわゆる「臨界水分活性」を特定する手がかりとなるかもしれません。目立った変化が生じ始める前に、どの範囲の水分活性内に留める必要があるかは分かっています。 私がこの曲線を取り上げたのは、私たちが検討している製品の安全性や品質に影響を与える様々な要素を考察する上で、非常に有効な手段だからです。その等温線は、検討対象となる各製品や各原料ごとに固有のものとなります。等温線の活用に関して、私が見落としている点や、他に付け加えるべきことはありますか？

MG：いえ、あなたは本当に素晴らしい仕事をしてくれました。ザックが先ほど話していたように、水分活性が製品に及ぼす様々な影響を、ぜひイメージしていただければと思います。なぜなら、水分活性を高めると、さまざまな変化が起こり得るからです。 内部では様々なメカニズムが働いています。その中には、褐変反応のように、物質の周囲にある水分が関係しているなど、理にかなっているものもあります。水活性を上げていくにつれて、まるで異なるモードに切り替わっていくようなものですが、それらはすべて製品に物理的な影響を与えるため、注意を払う必要があります。

ZC：仮に等温線があるとしましょう。その等温線をどのように活用すれば精度を向上させることができるでしょうか。特に、ペカンナッツの例を思い出せば、その点がよくわかると思います。

その例を詳しく解説し、水分含有量の測定値にばらつきがあると、等温線曲線にどのような影響が出るのかについて説明していただけますか。

MG：ここでこそ、測定の精度が本当に重要になります。というのも、もし昔ながらの伝統的な方法を使っているとしたら――これは実際にあったペカン農家の例なのですが――彼らの水分含有量の測定方法は、精度が0.5％しかありませんでした。水分含有量がたった0.5％多く測定されるだけですが、これでも十分正確に思えますよね？

ZC：うん、普段見かけるものに比べたら、すごくいいね。

MG：ええ。そう、0.5%か、って思うでしょう。それなら満足です。でも、ピーカンナッツの水分との関係をみると、そこが分かります。別のグラフでは±0.25%の範囲を示しています。その半分ですね。0.5%とすると、少し上回るか、あるいは下回る可能性があります。安全性やカビの発生という点で、それはどういう意味になるのでしょうか？

等温線を観察すると、ほんの少し上にずらすだけで、含水率が0.25％上昇するだけで、水活度が0.7に達することがわかります。これはカビが繁殖し始める境界値です。これは重大な問題です。 ご存知ないかもしれませんが、使用している測定値にこのようなばらつきがある場合、それをよく見てみると、必要な情報がすべて得られているわけではないことがわかります。

しかし、水分活性の測定精度は非常に高いのです。 2番目のグラフをご覧いただければわかりますが、水活度の範囲は0.01単位であり、そのわずかな変化もすべて測定可能です。そのため、水分含有量が実際にどの値になるかを把握するのは非常に容易です。実際、カビの発生限界や問題が生じる領域は、水分含有量ではなく水活度によって決まるのです。

ZC：繰り返しになりますが、0.5％という数値は現実的ではないかもしれません――実際には±1％あるいは±2％の範囲で推移することがほとんどです――しかし、このグラフは、微生物の許容限界値に近い状態で水分含有量のみを測定している場合、製品の一部でカビの問題が発生する可能性が非常に高いことを、非常に分かりやすく示しています。

私が知る限り、一部の企業はこの問題に対処するために一律に乾燥を強めようとしていますが、そうすると収量や収益に悪影響を及ぼすリスクがあるだけでなく、乾燥しすぎて脂質酸化が起こってしまう可能性もあります。

ここで強調したいのは、水分活度を用いることが正しい測定方法であるということです。単に最終製品を測定するだけでなく、製造工程全体を通じて投入される原材料の水分活度を測定し、さらに最終製品についても測定すべきです。時間の経過とともに水分がどのように変化しているかを注視すべき箇所は数多くあります。

MG：そうですね。それは本当に重要なポイントです。以前も話しましたが、毎年同じサプライヤーを使い続けていても、やはりばらつきは生じます。それは避けられないことなんです。 そのことを把握しておけば、自社の工程を調整することができます。先ほども言ったように、同じサプライヤーであっても、ばらつきは必ず生じます。入荷時に測定を行っていれば、どのような製品が届いているのかが分かります。

水分活性は、微生物の増殖を促す要因となるのは水分活性そのものであり、水分含有量や、今後取り上げる予定の水分移動といった要素ではないという点で、より適切な指標と言えます。しかも測定が簡単で、多くの水分含有量測定法よりも迅速です。

ZC：そうですね。それは絶妙な流れですね。次のセクションでは、これらを組み合わせて水分移動を予測する方法、そして等温線を用いてそれをどのように行うかについてお話しします。

果物やナッツを扱う際の水分に関する課題

ZC：次に、果物やナッツに関する最大の課題の一つについてお話しします。それは、これらを混ぜ合わせ始めたとき、水分がどのように移動するのかを理解し、混合物を作ることでどのような影響が生じるかを把握することです。

メアリー、等温線について話し合ったところだから、ここからは君に話を譲るよ。この等温線を使って、ブルーベリーとアーモンドを混ぜたときに何が起こるかを予測するにはどうすればいいかな？

MG：水分が量によって移動するという考え方は誤解です。その点について話すときは、水分含有量について話していることになります。もし何かがより高い水分含有量を持っているなら、それが水分を移動させる側となり、水分はそのものから他のものへと移動することになります。実際には量の問題ではなく、エネルギーレベルの問題なのです。エネルギーが高ければ、移動が起こるのです。 これは物理学の原理です。

ここでブルーベリーとアーモンドを見てみましょう。例として、ブルーベリーの水活度は0.48です。これはブルーベリーとしてはかなり良い数値で、水活度の観点から言えば理想的と言えます。一方、こちらのアーモンドは0.30で、これもまた良い数値です。これにより、酸化による風味の劣化を防ぎつつ、先ほどお話ししたあの心地よい食感を保つことができます。 ここで起こりうることは、ブルーベリーの方が水活性が高いため、その水分がアーモンド自体や他の材料へと移動してしまうということです。

それが重要な要素となります。さて、ブルーベリーの水分活度を下げるには、いわゆる「保湿剤」――砂糖や塩のようなもの――を加えることができます。他にも、さまざまな甘味料などがあり、それらは水分活度を下げる効果があります。私がこの点を指摘するのは、両者の水分活度が近ければ、水分移動は一切起こらないからです。 たとえ水分が多く、水分含有量が高かったとしても、水活性をこれらと同じレベルまで下げることができれば、水分移動は一切起こりません。その良い例が、先ほどお話ししたシリアルに入っているフルーツです。シリアルには、水活性が低く水分が少ないサクサクしたフレークが入っています。一方、フルーツであるレーズンは、明らかに水分が多く、水活性も高くなりがちです。

それはどういう仕組みなのでしょうか？どうして同じ空間に共存できるのでしょうか？それは、一般的に砂糖が加えられているからです。特にレーズンの表面を見ると、砂糖が水分活度を下げているため、両者がより近い状態にあるのです。これは、私たちが話していることが、実際には水分含有量ではなく水分活度の違いであるということを理解する一つの手がかりとなります。 これらを混ぜ合わせた際の挙動を予測モデルでシミュレートする例はありますか？というのも、これは重要なポイントだからです。それぞれ単独では問題ありません。では、これらを組み合わせると、どのような結果になるのでしょうか？

この例では、2つの等温線があります。青い曲線にはブルーベリーが、オレンジ色の曲線にはアーモンドが示されています。

これらをまとめてみると、ブルーベリーの水分活度は約0.48で、その等温線は（お気づきのように）異なる形状をしています。一方、アーモンドは約0.3でした。まずはアーモンドについて話しましょう。この等温線はかなり平坦であることがお分かりいただけると思いますが、これは水分活度の変化が激しく、水分含有量の変化が小さいことを意味します。 先ほどのピーカンナッツの例に戻ると、もし水分含有量だけを測定し、しかもその範囲が広すぎる場合、水分活性に大きな変動が生じてしまいます。それは望ましいことではありません。私たちは、どのような結果が得られるのかを知りたいのです。

ブルーベリーについては、同じ水分活性の範囲でも、水分含有量の変化がより大きくなることがわかります。これらの関係性を用いて、両者をブレンドすることができます。そこで、この具体的な例では、ブルーベリーの質量がアーモンドの2倍になるように設定し、それらをブレンドしてみました。 このグラフには、まだ説明していない点が2つあることに気づくでしょう。1つは緑色の曲線で、これは結合等温線です。これは2つの果実を組み合わせた際の関係を示しており、予測することができます。もう1つは、水活度が0.45付近で上下している青い破線です。これは、これらを組み合わせた際に水活度が最終的に落ち着く値を示しています。

等温線があり、各成分の初期値が分かっていれば、最終的な値がどうなるかを予測できることが分かります。 これが適切な範囲にあると確認できるまでは、実際に計算する必要はありません。最終的な水分活度を見ると0.45ですが、ブルーベリーは0.48から始まりました。ここからは、最終的な水分活度がどうなるかについて、ブルーベリーが主要な要因であることがはっきりと分かります。さて、次のステップは、その値がブルーベリーにとって適切な場所かどうかを考えることです。 おそらく問題ないでしょう、すでに非常に近い値です。では、アーモンドにとっては良い値でしょうか？それは良い質問です。この比率で混ぜ合わせると、アーモンドは柔らかくなりすぎるのでしょうか？それとも、0.45という値はアーモンドにとって柔らかすぎないでしょうか？これについては、私たちに適切なツールがあります。

ZC：ええ、もちろんです。今見ていたこのグラフは、「水分分析ツールキット」にあるグラフを基にしています。これは、昨年、私たちが多くの時間を費やして更新し、非常に使いやすくしたソフトウェアなのですが、その中には「混合原料ツール」という機能があり、まさに今見ているような分析を行うことができます。添加する各原料について、吸着等温線を設定するのです。 水分の移動方向を考慮する必要があります。例えば、アーモンドには吸着曲線を、ブルーベリーには脱着曲線が必要になるかもしれませんが、このツールを使えば、先ほど緑色で示された予測最終等温線を得ることができます。この等温線は、実際に賞味期限を予測したり、まだ製造していない製品や混合物について、パッケージングの決定を下し始めることさえ可能になります。

先ほど少し触れられましたが、改めて明確にしておきたいのは、こうした等温線があれば、実際に製品を作る前に、デスクに座ったままこれらの混合物を検討し、さまざまな比率を考えたり、アーモンドの水分活度が変化した場合の影響を考察したりできるということです。 私はこのツールを使っている多くのチームと仕事をしています。一般的に寄せられるフィードバックとしては、物理的な試験をすべて行ったり、食感が変わるかどうかを待ったりする必要がなくなるため、製品を4～5倍速く市場に投入できるようになるということです。彼らはコンピューター上でその場でこれらの混合物を確認し始めることができます。また、扱うあらゆる原材料の等温線を社内のライブラリとして構築することで、研究開発プロセスを大幅にスピードアップさせているのです。

このツールキットでは、最終的な水分活度が表示されます。等温線も表示され、さらにその曲線の係数も提供されるため、保存期間などを確認することができます。これらは、過去に私たちが触れてきた内容の一部です。 保存期間に特化したウェビナーや、等温線に特化したウェビナーもご用意しており、それらのリンクは以下に掲載されるはずです。もしご参考になりそうであれば、ぜひご覧になってみてください。また、ソフトウェアのデモを行い、実際の操作手順を貴社のチームと一緒に確認し、どのような画面になるかをお見せすることも喜んで承ります。

事業計画

MG：ここで、収益性に影響を与える要因についてお話しし、実際のビジネス事例や、天然素材を取り扱うお客様との協業を通じて私たちが経験した事例について触れていきたいと思います。

まず、重大な問題であり、考慮すべき影響の一つについてお話ししたいと思います。これまでは製品そのものや、何が含まれているかを確実に把握することについて触れてきましたが、購入後のこと、つまり保管条件や温度については、まだ十分に議論していません。これらを取り上げたい理由は、一般的に、温度を上げると、ほぼすべての原材料において水分活性が上昇するからです。

例えば、バーやスナックミックスを製造し、自社工場内では問題がないとします。その後、トラック（例えば高温の環境下）や輸送コンテナで世界中に送られる際、湿度や温度が製品に大きな影響を与える可能性があります。具体的には、温度の上昇によって水分活性が安全基準を超えるレベルに達し、工場内では問題なかった製品でもカビが発生し始めることがあります。 温度が製品に与える影響の程度は、製品そのものによっても異なります。これは研究によって解明できるものであり、実際に温度が製品に与える影響の関係を特定することも可能です。しかし、一般的に言えば、温度が上昇すれば水活性も上昇するということは分かっていますし、その点を考慮に入れる必要があります。

ZC：私自身の経験から言えば、他の食品科学者と相談する際、主な懸念事項の一つはリコールの回避です。私の観察では、リコールが発生する多くのケースは、保管温度や輸送温度がわずかに高くなりすぎることが原因です。その結果、水活度が、先ほど各セクションで触れた閾値に達してしまうのです。 しかし、その水分活度が微生物が繁殖できるほど高くなってしまうのです。これこそが、等温線データを持ち、水分活度を理解することの重要性を如実に示しています。なぜなら、こうしたデータがあり、状況を適切に管理できていれば、リコールが発生する理由などないからです。リコールは数百万ドルの損失をもたらす可能性がありますし、企業の評判を傷つける恐れもあります。適切なデータを持ち、その活用方法を知っていれば、リコールを回避するのに役立ちます。

最後に焦点を当てたいのは、あるビジネスケースの事例です。これは、METER Groupが提携しているクライアントに関するものです。以前、ペットフードについて非常に似たような事例を紹介しましたが、今日は同じ形式を用いて、プルーンの生産業者について見ていきたいと思います。

当社は、年間生産量が約3万トンと非常に大規模なプルーン生産業者と提携しており、同社のプルーンの目標水分含有率は30％でした。 水分含有量について検討するにあたり、私たちは水分活度に着目し、等温線を算出することで、顧客が求める品質と安全性を維持しつつ、水分含有量をどこまで上げられるかを把握しました。等温線を用いた分析の結果、水分含有量を0.5%増加させることが可能であり、かつばらつきを低減し、製品の水分活度が0.7を超えることを防げることも判明しました。

彼らの新たな目標値は30.5%となりました。これにより、生産量を増やすことが可能になりました。現在、収量は向上しています。この製品を1トンあたり3,250ドルで販売しているため、このわずかな水分含有量の変化だけで、1年間で約50万ドルの収益増につながったことになります。 これはあくまで一つの製品に過ぎません。繰り返しになりますが、水分含有量のわずかな変化に過ぎませんが、水分活度の確認や等温線の理解、そして環境管理の導入や調整を行い、包装を見直すことで、その調整は実に簡単に行えます。そうすれば、製品が安全であることを確信して安心して眠りにつくことができ、リコールの心配をする必要もなくなります。

これはビジネスケースを非常に分かりやすく示しています。もし、ご担当されている特定の製品や、当社にビジネスケースの作成をご依頼したいものがあれば、簡単に作成できます。 弊社ではあらゆる種類の製品に対応可能です。本日は手元にあったブルーベリーとアーモンドを中心に説明しましたが、等温線や水分移動、その他触れた様々な要素を実証するのは非常に簡単です。繰り返しになりますが、もしお客様が取り扱っている特定のドライフルーツやナッツの最終製品、あるいは原材料があれば、弊社は過去にすでにその製品を取り扱った経験があるはずです。

MG：ひとつお伝えしておきたいのですが、今回は本当にシンプルにするためにブルーベリーとアーモンドに絞って説明しましたが、これは私たちが話している理論の適用範囲が、あらゆる食品に広がるということです。ですから、ナッツバターを使って作業する場合でも、先ほどお話しした内容は同様で、同じように影響を受けることになります。 バーのベースとしてデーツペーストのようなフルーツペーストを使用する場合も、同じことが言えます。こうしたことを一般的に論じる際、実際には非常に多くのものに適用できるという点で、あくまで一般的な話であることをお伝えしておきたかったのです。

もう一つ付け加えると、私たちは主に微生物の増殖や収量などに焦点を当てていましたが、他にも様々な要素が考えられます。まず、水分活度がさまざまな反応速度に与える影響について、等温線を分析していました。例えば、特定の栄養補助成分を含むバーや製品、あるいはニュートラシューティカルや機能性食品の場合でも、これらは同様に適用されます。これらの一連の知見は、そうした製品にも当てはまるのです。 そのような主張を行う場合は、その主張を裏付けられるようにしておく必要があります。

ZC：それでは、ここからは質疑応答の時間とさせていただきます。いくつかご質問をお受けした後、もし追加の質問がございましたら、直接私たちまでご連絡いただくか、最後に掲載する連絡先情報をご利用ください。皆様からのご質問にはすべてお答えできるよう努めます。

質疑応答

成分間の水分平衡はどのくらいの速さで達成されるのでしょうか。また、これを調整する方法はありますか？

MG：その質問にお答えします。少し時間がかかる場合があります。水分を吸収する速さは、その食材の性質によって異なります。ブルーベリーやアーモンドの例で説明した際、水分活度を変化させた状態で放置するのに約1週間かかりました。 しかし、一般的な食品の場合、パッケージされた時点で1週間以内に消費されることは想定されていません。ただ、いずれはそうなるということを念頭に置いておいてください。製品によっては早かったり遅かったりしますが、パッケージ内ではいずれ平衡状態に達します。その点はご安心ください。

水活度の差が大きい場合、それが主な要因となります。水活度の差を小さくできれば、第一に水分の移動が抑えられ、第二に、より早く良好な平衡状態に達します。この差を最小限に抑えるよう努めるのが常に望ましいです。 活性度をできるだけ近づけることを強くお勧めします。そうすれば、製品内での水分の移動という問題はそれほど深刻にはなりません。

水分含有量の測定結果を、どのようにして水分の移動を予測するために活用すればよいでしょうか？

ZC：この質問は私がお答えします。これは、以前のセクションでも触れた点に戻りますが、多くの人が「水分含有量」という数値が具体的だからといって、それを用いるべきだと考えています。確かに、その方が直感的に理解しやすいのかもしれません。しかし、このウェビナーを通じてお伝えしたかったのは、実際に留意すべきなのは「水分活性」であるということです。

水分活性は、その水の状態を表す指標であり、水がどの方向へ移動しようとするかを決定づけます。水は常に、高エネルギー状態から低エネルギー状態へと移動しようとします。先ほど見た例で言えば、ブルーベリーの方が水分活性が高いことを理解すれば、水は平衡状態に達するために、ブルーベリーからアーモンドへと移動しようとするということです。水分移動について考える際は、水分含有量ではなく、水分活性に注目してください。

もし私の製品が、微生物の許容限界値に極めて近い水分活性レベルで包装された場合、包装後の温度変動がどの程度であればカビが生じる可能性がありますか？

MG：その微生物学的限界値には近づかないようにしたほうがいいですね。あまり近づきすぎないほうが無難です。つまり、もし具体的な数値を挙げるとすれば――とはいえ、どの程度まで許容できるかについては、製品そのものによって大きく異なるため、言及するのは非常に躊躇われます。その製品と温度の関係はどうでしょうか？ つまり、温度の影響を強く受けるかどうかということです。先ほども言及したように、これは調査によって確認できることですが、製品ごとに異なります。 しかし、あえて目安を挙げるとすれば、0.1程度なら間違いなく安全圏内と言えるでしょう。微生物学的限界値は水分活性0.7です。もし0.6付近であれば、それが私が推奨する限界値に近い値だと思います。

その水分活性の範囲内では、テクスチャー面でも変化が生じていることを忘れないでください。考慮すべき点はたくさんありますが、微生物の基準値に重点を置いているのであれば、そのような方法をお勧めします。

ZC：多くの業界で同様の傾向が見られますが、果物やナッツ、その他の製品については、通常、微生物の限界値より0.1低い活性を設定するのがかなり安全な選択と言えます。 しかし、この質問に関して付け加えるならば、仮に0.7、つまり室温での微生物閾値にぴったり合っていたとしても、製品が施設を出荷された直後に、試験時の温度よりも高い温度にさらされた場合、温度が少しでも上昇すれば、その活性値が上昇するリスクが生じます。そうなれば、微生物が増殖し始める可能性があります。 製品がさらされる可能性のある温度を把握することと、安全を確保できる十分な低さの活性を設定することの間には、バランスが存在します。たとえ温度が上昇しても、0.7、あるいは0.6を下回っている限りは安全です。

MG：もしよろしければ、手短に2点ほどお話しさせてください。これらは天然由来の製品です。たいていの場合、殺菌工程がありません。 つまり、ナッツをローストする場合なら、正しく行えば、微生物は死滅すると言えるでしょう。しかし、多くの天然食品の場合、表面に微生物が残っていることがあります。水分活度を低く保てれば増殖しませんが、もし高くなり、さらに高くなると、 カビの発生については0.7というかなり低い値ですが、それ以上になると、環境が異なったり、パッケージングが不十分で湿度が高くなったりすると（これは現在重要な要因です）、リスクが生じます。あるいは、大腸菌やサルモネラ菌が繁殖し始める可能性もあります。 これらははるかに高い水分活度ですが、自然食品の中でもこれらの微生物は生存し得ることを覚えておいてください。ただ、水分活度を低く保てば、それらが繁殖したり増殖したりすることはできないのです。

もう一つお話ししたいのは、パッケージングの影響についてです。この分野については、あなたも豊富な経験をお持ちですよね。もしよろしければ、温度管理などに関するパッケージングの話題について話し合いたいのですが。

ZC：はい、もちろんです。簡単に申し上げますと、微生物学的限界に近い製品を製造する場合、理想的な水分活性の範囲内に製品を維持するための方法の一つとして、包装の検討が挙げられます。その包装の水蒸気透過率が低いほど、湿度や温度が異なっても、必要な範囲内に製品を維持しやすくなります。 繰り返しになりますが、この点についてさらに詳しく解説するウェビナーも開催しておりますので、ぜひパッケージングについてご相談いただければ幸いです。

原材料の初期混合段階以降、どの段階でも水分や水分活度の確認は必要ですか？

MG：はい。

ZC：はい、間違いなく。

MG：はい。 もちろん、先ほど話し合ったように水分活度を推奨します。水分含有量だけでは、先ほど挙げたような問題を回避するために必要な全体像を把握できないからです。次にプロセス管理についてですが、水分活度を用いることで、これをはるかに効果的に行うことができます。原料の受入検査を行うことは重要ですが、製造後の検査も非常に価値があります。そうすることで、実際にどのような製品ができたのかが分かるからです。期待通りの水準にあるでしょうか？他に何かご意見はありますか？

ZC：そうですね。私が知る成功している企業は、食品や原材料に含まれる水分量をしっかりと管理しています。彼らは製造の初期段階で測定を行い、許容範囲が10％以内、あるいは特定の範囲内に収まる原材料のみを受け入れます。なぜなら、その変動は最終製品にも反映されてしまうからです。 生産工程の初期段階で原材料を測定することをお勧めします。現在ではインライン測定ソリューションも用意されており、目標の水分活性を常に達成できるようになっています。しかし、それでもやはり、最終工程では、製品を包装する直前に最終製品を測定すべきです。 さらに、保存期間調査を行う企業もあり、時間の経過に伴う水分活度を測定しています。これは間違いなく、プロセス全体を通じて監視すべき項目です。そうすることで、リコールや、今日お話ししたその他の問題を回避することができます。

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