揮発性成分と水分活性：適切なセンサーの選定

揮発性化合物について厳密な科学的定義は存在しませんが、一般的には、室温以下で容易に蒸発して気体となる物質を指します。揮発性物質は、香辛料や食品に天然に含まれているほか、食品や医薬品の製造工程で使用される多くの物質にも含まれています。

一般的に認められている水分活性センサーには4種類ある。それぞれが独自の方法で水分活性を測定しており、干渉する揮発性化合物（VC）が存在する場合の測定精度にも違いがある。

• 露点センサーは一般的に最も高速かつ高精度ですが、揮発性化合物（VC）が存在すると、冷却ミラー上でVCが共凝縮するため、測定が困難になることがあります。
• 静電容量式センサーは結露の問題を克服できますが、一般的に精度が低く、データ取得に時間がかかる傾向があり、特定の化合物によって性能が低下する可能性があります（一部のアルコールが干渉することが確認されています）。
• 抵抗型電解センサーは、揮発性化合物から保護し、測定精度を向上させるためにフィルターを必要とします。揮発性化合物の種類ごとに異なるフィルターが必要となり、それによって測定時間が大幅に遅くなることがよくあります。
• 波長可変ダイオードレーザー（TDL）センサーは、揮発性化合物が存在する環境下での水分活度の測定を目的に特別に設計されました。この用途において、最も信頼性が高く、最も精度の高い測定機器です。

お客様の状況に最適な機器をお選びいただけるよう、METER食品研究開発ラボでは、揮発性化合物をさまざまな濃度で含む、よく使用される20種類以上の食材をテストしました。すべての食材について、上記のセンサーを用いて試験を行いました。

これらの試験では、標準的で広く使用されている原材料を使用するよう努めましたが、原材料の製造方法や加工方法によってセンサーの性能が異なる場合がある点にご留意ください。本報告書では、該当する場合、最良および最悪のケースについて提示します。推奨する機器は、一般的な使用例に基づいています。

これらのテストの実施方法

サンプル分析を行う前に、すべての機器を校正し、既知_のaw標準液を用いて検証を行った。各成分の代表サンプルについて、センサーごとに少なくとも3台の機器で分析を行った。各サンプルについては、機器がセンサーの仕様範囲内（_Δaw精度：露点 ±0.003、静電容量 ±0.015、TDL ±0.005）で3回の測定値を示すまで分析を継続した。

本研究で使用した香辛料は、スーパーマーケットの回転率の高い量り売りコーナーから調達したものである。精油は米国農務省（USDA）の有機認証を取得したサプライヤーから調達し、内部使用用として表示されていた。その他に使用した食品添加物は、すべてACS試薬グレードのものである。

すべての香辛料および精油は、希釈せずにパッケージから直接計量した。その他の食品添加物については、さまざまな質量濃度を試験するために水で希釈した。基質は使用しなかった。一般的に、基質を追加すると試料の揮発性が低下する可能性があるためである。

収集したデータを検証し、揮発性化合物が水分活性の測定に干渉しているかどうかを確認した。

揮発性化合物が存在する環境下におけるTDLセンサーの性能を考慮し、これを最も正確なものと見なし、他の機器と比較するための基準として設定した。当社のセンサー仕様に基づき、許容誤差として_{Δawを採用}した。TDLの記載されたセンサー仕様_はΔaw± 0.₀₀₅であるため、2つのTDLセンサー間の最大許容誤差は、誤差の合計、_{すなわちΔaw}± 0.01となる。

Generally speaking, a Δa_w < 0.01 corresponds to a difference between instruments of 1-2% and is within the normal instrumental error. An error between Δa_w ± 0.01 and 0.02 (3 and 5%) suggests some interference may be present, and above 0.02 (5%) the readings are significantly different and above twice the acceptable error, likely due to interfering volatile compounds.

調査結果――そして、私たちがそれをどう解釈したか

これらのデータは、一般の消費者が入手しやすいサンプルから収集されたものです。生産者から直接入手したような新鮮なスパイスやハーブは、干渉する揮発性化合物の濃度が高く、同じ結果が得られない可能性があります。さらに、ハーブやスパイスの揮発性化合物の含有量は、種類、取り扱い・加工方法、保存状態、および経年変化によって大きく異なる場合があります。

以下の表に記載されているセンサーの推奨事項は、3つのカテゴリーに分類されています：

• 露点センサー– あらゆる濃度において成分値を正確に測定できる場合、露点センサーが最適な選択肢となります。
• 静電容量式センサー– 試料の揮発性が非常に高く、高濃度では露点センサーに問題を引き起こす可能性があるものの、低濃度では問題がない場合は、デュアルブロック式測定器または静電容量式センサーの使用が推奨されます。
• 波長可変ダイオードレーザー（TDL）– 対象物質が低濃度であっても測定値に誤差が生じる場合は、TDLセンサーの使用をお勧めします。

‍

‍

‍