食べ物はなぜ腐るのでしょうか？食品を新鮮に保つ方法は冷凍以外にもたくさんある

マンモスは寒冷な気候に適応した動物でしたが、はるか昔に絶滅しました。恐竜の化石とは異なり、多くのマンモスは皮膚、肉、毛がほぼ完全に残っていることがわかります。これはなぜでしょうか?実は気温が低いんです。

私たちの賢い先祖は、低温を利用して食品を保存する方法を非常に早い時期から知っていました。たとえば、どの王朝の王族も、暑い夏の冷却のために氷の貯蔵庫を建設しました。果物やその他の食品を保存するためにも使用されました。しかし、当時は一般の人が家庭で使うことはほとんどありませんでした。

食品保存のためのこの技術の大規模な利用、あるいは商業化は、実は現代的な現象です。 1912 年、アメリカ人のクラレンス・バーズアイは、極寒の中でインディアンが捕まえた魚が水から引き上げられた直後に凍り付いてしまったが、数か月後に解凍すると、水から引き上げたときと同じくらい新鮮であることを観察しました。彼はこれが非常に興味深いと考えたので、この方法を他の食品にも使って同じ効果があるかどうか調べてみようと考えました。そこで彼は1924年に冷凍技術を専門とする水産会社を設立しました。ついに 1930 年に、魚や肉だけでなく、インゲン、ほうれん草、さくらんぼなども含む世界初の冷凍食品が生産されました。

何事においても、事実だけでなく、その背後にある理由も知っておく必要があります。低温保存で食品の鮮度はどうやって保たれるのでしょうか?

実際、原理は非常に単純です。食品の腐敗は主に2つの側面から発生します。一つは、酵素の働きによって食品自体の成分が分解されることです。もう一つは、微生物の繁殖によって食品の腐敗も促進されるということです。これら両方の点は温度と密接に関係しています。例えば、食品中のほとんどの酵素の活性に適した温度は30〜40℃です。この温度では、酵素を介した生化学反応の速度が急速に増加し、当然のことながら食品はより早く腐敗します。この時期は、特定の微生物の侵入を受けやすく、この二重のアプローチにより、食品はすぐに腐ってしまいます。

この時に温度を下げるとまた違った光景になります。温度が下がると酵素の活性が低下するだけでなく、微生物の繁殖も阻害されます。例えば、-18℃では、果物や野菜の呼吸は基本的に停止し、酵素や微生物はほぼ休眠状態になり、脂質の酸化分解やタンパク質の加水分解変性などの化学反応も停止し、食品の腐敗プロセスは一時停止した状態になります。栄養素が分解されなくなり、どれだけ長く保存しても食品が新鮮なままであることを想像してみてください。

どれくらい新鮮でしょうか？野菜を例に挙げてみましょう。室温20℃で保存すると、わずか2〜3日でビタミンCの損失が40％に達する可能性があります。しかし、野菜を急速冷凍すると、100日後でもビタミンCの損失率はわずか7.9%になります。冷凍過程での損失を含めても27.9%に過ぎず、比較するとはるかに少ないです。実際、リンゴ、バナナ、ニンニク、キャベツなど、冬や春に食べる野菜や果物の多くも低温で保存されています。

我が家では時々冷蔵庫を使って肉や野菜、餃子などを冷凍しますが、市販のものより味が劣ります。何が問題なの？

図：写真はTuchong.comより

実際、食品を冷凍すると、食品内の水分が氷の結晶に変わり、それがのこぎりのように作用して野菜や肉の細胞にダメージを与えます。解凍後は食品が柔らかくなり、水分が失われることでミネラルやビタミンなどの栄養素が失われ、風味や栄養が失われ、食品の品質が低下します。したがって、食品の風味や栄養を保つためには、この変化によるダメージを軽減することが鍵となり、冷凍のスピードが重要な役割を果たします。

凍結速度が速い場合、細胞内の氷結晶核の数は細胞間空間の氷結晶核の数より多くなり、少なくなり、その分布は天然食品中の液体の水の分布に近くなります。当然、機械的なダメージも少なくなり、解凍後の回復も容易になるため、流れる果汁の量も少なくなります。

自宅で急速冷凍することはできませんが、試すことができるちょっとしたコツがいくつかあります。まず、食品を早く凍らせるために、冷凍時間をできるだけ短くします。たとえば、冷蔵庫の冷凍庫の温度を最低に調整するだけです。同時に、食材をできるだけ小さく切り分け、冷凍庫の中で平らに広げて厚みを減らします。次に、食品を繰り返し解凍しないでください。この過程で水は繰り返し結晶化し、氷の結晶が大きくなり、食品の品質が著しく低下します。 3つ目に、冷凍食品は小分けにして包装し、内部に少し水分を残して、食品の表面が乾燥しないようにする必要があります。 4 番目に、冷凍食品にも賞味期限があるので、あまり長く保存しないようにしてください。たとえば、肉は 6 か月以内に食べるのが最適です。そうでないと、味が落ちてしまいます。

実は、低温保存以外にも、非常に役立つ食品保存方法はたくさんあります。全部知ってますか？

たとえば、脱水と乾燥は、高温または空気乾燥を使用して食品を乾燥させ、保存期間を延ばすプロセスです。私たちが日常的に食べているドライフルーツ、ドライ野菜、ドライ肉、ドライキノコなどは、すべてこの製法で作られています。食品の漬け込みは、塩や砂糖を使用して高浸透圧の作用で食品を急速に脱水し、それによって細菌を抑制して保存期間を延ばすプロセスです。私たちが日常的に食べている漬物や果物の保存食もこの製法で作られています。真空保存法もあり、食品を酸素との接触から遮断することで食品の腐敗率を減らします。もう一つの方法は放射線照射で、低線量の放射線を使って肉の中の病原菌や腐敗菌を殺します。さらに、臭豆腐、ベーコン、ハム、発酵黒豆などの保存期間も微生物発酵を利用することで延長できます。

それに比べて低温保存は適用範囲が広く、肉類、野菜、牛乳などにも適用できます。 7大栄養素がほとんど破壊されず、タンパク質、炭水化物、脂肪、ミネラルの損失も非常に少ないため、食品本来の風味と栄養をよりよく保存できます。したがって、食品の保存期間を大幅に延長することができます。唯一の欠点は、低温を維持するために機器に一定の要件があることです。温度が変化したり、保管が不適切だったりすると、食品は劣化してしまいます。

では、近年、どのような新しい凍結保存技術が登場したのでしょうか?実のところ、それらはかなりたくさんあり、おそらくまだ聞いたことがないかもしれません。例えば、膜包装冷凍法は食品の膨張や変形を抑制し、食品組織の味を良くします。超音波冷凍技術は冷凍食品の品質向上に役立ちます。高圧冷凍技術により、食品本来の品質を保つことができます。食品減圧冷凍技術は、食品の内部圧力を素早く解放し、氷の結晶が小さく均一であるため、食品の内部組織へのダメージが少なくなります。

低温は菌類の繁殖を抑えると言われていますが、菌類も凍結できるとは想像もつきません。これが氷核活性細菌凍結技術です。氷核活性細菌は、約-2℃で水滴を凍結できる細菌です。この技術の利点は、食品材料中の水の凝固点を高め、凍結時間を短縮し、エネルギーを節約し、氷結晶の成長を促進し、その後の氷製品を濃縮材料から分離しやすくすることです。

低温保存であろうと、その他の食品保存方法であろうと、それらはすべて食品の保存期間を延ばすための良い選択であり、ニーズに応じて適切に選択できます。中国の食事ガイドラインの推奨によれば、食べ物はできる限り新鮮な状態で食べるべきです。

この記事は、科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けた作品です。

著者: 張宇 (栄養学博士)

査読者: 陳然 (COFCO 栄養健康研究所 准研究員)

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司