パスカリゼーション

パスカリゼーション、ブリッジマン処理、高圧処理( HPP ) [ 1 ]または高静水圧( HHP )処理[ 2 ]は、食品の保存および殺菌の方法であり、非常に高い圧力下で製品を処理することで、食品内の特定の微生物や酵素を不活性化します。 [ 3 ] HPP は食品内の共有結合に限定的に影響を及ぼし、製品の官能的側面と栄養的側面の両方を維持します。[ 4 ]この技術は、圧力が流体に及ぼす影響を詳細に研究した 17 世紀のフランスの科学者、ブレーズ・パスカルにちなんで名付けられました。 パスカリゼーション中は、1 平方インチあたり 50,000 ポンド (340 MPa、3.4 kbar) 以上が約 15 分間適用され、酵母、カビ、栄養型細菌、[ 5 ] [ 6 ]および一部のウイルスと寄生虫が不活性化されます。[ 7 ]パスカリゼーションはブリッジマン化とも呼ばれ、[ 8 ]物理学者パーシー・ウィリアムズ・ブリッジマンにちなんで名付けられました。[ 9 ]

温度と圧力の設定に応じて、HPPは低温殺菌相当の対数減少を達成するか、またはさらに進んで胞子の死滅を含む滅菌を達成することができる。低温殺菌相当のHPPは冷蔵温度で行うことができるが、滅菌には少なくとも90℃（194°F）の加圧が必要である。低温殺菌相当法は一般に（上記の同義語とともに）単にHHPと呼ばれ、加熱滅菌法は高圧温度（high pressure temperature）の略でHPTと呼ばれる。HPTの同義語には、圧力補助加熱滅菌（PATS）、圧力強化滅菌（PES）、高圧加熱滅菌（HPTS）、高圧高温（HPHT）などがある。[ 7 ]

用途

HHP（低温殺菌相当）

HPPによって腐敗微生物や一部の酵素を不活性化できるため、製品の官能的・栄養的特性を維持しながら賞味期限を延ばすことができます。[ 10 ]リステリア、大腸菌、サルモネラ、ビブリオなどの病原性微生物も、HPP中に使用される400～1000MPaの圧力に敏感です。[ 11 ]このように、HPPは処理時間の短縮、エネルギー使用量の削減、廃棄物の削減を実現しながら食品を低温殺菌することができます。[ 10 ]

この処理は低温で行われ、食品添加物は使用されません。1990年以降、日本ではジュース、ゼリー、ジャムなどがパスカリゼーション法を用いて保存されています。現在、この技術は魚や肉、サラダドレッシング、餅、ヨーグルトの保存にも利用されています。英国では、果物、野菜スムージー、肉などの製品もパスカリゼーション法で保存されており、販売されています。[ 12 ] [ 13 ]

アメリカ合衆国におけるパスカリゼーションの初期の使用例は、ワカモレの処理でした。ソースの味、食感、色は変わりませんでしたが、製品の賞味期限は3日から30日に延長されました。 [ 5 ]パスカリゼーションではすべてのタンパク質を破壊できるわけではなく、一部のタンパク質は酵素活性を示し[ 14 ] 、賞味期限に影響を与えるため、処理された食品の中には冷蔵保存が必要なものもあります。[ 15 ]

近年、HPPは生のペットフードの加工にも利用されています。市販の冷凍・フリーズドライ生食のほとんどは、包装後にHPP処理を施し、サルモネラ菌などの潜在的な細菌やウイルス汚染物質を除去しています。[ 16 ]

HPT（商業的無菌性）

低酸性食品は、保存安定性を得るために胞子を殺菌する必要があります。HPTのように、圧力に加えて加熱することでこの目的を達成できます。[ 7 ] 2009年、FDAはマッシュポテトにHPT、特にPATSと呼ばれるタイプのHPTを使用する申請に対し、異議を唱えませんでした。[ 17 ] 2015年には、FDAは別のHPTであるPESを魚介類に使用することについても異議を唱えませんでした。[ 7 ] HPTの他の種類の果物への適用については、現在も研究が進められています。[ 18 ]

その他の用途

HHPを短時間使用すると、貝類の身と殻を分離することができ、手作業での剥皮が容易になります。[ 19 ] HHPはビブリオ菌を不活性化します。HHPは魚介類の7%に使用されています。[ 7 ]

歴史

19世紀後半

圧力が微生物に及ぼす影響に関する実験は、1884年という早い時期に記録されており[ 1 ]、1897年以降も成功した実験がいくつかありました。1899年、BHハイトは圧力による微生物の不活性化を初めて決定的に実証しました。彼が高圧が微生物に及ぼす影響を報告した後、食品への圧力の影響に関する報告がすぐに続きました。ハイトは牛乳の腐敗防止に取り組み、高圧処理によって微生物を不活性化できることを示しました。彼はまた、食品を圧力処理することの利点として、防腐剤が不要であることや味の変化がないことを指摘しました[ 20 ] 。

ハイト氏によると、1897年以来、ウェストバージニア農業試験場の化学者が圧力と肉、ジュース、牛乳の保存との関係を研究していたという。初期の実験では、大きなスクリューをシリンダーに挿入し、数日間そのままにしておくという実験が行われたが、牛乳の腐敗を防ぐ効果はなかった。後に、より強力な装置によって牛乳により高い圧力をかけられるようになり、処理された牛乳は未処理の牛乳よりも24～60時間長く甘い状態を保つことが報告された。牛乳サンプルに90米トン（82トン）の圧力を1時間かけて加えたところ、1週間甘い状態が保たれた。圧力をかけるために使用された装置は、後に研究者が他の製品への効果を検証しようとした際に損傷した。[ 21 ]

炭疽菌、腸チフス、結核を用いた実験も行われ、研究者にとって潜在的な健康リスクとなっていました。実験プロセスが改善される前、実験ステーションの職員1名が腸チフスを発症しました。[ 21 ]

ハイトが報告した方法は、広範囲に適用できるものではなく、牛乳を完全に殺菌できるわけでもなかった。その後、より広範な調査が行われたが、牛乳に関する当初の研究は、その有効性に対する懸念からほぼ中止された。ハイトは、「圧力では破壊できない酵素」に関連する「牛乳のゆっくりとした変化」について言及している。[ 22 ]

20世紀初頭

ハイトらは1914年に、圧力殺菌に関するより詳細な報告書を発表した。この報告書には、処理後の製品に残存する微生物の数も含まれていた。果物、果汁、一部の野菜など、様々な食品を対象に実験が行われたが、牛乳を使った以前の実験と同様に、結果はまちまちであった。保存できた食品もあったが、殺菌されなかった細菌胞子の影響か、保存できなかった食品もあった。[ 23 ]

ハイトの1914年の研究は、微生物に対する圧力の影響に関する他の研究につながりました。1918年には、ワクチンの開発を促進することを目的としたW・P・ラーソンらによる研究が発表されました。この報告では、細菌の胞子は圧力によって必ずしも不活化されない一方で、栄養細菌は通常は死滅することが示されました。ラーソンらの研究は、二酸化炭素、水素、窒素ガスの圧力利用にも焦点を当てていました。二酸化炭素は、3つの中で微生物の不活化に最も効果的であることが判明しました。[ 24 ]

20世紀後半～現在

1970年頃、中程度の圧力を使う方が高圧を使うより効果的だということが発見された後、研究者たちは細菌の胞子の研究に再び力を入れ始めた。初期の実験では保存が不十分だったこれらの胞子は中程度の圧力によってより早く不活性化されたが、その過程は栄養微生物で起こる場合とは異なっていた。中程度の圧力にさらされると細菌の胞子は発芽し、生じた胞子は圧力、熱、または電離放射線を使って簡単に殺すことができる。[ 25 ] [ 26 ]初期の圧力の量が増加すると、発芽に理想的な条件ではなくなるので、代わりに元の胞子を殺さなければならない。中程度の圧力を使うことは必ずしもうまくいくとは限らず、細菌の胞子の中には圧力下での発芽に対してより抵抗力があるものもあり[ 26 ]、それらのごく一部は生き残る。[ 27 ]圧力と別の処理（加熱など）の両方を用いて胞子を殺す保存法はまだ確実には実現されていない。このような技術は、食品への圧力をより広く利用することを可能にし、食品保存における潜在的な進歩をもたらすだろう。[ 28 ]

高圧が微生物に及ぼす影響に関する研究は、1980年代にセラミック加工の進歩が起こるまで、主に深海生物を対象としていました。その結果、食品を大規模に高圧処理できる機械が開発され、特に日本でこの技術への関心が高まりました。[ 25 ]パスカリゼーションによって保存された市販の食品が初めて登場したのは1990年ですが、[ 14 ]パスカリゼーションの技術は、広く利用できるようにまだ改良の途上です。[ 5 ]現在では、最小限の加工のみで済む製品の需要が以前よりも高まっており、[ 1 ]パスカリゼーションによって保存された製品は、標準的な方法で処理された製品よりも大幅に高価であるにもかかわらず、商業的に成功を収めています。[ 14 ]

2000年代初頭、パスカリゼーションによって貝類の身を殻から分離できることが発見されました。[ 19 ]ロブスター、エビ、カニなどはパスカリゼーションを行うことができ、その後は生の身が割れた殻から簡単に滑り出てきます。

プロセス

パスカリゼーションでは、食品を密封し、液体（通常は水）が入った鋼鉄製の容器に入れ、ポンプを用いて圧力をかけます。ポンプは連続的に圧力をかける場合もあれば、断続的に圧力をかける場合もあります。 [ 1 ]食品に高静水圧（HHP）をかけると、多くの微生物が死滅しますが、胞子は破壊されません。[ 10 ]パスカリゼーションは、ヨーグルトや果物などの酸性食品に特に効果的です。[ 3 ]耐圧性のある胞子はpH値が低い環境では生存できないためです。[ 29 ]この処理は、固体食品と液体食品の両方に同様に効果があります。[ 1 ]

研究者たちは、保存液食品の高圧処理における「連続」法の開発も進めています。この技術は、超せん断技術（UST）または高圧均質化と呼ばれています。[ 30 ]この技術では、液状食品を最大400 MPaまで加圧し、その後、せん断バルブの微小な隙間を通過することで減圧します。流体がせん断バルブから排出される際、バルブ前後の大きな圧力差により、圧力エネルギーが運動エネルギーに変換されます。この運動エネルギーは熱エネルギーとして放散され、流体の温度を上昇させるとともに、周囲への熱損失として放出されます。残りの運動エネルギーは、せん断、乱流、キャビテーションなどの強力な機械的力によって、サンプルの物理的および構造的変化（混合、乳化、分散、粒子サイズ、酵素、微生物の減少）に使用されます。したがって、製品の初期温度と処理圧力に応じて、UST処理は処理液の構造変化に加えて、低温殺菌効果または商業的な殺菌効果をもたらす可能性があります。

細菌胞子は常温または冷蔵条件での加圧処理後も生存します。高圧温度（HPT）で追加の加熱を加えることで、これらの胞子は死滅します。[ 31 ]食品は圧力室に入る前に約70℃（158℉）に予熱され、その後、圧力によって断熱加熱によって食品の温度が所望の温度（90℃（194℉）以上）まで上昇します。[ 7 ]

効果

パスカリゼーション処理では、食品の水素結合が選択的に破壊されます。パスカリゼーションは加熱処理ではないため、共有結合は影響を受けず、食品の味に変化はありません。[ 32 ]そのため、HPPはビタミンを破壊せず、食品の栄養価を維持します。[ 10 ]高い静水圧は、脂質の酸化速度を高めることで筋肉組織に影響を与える可能性があり、[ 33 ]その結果、風味が悪くなり、健康効果も低下します。[ 34 ]食品中には、処理過程で変化する化合物も存在します。例えば、炭水化物は処理過程で温度を上げるのではなく、圧力を上げることでゲル化されます。[ 35 ]

静水圧は食品に迅速かつ均一に作用するため、容器の大きさや厚さはパスカリゼーションの効果に影響を与えません。この処理には、製品の甘味がわずかに増加するなど、いくつかの副作用がありますが、栄養価、味、食感、外観に大きな影響はありません。したがって、食品の高圧処理は化学保存料を使用しないため、「自然な」保存方法とみなされています。[ 25 ]

批判

地球化学者のアヌラグ・シャルマ氏、微生物学者のジェームズ・スコット氏、そしてワシントンのカーネギー研究所の他の研究者たちは、1ギガパスカルを超える圧力下での微生物活動を直接観察した。[ 36 ]実験は1.6GPa（232,000psi）の圧力まで行われたが、これは通常の気圧の16,000倍以上、あるいは最も深い海溝 であるマリアナ海溝の圧力の約14倍に相当する。

実験は、大腸菌とシュワネラ・オネイデンシスの膜をダイヤモンドアンビルセル（DAC）に沈着させることから始まりました。その後、圧力を1.6GPaまで上げました。この圧力まで上げ、30時間保持したところ、少なくとも1%の細菌が生き残りました。その後、実験者はin-situラマン分光法を用いてギ酸代謝をモニタリングし、細菌サンプル中でギ酸代謝が継続していることを示しました。

さらに、1.6GPaという圧力は非常に大きいため、実験中、DACは溶液を室温の氷である氷VIに変えました。バクテリアが氷中のギ酸を分解すると、化学反応によって液体のポケットが形成されます。[ 37 ]

この実験には懐疑的な意見もあった。スクリプス海洋研究所の海洋学者アート・ヤヤノス氏によると、生物は繁殖できる場合にのみ生きているとみなされるべきである。DAC実験のもう一つの問題点は、高圧が発生すると通常は高温も発生するが、この実験では高温がなかったことである。この実験は室温で行われた。実験において意図的に高温を生じさせなかったことで、圧力が生命に及ぼす実際の影響が分離され、結果は生命が圧力に対してほとんど無反応であることを明確に示していた。[ 37 ]

独立した研究グループによる新たな研究結果[ 38 ]は、Sharmaら（2002）の結果を裏付けています。[ 36 ]これは、実験を通して環境極限現象を研究するという古くからの課題に対する新たなアプローチの必要性を改めて示す重要な一歩です。微生物が600MPaまでの圧力に耐えられるかどうかについては、事実上議論の余地がありません。この圧力は、過去10年ほどの間に散発的に発表された多くの論文によって実証されています。[ 36 ]

消費者の受容

ハイテックヨーロッパの消費者調査では、消費者はこの技術について否定的な連想よりも肯定的な連想を多く挙げており、これらの製品が広く受け入れられていることが示されています。[ 39 ]

参照

参考文献

注記

  1. ^ a b c d eジェイ、ロエスナー＆ゴールデン 2005、p. 457
  2. ^ 「FDA」 .食品医薬品局. 2013年9月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年9月5日閲覧。
  3. ^ a bブラウン 2007、p. 547
  4. ^ Oey, Indrawati; Lille, Martina; Van Loey, Ann; Hendrickx, Marc (2008-06-01). 「高圧処理が果物および野菜ベースの食品の色、食感、風味に与える影響：レビュー」. Trends in Food Science & Technology . 19 (6): 320– 328. doi : 10.1016/j.tifs.2008.04.001 . ISSN 0924-2244 . 
  5. ^ a b cブラウン 2007、p. 546
  6. ^アダムス＆モス 2007、55ページ
  7. ^ a b c d e f Aganovic, Kemal; Hertel, Christian; Vogel, Rudi. F.; Johne, Reimar; Schlüter, Oliver; Schwarzenbolz, Uwe; Jäger, Henry; Holzhauser, Thomas; Bergmair, Johannes; Roth, Angelika; Sevenich, Robert; Bandick, Niels; Kulling, Sabine E.; Knorr, Dietrich; Engel, Karl-Heinz; Heinz, Volker (2021年7月). 「高水圧食品加工の側面：技術と食品安全の展望」 .食品科学と食品安全に関する包括的レビュー. 20 (4): 3225– 3266. doi : 10.1111/1541-4337.12763 . PMID 34056857 . S2CID 235256047。  
  8. ^ Heremans, Karel; Smeller, L. (1998年8月18日). 「高圧下におけるタンパク質構造とダイナミクス」. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Protein Structure and Molecular Enzymology . 1386 (2): 353– 370. doi : 10.1016/S0167-4838(98)00102-2 . PMID 9733996 . 
  9. ^オリベイラ & オリベイラ 1999、p. 335
  10. ^ a b c d Fellows, PJ (2017).食品加工と技術：原理と実践. ウッドヘッド. pp.  12344– 12733.
  11. ^シャシュケ、カール（2010年）『高圧食品加工の発展』ニューヨーク：ノヴァサイエンス出版社、 p.5、ISBN 978-1-61761-706-5。
  12. ^ 「私たちの物語 | 決して妥協しない。常に安全」。
  13. ^ 「SEALPAC UK - トレイシーラー、熱成形機、加工機」。
  14. ^ a b cフェローズ 2000、p. 217
  15. ^アダムス＆モス 2007、80ページ
  16. ^ヒギンズ、ケビン (2010). 「愛犬のための新鮮で安全な食品」.フードエンジニアリング. 82 : 17–18 – PRIMO経由.
  17. ^スチュワート、シンシア・M.、ダン、C.・パトリック、キーナー、ラリー (2016). 「圧力補助加熱殺菌の検証」.高圧食品処理. pp.  687– 716. doi : 10.1007/978-1-4939-3234-4_29 . ISBN 978-1-4939-3234-4。
  18. ^ Al-Ghamdi, Saleh; Sonar, Chandrashekhar R.; Patel, Juhi; Albahr, Zeyad; Sablani, Shyam S. (2020年8月). 「低酸性果物・野菜ピューレの高圧加熱殺菌：微生物安全性、栄養成分、品質、包装評価」 . Food Control . 114 107233. doi : 10.1016/j.foodcont.2020.107233 . S2CID 216444939 . 
  19. ^ a b「ハイテク加工でメイン州のロブスターを「殻むき」、カナダ産と競合」 Workingwaterfront.com. 2015年2月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年3月19日閲覧。
  20. ^ Hendrickx & Knorr 2002、p. 13
  21. ^ a bヘンドリックス & クノール 2002、p. 14
  22. ^ヘンドリックス & クノール 2002、14–15 ページ
  23. ^ Hendrickx & Knorr 2002、p. 15
  24. ^ Hendrickx & Knorr 2002、p. 16
  25. ^ a b cアダムス＆モス 2007、p. 94
  26. ^ a bヘンドリックス & クノール 2002、p. 17
  27. ^ Smelt, Jan PPM (1998年4月). 「高圧処理における微生物学の最近の進歩」. Trends in Food Science & Technology . 9 (4): 152– 158. doi : 10.1016/S0924-2244(98)00030-2 .
  28. ^ Hendrickx & Knorr 2002、p. 18
  29. ^アダムス＆モス 2007、94～95ページ
  30. ^ジェリッシュ・ジョイナー・ジャナハール、アリス・マルチニアック、VM・バラスブラマニアム、ラファエル・ヒメネス＝フローレス、エドマンド・ティン（2021年）。圧力、せん断、温度、およびそれらの相互作用が特定の乳質特性に及ぼす影響。Journal of Dairy Science 104(2), 1531-1547
  31. ^ Balasubramaniam, VM, Barbosa-Cánovas, Gustavo V., Lelieveld, Huub LM (2016).高圧食品加工の原理、技術、応用. Springer. ISBN 978-1-4939-3234-4。{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  32. ^ジェイ、ロエスナー、ゴールデン 2005、458ページ
  33. ^大島敏明; 牛尾秀樹; 小泉千明 (1993年11月). 「魚類および魚類製品の高圧処理」.食品科学技術の動向. 4 (11): 370– 375. doi : 10.1016/0924-2244(93)90019-7 .
  34. ^ヘンリー＆チャップマン 2002、442ページ
  35. ^ムンテアン、ミルチャ＝バレンティン;マリアン、オヴィディウ。バルビエル、ビクター。カトゥネスク、ジョルジアナ M.ランタ、オヴィディウ。ヨアン州ドロカス。ソリン、テルヘス (2016)。「食品産業における高圧処理 – 特徴と用途」。農業と農学プロセディア。10 : 377–383 .土井: 10.1016/j.aaspro.2016.09.077。
  36. ^ a b c Sharma, A.; et al. (2002). 「ギガパスカル圧力下における微生物活性」. Science . 295 ( 5559): 1514– 1516. Bibcode : 2002Sci...295.1514S . doi : 10.1126/science.1068018 . PMID 11859192. S2CID 41228587 .  
  37. ^ a b Couzin, J. (2002). 「微生物の肩にかかる世界の重み」. Science . 295 (5559): 1444– 1445. doi : 10.1126/science.295.5559.1444b . PMID 11859165. S2CID 83692800 .  
  38. ^ Vanlinit, D.; et al. (2011). 「大腸菌によるギガパスカル高圧耐性の急速な獲得」 . mBio . 2 ( 1) e00130-10. doi : 10.1128/mBio.00130-10 . PMC 3025523. PMID 21264062 .  
  39. ^ 「文書」 . Hightecheurope.eu. 2012年12月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年3月19日閲覧。

参考文献

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