食品科学：世界中の人々のための保存と安全性

安全で栄養価の高い食品へのアクセスを確保することは、基本的な地球規模の課題です。食品科学は、この課題に対処する上で重要な役割を果たしており、特に食品の保存と安全性の分野で重要です。この記事では、現代の食品保存および安全慣行を支える科学的原則と技術的進歩について検討し、それらが世界の食料安全保障と公衆衛生に与える影響を調べます。

食品の腐敗を理解する：グローバルな視点

食品の腐敗とは、食品が消費に適さなくなるプロセスのことです。これは、次のようなさまざまな要因による可能性があります。

• 微生物の増殖：細菌、酵母、カビが食品中で繁殖し、味、食感、臭いに望ましくない変化を引き起こす可能性があります。サルモネラ菌、大腸菌、リステリア菌は、食物由来の病気を引き起こす可能性のある病原性細菌の例です。
• 酵素反応：食品中に自然に存在する酵素は、果物や野菜の褐変や脂肪の酸敗など、腐敗を引き起こす反応を触媒する可能性があります。
• 化学反応：酸化、加水分解、その他の化学反応は、食品の品質を低下させる可能性があります。
• 物理的な損傷：打撲傷、押しつぶし、またはその他の物理的な損傷は、腐敗を加速させる可能性があります。
• 蔓延：昆虫やげっ歯類が食品を汚染し、損傷を与える可能性があります。

食品の腐敗の速度は、温度、湿度、pH、酸素と栄養素の利用可能性など、いくつかの要因に影響されます。世界のさまざまな地域では、気候の違いとインフラストラクチャの制限により、腐敗のレベルが異なります。たとえば、湿度と温度が高い熱帯地域では、寒くて乾燥した気候よりも食品の腐敗がより速く発生します。

例：サハラ以南のアフリカの多くの地域では、腐敗による収穫後の損失が大きく、食料安全保障と生活に影響を与えています。これらの地域では、改善された保存技術が不可欠です。

食品保存の原則

食品保存の方法は、腐敗のプロセスを抑制または遅らせ、食品の貯蔵寿命を延ばし、より長期間にわたって消費できるようにすることを目的としています。食品保存の背後にある主な原則は次のとおりです。

• 微生物の増殖の抑制：これは、温度、水分活性、pHなど、微生物の増殖をサポートする要因を制御することで実現できます。
• 酵素の不活性化：ブランチングなどの熱処理は、腐敗の原因となる酵素を不活性化できます。
• 化学反応の防止：酸化防止剤を使用して酸化を防ぐことができ、改質大気包装は他の化学反応の速度を低下させることができます。

一般的な食品保存技術：グローバルな概要

数多くの食品保存技術が開発され、何世紀にもわたって改良されてきました。これらの技術は、その有効性、コスト、およびさまざまな種類の食品への適合性が異なります。最も一般的な方法のグローバルな概要を次に示します。

熱処理

熱処理では、熱を使用して微生物を殺し、酵素を不活性化します。一般的な熱処理方法には次のものがあります。

• 低温殺菌：食品を特定の温度で特定の時間加熱して、栄養価と風味を維持しながら病原性微生物を殺します。牛乳、ジュース、ビールは通常、低温殺菌されます。例：超高温（UHT）低温殺菌により、牛乳を室温で長期間保存できます。
• 殺菌：食品を高温に加熱して、胞子を含むすべての微生物を殺します。缶詰食品は通常、殺菌されます。
• ブランチング：冷凍または乾燥の前に果物や野菜の酵素を不活性化するために使用される穏やかな熱処理。

冷却と冷凍

食品の温度を下げると、微生物の増殖と酵素反応が遅くなります。一般的な冷却および冷凍方法には次のものがあります。

• 冷蔵：腐敗を遅らせるために、食品を0°C〜4°C（32°F〜40°F）の温度で保管します。
• 冷凍：微生物の増殖と酵素反応を止めるために、食品を-18°C（0°F）未満の温度で保管します。冷凍は、食品の貯蔵寿命を大幅に延長できます。例：急速冷凍は、果物や野菜をすばやく冷凍するために使用され、食感と風味を維持します。

乾燥

食品から水分を取り除くと、微生物の増殖と酵素反応が抑制されます。一般的な乾燥方法には次のものがあります。

• 日干し：食品を日光にさらして乾燥させる従来の方法。
• 空気乾燥：食品の周りに暖かい空気を循環させて食品を乾燥させます。
• フリーズドライ：真空下で冷凍食品から水分を取り除きます。この方法は、他の乾燥方法よりも食品の食感と風味をより良く保持します。例：フリーズドライコーヒーは世界中で人気のある製品です。
• 噴霧乾燥：液体食品を熱風の流れに霧化し、粉末にします。例：粉乳は噴霧乾燥を使用して製造されます。

発酵

発酵には、微生物を使用して炭水化物を酸、アルコール、またはガスに変換することが含まれます。このプロセスは、腐敗微生物の増殖を抑制し、食品の風味と食感を高めることができます。例：ヨーグルト、チーズ、キムチ、ザワークラウト、ビールはすべて発酵の産物です。

漬物

漬物には、酢や塩水などの酸性溶液に食品を保存することが含まれます。酸性は腐敗微生物の増殖を抑制します。例：ピクルス、玉ねぎ、ピーマンは一般的な漬物です。

硬化

硬化には、塩、砂糖、硝酸塩、または亜硝酸塩で食品を保存することが含まれます。これらの物質は、腐敗微生物の増殖を抑制し、食品の風味と色を高めることもできます。例：ベーコンやハムなどの硬化肉は、硬化技術を使用して保存されています。

照射

照射には、食品を電離放射線にさらして、微生物、昆虫、寄生虫を殺すことが含まれます。照射は、食品の貯蔵寿命を延長することもできます。この方法は、食品の安全性を確保するために厳密に管理されています。例：照射は、家禽のサルモネラ菌を制御するために使用されます。

改質大気包装（MAP）

MAPには、パッケージ内の雰囲気を変更して腐敗を遅らせることが含まれます。これは、酸素含有量を減らすか、二酸化炭素含有量を増やすことで実現できます。例：MAPは、生鮮食品や肉の貯蔵寿命を延長するために使用されます。

真空包装

真空包装には、密封する前にパッケージから空気を取り除くことが含まれます。これにより、好気性微生物の増殖が抑制され、酸化が遅くなります。例：真空包装は、チーズや加工肉の貯蔵寿命を延長するために使用されます。

食品安全：グローバルな優先事項

食品安全とは、食品が意図された用途に従って調理および/または摂取された場合に、消費者に害を及ぼさないことを保証することです。食物由来の病気（食中毒とも呼ばれます）は、世界中で大きな公衆衛生上の懸念事項です。世界保健機関（WHO）は、食物由来の病気が世界中で毎年42万人の死亡を引き起こしていると推定しています。これらの病気は、細菌、ウイルス、寄生虫、または化学物質で汚染された食品を摂取することによって引き起こされます。

一般的な食物由来病原体

• 細菌：サルモネラ菌、カンピロバクター菌、大腸菌、リステリア・モノサイトゲネス菌、ボツリヌス菌、黄色ブドウ球菌
• ウイルス：ノロウイルス、A型肝炎
• 寄生虫：ジアルジア・ランブリア菌、クリプトスポリジウム・パルバム菌、トリヒナ・スパイラリス菌

食品汚染源

• 原材料：汚染は、農地や動物生産中など、発生源で発生する可能性があります。
• 加工：汚染は、食品の加工、包装、または保管中に発生する可能性があります。
• 取り扱い：食品取扱者または消費者による食品の不適切な取り扱いは、汚染につながる可能性があります。
• 環境：汚染は、汚染された水や土壌など、環境から発生する可能性があります。

HACCP：食品安全への体系的なアプローチ

ハザード分析重要管理点（HACCP）は、食品安全ハザードを特定、評価、および管理するための体系的なアプローチです。HACCPは7つの原則に基づいています。

1. ハザード分析を実施します。
2. 重要管理点（CCP）を特定します。
3. 各CCPの限界基準を設定します。
4. モニタリング手順を確立します。
5. 是正措置を確立します。
6. 検証手順を確立します。
7. 記録保持および文書化手順を確立します。

HACCPは、食品の安全性を確保するために、食品業界で広く使用されています。多くの国が、特定の食品製品に対して義務的なHACCPプログラムを実施しています。

グローバル食品安全規制と基準

食品安全規制と基準は、世界中で大きく異なります。食品安全に関与する主要な国際機関には、次のようなものがあります。

• 世界保健機関（WHO）：WHOは、食品安全の問題について各国にガイダンスとサポートを提供しています。
• 国連食糧農業機関（FAO）：FAOは、世界中の食料安全保障と栄養を改善するために取り組んでいます。
• コーデックス委員会：コーデックス委員会は、WHOとFAOによって設立された国際食品規格機関です。コーデックス規格は、各国が独自の食品安全規制を策定するために使用します。

多くの国には、食品の生産を規制し、食品の安全性を確保する責任を負う独自の国内食品安全機関があります。例：米国の食品医薬品局（FDA）、欧州連合の欧州食品安全機関（EFSA）、カナダのカナダ食品検査庁（CFIA）。

食品保存と安全性の新興技術

技術の進歩は、継続的に新しい改善された食品保存および安全方法につながっています。新興技術には、次のようなものがあります。

• 高圧処理（HPP）：熱を使わずに高圧を使用して微生物を殺し、酵素を不活性化します。
• パルス電場（PEF）：短い電気バーストを使用して微生物を殺します。
• 冷プラズマ技術：イオン化されたガスを使用して食品表面の微生物を殺します。
• ナノテクノロジー：食品包装および安全アプリケーションにナノマテリアルを使用します。
• バイオセンサー：生体分子を使用して、食物由来の病原体と汚染物質を検出します。

食品保存と安全性における包装の役割

包装は、食品を腐敗や汚染から保護する上で重要な役割を果たします。包装材料は次のとおりである必要があります。

• 食品グレード：食品との接触に安全です。
• バリア特性：酸素、水分、光に対するバリアを提供します。
• 耐久性：食品を物理的な損傷から保護します。
• タンパーエビデント：パッケージが開かれたり、改ざんされたりした場合に示します。

食品保存に使用される包装材料の例を次に示します。

• プラスチック：ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（PET）は、食品包装によく使用されます。
• 金属：アルミニウムとブリキは缶詰食品に使用されます。
• ガラス：ガラス瓶とボトルは、さまざまな食品に使用されます。
• 紙と段ボール：紙と段ボールは、乾燥食品と外装に使用されます。

食品安全における消費者の責任

消費者は、食品の安全性を確保する上で重要な役割を果たします。主な消費者の責任には、次のようなものがあります。

• 適切な食品保管：食品を正しい温度と湿度で保管します。
• 適切な食品の取り扱い：食品を取り扱う前後に手と表面を洗います。
• 適切な調理：微生物を殺すために、食品を正しい内部温度まで調理します。
• 交差汚染の回避：汚染を防ぐために、生の食品と調理済みの食品を分けて保管します。
• 消費期限の確認：消費期限が過ぎた食品は廃棄します。

保存と安全性を通じた世界の食料安全保障への取り組み

効果的な食品保存と安全慣行は、世界の食料安全保障に取り組むために不可欠です。食品の腐敗を減らし、食物由来の病気を防ぐことで、すべての人に安全で栄養価の高い食品の入手可能性を高めることができます。

実行可能な洞察：

• 研究開発への投資：新しい改善された食品保存および安全技術の研究開発への投資を継続します。
• 食品安全規制の強化：食品が安全に消費されるように、食品安全規制と基準を強化します。
• 食品の取り扱い慣行の改善：食品取扱者と消費者に、適切な食品の取り扱い慣行について教育します。
• 収穫後の損失の削減：腐敗による収穫後の損失を削減するための戦略を実施します。
• 持続可能な食品生産の促進：環境への影響を最小限に抑える持続可能な食品生産慣行を促進します。

結論

食品科学は、世界中の人々のために食品の安全性と入手可能性を確保する上で重要な役割を果たします。食品保存と安全性の原則を理解し、効果的な食品安全慣行を実施し、新興技術を受け入れることは、世界の食料安全保障の課題に対処し、公衆衛生を保護するために不可欠です。政府、業界、消費者が協力することで、誰もが安全で栄養価が高く、手頃な価格の食品にアクセスできるようにすることができます。