低温殺菌の仕組み

人々がワインやビールを水を媒介とする病気から守る「衛生的な」飲み物だと考えていた時代を想像してみてください。 19 世紀初頭のフランスでは、ワインはあらゆる食事に添えられ、薬用強壮剤と考えられていました。ビールには栄養素が含まれているため、水よりも健康に良いと考えられていました。そんな日々でしたね。

それでは、ワインやその他の発酵飲料によって病気が発症し始めたとき、人々はどうすればよいのでしょうか?アルコールは酸っぱくなったり、臭くなったり、苦くなったり、風味がまったく失われたりする可能性があります。油状の光沢が出たり、曇ったりすることがあります。当時の食品保存方法は、塩漬け、缶詰、発酵だけでした。そして、私たちは食品の腐敗を遅らせる方法を知っていましたが、その原因についてはほとんど知りませんでした。低温殺菌の方法が開発される前に、何が食品を腐らせるのかについてのより深い理解が必要になるでしょう。

自然発生説は、なぜ特定の生命体が腐敗した物質から突然現れるのか、当時一般的に説明されていた説明として機能しました – 腐った肉から生えるウジ虫を考えてください。しかし、科学者たちが生殖の仕組みをよりよく理解し始めるにつれて、自然発生だけですべてが説明できるわけではないことが明らかになりました。彼らは細胞分裂による生殖をまだ発見していなかったので、学者たちは依然として細菌や菌類のような小さな生物が無生物から成長すると信じていました。

それでは、これらすべてが低温殺菌とどのような関係があるのでしょうか?ルイ・パスツールがワインの病気の研究を依頼されたのは、このような科学的不確実性の環境の中ででした。ワインと酢の違いと、その発見がどのようにして大規模な病原体殺害につながったのかを学びましょう。

低温殺菌の歴史

ワインと酢の間には紙一重の境界線があります。これは、ルイ・パスツールが 1856 年にアルコール製造業者からビート根アルコールの酸味の原因を特定するよう依頼されたときに発見したものです。

当時、科学者たちは発酵は純粋に化学的なプロセスであると考えていました。パスツールは発酵の研究により、ビートジュースをアルコールに変えるのは酵母という生き物であるという発見に至りました。顕微鏡で見ると酵母は丸くてふっくらしていました。しかし、アルコールが腐ると、棒状の別の微生物が含まれていました。パスツールは、一般的に酢の製造に使用される、 Mycoderma acetiと呼ばれるこの棒状の微生物がワインの腐敗を引き起こすのではないかと推測しました 。

これらの発見は、パスツールの発酵の胚芽理論の「胚芽」を形成しました。数年後、パスツールは同じ概念を病気の起源に適用し、科学と医学への最大の貢献につながりました。

その間、皇帝ナポレオン3 世はフランスのワイン産業を「ワインの病気」から救うためにパスツールに協力を求めました 。以前の実験で、パスツールは発酵したワインを加熱すると腐敗の原因となる微生物が死滅することを発見していた。そのつながりに気づいたのは彼が初めてではなかった。缶詰としても知られる容器内殺菌の発明者であるニコラ・アペールは、食品を加熱処理することで保存できることをすでに示していました。パスツールの貢献は、味を変えることなくワイン内の有害な微生物を殺す正確な時間と温度を決定することでした。彼はこのプロセスの特許を取得し、それを低温殺菌と呼びました。やがて、このプロセスはビールや酢にも使用されるようになりました。

牛乳の低温殺菌は 1800 年代後半まで実用化されませんでした。当時、結核は牛乳によって媒介されるのが一般的でした。バッチ低温殺菌としても知られる低温長時間 (LTLT) プロセスは、結核の病原体を殺すために最初に開発されました。牛乳から感染する結核の発生率は劇的に減少し、実際、疾病管理予防センターの食中毒のリストには含まれなくなりました。

最初の商用牛乳殺菌装置は 1882 年に高温短時間( HTST )プロセスを使用して製造されました。牛乳の低温殺菌を義務付ける最初の法律は 1908 年にシカゴで可決されました 。今日の生乳支持者が挙げているのと同じ理由で、当初は牛乳を低温殺菌するという考えを好まない人もいました 。生乳について、そして生乳を好む人もいれば嫌う人もいる理由については後ほど詳しく説明します。

低温殺菌はどのように細菌を殺すのでしょうか?

単なる熱中症ではありません。熱が細菌に与える影響を理解するには、その構造について知る必要があります。細菌は単細胞生物です。それは、食べ物、水、空気など、人が生きるために必要なものすべてが含まれる 1 つの部屋であるワンルーム アパートメントのようなものだと考えてください。アパートの壁には、エネルギーを供給する電気配線とガス管、さらに老廃物を除去する下水管が張り巡らされています。この単細胞生物の大きさとは対照的に、ネズミほど小さい動物であっても、それを「生きていく」ための何千もの建物と大規模なインフラを備えた巨大都市のようなものです。

より科学的に言えば、細菌は細胞エンベロープ、細胞質、そして多くの場合鞭毛で構成されています。細胞質内に保持されることに加えて、細胞エンベロープは、光合成や呼吸などのエネルギー生成機能が行われる場所です。細胞質とは、細胞エンベロープ内のすべてのもの、水、リボソーム、染色体、栄養素、酵素の混合物を指します。これらは細菌を生かし、活動し続けるためのものです。酵素は細胞の代謝を構成する化学反応を引き起こすため、特に重要です。鞭毛は細菌の外側にある小さな付属物で、細菌が動き回ったり、表面に付着したり、敵を撃退したりするのに役立ちます。

場面設定と登場人物の紹介が終わりましたので、ここからが劇的なクライマックスです。温度が十分に高くなると、細菌内の酵素が変性し、形状が変化します。この変更により、それらは役に立たなくなり、仕事を行うことができなくなります。細胞は単に機能を停止します。

熱は細菌の細胞エンベロープを損傷する可能性もあります。エンベロープを構成するタンパク質や脂肪酸は形を失い、エンベロープを弱めてしまいます。同時に、セル内の流体は温度の上昇とともに膨張し、内圧が上昇します。膨張した液体が弱くなった壁を押して破裂させ、細菌の内臓をあふれさせます。

熱硬化性細菌は熱に強く、殺しにくいです。アパートに例えると、熱硬化性細菌は強化された壁、二重窓、断熱パイプ、そして水と食料の緊急供給を備えています。これらの熱に弱い細菌は、増殖を防ぐために冷蔵管理する必要があります。

熱処理と低温殺菌

熱処理という用語は、食品加工に使用されるさまざまな熱処理に適用されます。一般に、熱処理のポイントは、病原菌を殺し、保存中に食品に悪影響を与える酵素を不活化することです。最も一般的なタイプの熱処理は、食事時にキッチンで行われるタイプです。私たちの中で最も家事が困難な人々でさえ、電子レンジで何かを加熱し、したがって何かを「熱処理」したことがあります。

低温殺菌は、熱処理のより穏やかな形式の 1 つです。超高温および殺菌方法は食品中のすべての微生物を殺しますが、加熱や低温殺菌などの穏やかな熱処理は微生物の一部のみを殺します。より多くの病原体を死滅させることができるのであれば、なぜより高い温度を使用しないのでしょうか?答えは、温度が高くなると食品の特性が変化するからです。低温殺菌に関してほとんどの人が思い浮かべるのは牛乳であるため、この記事の残りの部分では牛乳の低温殺菌を使用して、低温殺菌がどのように機能するかを示します。

UHT の場合と同様に、より高い温度では牛乳にいくつかのことが起こり、消費者にとって牛乳の魅力が低下します。

サイドバーを見ると、熱処理の各方法に一定の時間がかかることがわかります。たとえば、HTST 低温殺菌には 15 秒かかります。この最小時間要件は、細菌の熱死動態に基づいています。いいえ、それはデスメタルバンドの名前ではありません。それは細菌を殺すために必要な条件を説明する方法です。 D 値は、特定の温度で 1 種類の細菌の 90% を殺すのにかかる時間です。温度が高いほど D 値は低くなり、その逆も同様です 。

牛乳の低温殺菌により、最も熱に弱い病原菌は死滅しますが、クリーミーな食感、新鮮な風味、乳白色など、消費者が期待する牛乳の品質は維持されます。

低温殺菌の方法

バッチ (または「バット」) 低温殺菌は、牛乳を低温殺菌するための最も単純かつ最も古い方法です。牛乳を大きな容器に入れて華氏 154.4 度 (摂氏 63 度) に加熱し、その温度で 30 分間保持します。このプロセスは、家庭では大きな鍋を使用してコンロで実行できますが、小規模乳業の場合は蒸気で加熱したやかんと豪華な温度制御装置を使用して実行できます。バッチ処理では、牛乳の各粒子が確実に加熱されるように、牛乳を絶えずかき混ぜる必要があります。

高温短時間 (HTST) 低温殺菌、またはフラッシュ殺菌は、最近、特に大量処理の場合に最も一般的な方法です。この方法はバッチ殺菌よりも高速でエネルギー効率が高くなります。温度が高いとミルクにわずかに調理された風味が加わる可能性がありますが、HTST 低温殺菌は長い間使用されてきたため、人々はその風味に慣れています 。

HTST の基本は次のとおりです。

牛乳の汚染

低温殺菌によって牛乳が完全に安全にならないのはなぜですか?低温殺菌牛乳は依然として食中毒の発生を引き起こしています。このセクションでは、牛乳が牛から食卓に届くまでの過程でさまざまな方法で汚染される可能性があることを見ていきます。

食品の安全と生乳

生乳と低温殺菌乳のどちらが優れているかという議論が今、大きな話題になっています。これは公衆衛生の問題であるだけでなく、多くの人々にとって政治的かつ感情的な問題でもあります。米国では、生乳の販売は現在 28 州で合法ですが、州境を越えて輸送することはできません 。ここでは、議論の双方の要点を紹介します。

牛乳の低温殺菌を支持する主な主張は、それが国民を食中毒から守るというものである。また、牛乳の風味、食感、栄養成分を維持しながら、牛乳の保存期間を延長すると考えられています。米国疾病管理予防センターと米国食品医薬品局は、食中毒を引き起こす可能性があるため、すべての乳製品に低温殺菌を義務付けるべきであるという立場をとっている。栄養専門家のマリオン・ネスレ氏は、食の政治に関するブログで、生乳を飲む権利を支持する一方で、生乳には私たち全員が認識すべき固有の危険性が潜んでいるとも信じていると書いている。

彼は生乳の最も率直な支持者です。この組織は生乳について非常に踏み込んだ議論を行っています。牛乳を自然に腐敗から守り、人間の牛乳の消化を助ける酵素やその他の牛乳成分は、低温殺菌によって不活化されると主張しています。同グループは、加熱処理により牛乳の栄養成分、特にビタミンC、一部のビタミンB群、カルシウムやマグネシウムなどのいくつかのミネラルに大きな変化が生じることを示す研究を発表している。また、従来の酪農慣行にも反対し、生乳の生産者は牛、土地、牛乳をより良く管理していると信じています。同組織はまた、牛乳を低温殺菌しても、低温殺菌牛乳による病気の発生を防ぐことはできないという事実も強調している。

この議論でどちらの側に立つとしても、生乳の販売が許可されている州に住んでいる限り、飲む牛乳の種類は依然として個人の選択の問題です。まだ決めていない場合は、次のページのリンク リストを参照して、低温殺菌と生乳をめぐる議論の詳細を確認してください。