JP4362616B2 - 含水食品の機能化方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品の内部と表面の間の水分移動を制御する事によって、表層部分の成分を物体内部に移動蓄積させて、その物体の本来の機能性を保持し高める方法に関する。詳しくは、本発明は、ビスケットなどの食品の有効成分の酸化を防止する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
わが国では現在高齢者の増加や食生活の多様化、欧米化などによって、いわゆる「生活習慣病」と呼ばれる疾病が増加している。このため、日常の食事・食品に付加価値をつけた健康食品が注目され、健康食品市場が急成長している。
【０００３】
ところで、食品等を長期貯蔵しようとすると、食品等に多く含まれている水分がその腐食や劣化を引き起こす。そこで、その水分（自由水）を除去し、水分活性を下げて保蔵性を増加させるということが行われる。
水分活性を下げるために、食品等に食塩やショ糖、ソルビトールなどの水和性物質を加えて水分活性を低下させる方法もあるが、乾燥等によりこの水分を除去する方法が最も広く行なわれている。
しかしながら、従来の乾燥法（熱風乾燥等）では、乾燥に伴い水分の液体移動によって、食品等に含まれる大事な成分が表面に引き出される。この場合、表面に移動した諸成分が空気にふれ酸化されやすくなるという重大な問題がある。
【０００４】
このような食品等の酸化を防ぐ方法として、食品等への酸化防止剤や品質保持剤等の添加が挙げられる。酸化防止剤には例えばビタミンＣのように、自らが酸化されることで食品等の酸化を防ぎ、かつ、栄養強化の観点からも優れ、消費者に広く受け入れられている添加物もある。
しかし、酸化防止剤の添加による酸化防止効果は絶大であるが、健康指向が強く意識されている昨今では、消費者から敬遠されている。また、水溶性のビタミンＣは、通常の食品加工法では食品物体の表層部分に移動し酸化を受けやすく、長期貯蔵に対しては効果が薄いか若しくは消失するという問題があった。
【０００５】
また、食品等の酸化を遅らせる方法としては、真空パックや密閉容器に入れたり、一つ一つを個別にラミネート包装し、更に脱酸素剤と全体包装を組み合わせて用いたりして空気を遮断する方法が挙げられる。この方法では、開封までの酸化を遅らせることができる。
しかし、一旦開封すると急速に酸化が開始されてしまうため、短期間で食べてしまわなければならなくなる。特に、焼成したビスケットのような乾燥食品や半乾燥食品は、その工程のため脂質成分が表面に引き出されて酸化されやすくなっており、脂質成分が酸化すると嫌な酸化臭が発生したり、褐変したり、風味を損ねたりする原因となっていた。
さらに、この方法では、包装工程が必要であるためコストがかかり、またゴミの排出が多くなるため環境にマイナスであるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、上述のような従来技術の諸問題を解消して、食品の特質を損なわないように、より長期にわたって食品に抗酸化性機能等を付与することができる方法を提供することを目的とする。
また本発明は、食品の表層部から酸化等を受けやすい成分等を内部に移動させ、表層部に残った食品構成成分素材や組織で、言わば表面に膜を形成しカプセル状態として、空気から隔離・遮断することにより酸化を遅らせる方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、低含水率加工食品を低温と高温に繰り返し晒すことによって、食品表層部分の諸成分を内部に移動させることができ、これにより酸化防止剤を添加することなく食品に抗酸化性機能を付与することができることを見出した。本発明はこのような知見に基づきなされるに至ったものである。
【０００８】
すなわち本発明は、
（１）含水率５〜３０％の、中間水分食品もしくはより低含水率加工食品を密閉容器に入れ、可変可能温度範囲の５〜６０℃の範囲で高温次いで低温にそれぞれ晒す処理を行い、この処理を少なくとも２回繰り返し、食品の表層部分の酸化を受けやすい成分を内部に移動させるとともに、表面に膜を形成し、前記中間水分食品もしくはより低含水率加工食品に、抗酸化性機能を付与する方法、および
（２）非水溶性成分の脂質を含む食品に於いて、食品内部の成分濃度を高く保持する事を特徴とする（１）項に記載の方法
を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、低含水率の食品表面から水溶性成分（ビタミンＣ等）や非水溶性成分（脂質成分）等を食品内部に移動格納させ、空気に触れにくくすることによって酸化変質を防ぐ方法である。対象食品の表面組織から酸化変質しやすい成分を内部に移動隔離することにより、当該成分の抜けた表面の組織や残された成分で、空気との接触を断つ壁、バリヤを構築し、言わばカプセル化してその食品の酸化変質を防いだり遅らせたりするものである。
【００１０】
本発明では、食品を、その特質を損なわない温度範囲で、低温と高温に繰り返し晒すことが行われる。この場合において、当該食品を密閉容器に入れて水分の出入りを防ぐことが好ましい。
低温と高温に繰り返し晒す過程で、食品内部と表面との間に温度差が生じる。具体的には、高温雰囲気で内部まで平衡状態にした後、低温雰囲気に移して冷却すると、食品表面から冷却され、内部が高温で表面が低温となる。
【００１１】
内部に含まれている水分は、低温の表面に気体の状態で移動、集中し液化して、表面の水分濃度が内部より高くなる。ここで、食品表面と内部との間には水分濃度勾配が生じる。この結果、食品表面の水分は、水分の少なくなった内部に移動する。この水分移動に伴って水に溶ける溶質成分も内部に同時に移動すると考えられる。非溶質成分も液体の状態の場合には水の移動に伴ってやはり内部に移動する。
【００１２】
低温の雰囲気で食品内部まで低温になったら、それを再び高温雰囲気で温める。食品の表面から内部に向って熱が移動する。この時、水分は蒸気の状態で内部に移動する。内部まで温度が上がったら、それを再び低温の雰囲気に晒し表面に露天を生じせしめ、液化した水分を内部に移動させ、残っている表面の成分が再び内部に引き込まれる。
【００１３】
本発明においては、食品の含水率、温度差とその温度範囲が重要なファクターとなる。
食品の含水率については、いわゆる中間水分食品や、それより含水率の低い乾燥食品が本発明の対象となる。含水率が高い場合には、食品内部の水分が蒸発・拡散するのみで、諸成分が食品表面に取り残されてしまう。含水率は、５〜３０％とし、１０〜１５％が好ましい。
本発明では、食品の内部と表面に温度差を作る処理が必要である。温度差によって生じた温度勾配に反比例して水分濃度勾配が生じ、表面に集中凝縮した水分が、その濃度差によって内部に移動し、この水分の液体移動に伴って溶質成分および液体状態の脂質成分等が内部に移動し抗酸化性が付与される。
【００１４】
以下に更に具体的な処理方法を述べる。
水溶性成分の酸化を防ぐ場合について述べる。
まず、密閉容器に目的の食品を入れ、余分な水分等の出入りを封鎖する。室温ないし高温の雰囲気の中で平衡状態になっている対象食品を、冷蔵庫に入れて冷却する。食品の内部まで冷え平衡状態になったら、再び冷蔵庫から出し、室温から対象食品の特質を変えない温度範囲内の温度まで上げる。高温部に平衡状態になったら再び冷蔵庫内に入れ温度を下げる。食品の大きさや含水率等でこの寒暖繰り返し回数が決まるが、２〜３回から数回繰り返す。繰り返し回数が多いほど安定な酸化しにくい食品となる。
【００１５】
非水溶性成分である脂質等の酸化を抑える場合には、若干の注意と工夫が必要である。
脂質等の非水溶性成分が０℃以上で液体である場合には、上述の水溶性成分の場合と同様寒暖履歴を繰り返すのが好ましい。
非水溶性成分が常温以下で固体になる脂質（例；バター等動物性油脂等）等の場合には、その融点・凝固点以上に加熱し液体状態で処理し移動を促すことが必要となる。その時の加温は食品の品質を損ねるレベルであってはならない。したがって、バターを使用したビスケット等の場合、焼成後直ちにバターの融点以上の温度範囲内の低温に晒し、表面に露点で結露を生じさせることが好ましい。
【００１６】
本発明の理解を深めるため更に述べる。
一般に系の中の粒子の集合体や毛細管組織の中に液層と気層が存在し、かつ温度の異なる部位が存在すると、水分は蒸気の状態で移動する。すなわち、温度の高い部位の蒸気圧が高く、温度の低い部位の蒸気圧が低いため、水の蒸気圧差により、より温度の高い水分は気化し、気体の状態で気層を通って、より温度の低い部居に移動集中し、凝縮液化する。水分を含む空気は冷却すると過飽和になり露点を生じる。系の中に温度勾配が生じると、反比例して低温側に水分が集中し、高温側の水分濃度が低くなる。一般に系の中に水分濃度の異なる部位が存在すると、水分は液体の状態で水分濃度の高い部位から、より水分濃度の低い部位へ移動する。移動の際は粒子の集合体や毛細管組織の中を毛細管移動する。水の液体状態での移動に伴って溶質成分はもとより、低粘度の液状非溶質成分も移動可能である。更に、水の流速や流量が大きければ、間隙より小さい固体も同時に移動可能である。
【００１７】
移動のためのエネルギーを食品内部に供給加温するには、以下の方法がある。
１）温度の高い雰囲気に置き食品の中心部まで高温になるまで放置する。食品の内部が高温になったら、低温の雰囲気に移動し表面から冷却する。
２）食品の中心部を加温するためにマイクロ波加熱が有効である。食品の品質を損なわない温度範囲に、可及的速やかに加温したら、加熱装置外で冷却し、中心部まで温度が下がったら再び加熱冷却を繰り返す。
マイクロ波加温と冷却を同時に行なっても良い。
上記の１）２）で食品の温度を上下する際は食品を密閉容器や包装パッケージに入れ、余分な水分の出入がないようにする。
【００１８】
本発明の実施態様を別の観点から整理記述する。
（１）本発明では対象食品が、中間水分食品及び、より低含水率食品である。
（２）品質を保持するため食品を密閉容器に入れたり、密封包装等を行い、水分の出入りがない状態で処理をおこなう事が好ましい。但し、気候（冬季等）によっては、開放状態で寒暖差をつけ露点を利用すると効果が大きい場合がある。この場合、処理後最適湿度（水分活性）に整える。
（３）対象の脂質が常温で固体の場合等、焼成加工後、高温状態から急速に低温下に晒すと効果的な場合がある。脂質がバター等の場合である。
【００１９】
（４）常温状態の食品を冷蔵庫等で冷却し、食品中心部まで雰囲気温度と平衡もしくは、その直前になったら、室温や高温状態に移し、中心部が高温になったら再び低温下に晒す。これを数回繰り返す。
低温に晒す場合は中心部まで雰囲気温度に平衡にならなくても良い。高温に晒す時は短時間が良く、食品が劣化させない範囲で可能な高温に晒し、かつ中心部が、その温度に達したら、早々に低温に戻す。
【００２０】
（５）常温と冷蔵庫温度間の往復で移動できる成分は植物性油脂のように常温で液体でなければならない。常温で固体となるような動物性油脂が入っている場合、常温では移動が困難となり表面に留まり、その温度変化はかえって酸化防止のために加えたビタミンＣ等のような溶質成分を内部に移動させ、表面に残った油脂が酸化されやすくなる。温度領域を融点以上に高める必要がある。
【００２１】
玄米の脂質の様に常温で液体の場合には、品質を変質させない上限の温度から下限の温度は氷点以上までが好ましい。高温時の湿度が、温度を下げて飽和状態となり結露するまで、すなわち露点まで温度を下げる。好ましい一例として、玄米を密閉容器に入れ室温で加温したら５℃の冷蔵庫に入れ冷却する。中心まで冷却したら再び室温で加温し冷蔵庫に入れて冷却する。この操作を繰り返す。
【００２２】
ビスケット等の様に、使用した脂質がバターの様に動物性で、常温で固体になる場合は高温の設定温度は融点以上に定める必要がある。焼成後高温の内に速やかにその表面を冷却すると効果的である。温度は、使用した油脂成分の凝固点以上の温度範囲でかつ水分活性（相対湿度）の温度における空気中の含水量が過飽和になる露点まで冷却させ食品の表面に結露を生じさせる。食品内部から外へ向って移動している水蒸気が表面で液化し、表面の水分濃度が高くなると、水分濃度の低い内部に移動するようになる。この時溶質成分はむろん脂質成分も内部に同時に移動する。食品の表面の数ミクロンの範囲から脂質が内部に取り込まれると空気との接触が断たれ酸化を遅らせることができる。好ましい一例として、ビスケットに入っているバターが常温で固まるので、焼成後ただちに密閉容器に入れ冷蔵庫内で急冷する。ビスケットの温度がバターの融点以下になったら５〜６０℃に加温する。この操作を繰り返す。
【００２３】
本発明では、従来の酸化防止の方法と組み合わせて使用すると効果が倍増する。また、従来の酸化防止方策が容器の容器の開閉、包装の開封によって破られた時から酸化が開始するが、本発明では、最後の砦となる食品自身が構築した抗酸化性の膜や壁が酸化を遅らせ、少なくとも開封されてから全部食べ終わるまでの期間保持することができる。
また、ビスケットやせんべい等のポーラスな食品においても、その小さな粒一粒一粒の表面に抗酸化性を付与することができる。また、本発明はドッグフード等にも適用することができる。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。
（実施例１）
本実施例では、酸化防止剤として使用され、また現代人が不足しがちであるとされるビタミンＣを補強したビスケットを焼成し、栄養成分が保持され、かつ脂質の酸化がおさえられ、長期保存に耐えるビスケット製造方法の開発を行なった。
【００２６】
（１）試料の作成
試料Ｉ：生地に均一にビタミンＣ（Ｌ−アスコルビン酸）を混ぜビスケットを焼成後ゆっくり放冷した。これを寒暖処理（３０℃と５℃の間を数回往復）したものと、そうでないものを相対湿度１１％、３３％、４３％に調整したタッパー中に入れ、これを試料とした。それぞれ３０℃の恒温槽で２、４、８週間にわたり貯蔵した。
試料II：ビスケットを焼成した直後に急速冷却装置にて覚ましたものとそうでないものを用意した。これを相対湿度１１％、３３％、４３％に調整したタッパー中にいれたものを試料とした。それぞれ３０℃の恒温槽で２、４、８週間にわたり貯蔵した。
【００２７】
（２）脂肪酸度の測定
貯蔵後のビスケットを密閉状態のまま、ゆっくり室温に戻した。これを粉砕したものを約２グラムはかり取り試料とし、ベンゼン４０ｍｌで３０分間浸出させた。その後ブフナ−ロートにて吸引ろ過し、さらにろ紙上に残った試料をベンゼン１０ｍｌで洗い、脂質を抽出して抽出液とした。このろ液に９５％エタノールを５０ｍｌ加えたものを０．０１７８規定の水酸化カリウム溶液で滴定して（指示薬としてフェノールフタレインを使用）、脂肪酸度（中和に使われたＫＯＨ ｍｇ／ＤＭ １００ｇの量で表示）を測定した。
【００２８】
（３）ビタミンＣの測定
貯蔵後のビスケットを密閉状態のままゆっくり室温に戻した。これを粉砕したものを約２グラムはかり取り試料とし、５％メタリン酸水溶液を３０ｍｌ加えた。これを浸出させ一時間置いた後ブフナ−ロートにて吸引ろ過し、ろ紙上に残った試料を５％メタリン酸水溶液１０ｍｌで洗い流した。更に純水で洗い流したものを１００ｍｌメスフラスコにとり、標線まで満たしたものを抽出液とした。これをインドフェノール滴定法でビタミンＣ（還元型アスコルビン酸）の量を求めた。
【００２９】
結果を図１及び図２に示す。
図１は、ビタミンＣ入りのビスケットを温度３０℃、湿度３３％で貯蔵した場合の還元型のアスコルビン酸残量を示す。焼成後未処理と３０℃〜５℃の雰囲気に繰り返し晒した寒暖処理について、ビスケットの内部と外側（表層部分）のデータが示されている。
図１から明らかなように、寒暖処理したビスケットの方が、未処理のビスケットよりビタミンＣを多く残していることがわかった。しかも、ビスケット内部により多くのビタミンＣを残していることがわかった。
【００３０】
図２は、焼成ビスケットを２５℃２ヶ月間保存したときの脂質の酸度を示している。焼成後直ちに冷蔵庫で急冷したもの（急冷と表示）、と焼成後室温で自然放冷したもの（自然放冷と表示）のデータである。
図２から明らかなように、ビスケット保存の最適湿度３３％で急冷処理したビスケットの方が、自然放冷（未処理）したものよりも酸度が極めて低いことがわかった。つまり、本発明の方法で脂質酸化が抑えられていることがわかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、水分を含む中間水分食品や、より低含水率食品において、その抗酸化性の機能を増大させること可能となるため、長期保存の場合にもビタミン等の有効成分の保有量を高く保ち、あるいは、開封後空気との接触で急速に酸化する場合にも、その酸化劣化の進行を遅らせることができる。また、脂質の酸化の防止にも有効であり、食品に酸化防止剤を添加する必要がなく、総合的に食品の本来の栄養価・品質を高く保持せしめる優れた効果を有する。
また、本発明の方法によれば、包装工程が不要であるため低コストかつ食品本来の風味を生かすことができ、さらに包装ゴミの排出を減らすことができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ビタミンＣ入りのビスケットについての長期保存におけるその残存量を示す。
【図２】図２は、ビスケットにおける脂質の酸化度を示す。

Claims (2)

1. 含水率５〜３０％の、中間水分食品もしくはより低含水率加工食品を密閉容器に入れ、可変可能温度範囲の５〜６０℃の範囲で高温次いで低温にそれぞれ晒す処理を行い、この処理を少なくとも２回繰り返し、食品の表層部分の酸化を受けやすい成分を内部に移動させるとともに、表面に膜を形成し、前記中間水分食品もしくはより低含水率加工食品に、抗酸化性機能を付与する方法。
2. 非水溶性成分の脂質を含む食品に於いて、食品内部の成分濃度を高く保持する事を特徴とする請求項１記載の方法。

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