食品加工における発酵

食品加工において、発酵とは、反応に酸化剤を使用せずに、微生物（酵母または細菌）を使用して炭水化物をアルコールまたは有機酸に変換することです。発酵は通常、微生物の作用が望まれることを意味します。発酵の科学は、酵素学または酵素学として知られています。

「発酵」という用語は、糖をエタノールに化学的に変換して、ワイン、ビール、サイダーなどのアルコール飲料を製造することを指すことがあります。しかし、パンの発酵（酵母の活動によって生成される CO2 _）や、ザワークラウトやヨーグルトなどの 酸っぱい食品の保存（乳酸の生成）でも同様のプロセスが起こります。

広く消費されている他の発酵食品には、酢、オリーブ、チーズなどがあります。発酵によって作られるより地域限定の食品には、豆、穀物、野菜、果物、蜂蜜、乳製品、魚がベースになっているものもあります。

自然発酵は人類の歴史より古く、古代から人類は発酵プロセスを利用してきました。発酵の最古の考古学的証拠は、イスラエルのハイファ近郊の洞窟で発見された、おかゆのような粘稠度を持つ13,000年前のビール残留物です。^[1]果物、米、蜂蜜から作られた別の初期のアルコール飲料は、紀元前7000年から6600年の間に、新石器時代の中国の賈湖村で作られました。^[2]また、ワイン造りは紀元前6000年頃、コーカサス地方のジョージアで始まりました。^[3]現在ペンシルベニア大学に展示されている、ワインの残骸が入った7000年前の壺は、イランのザグロス山脈で発掘されました。^[4]紀元前3000年頃のバビロン、 ^[5]紀元前3000年頃の古代エジプトで、人々がアルコール飲料を発酵させていたという強力な証拠があります。紀元前3150年頃^[6] 、スペイン以前のメキシコ紀元前2000年頃^[5]、スーダン紀元前1500年頃^{[7] 。}

フランスの化学者ルイ・パスツールは、1856年に酵母と発酵を結び付けて酵素学を創始した。 ^[8]酵母による糖のアルコール 発酵を研究したパスツールは、発酵は酵母細胞内の「発酵物」と呼ばれる生命力によって触媒されると結論付けた。「発酵物」は生物内でのみ機能すると考えられていた。パスツールは「アルコール発酵は酵母細胞の生命と組織化に関連する行為であり、細胞の死や腐敗とは関連がない」と書いている。^[9]

それにもかかわらず、生きた酵母細胞がなくても酵母エキスが糖を発酵できることは知られていました。1897年にこの過程を研究していたドイツのベルリン・フンボルト大学のドイツ人化学者で酵素学者のエドゥアルト・ブフナーは、混合物に生きた酵母細胞がなくても、彼がジマーゼと名付けた酵母から分泌される酵素複合体によって糖が発酵することを発見しました。 [ ^{10 ] [11]} 彼は「無細胞発酵」の研究と発見により1907年にノーベル化学賞を受賞しました。

1年前の1906年には、エタノール発酵の研究により、酸化ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD ⁺）が早期に発見されました。^{[12] [検証が必要]}

食品発酵とは、糖分やその他の炭水化物をアルコールや防腐剤となる有機酸と二酸化炭素に変換することである。これら3つの生成物はいずれも人間が利用できる。アルコールの生成は、果汁をワインに変える場合、穀物をビールにする場合、またジャガイモなどのデンプン質を多く含む食品を発酵させてから蒸留し、ジンやウォッカなどの蒸留酒を作る場合に利用される。二酸化炭素の生成はパンの発酵に利用される。有機酸の生成は、野菜や乳製品の保存や風味付けに利用される。^[13]

食品発酵には、主に5つの目的があります。食品基質の多様な風味、香り、食感を開発することで食事を豊かにすること、乳酸、アルコール、酢酸、アルカリ^[14] 発酵を通じて大量の食品を保存すること、食品基質にタンパク質、必須アミノ酸、ビタミンを豊富に含ませること、抗栄養素を除去すること、調理時間とそれに伴う燃料の使用を減らすことです。^[15]

• 全世界： アルコール（ビール、ワイン）、酢、オリーブ、ヨーグルト、パン、チーズ
• アジア
  • 東アジアおよび東南アジア: 甘酒、アチャラ、ベラカン、ブロンマンガ、コムルオウ、テンジャン、ドウチ、魚醤、ラーペット、ランバノーグ、キムチ、コンブチャ、レペットソウ、ナレズシ、味噌、ナタデココ、納豆、ンガピ、オンコム、パデク、プララー、プラホーク、ルオウネプ、酒、エビペースト、焼酎、醤油、臭豆腐、テープ、テンペ、テンポヤク、ザーサイ
  • 中央アジア: クミス、ケフィア、シュバット、カティーク(ヨーグルト)
  • 南アジア: アチャール、アパム、ドーサ、ドクラ、ダヒ（ヨーグルト）、イドゥリ、ミックスピクルス、ンガリ、シンキ、トンバ、パニール
• アフリカ: ガリ、インジェラ、ラクソックス、マゲウ、オギ、オギリ、イル
• アメリカ: チチャ、チョコレート、バニラ、ホットソース、テパチェ、ティビコス、プルケ、ムクトゥク、キビアク、パラカリ
• 中東: トルシ、 ボザ
• ヨーロッパ: サワードウパン、エルダーベリーワイン、紅茶キノコ、ピクルス、ラクフィスク、ザワークラウト、キュウリのピクルス、シュールストレミング、ミード、クワス、サラミ、スジュク、生ハム、クワルク、ケフィア、フィルムヨークルク、クレームフレッシュ、スメタナ、スキール、ラク、トゥピ、ズルなどの発酵乳製品。
• オセアニア： ポイ、カンガピラウ

チョングクジャン、テンジャン、豆腐、味噌、納豆、醤油、臭豆腐、テンペ、オンコム、味噌、北京緑豆乳、キナマ、イル、トゥナオ

甘酒、ビール、パン、チョージュ、ガムジュ、インジェラ、クワス、マッコリ、ムリ、オギ、リジュベラック、日本酒、シッケ、サワードウ、ソワン、ライスワイン、モルトウイスキー、グレーンウイスキー、イドリ、ドーサ、バングラ（飲み物） ウォッカ、ボザ、 そしてチチャなど。

キムチ、ミックスピクルス、ザワークラウト、インドピクルス、グンドゥルク、トゥルス

ワイン、ビネガー、サイダー、ペリー、ブランデー、アチャラ、ナタデココ、ブロンマンガ、アシナン、ピクルス、ヴィシナタ、チョコレート、ラク、アラサギ、チャチャ、テンポヤック

ミード、メテグリン、テジ

いくつかの種類のチーズ、ケフィア、クミス（牝馬の乳）、シュバト（ラクダの乳）、アイラン、発酵乳製品（クワルク、フィルムヨールク、クレームフレッシュ、スメタナ、スカイル、ヨーグルトなど）

バゴン、ファシーク、魚醤、ガルム、ハカール、チョッガル、ンガピ、パデック、プララ、プラホク、ラクフィスク、エビペースト、シュールストレミング、シダル

チョリソー、サラミ、スクック、ペパロニ、ネムチュア、ソムムー、ソーシソン、発酵ソーセージ

プーアール茶、紅茶キノコ、ラペット、碁石茶

殺菌は食品の発酵中に考慮すべき重要な要素です。機器や保存容器から微生物を完全に除去しないと、発酵物内で有害な微生物が増殖し、ボツリヌス中毒などの食中毒のリスクが高まる可能性があります。ただし、野菜発酵物におけるボツリヌス中毒は、適切に缶詰にされていない場合にのみ発生します。異臭や変色が発生すると、食品に有害な細菌が混入した可能性があります。

アラスカでは、 1985年以来、ボツリヌス中毒の症例が着実に増加しています。 ^[16]アメリカ合衆国の他のどの州よりもボツリヌス中毒の症例が多いのは、アラスカ先住民の伝統的な慣習によるものです。伝統的な慣習では、丸ごとの魚、魚の頭、セイウチ、アシカ、クジラのひれ、ビーバーの尾、アザラシの油、鳥などの動物性食品を、食べる前に長時間発酵させます。この目的で、昔ながらの伝統的な方法である草を敷いた穴の代わりにプラスチック容器を使用すると、ボツリヌス菌がプラスチックの密閉された密閉空間によって作り出される嫌気性環境で繁殖するため、リスクが高まります。^[16]

研究により、発酵食品には発がん性の副産物であるエチルカルバメート（ウレタン）が含まれていることが判明しました。^[17]「2009年にアジア全域で実施された既存の研究のレビューでは、漬物を定期的に食べると食道扁平上皮がんのリスクが約2倍になると結論付けられました。」^[18]

• 科学の補助: 発酵 - 発酵のプロセスと用途
• 発酵穀物。世界的な視点 - FAO 1999