食品保存

液体を沸騰させると、存在する微生物はすべて死滅します。牛乳や水は、含まれている可能性のある有害な微生物を死滅させるために、しばしば沸騰させられます。

食品を埋めることで保存できる理由は様々です。光や酸素が遮断されること、低温、pH値、土壌中の乾燥物質などがその例です。埋める方法は、塩漬けや発酵などの他の方法と組み合わせることもできます。ほとんどの食品は、砂のように非常に乾燥していて塩分濃度が高い土壌（つまり乾燥物質）や、凍結した土壌で保存できます。

多くの根菜は腐敗しにくく、冷暗所に埋めるなどして保存するだけで十分です。例えば、貯蔵庫（地下貯蔵庫とは異なります）に埋める方法などがあります。アメリカ北部の農場では、伝統的に秋にキャベツを土に埋めて保存していました。シャキシャキとした食感を保つ方法もあれば、ザワークラウトを作る方法もあります。キムチの伝統的な製造方法にも同様の工程が用いられています。

肉は保存に適した条件下で埋められることがある。熱い炭や灰の上に埋めれば、熱で病原菌が死滅し、乾燥した灰で乾燥が進み、土が酸素を遮断してさらなる汚染を防ぐ。また、非常に冷たい場所に埋めれば、土が冷蔵庫のように、あるいは永久凍土地帯では冷凍庫のように機能する。

インドのオリッサ州では、米を地中に埋めて貯蔵するのが実用的である。この方法により、乾季の間、3ヶ月から6ヶ月間米を保存することができる。

バターやそれに類する物質は、アイルランドの泥炭湿原で何世紀にもわたって湿原バターとして保存されてきた。ピータンは伝統的に、卵をアルカリ性の泥（またはその他のアルカリ性物質）に浸すことで作られる。これにより、卵は腐敗するのではなく、pHの上昇による「無機」発酵を起こす。この発酵によって卵は保存され、複雑で風味の​​乏しいタンパク質や脂肪の一部が、より単純で風味豊かなものに分解される。

缶詰は、食品を調理し、滅菌した缶や瓶に密封し、容器を煮沸して残っている細菌を殺したり弱めたりして滅菌するものです。これはフランスの菓子職人ニコラ・アペールによって発明されました。^{[ 4 ]} 1806年までに、この方法はフランス海軍によって肉、果物、野菜、さらには牛乳の保存に使用されました。アペールは新しい保存方法を発見しましたが、微生物、食品の腐敗、病気の関係がルイ・パスツールによって発見された1864年まで、その意味は理解されていませんでした。 ^{[ 5 ]}

食品には腐敗に対する自然な保護機能がそれぞれ異なるため、最終工程を圧力鍋で行う必要がある場合があります。イチゴのような酸性の強い果物は、缶詰にする際に保存料は不要で、短時間の煮沸で済みますが、ニンジンなどの酸性の弱い野菜は、より長い煮沸時間と他の酸性物質の添加が必要です。野菜や肉などの酸性の弱い食品は、圧力缶詰が必要です。缶詰や瓶詰で保存された食品は、缶や瓶を開封した瞬間から腐敗の危険にさらされます。

缶詰製造工程における品質管理の不備により、水や微生物が混入する可能性があります。このような不具合のほとんどは、缶内での腐敗によってガスが発生し、缶が膨張または破裂するため、すぐに発見されます。しかし、製造工程の不備（加工不足）や衛生状態の悪さにより、偏性嫌気性菌であるボツリヌス菌が缶詰食品に混入し、食品中に急性毒素を産生して重篤な疾患や死に至るケースも報告されています。この菌はガスを産生せず、明らかな味もないため、味覚や嗅覚では検出されません。ただし、その毒素は加熱調理によって変性します。調理済みのキノコも、取り扱いが悪く缶詰にすると、黄色ブドウ球菌の増殖を助長する可能性があります。黄色ブドウ球菌は、缶詰やその後の再加熱によっても破壊されない毒素を産生します。

肉は塩漬けにし、ラードや牛脂などの脂肪で100 ℃（212 °F）前後で調理し、その後脂肪に浸して保存することで保存できます。これらの保存方法は、冷蔵庫が普及する以前のヨーロッパで人気がありました。この用語の発祥地であるフランスでは今でも人気があります。^{[ 6 ] [ 7 ]}保存方法は、冷たい地下室に保管するか、冷たい地面に埋めると、より長く保存できます。  

冷却は、微生物の増殖や繁殖、そして食品の腐敗を引き起こす酵素の働きを遅らせることで、食品の保存性を高めます。業務用および家庭用冷蔵庫の普及は、特に温暖な気候において、新鮮な果物、サラダ、乳製品などの食品をより長期間安全に保存できるようになったことで、欧米諸国の多くの人々の食生活を劇的に改善しました。

機械式冷蔵庫が普及する以前は、食料保存のための冷却は、地下貯蔵庫や氷箱といった形で行われていました。農村の人々はしばしば自分たちで氷を切り出していましたが、町や都市の人々は氷の取引に頼ることが多かったのです。今日でも、地下貯蔵庫は、地元の食材、在来種の作物、伝統的な家庭料理、家族経営、倹約、自給自足、有機農業など、さまざまな目標を重視する人々の間で人気があります。

塩漬けは、肉、魚、野菜などの食品の保存と風味付けのためのさまざまなプロセスであり、浸透のプロセスによって食品から水分を抜くことを目的として塩を加える。塩漬けによって食品中の溶質濃度が増加し、その結果、水分ポテンシャルが低下するため、食品は食品の腐敗を引き起こす微生物の増殖に適さなくなる。燻製と塩漬けの技術は乾燥プロセスを改善し、保存に役立つ抗菌剤を加える。燻製は、フェノール類のシリンゴール、グアヤコール、カテコールなど、多くの熱分解生成物を食品に付着させる。^{[ 8 ]}塩は浸透を利用して乾燥プロセスを促進し、いくつかの一般的な細菌株の増殖も抑制する。近年では、亜硝酸塩が肉の塩漬けに使用され、特徴的なピンク色を呈する。^{[ 9 ]}

2015年、世界保健機関の国際がん研究機関は、加工肉（塩漬け、燻製、塩漬け処理された肉）を「ヒトに対して発がん性がある」と分類した。 ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

乾燥

最も古い保存方法は乾燥であり、古代から用いられてきた。最も古い記録は紀元前12,000年に現代のアジアおよび中東地域の住民によって行われたものである。^{[ 13 ]}従来は、空気乾燥、天日乾燥、燻製、風乾などの方法を用いて蒸発によって水分を除去してきたが、今日では電気食品乾燥機を使用することで乾燥プロセスを加速し、より均一な結果を得ることができる。^{[ 14 ]}

多くのチーズ、ワイン、ビールなど、一部の食品は発酵によって作られます。これは、特定の微生物を培養し、他の有害な微生物による腐敗を防ぐ工程です。これらの微生物は、酸やアルコールを生成することで病原菌の増殖を抑制し、最終的には自身や他の微生物にとって有害な環境を作り出します。

発酵方法には、スターター微生物、塩、ホップ、制御された（通常は低温の）温度、制御された（通常は低濃度の）酸素などが含まれますが、これらに限定されません。これらの方法は、食用に適した食品を生産する望ましい微生物を生育させるための特定の制御された条件を作り出すために用いられます。発酵とは、デンプンや糖類が微生物によってアルコールに変換される過程です。発酵はアルコールを生成するだけでなく、貴重な保存技術にもなり得ます。また、発酵によって食品の栄養価や風味を高めることもできます。

水は発酵によってアルコール飲料にも変化しました。ビールを作る際に水を使うと、醸造過程での沸騰によって、人を病気にさせる可能性のある細菌が死滅する可能性があります。大麦やその他の材料も飲み物に栄養分を与え、微生物は発酵中にビタミンを生成することもできます。^{[ 5 ]}しかし、前近代の人々が普通の水を飲むことを避けていたという一般的な考えは神話です。人々は汚れた水や汚染された水を飲むことを避けていましたが、ビールやワインの製造にもそれを使うことを避けていました。水は目視検査、匂い、味見、ろ過、必要に応じて沸騰させていました。水は飲用だけでなく、ワインの希釈、料理、その他多くの工程にも使用されていました。^{[ 15 ]}

冷凍は、商業的にも家庭的にも、非常に幅広い食品を保存するために最も一般的に用いられている方法の一つです。これには、調理済みの食品で、未調理の状態では冷凍する必要のないものも含まれます。例えば、ポテトワッフルは冷凍庫で保存されますが、ジャガイモ自体は、数ヶ月間保存するために、涼しく暗い場所に置くだけで十分です。多くの国では、冷蔵倉庫が国家緊急事態に備えて備蓄されている戦略的な食料を、大容量かつ長期保存する場所として利用されています。

食品内部の微生物を死滅させるのに十分な温度まで加熱することは、長期煮込み料理で用いられる方法である。

食品は、ゲル状に固まる物質で調理することによって保存することができる。そのような物質には、ゼラチン、寒天、トウモロコシ粉、クズ粉などがある。

動物の肉の中には、加熱するとタンパク質ゲルになるものがあります。ウナギやウナギの稚魚、星口虫は、中国の厦門では珍味とされています。ロンドンのイーストエンドでは、ゼリー寄せにしたウナギがマッシュポテトと一緒に食べられています。イギリス料理には、肉の缶詰の豊かな伝統があります。1950年代までは、肉の切れ端は、ゼラチンと澄んだ肉汁から作られたゼリー状のゼリーであるアスピックで保存されていました。別の保存方法としては、調理済みの食品を容器に入れ、脂肪の層で覆う方法があります。この方法で、鶏レバーの缶詰やエビの缶詰を作ることができ、トーストに乗せて提供されます。子牛の足のゼリーは、かつて病人のために作られていました。

ゼリー化は、伝統的なパテを作る工程の一つです。多くの瓶詰め肉（下記参照）もゼリー化されています。

ゼリーの一種にフルーツジャムがあります。フルーツジャムは、調理した果物、野菜、砂糖で作られ、ガラスのジャム瓶やメイソンジャーに保存されることが多いです。フルーツジャムは世界中で様々な種類が作られており、イチゴやアプリコットなどの甘いフルーツジャムや、トマトやカボチャなどの塩味のジャムなどがあります。ジャムの種類は、使用する材料と調理方法によって決まります。ジャム、ゼリー、マーマレードはすべて、使用する果物によって異なるスタイルのフルーツジャムの例です。英語では、複数形のpreserves という単語は、あらゆる種類のジャムとゼリーを表すのに使われます。

肉はジャグ煮によって保存することができます。ジャグ煮とは、肉（一般的にはジビエや魚）を蓋付きの土鍋やキャセロールで煮込む調理法です。煮込む動物は通常、切り分けて、塩水やグレービーソースを入れた密閉容器に入れ、煮込みます。調理液には、赤ワインや動物自身の血を加えることもあります。ジャグ煮は、20世紀半ばまで肉の保存方法として広く用いられていました。

アフガニスタンの農村部では、ブドウはカンギナと呼ばれる泥と藁で作られた円盤状の容器に保存されます。この容器は新鮮なブドウを最大6か月間保存でき、内部環境をパッシブに制御してガス交換と水分損失を制限し、容器内に保存された収穫時期の遅いブドウの寿命を延ばします。^{[ 16 ]}

水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）は、食品を細菌の増殖に適さないほどアルカリ性にします。苛性ソーダは食品中の脂肪を鹸化し、風味と食感を変化させます。ルーテフィスクの調理には苛性ソーダが使われ、オリーブを使ったレシピにも苛性ソーダが用いられるものがあります。現代のピータンのレシピにも苛性ソーダが使われています。

漬物とは、食用で抗菌性のある液体に食品を漬け込む保存方法である。漬物は大きく分けて、化学漬物と発酵漬物の2種類に分類される。

化学漬けでは、食品を細菌やその他の微生物の増殖を抑制または殺菌する食用液体に漬け込みます。一般的な漬け込み剤には、塩水（高濃度の塩）、酢、アルコール、植物油などがあります。多くの化学漬け工程では、保存する食品に漬け込み剤が十分に浸透するように加熱または煮沸します。一般的な化学漬け食品には、キュウリ、ピーマン、コンビーフ、ニシン、卵のほか、ピカリリなどの野菜ミックスがあります。

発酵漬物では、液体中の細菌が保存剤として有機酸を生成します。これは通常、乳酸菌の存在によって乳酸が生成される過程によるものです。発酵漬物には、ザワークラウト、ぬか漬け、キムチ、シュールストレミングなどがあります。

最も古い文化では砂糖を保存料として使用しており、果物を蜂蜜に保存することは一般的でした。「砂糖は微生物から水分を奪う傾向があります（原形質分離）。このプロセスにより微生物細胞は脱水状態になり、死滅します。このようにして、食品は微生物による腐敗から守られます。」^{[ 8 ]}

北部の気候では、食品を乾燥させるのに十分な日照がないため、果物を砂糖で加熱して保存食を作ります。 ^{[ 5 ]}砂糖は、リンゴ、ナシ、モモ、アプリコット、プラムなどの果物を抗菌シロップに漬けるか、保存する材料を砂糖で煮詰めて結晶化させ、得られた製品を乾燥させて保存する結晶化の形で果物の保存に使用されます。後者の方法は、柑橘類の皮（砂糖漬けの皮）、アンゼリカ、ショウガに使用されます。

無菌処理とは、滅菌済みの食品（通常は加熱処理、超高温殺菌を参照）を滅菌済みの包装材に無菌状態で詰める処理方法です。その結果、缶詰食品に似た密封された無菌食品が得られますが、使用する技術によっては、缶詰食品に比べて食品の品質劣化が軽減されます。また、より多様な包装材を使用することも可能です。

UHT処理の他に、無菌処理は、以下に挙げる微生物低減技術のいずれかと組み合わせて使用​​することができます。低温殺菌や「高圧低温殺菌」では、食品は完全に殺菌されない場合もありますが（代わりに、特定の対数減少率を達成します）、滅菌包装や滅菌環境の使用は維持されます。

低温殺菌は、液体食品を保存するための処理方法です。元々は、若い地元のワインの酸っぱさを防ぐために用いられていました。現在では、主に乳製品に用いられています。この方法では、牛乳を約70 ℃（158 °F）で15～30秒間加熱して細菌を死滅させ、その後10 ℃（50 °F）まで急速に冷却して残りの細菌の増殖を防ぎます。牛乳は滅菌されたボトルやパウチに入れ、冷暗所に保管されます。この方法は、フランスの化学者ルイ・パスツールによって1862年に発明されました。    

真空パックは、食品を真空環境、通常は気密性の高い袋やボトルに入れて保存する方法です。真空環境は、細菌の生存に必要な酸素を奪います。真空パックは、酸化による風味の損失を抑えるために、ナッツ類の保存によく用いられます。消費者レベルでの真空パックの大きな欠点は、真空密封によって内容物が変形し、チーズなどの特定の食品の風味が損なわれる可能性があることです。

食品保存料には、抗菌性（細菌やカビなどの真菌の増殖を抑制する）と抗酸化性（酸素吸収剤など、食品成分の酸化を抑制する）があります。一般的な抗菌性保存料には、ナイシン、ソルビン酸塩、プロピオン酸カルシウム、硝酸ナトリウム／亜硝酸ナトリウム、亜硫酸塩（二酸化硫黄、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウムなど）、EDTA、ヒノキチオール、ε-ポリリジンなどがあります。抗酸化剤には、トコフェロール（ビタミンE）、ブチルヒドロキシアニソール（BHA）、ブチルヒドロキシトルエン（BHT）などがあります。その他の保存料にはエタノールなどがあります。

また、包装材料（プラスチックフィルムなど）に抗酸化剤や抗菌剤を含浸させるという別の方法もある。^{[ 21 ] [ 22 ]}

食品の照射^{[ 23 ]}とは、食品を電離放射線にさらすことである。ベータ粒子（高エネルギー電子）やガンマ線（コバルト60やセシウム137などの放射性線源から放出される）など、複数の種類の電離放射線を用いることができる。照射は、細菌、カビ、害虫を殺し、果物の熟成や腐敗を遅らせ、高線量では無菌状態にすることができる。この技術は低温殺菌と比較することができ、加熱されないため「低温殺菌」と呼ばれることもある。照射によって、品質の低い食品や汚染された食品を市場に出せるようにすることができる。

国内外の専門家団体は食品照射を「健全」であると宣言しており、世界保健機関や食糧農業機関などの国連機関も食品照射を支持している。^{[ 24 ] [ 25 ]}消費者は、照射食品が放射性であるという誤解に基づいて、照射食品に対して否定的な見方をするかもしれない。^{[ 26 ]}実際には、照射食品は放射性ではなく、放射性になることもない。活動家は、例えば、照射は汚染の根本原因を解決せずに汚染された食品を殺菌するために使用できると主張するなど、他の理由でも食品照射に反対している。^{[ 27 ]}食品の照射の可否に関する国際法は、規制なしから完全禁止まで、世界中で異なっている。^{[ 28 ]}

世界中で年間約50万トンの食品が40カ国以上で照射されている。これらは主に香辛料や調味料だが、ミバエの検疫のために照射される生鮮果物の割合も増加している。^{[ 29 ] [ 30 ]}

パルス電場（PEF）電気穿孔法は、強力な電場の短いパルスを用いて細胞を処理する方法です。PEFは、食品の殺菌のための低温代替殺菌法として有望視されています。PEF処理では、物質を2つの電極の間に置き、パルス電場を印加します。電場によって細胞膜の孔が拡大し、細胞が死滅して内容物が放出されます。食品加工におけるPEFは、現在も研究が進められている開発途上の技術です。果汁の殺菌にPEF処理を産業的に応用した事例は限られています。現在までに、ヨーロッパではPEF処理されたジュースがいくつか市販されています。また、米国では数年前からジュースの殺菌にPEFが使用されています。細胞破壊の目的では、特にジャガイモ加工業者が、予熱器の効率的な代替手段としてPEF技術に大きな関心を示しています。ジャガイモへの応用は、すでに米国とカナダで実用化されています。ヨーロッパの様々な国、オーストラリア、インド、中国でも、ジャガイモへのPEF応用が商業的に行われています。

雰囲気調整とは、食品の周囲の雰囲気を操作することで食品を保存する方法です。これは主に以下の包装に用いられます。

• 新鮮な果物や野菜、特に塩類作物は、冷蔵保存中でも呼吸する生きた細胞を含んでいます。酸素（O ₂）濃度を下げて二酸化炭素（CO ₂）濃度を上げると、呼吸が遅くなり、蓄えられたエネルギーが節約され、保存期間が長くなります。^{[ 31 ]}また、水分損失を減らすために高湿度も利用されます。^{[ 32 ]}
• 赤身肉は、ミオグロビンの酸化を抑制し、肉の魅力的な鮮やかな赤色を維持するために、高濃度_の酸素を必要とする。 ^{[ 33 ]}
• 他の肉や魚は、酸化を抑え、一部の微生物の活動を遅らせるために、より多くのCO2_{を使用します。} ^{[ 34 ]}

このプロセスでは、食品の表面をヘリウムや窒素などのイオン化されたガス分子の「炎」にさらします。これにより、表面の微生物が死滅します。^{[ 35 ]}

高圧処理は、食品の新鮮な外観、風味、食感、栄養素を維持しながら、有害な微生物や腐敗酵素を不活性化するために使用できます。2005 年までに、このプロセスはオレンジジュースからワカモレ、デリミートまで幅広い製品に使用され、広く販売されていました。^{[ 36 ]}温度と圧力の設定によっては、高圧処理は低温殺菌と同等の対数減少を達成するか、すべての微生物の滅菌を達成するかのいずれかになります。^{[ 37 ]}

バイオ保存とは、食品を保存し、賞味期限を延ばす方法として、天然または制御された微生物叢や抗菌剤を使用することです。^{[ 38 ]}有益な細菌、またはこれらの細菌によって生成される発酵産物は、食品の腐敗を抑制し、病原体を不活性化するためにバイオ保存に使用されます。^{[ 39 ]}これは、ますます注目を集めている無害な生態学的アプローチです。^{[ 38 ]}

乳酸菌（LAB）は拮抗作用を持ち、生物保存剤として特に有用です。LABが栄養素をめぐって競合すると、その代謝産物には乳酸、酢酸、過酸化水素、ペプチドバクテリオシンなどの活性抗菌物質が含まれることがよくあります。一部のLABは抗菌性ニシンを産生し、これは特に効果的な保存剤です。^{[ 40 ] [ 41 ]}

現在では、乳酸菌バクテリオシンはハドルテクノロジーの不可欠な要素として使用されています。これらを他の保存技術と組み合わせて使用​​することで、腐敗菌やその他の病原菌を効果的に制御でき、本来耐性のあるグラム陰性菌を含む広範囲の微生物の活動を阻害することができます。^{[ 38 ]}

ハドル技術とは、複数のアプローチを組み合わせることで、食品中の病原菌を除去または制御する方法です。これらのアプローチは、病原菌が食品中で活動を続けるために乗り越えなければならない「ハードル」と考えることができます。適切なハードルの組み合わせにより、最終製品中のすべての病原菌を除去または無害化することができます。^{[ 42 ]}

ハードル技術は、Leistner (2000) によって、食品の微生物学的安全性と安定性、官能的および栄養的品質、経済的実現可能性を確保するハードルのインテリジェントな組み合わせとして定義されています。^{[ 43 ]}食品の官能的品質とは、その感覚的特性、つまり外観、味、匂い、食感を指します。

食品システムにおける障害の例としては、加工中の高温、保管中の低温、酸性度の増加、水分活性または酸化還元電位の低下、保存料または生物保存料の存在などが挙げられる。病原体の種類とそのリスクに応じて、製品の安全性を損なうことなく、消費者の好みに合わせて、障害の強度を個別に調整し、経済的な方法で対応することができる。^{[ 42 ]}