凍結乾燥、温度、栄養損失

フリーズドライ食品は、生の食品と同様に健康に良い食品です。フリーズドライ食品には、栄養価の約97%が保持されています。フリーズドライ食品は、食品の栄養価を維持しながら、より長期間保存するための最良の方法です。フリーズドライは、特に果物製品において、通常は熱に弱い生理活性化合物を大量に保存できる、食品を生産するための代替手段となります。

フリーズドライは、凍結した食品成分を低圧下で昇華させる製法であり、食品成分は高温にさらされることはありません。昇華プロセスを短縮するために加熱が行われますが、加熱は製品の品​​質に影響を与えません。これにより、製品の風味や味が保たれるだけでなく、熱に敏感な生物学的活性を持つ栄養素も保護されます(1)。

棚温度が栄養損失に与える影響

凍結乾燥によって得られる製品の特性は、様々な変数によって変化する可能性があります。中でも、棚温度は処理時間に影響を与えるため、製品の品質に最も大きな影響を与える変数の一つです(2)。棚温度を40℃まで上昇させると、栄養価に大きな影響を与えることなく、乾燥時間が50%以上短縮されます(3)。食品材料から水分を除去するにはより多くのエネルギーが必要となるため、温度上昇によって乾燥の二次段階が加速されます(4,5)。

通常、食品の栄養価を判断する際には、ビタミンCが基準として用いられます。これは、食品に含まれる他の栄養素と比較して、ビタミンCが不安定な性質を持っているためです(6)。したがって、乾燥工程後もビタミンCが保持されている場合、他の栄養素も同様に保持されていると考えられます。

これを踏まえ、フリーズドライしたオレンジジュース中のビタミンC含有量を、30℃と50℃の2つの異なる棚温度で48時間または18時間保存した試験により測定した。フリーズドライ後、ビタミンC含有量の増加が観察された。ビタミンC含有量の変化は、乾燥温度が高いほど大きかった（7）。

さらに別の研究では、オレンジピューレのビタミンC含有量を30℃、40℃、50℃の3つの保存温度で測定した。この研究でも、保存温度が高いほどビタミンCが食品中に保持されることが確認された。ビタミンC含有量は40℃と50℃で加熱したサンプルでは高かったが、30℃で加熱したサンプルでは低かった（8）。

栄養素の保存の科学

高温でビタミンC含有量が高くなるのは、アスコルビン酸ペルオキシダーゼと呼ばれる酵素の阻害によるものと考えられます。ビタミンCはこの酵素の代謝過程において補因子として利用されますが、高温によってこの酵素が阻害されるため、ビタミンCを利用できなくなります（9）。さらに、高温では凍結乾燥工程の時間が短くなります。そのため、ビタミンCが酸素にさらされる時間が短くなり、高温で凍結乾燥された製品ではより多くのビタミンC含有量が得られます（8）。

まとめ

棚温度は、凍結乾燥中の栄養損失に重要な役割を果たします。同じ食品であっても、異なる温度で凍結乾燥すると、含まれる栄養素の割合が異なる場合があります。したがって、凍結乾燥食品から最大限の効果を得るには、棚温度を最適化することが非常に重要です。

参考文献

1. Serna-Cock L, Vargas-Munoz DP, Aponte AA. 凍結乾燥果実の構造的、物理的、機能的、および栄養学的変化. Afr J Biotechnol. 2015年2月18日;14(6):442–50.
2. Shishehgarha F, Makhlouf J, Ratti C. イチゴの凍結乾燥特性. Dry Technol. 2002年11月1日;20(1):131–45.
3. Egas-Astudillo L, Silva-Espinoza M, Uscanga M, Martínez-Navarrete N, Camacho M. 棚温度が凍結乾燥プロセスと多孔性発達に与える影響。2018年。
4. Wu X fei, Zhang M, Bhandari B. エネルギー消費量を削減し、冬虫夏草の品質を維持する革新的な赤外線凍結乾燥（IRFD）技術。Innov Food Sci Emerg Technol. 2019年6月1日;54:34–42.
5. Nireesha RG、Divya L、Sowmya C、Venkateshan N、Niranjan Babu M、Lavakumar V。凍結乾燥/フリーズドライ - レビュー。 Int J 11 月のトレンド薬科学。 2013 年 7 月 10 日;3(4):87–98。
6. Moraga G, Martínez-Navarrete N, Chiralt A. キウイフルーツの水吸着等温線と相転移. J Food Eng. 2006年1月1日;72(2):147–56.
7. Uscanga MA, Salvador A, Camacho M del M, Martínez-Navarrete N. 凍結乾燥棚温度がオレンジジュースベース製品の生理活性化合物、物理的特性、官能評価に与える影響。Int J Food Sci Technol. 2021;56(10):5409–16.
8. Silva-Espinoza MA, Ayed C, Foster T, Camacho M del M, Martínez-Navarrete N. 凍結乾燥条件が凍結乾燥オレンジピューレの物理化学的特性と生理活性化合物に与える影響。食品。2019年12月30日;9(1):32。
9. Cuastumal H, Murillo B, ordoñez-santos L. 加熱処理が3種類の熱帯果実のビタミンC濃度と表面色に与える影響 Rev Lasallista Investig. 2016年6月1日;13:85–93.