ジュースとスムージーの改善に向けた高出力超音波

ベルリン工科大学の研究者らは、超音波処理が果物・野菜ジュースやスムージーを改善するための非常に効果的な処理方法であることを明らかにしました。非加熱の食品加工技術である超音波は、穏やかでありながら効果的な処理を可能にし、風味を強め、ジュースやピューレを安定化し、保存性を高めます。ジュースの超音波処理によって得られる効果には、風味の改善、安定化、保存性の向上が含まれます。

食品製造工程への超音波の応用は、食品メーカーの関心が高まっている分野です。非破壊検査や画像化に使用できる低強度超音波（強度 < 1 W/cm²）とは対照的に、高出力超音波（強度 > 5 W/cm²）は物質の変化を引き起こし、食品産業におけるさまざまな工程の改善に使用できます。超音波は圧縮波であり、超音波処理中の製品と機械的に相互作用します。周期的な圧縮と希薄化は、細胞構造に影響を及ぼす可能性があります。圧力振幅が高い場合、高出力超音波はキャビテーション、すなわち気泡の成長と爆縮を引き起こします。これに伴って圧力と温度のピークが生じ、分散系が均質化され、安定化されます。Hielscher Ultrasonicsとベルリン工科大学の食品バイオテクノロジー・食品プロセス工学部門の研究者らは、スムージーの品質、安定性、味を改善する超音波の有益な効果を調査しました。スムージーとは、果物・野菜のジュースやピューレを混合して冷却した飲料です。

スムージーの原料を純粋な果物・野菜製品に限定する法的権利は存在しないものの、生産者はスムージーを健康的で価値のある製品として市場に出すことを意図しています。そのため、安定剤、風味増強剤、着色料を添加せずに製造することが意図されています。しかし、ジュースやピューレは果肉の含有量が多いことがよくあります。そのため、相分離が起こりやすく、製品の見た目の魅力が低下します。この理由から、現在販売されているスムージーの大半はバナナを主原料として含んでおり、バナナによる粘度の上昇が相分離を低減しています。

 
超音波は、果肉粒子を破砕し、粒度分布に影響を与えるために使用できます。粒子径が小さくなると沈降速度が低下し、沈降の低減と保存安定性の向上につながります。さらに、この粒子の破砕により、風味成分、色素、糖や揮発性香気成分などの細胞成分がジュース中により多く放出される可能性があります。その結果、色の強さ、甘味、香りの印象が向上します。また、粒子径の減少は口当たりに影響し、全体的により滑らかな印象をもたらします。
スムージーの一定の保存期間を確保するためには、混合物を低温殺菌する必要があります。しかし、加熱処理は常に製品の品質、色、鮮度の印象に影響を及ぼします。そのため、処理温度の低減は食品産業における主要な重点課題の一つです。超音波は、温度との併用であるサーモソニケーション、または高圧との併用であるマノソニケーションとして適用すると、微生物や酵素の不活化に対して相乗効果を示します。さらに、マノサーモソニケーションと呼ばれる、これら三つのパラメータをすべて組み合わせた処理でも、有益な結果が知られています。超音波で処理された細胞は、圧力や熱などの他のストレス要因に対する感受性が高まると考えられています。また、超音波は境界層を破壊し、混合を引き起こすことで、熱伝達を改善できます。そのため、この研究プロジェクトのもう一つの重点課題は、超音波を利用した保存処理工程を開発することによる低温殺菌温度の低減です。製品の安全性を維持または向上させ、保存期間を維持または延長しながら、製品品質を改善し、エネルギーコストを削減することが目指されています。
超音波の総合的な効果により、高付加価値製品であるスムージーの沈降特性、味、外観、口当たり、微生物学的安定性および酵素的安定性を同時に改善できる可能性があります。これらの効果は、将来、食品産業や新鮮な果物・野菜飲料の販売にとって重要な利点となる可能性があります。さらに、超音波処理によって製品の安定性が改善されれば、バナナやその他の高粘度原料の割合を減らすことができ、新しい種類のスムージーの開発が可能になると考えられます。
 
ベルリン工科大学の連絡先：
K. Schoessler
katharina.schoessler(at)tu-berlin.de
電話：+49 (0)30-3147 1847
 

左：未処理のオレンジジュース；右：超音波処理したオレンジジュース
超音波高せん断均質化により、沈降のない安定したジュースが得られます