ヨーグルト、チーズ、味噌、しょうゆ、パン、漬物などの発酵食品は、原料のままでは感じにくい独特の香りを持っています。発酵によって香りが豊かになる食品がある一方で、条件が合わないと酸っぱすぎるにおい、溶剤のようなにおい、硫黄臭などが目立ち、品質が落ちたように感じられることもあります。
発酵による香りの変化が食べ物のおいしさや品質を左右するのは、微生物が糖・アミノ酸・脂質などを代謝する過程で新しい香気成分を生み、その種類や比率が発酵条件によって大きく変わるためです。発酵は香りを単純に強くする工程ではなく、微生物の働きを利用して食品の香りの組成を作り替える工程です。
発酵では微生物が香りの材料を作り替える
発酵では、乳酸菌、酵母、麹菌などの微生物が食品中の成分を利用して増殖し、その代謝産物としてさまざまな化合物を生み出します。これらの中には、アルコール、有機酸、エステル、アルデヒド、ケトン、硫黄化合物など、香りに強く関わるものがあります。
たとえば乳酸菌は糖から乳酸を作るだけでなく、菌種や培養条件によってアセトアルデヒド、ジアセチル、アセトインなどの香気成分を生成します。日本乳酸菌学会誌の総説でも、乳酸菌が発酵食品や乳製品の香りに関わる多様な成分を生み、それらがフレーバー開発にも利用されていることが紹介されています。
酵母は糖を発酵してエタノールや二酸化炭素を作るほか、高級アルコールやエステル類なども生成します。これらはパン、酒類、発酵調味料などの特徴的な香りに寄与します。
発酵前にはなかった香りが生まれるのはなぜ？
原料に含まれる糖やアミノ酸、脂肪酸などは、そのままでは強い香りを持たない場合があります。しかし、微生物の酵素反応によって分解・変換されると、揮発性の高い香気成分へ変わることがあります。
たとえば有機酸とアルコールからエステルが生成すると、果実様や華やかな香りにつながることがあります。アミノ酸が分解されると、アルデヒド、アルコール、酸などが生じ、チーズやしょうゆ、発酵肉などの複雑な香りの一部になります。
また、発酵中には一種類の微生物だけが働くとは限りません。複数の微生物が順番に増えたり、互いの代謝産物を利用したりすることで、香りが時間とともに段階的に変わります。発酵食品らしい複雑な香りは、こうした微生物群集の働きの積み重ねで形成されます。
同じ原料でも発酵条件で香りが変わる
発酵による香りは、原料だけでは決まりません。どの微生物を使うか、温度、時間、塩分、酸素量、水分、pHなどによって代謝経路が変わり、生成する香気成分の種類と量も変わります。
たとえば酵母の種類が違えば生成しやすいエステルや高級アルコールの比率が変わります。乳酸菌でも菌株によってジアセチルなどの生成量が異なることがあります。さらに、温度が変われば微生物の増殖速度や酵素反応の速さも変化します。
そのため、同じ大豆、牛乳、小麦などを使っていても、発酵条件が異なれば香りの印象は大きく変わります。食品メーカーがスターター菌や発酵温度を細かく管理するのは、味だけでなく香りを安定させるためでもあります。
発酵香は「複数成分の組み合わせ」で感じられる
発酵食品の香りは、一つの化合物だけで説明できることは多くありません。多数の香気成分が同時に存在し、その組み合わせとして一つの食品らしい香りが作られます。
しょうゆの香りには、酸、アルコール、アルデヒド、エステル、フラノン、ピラジン、硫黄化合物など多様な成分が関わっています。海外のレビューでも、しょうゆの香りはカラメル様、花様、燻煙様、麦芽様など複数の特徴で構成され、その形成には原料、スターター、発酵・熟成条件が関係すると整理されています。
このため、ある一つの香気成分が増えたからといって、必ずその食品らしい香りが強くなるとは限りません。成分どうしの比率が変わることで、一部の香りが隠れたり、逆に目立ったりすることがあります。
発酵が進みすぎるとオフフレーバーが出ることがある
発酵によって生じる成分は、すべて好ましい香りになるわけではありません。発酵条件が適切でなかったり、望ましくない微生物が増えたりすると、刺激的な酸臭、硫黄臭、腐敗臭、溶剤様臭などのオフフレーバーが生じることがあります。
近年の発酵食品研究では、香りを高める代謝経路とオフフレーバーを生む代謝経路が同時に存在することが指摘されています。エステル生成、アミノ酸分解、脂質酸化、テルペン生成などが好ましい香りに寄与する一方、原料、環境、微生物、包装、保存条件によって不快なにおいが増える場合があります。
つまり「発酵時間を長くすれば香りが良くなる」という単純な関係ではありません。食品ごとに、望ましい香気成分が十分に形成され、オフフレーバーが過度に増えない範囲を見極める必要があります。
ヨーグルトでは少数の成分が特徴香を左右する
ヨーグルトでは100種類を超える揮発性成分が検出されていますが、すべてが同じように香りへ寄与するわけではありません。レビューでは、アセトアルデヒド、ジアセチル、アセトイン、アセトン、2-ブタノンなどが、典型的なヨーグルト香に重要とされています。
このことからも、香りの品質は「香気成分の種類が多いほど良い」わけではないことがわかります。人が低濃度から感じやすい成分や、食品らしさを決める成分が適切な濃度で存在することが重要です。
また、保存が長くなると脂質酸化などによって望ましくないアルデヒドや脂肪酸が増え、オフフレーバーにつながることがあります。発酵が終わった後も、香り品質は変化し続けます。
伝統発酵食品では微生物の移り変わりも香りを作る
味噌、しょうゆ、漬物、なれずしなどの伝統発酵食品では、発酵の初期から後期まで同じ微生物だけが働くとは限りません。塩分、酸素、pHなどの変化に応じて優勢な微生物が入れ替わり、そのたびに生成しやすい香気成分も変わります。
なれずしを扱った日本の研究では、発酵によって有機酸、アルコール、エステル類が生成し、酢酸、n-酪酸、エタノール、2-フェニルエタノール、乳酸エチルなど複数の揮発性成分が検出されています。こうした成分の組み合わせが、その食品特有の強い香りを形づくります。
伝統食品の香りが地域や製造者によって違うことがあるのは、原料だけでなく、発酵環境や微生物群集の違いも関係しているからです。
発酵の香りは品質管理の指標にもなる
発酵食品の製造では、香りは単なる楽しみではなく、工程管理の重要な手がかりにもなります。発酵が狙いどおり進んでいるときには特徴的な香気成分が増えますが、異常発酵や汚染が起こると普段とは異なる揮発性成分が現れることがあります。
現在では、官能評価だけでなく、ガスクロマトグラフィーや質量分析などを使って香気成分を測定し、発酵状態や製品品質を評価する方法が使われています。
ただし、分析機器で成分量を測るだけでは、人が実際にどう感じるかを完全には説明できません。食品の香りは多数の成分の組み合わせで知覚されるため、成分分析と官能評価を組み合わせることが重要です。
「よい発酵香」は食品ごとに違う
発酵食品で望ましい香りは一律ではありません。ヨーグルトでは乳酸発酵由来のさわやかな酸味と乳製品らしい香り、しょうゆでは発酵・熟成・加熱を経た複雑な香り、パンでは酵母発酵と焼成が組み合わさった香りが求められます。
したがって、発酵香の品質は「香りが強いか弱いか」だけでは判断できません。その食品らしい香りがあるか、不快なにおいが目立たないか、味や食感とのバランスが取れているかが重要です。
食品開発では、目的に合う微生物を選び、発酵条件を制御することで、香りを意図的に設計することも行われています。発酵は保存技術であると同時に、風味を作る技術でもあるのです。
まとめ
発酵による香りの変化が食べ物のおいしさや品質を左右するのは、微生物が糖・アミノ酸・脂質などを代謝し、アルコール、エステル、有機酸、カルボニル類など多様な香気成分を作るためです。
どの香りが生まれるかは、微生物の種類だけでなく、温度、時間、塩分、酸素、pHなどの発酵条件にも左右されます。また、発酵が進みすぎたり望ましくない微生物が増えたりすると、オフフレーバーが目立つこともあります。
つまり良い発酵とは、発酵を強く進めることではなく、その食品らしい香気成分を適切なバランスで作り、不要なにおいを抑えることです。このバランスが、発酵食品のおいしさ、個性、安定した品質を支えています。
参考資料
- 江本英司「乳酸菌が生み出す香気とその活用」日本乳酸菌学会誌
- 久保加織ほか「ナレズシの香りとにおい」におい・かおり環境学会誌
- Chemical and Sensory Characteristics of Soy Sauce: A Review.
- Cheng H. Volatile flavor compounds in yogurt: a review.
- Ruan W, et al. From aroma to off-flavor: Metabolomics unveils the metabolic double-sided nature of traditional Chinese fermented foods.
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