肉や魚、野菜、冷凍食品などは、冷蔵よりも長く保存したいときに冷凍されます。では、食品を凍らせると、なぜ傷みにくくなるのでしょうか。
食品が冷凍で長期間保存できるのは、低温によって微生物の増殖や食品中の化学・酵素反応が大きく遅くなり、さらに食品中の水の多くが氷になることで、微生物が利用しやすい水が減るためです。ただし、冷凍は殺菌ではなく、微生物が必ず死ぬわけでも、品質変化が完全に止まるわけでもありません。
冷凍すると微生物の増殖がほぼ止まる
食品が腐敗したり食中毒の原因になったりする大きな要因の一つが、細菌、酵母、カビなどの微生物です。これらの微生物は、適度な温度と水分、栄養がそろうと増殖します。
ところが温度を大きく下げると、微生物の細胞内で進む代謝反応が遅くなり、増殖できなくなります。米国農務省食品安全検査局は、0°F、約−18℃での冷凍は微生物の増殖を抑え、細菌や酵母、カビを休眠に近い状態へ置くことで長期保存を可能にすると説明しています。
日本でも、農林水産省は冷凍食品を−18℃以下で保存することで、細菌の繁殖だけでなく、酸化や酵素反応などによる品質変化も抑えられると案内しています。
水が氷になると微生物が使える水が減る
冷凍が冷蔵より強い保存効果を持つ理由は、温度が低いことだけではありません。食品中の水が氷になることも重要です。
微生物が増殖するには、食品中に自由に利用できる水が必要です。食品を凍らせると、水の一部が氷結晶になり、液体の状態で存在する水が減ります。その結果、微生物が活動しやすい環境が失われます。
食品凍結に関する近年のレビューでも、凍結は食品内部を低温に保つと同時に水分活性を下げ、微生物の増殖を防ぐことが主要な保存効果として整理されています。
冷凍しても微生物がすべて死ぬわけではない
ここで注意したいのは、冷凍と殺菌は別の処理だということです。
凍結によって一部の微生物は損傷したり死滅したりしますが、多くは生き残ることがあります。凍結中には細胞膜の損傷、氷結晶による物理的な傷害、細胞内外の濃度変化などが起こりますが、条件が整うと損傷した細胞が回復する場合もあります。
USDAも、冷凍中に不活性化していた微生物は、解凍すると再び活動を始め、条件がよければ増殖すると注意しています。したがって、冷凍した食品でも解凍後は生鮮食品と同じように衛生的に扱う必要があります。
低温は化学反応や酵素反応も遅くする
食品の品質低下は、微生物だけで起こるわけではありません。酸化、たんぱく質の変性、色素の変化、酵素反応なども保存中に進みます。
冷凍温度では、こうした反応の多くが大幅に遅くなります。そのため、冷蔵よりも長期間、色、香り、味、栄養価を保ちやすくなります。
ただし、反応が完全に止まるわけではありません。USDAは、冷凍によって酵素活性は遅くなるものの完全には停止しないと説明しています。野菜では、冷凍前に短時間加熱するブランチングによって、品質劣化に関わる酵素を失活させる方法がよく使われます。
冷凍食品はなぜ−18℃以下で保存される？
市販の冷凍食品では、−18℃以下という温度が保存の基準として広く使われています。
この温度帯では微生物の増殖が抑えられ、化学反応や酵素反応もかなり遅くなります。農林水産省によると、冷凍食品は−18℃以下で温度変化をできるだけ少なくして保存すれば、食品の種類や加工方法にもよりますが、長期間にわたって品質を保てることが知られています。
一方、家庭用冷凍庫は扉の開閉が多く、温度が変動しやすいため、業務用の低温流通より品質が変化しやすくなります。家庭では表示された保存方法や目安期間を優先することが重要です。
冷凍すると品質が完全に止まるわけではない
冷凍には高い保存効果がありますが、食品を「変化しない状態」にするわけではありません。
保存中にも酸化は少しずつ進み、脂質を多く含む食品では風味の低下につながることがあります。また、包装が不十分だと水分が昇華し、表面が乾燥する冷凍焼けが起こります。
さらに、冷凍庫内の温度が上下すると、いったん小さくできた氷結晶が成長する「再結晶化」が起こりやすくなります。日本の研究でも、冷凍食品の保存・流通中の氷結晶再結晶化が品質劣化の一因になることが示されています。
氷結晶は保存性を高める一方で食感を壊すことがある
食品中の水が凍ることは保存性を高めますが、同時に品質低下の原因にもなります。
凍結中にできる氷結晶が大きいと、食品の細胞や組織を押し広げたり壊したりします。解凍したときに細胞内の水分が外へ流れ出し、肉や魚のドリップ、野菜や果物の軟化につながることがあります。
日本食品科学工学会誌の総説でも、冷凍は微生物増殖を抑え、味や栄養価を保ちやすい重要な保存技術である一方、氷結晶の生成や再結晶化、各種化学反応によって物理・化学的な品質が変わることが整理されています。
急速冷凍が品質保持に有利なのはなぜ？
冷凍食品では、ゆっくり凍らせるより急速に凍らせる方法がよく使われます。
食品はおおむね−1℃から−5℃付近で水分の多くが氷になります。この温度帯をゆっくり通過すると、少数の氷結晶が大きく成長しやすくなります。一方、急速に通過させると、小さな氷結晶が多数できやすく、組織損傷を抑えやすくなります。
農林水産省も、急速凍結は食品中の氷結晶を小さくし、組織の損傷をできるだけ少なくするために使われると説明しています。
つまり、冷凍保存では「凍っているかどうか」だけでなく、「どのように凍らせたか」も、解凍後の食感やドリップ量に大きく影響します。
解凍すると微生物や反応が再び動き始める
冷凍中に止まっていた変化の多くは、解凍すると再び進み始めます。
温度が上がると、微生物は再び増殖できるようになり、酵素反応や酸化も速くなります。さらに、凍結によって食品組織が傷んでいる場合、解凍時には水分や栄養成分が表面へ出やすくなり、微生物が利用しやすい条件が生まれることもあります。
そのため、解凍した食品を長時間常温に置くことは避ける必要があります。解凍後の食品は「一度冷凍したから安全」なのではなく、再び時間と温度の管理が必要な生鮮食品として扱うことが重要です。
一度溶けた食品を再冷凍すると品質が落ちやすい
冷凍食品が一度大きく解凍され、その後に再び凍ると、品質低下が進みやすくなります。
一度できた氷結晶が溶けて再び凍ると、氷結晶が大きくなりやすく、細胞や組織への損傷が増えます。また、解凍中に進んだ酸化や酵素反応は、再冷凍しても元には戻りません。
さらに、解凍中に微生物が増えていた場合、再冷凍してもすべてが死滅するわけではありません。冷凍食品の温度変化を小さく保つことが重要なのはこのためです。
冷凍保存では包装も重要
冷凍庫の温度だけでなく、包装も品質を左右します。
包装が不十分だと、水分が食品表面から失われて乾燥しやすくなります。また、酸素に触れることで脂質酸化や色の変化が進み、周囲の食品からにおいが移ることもあります。
冷凍用の密閉袋や容器を使い、できるだけ空気を抜いて保存すると、乾燥や酸化を抑えやすくなります。市販の冷凍食品でも、低温だけでなく包装と温度管理を組み合わせることで、長期保存中の品質を保っています。
冷蔵と冷凍の違いは「速度を遅らせる強さ」にある
冷蔵も冷凍も、低温を利用して食品の変化を遅らせる保存法です。ただし、冷凍では水の多くが氷になるため、冷蔵よりも微生物の増殖を強く抑え、化学反応もさらに遅くできます。
一方で、冷凍では氷結晶による組織損傷が起こる可能性があります。つまり、冷蔵は比較的短期間の保存に向き、冷凍はより長期間の保存に向く一方、解凍後の食感や水分保持には別の課題があります。
食品ごとに、冷蔵と冷凍のどちらが適しているかは異なります。すべての食品を凍らせれば品質が上がるわけではありません。
まとめ
食品が冷凍すると長期間保存できるのは、低温によって微生物の増殖や化学・酵素反応が大幅に遅くなり、さらに食品中の水が氷になることで、微生物が利用しやすい水が減るためです。
ただし、冷凍は殺菌ではなく、微生物は解凍後に再び活動することがあります。また、氷結晶の成長、酸化、乾燥などによる品質低下は冷凍中にも起こります。
そのため、冷凍保存では低温を保つだけでなく、急速凍結、温度変化の抑制、適切な包装、衛生的な解凍まで含めて管理することが重要です。冷凍とは「食品の変化を止める方法」ではなく、「変化を非常に遅くすることで長期保存を可能にする方法」なのです。
参考資料
- 農林水産省「おいしさの秘密を探る！ 冷凍食品豆知識と製造工場レポート」
- 安藤泰雅ほか「食品の冷凍および解凍に関する技術開発の現状と今後の課題」日本食品科学工学会誌
- USDA Food Safety and Inspection Service, Freezing and Food Safety
- Control of ice crystal nucleation and growth during the food freezing process.
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