食品の保存

食品の保存、収穫または屠殺後の食品の腐敗を防ぐさまざまな方法のいずれか。このような慣習は先史時代までさかのぼります。保存の最も古い方法には、乾燥、冷蔵、発酵があります。近代的な方法には、缶詰、低温殺菌、冷凍、照射、および化学物質の添加が含まれます。包装材料の進歩は、現代の食品保存において重要な役割を果たしてきました。

腐敗メカニズム

食品の腐敗は、食品を人間の消費に適さないものにするあらゆる変化と定義することができます。これらの変化は、微生物による汚染、昆虫による寄生、または内因性酵素（食品に自然に存在するもの）による分解など、さまざまな要因によって引き起こされる可能性があります。さらに、植物や動物の組織の引き裂きや食品の特定の構成要素の酸化などの物理的および化学的変化は、食品の腐敗を促進する可能性があります。植物または動物の供給源から得られた食品は、収穫またはと畜した直後に腐敗し始めます。植物や動物の組織の細胞に含まれる酵素は、収穫後の取り扱い中に生じた機械的損傷の結果として放出される可能性があります。これらの酵素は細胞物質を分解し始めます。酵素によって触媒される化学反応は、食品の品質の低下をもたらし、異臭の発生、食感の悪化、栄養素の喪失など。食品の腐敗を引き起こす典型的な微生物は細菌です（例、乳酸菌）、酵母（例、Saccharomyces）、カビ（例：Rhizopus）。

微生物汚染

細菌と真菌（酵母とカビ）は、食品の腐敗と食品媒介の病気を引き起こす微生物の主要なタイプです。食品は、収穫、保管、加工、流通、取り扱い、または準備中のいつでも微生物によって汚染される可能性があります。微生物汚染の主な発生源は、土壌、空気、動物の飼料、動物の皮および腸、植物の表面、下水、食品加工機械または調理器具です。

バクテリア

細菌は、他の生物の細胞と比較して内部構造が単純な単細胞生物です。集団内の細菌数の増加は、微生物学者によって一般に細菌増殖と呼ばれています。この成長は、2つの分裂と呼ばれるプロセスである、1つの細菌細​​胞が2つの同一の細菌細胞に分裂した結果です。最適な成長条件下では、細菌細胞は約20分ごとに分裂する可能性があります。したがって、1つのセルで12時間でほぼ700億のセルを生成できます。細菌の増殖に影響を与える要因には、栄養素の利用可能性、水分、pH、酸素レベル、および阻害物質（例、抗生物質）の有無が含まれます。

ほとんどの細菌の栄養要件は、炭素、水素、酸素、窒素、リン、硫黄、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、カルシウム、鉄などの化学元素です。細菌は、大気中のガスを利用し、炭水化物やタンパク質などの特定の食品成分を代謝することによって、これらの要素を取得します。

温度とpHは、細菌の増殖速度を制御する上で重要な役割を果たします。細菌は、最適な成長のための温度要件に基づいて、好熱菌（55〜75°C、または130〜170°F）、中温菌（20〜45°C、または70〜115°F）、または低温菌に分類されます。 （10–20°C、または50–70°F）。さらに、ほとんどの細菌は中性環境（pHが7）で最もよく増殖します。

細菌はまた、その成長のために一定量の利用可能な水を必要とします。水の利用可能性は、水分活性として表され、特定の温度での食品内の水の蒸気圧と純水の蒸気圧の比によって定義されます。したがって、食品の水分活性は常に0と1の間の値であり、0は水の不在を表し、1は純水を表します。ほとんどの細菌は水分活性が0.91未満の食品では成長しませんが、好塩性細菌（高塩濃度に耐えられるもの）は水分活性が0.75未満の食品で成長することがあります。成長は、水分活性を低下させることによって（砂糖、グリセロール、塩などの溶質を追加することによって、または脱水によって水分を除去することによって）制御できます。

最適な増殖に必要な酸素は、バクテリアによって大きく異なります。一部の細菌は成長に遊離酸素の存在を必要とし、偏性嫌気性菌と呼ばれますが、他の細菌は酸素の存在によって中毒され、偏性嫌気性菌と呼ばれます。通性嫌気性菌は、酸素の存在下と不在下の両方で増殖する細菌です。酸素濃度に加えて、増殖培地の酸素還元電位は細菌の増殖に影響を与えます。酸素還元電位は、増殖培地の酸化または還元能力の相対的な尺度です。

バクテリアが食品の基質を汚染する場合、それらが成長し始めるまでにしばらく時間がかかります。このラグフェーズは、細菌が環境に適応している期間です。遅滞期に続いて対数期が続き、人口は対数的に増加します。人口が増加するにつれて、細菌は利用可能な栄養素を消費し、廃棄物を生成します。栄養素の供給が枯渇すると、成長率は定常期に入り、生存可能な細菌細胞の数は同じままです。定常期の間、細菌細胞の成長速度は細菌細胞死の速度と同じです。細胞死の割合が細胞増殖の割合よりも大きくなると、集団は衰退期に入ります。

細菌の個体数は、表面積のグラムあたりまたは平方センチメートルあたりのいずれかで表されます。総細菌集団がグラムあたり1010細胞を超えることはめったにありません。 1グラムあたり106細胞未満の集団は、生乳以外では目立った腐敗を引き起こしません。 1グラムあたり106〜107細胞の集団は、一部の食品で腐敗を引き起こします。たとえば、真空包装された肉に異臭を発生させる可能性があります。グラムあたり107から108細胞の集団は、肉や一部の野菜に異臭を生じます。グラムあたり5×107セルを超えるレベルでは、ほとんどの食品が何らかの形で腐敗します。

細菌の細胞増殖の条件が好ましくない場合（たとえば、低温または高温または低含水率）、細菌のいくつかの種は、内生胞子と呼ばれる耐性細胞を産生する可能性があります。内生胞子は、熱、化学物質、乾燥（乾燥）、および紫外線に対して非常に耐性があります。内生胞子は長期間休眠している可能性があります。条件が成長（肉の解凍など）に有利になると、内生胞子は発芽し、指数関数的な成長を開始できる生細胞を生成します。