研究ノート

フィナンシェの保存期間——硬さの変化は一方向か

Field note

古くなった焼菓子は硬くなる。ところが途中でいちど、いちばんやわらかくなる時期がありました。

試料
フィナンシェ(同一銘柄)
試験
圧縮試験
測定モード
MODE 1(定深度)
進入距離
14 mm
感圧軸
No.35
ステージ移動速度
60 mm/min
水準
製造直後 / 数日経過 / 賞味期限切れ(約 1 ヶ月)
試験室環境
23 ± 1 ℃ / 50 ± 5 %RH

要旨

同一銘柄のフィナンシェを 3 つの保存段階で圧縮したところ、最大荷重は 製造直後 3.81 N → 数日経過 2.66 N → 期限切れ 8.12 N と、いったん 30 % 下がってから 3.1 倍に跳ね上がった。 さらに曲線の勾配を区間に分けて見ると、製造直後と数日経過では押し込むほど勾配がゆるむ (中心 ÷ 入口 = 0.41 と 0.22)のに対し、期限切れでは逆に上がる(1.20)。 吸湿による可塑化と脱湿による硬化が、時間差をおいて順に効いており、 後者は中心まで及んでいることが示唆されます。 最大荷重を 1 点だけ取ると、この折り返しを見落とします。

背景と目的

焼菓子の賞味期限設計では、「いつまでおいしいか」を決める必要があります。 経時変化は「だんだん硬くなる」と単純に考えられがちですが、 包装内の水分は出入りの両方が起こりうるため、単調とは限りません。

機構としては 2 つが競合します。水は可塑剤としてはたらき、ガラス転移温度を 下げます[1]。吸湿すれば骨格はゴム状に近づき、やわらかくなる。 いっぽう長期に置くと水分が抜け、気泡の壁が硬くなります。 水分活性と脆さの関係には臨界点があることも報告されています[2]。

目的は 2 つです。 (i) 保存時間だけを変えた同一銘柄で、最大荷重の経時変化を定量化すること。 (ii) 変化が表面から進むのか、中心まで及ぶのかを、 曲線の区間ごとの勾配から読み取ることです。

実験方法

Table 1 試料と保存条件
試料保存条件官能のイメージ
A製造直後(開封直後)ふんわり・バター香
B数日経過(常温保管)しっとり・やわらか
C期限切れ(約 1 ヶ月後)硬化・乾燥感

※ 各水準 1 個の代表値です。反復が無いため、水準内のばらつきは 押さえられていません。差の向きは明瞭ですが、倍率には幅があると考えてください。 また含水率は測定していません。

結果と考察

フィナンシェの経時変化。3 水準の荷重-進入距離曲線
Fig. 1 製造直後(青)・数日経過(緑)・期限切れ(赤)。期限切れだけが立ち上がりから大きく離れる

最大荷重は、いったん下がってから上がる

3 水準の圧縮曲線を Fig. 1 に、算出した指標を Table 2 に示します。

Table 2 最大荷重と区間ごとの勾配
試料最大荷重 [N]A 比入口勾配 [N/mm]中心勾配 [N/mm]中心 ÷ 入口
A 製造直後3.811.000.4950.2020.41
B 数日経過2.66(最低)0.700.3780.0840.22
C 期限切れ8.122.130.8110.9731.20

B は A の 70 % まで下がり、C は B の 3.1 倍・ A の 2.1 倍に上がりました。 経時変化は一方向ではありません。

ここを 2 点だけで測ると読み違えます。A と C だけを比べれば 「2.1 倍に硬くなった」で終わりますが、途中でいちどやわらかくなっていることは 見えません。賞味期限の設計では、この折り返しの時期こそが知りたい情報です。

勾配の向きが、水準で逆転する

中心 ÷ 入口の比は、A で 0.41、B で 0.22、C で 1.20 でした。

読み解き:焼菓子の表面は外気と接しており、水分の出入りが最初に起きます。 数日の段階(B)では吸湿による可塑化が優勢で、入口・中心とも勾配が下がり、 最大荷重も最低になった。1 ヶ月の段階(C)では脱湿による気泡壁の硬化が 優勢になり、その硬化が中心まで届いたため、中心勾配が入口を上回った—— という筋書きが、観測された数値と整合します。 含水率を測っていないため、可塑化と硬化の機構そのものは確かめていません。 水が可塑剤としてガラス転移温度を下げること[1]は文献で確立していますが、 本試料でそれが起きたと断定することはできません。

結論

  1. 最大荷重は 3.81 → 2.66 → 8.12 N と、いったん下がってから上がった。 焼菓子の経時変化は一方向ではない。
  2. 中心 ÷ 入口の勾配比は 0.41 → 0.22 → 1.20 と、期限切れだけが 1 を超えた。 硬化が中心まで及んでいることが示唆される。
  3. 2 点だけの測定では折り返しを見落とす。 賞味期限の設計には、途中の時点を含めた追跡が要る。

参考文献

  1. M. Peleg, J. Food Sci., 80(9), E1988–E1996 (2015).
  2. E. E. Katz, T. P. Labuza, J. Food Sci., 46(2), 403–409 (1981).

この測定が役に立つ場面

市販品を試料としており、個々の製品の性質を保証するものではありません。含水率は測定していないため、吸湿・脱湿は観測された挙動に対する解釈です。

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