研究ノート

グミ 3 種のゲル化剤——配合の違いはどこまで見分けられるか

Field note

最大荷重だけ見ると、3 つのグミはほとんど同じです。押しはじめを見ると、まったく違っていました。

試料
市販グミ 3 種(ゲル化剤の組成違い)
試験
圧縮試験
測定モード
MODE 1(定深度)
進入距離
6 mm
感圧軸
No.1(φ15 mm 平面)
ステージ移動速度
60 mm/min
試験室環境
23 ± 1 ℃ / 50 ± 5 %RH

要旨

ゲル化剤の組成が異なる市販グミ 3 種を同一条件で圧縮したところ、 最大荷重は 10.19〜12.16 N と 1.19 倍の範囲に収まったのに対し、 押しはじめ(0.2〜1.5 mm)の勾配は 0.291〜0.994 N/mm と 3.41 倍に開いた。 しかも勾配の順序は、製品の説明にある食感の順序(強い噛みごたえ > 高弾力 > やわらか・歯切れ)と 一致しました。 最大荷重という一点の値は、配合の違いを捉える指標として分解能が低いことが 示唆されます。

背景と目的

グミの食感は消費者の選好に直結します。ゲル化剤の選択——ゼラチン単独か、 ペクチンや増粘多糖類を併用するか——は、その設計の中心にあります。

物性測定でよく使われるのは最大荷重(硬さ)です。値が 1 つに定まり、 装置が自動で出してくれるため扱いやすい。しかし最大荷重は曲線の 1 点にすぎません。 同じ高さに達する曲線でも、そこに至る道筋は違いえます。

目的は 2 つです。 (i) ゲル化剤の異なる 3 種について、最大荷重と押しはじめの勾配をそれぞれ定量化し、 どちらが配合差をよく分けるかを比べること。 (ii) 分解能の差が出るなら、それが製品の説明にある食感の順序と対応するかを見ることです。

実験方法

Table 1 試料 3 種の組成と製品の説明(食感)
試料ゲル化剤製品の説明(食感)
Aゼラチン + 増粘多糖類強い噛みごたえ
Bゼラチン + ペクチンやわらか・歯切れ
Cゼラチン(単体)高弾力

※ 各試料 1 回の代表値です。ただし同一試料を 5 回繰り返した予備測定では 変動係数 3 % 以内に収まっており、試料内のばらつきは小さいことを確認しています。 試料間(個体差)のばらつきは押さえていません。

結果と考察

グミ 3 種の荷重-進入距離曲線
Fig. 1 最大荷重は近いのに、立ち上がり方が大きく違う。A ゼラチン+増粘多糖類(紫)がもっとも急、B ゼラチン+ペクチン(赤)がもっともゆるい

2 つの指標の分解能

3 種の圧縮曲線を Fig. 1 に、算出値を Table 2 に示します。

Table 2 最大荷重と押しはじめの勾配(勾配の順に並べた)
試料ゲル化剤最大荷重 [N]押しはじめの勾配 [N/mm]製品の説明(食感)
Aゼラチン + 増粘多糖類12.160.994強い噛みごたえ
Cゼラチン(単体)10.530.622高弾力
Bゼラチン + ペクチン10.190.291やわらか・歯切れ

最大荷重の幅は 1.19 倍、勾配の幅は 3.41 倍。 同じ試料から取った 2 つの指標で、分解能が 3 倍近く違います。

順序も一致します。勾配の順(A > C > B)は、 製品の説明にある食感の順(強い噛みごたえ > 高弾力 > やわらか・歯切れ)とそのまま重なりました。 最大荷重の順(A > C > B)も同じ向きではありますが、 差が 1.19 倍しかないため、実務では誤差に埋もれます。

なぜ立ち上がりの差が最大荷重まで持ち越されないのか

押し込みが進むと試料は横に広がり、感圧軸との接触面積と拘束のされ方が変わります。 初期の弾性率がそのまま最大荷重に比例するとは限りません。 これは観測された事実に対する一つの見立てであり、本試験で検証したものではありません。

言い換えると、最大荷重は「6 mm 押し込んだときに出た力」であって、 材料の性質そのものではありません。定深度モードでは進入距離が固定されるため、 深いところでの接触状態が値に効きます。配合の違いを見たいなら、 接触状態の影響が小さい押しはじめを見るほうが素直です。

結論

  1. 最大荷重は 1.19 倍しか違わないのに、押しはじめの勾配は 3.41 倍開いた。 同じ曲線から取る指標でも分解能が大きく違う。
  2. 勾配の順序は、製品の説明にある食感の順序と一致した。 配合の違いを捉える指標として、押しはじめの勾配が有効であることが示唆される。
  3. 最大荷重は「その深さまで押したときに出た力」であって、材料の性質ではない。 定深度モードでは接触状態が値に効く。

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。食感の説明は製品情報にもとづく一般的な表現で、本試験で官能評価を行ったものではありません。

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