第I部 食の安全 ― 寿司職人の第一の責務
第2章
微生物と腐敗のしくみ
微生物は目に見えないが、増える条件、速さ、弱点は分かっている。この章では、四種類の微生物の違い、細菌が増える六つの条件、危険温度帯、水分活性と pH、芽胞と毒素、腐敗と熟成の境界を扱う。
この章の到達目標
- 細菌・ウイルス・寄生虫・カビの違いを、食品の中で増えるか、何で死ぬかの観点から説明できる
- 細菌増殖の六つの条件と危険温度帯を挙げ、分裂時間から室温放置の危険を数で説明できる
- 水分活性と pH、芽胞と耐熱性毒素、腐敗と自己消化と熟成の違いを説明できる
2.1 四種類の相手 ― 細菌・ウイルス・寄生虫・カビ
食中毒の原因となる微生物は四つに分けられ、増え方も弱点も違う(表2-1)。
細菌 ― 食品の中で増える
細菌(1 個の細胞からなる微生物)は、栄養と水分と温度があれば食品の中で二分裂(1 個が 2 個に分かれる増え方)で増える。生きた菌を食べて腸内で増える感染型(腸炎ビブリオ、サルモネラ、腸管出血性大腸菌など)と、食品の中で作られた毒素を食べて発症する毒素型(黄色ブドウ球菌、ボツリヌス菌、セレウス菌など)がある。
ウイルス ― 食品の中では増えない
ウイルス(細菌の数十分の一の大きさで、生きた細胞の中でだけ増える粒子)は、食品の上でいくら時間が経っても増えない。だから「増やさない」対策は効かない。代わりに感染力が強く、ノロウイルスは 10〜100 個程度のごく少量でも発症するとされ、冷蔵・冷凍・酸に耐え、アルコールが効きにくい。確実な手段は加熱と次亜塩素酸ナトリウムである(表2-1、第3章・第4章)。
寄生虫 ― 増えないが、冷凍で死ぬ
寄生虫(他の生物の体内で生活する動物)も食品の中では増えない。アニサキス幼虫は長さ 2〜3 cm で目視できるが、ヒラメに寄生するクドアは見えない。弱点は冷凍と加熱である(表2-1、第3章)。酢、塩、わさび、醤油では死なない。
カビと酵母 ― 乾いた場所でも生きる
カビ(菌糸を伸ばして増える真菌)と酵母(出芽して増える単細胞の真菌)は、細菌より低い水分でも増え、酸にも比較的強い。カビの中には加熱で壊れないカビ毒(マイコトキシン)を作るものがある。カビの生えた食材は使わない。
| 種類 | 食品の中で増えるか | 寿司屋での主な例 | 冷凍 | 加熱 | 酢・塩・わさび |
|---|---|---|---|---|---|
| 細菌 | 増える | 腸炎ビブリオ、黄色ブドウ球菌、サルモネラ、リステリア | 増殖は止まるが多くは生き残る | 75℃1 分で死ぬ。芽胞と毒素は残る | 増殖を抑える。殺しはしない |
| ウイルス | 増えない | ノロウイルス、A 型肝炎ウイルス | 生き残る | 中心温度 85〜90℃で 90 秒以上 | 効果は期待できない |
| 寄生虫 | 増えない | アニサキス、クドア | アニサキス −20℃24 時間以上、クドア −20℃4 時間以上で死ぬ | アニサキス 70℃以上、クドア 75℃5 分以上 | 死なない |
| カビ・酵母 | 増える(表面で) | 乾物・甘酢・木製器具のカビ | 増殖は止まる | 菌体は死ぬがカビ毒は残る | 比較的強い |
2.2 細菌が増える六つの条件
細菌が増えるには、栄養、水分、温度、時間、pH、酸素の六つの条件がある。寿司屋のあらゆる衛生の手順は、このうちどれかを断つためにある。
栄養と水分
魚の身は細菌にとって理想的な培地であり、栄養を断つことは食品では不可能なので、他の条件で抑える。水分については、塩や糖に結びついた水を細菌は使えない。細菌が使える水の割合を水分活性(Aw。純水を 1.00 としたときの自由な水の割合)で表す(2.4 節)。
温度
食中毒菌の多くは中温菌(20〜45℃で増え、35〜37℃付近が最適な細菌)であり、人の体温付近で最もよく増える。細菌が活発に増える温度帯を危険温度帯と呼ぶ。日本の衛生指導では 10〜60℃、海外の多くの基準では 5〜60℃(FDA は 5〜57℃)とされる(図2-1)。日本が 10℃を境にするのは、生食用鮮魚介類をはじめ食品衛生法の冷蔵の保存基準の多くが 10℃以下であることによる。腸炎ビブリオも 10℃以下では増殖が大きく鈍り、4℃以下ではほぼ止まる(第3章)。しかし、リステリアのように 0〜5℃でもゆっくり増える低温菌(10℃以下でも増殖できる細菌)がいるため、海外ではより低い 5℃を境にする(第5章)。
時間
危険温度帯に置かれた時間の長さが数を決める。重要なのは、時間は積算されるということである。冷蔵庫に戻しても、出ていた間に増えた菌は減らない。多くの国の指針が「危険温度帯の累積時間が 4 時間を超えたら廃棄」とするのは、この積算の考え方による。
pH
pH が下がるほど細菌は増えにくくなり、pH 4.6 以下ではボツリヌス菌が増えない。ただし、それより低い pH でも増えうる食中毒菌がある。酢飯の pH はおよそ 4.0〜4.5 である(2.4 節)。
酸素
細菌には、酸素を必要とする好気性菌(冷蔵した魚の腐敗の主役であるシュードモナス属など)、酸素があると増えられない偏性嫌気性菌(ボツリヌス菌、ウェルシュ菌)、どちらでも増える通性嫌気性菌(腸炎ビブリオなど多くの食中毒菌)がいる。真空包装は好気性の腐敗菌を抑えて日持ちを延ばすが、嫌気性菌には好都合な環境を作る。
2.3 分裂時間と「数時間で数万倍」の算数
細菌が 1 回分裂して数が倍になる時間を世代時間(分裂時間)と呼ぶ。最適条件で、大腸菌やサルモネラはおよそ 20 分、黄色ブドウ球菌はおよそ 30 分、腸炎ビブリオはおよそ 10 分で倍になる。
表2-2 のとおり、20 分で倍になる菌は 1 時間で 8 倍、3 時間で 512 倍、6 時間で約 26 万倍になる。10 分で倍になる腸炎ビブリオは 3 時間で約 26 万倍、4 時間で約 1,680 万倍に達する。表面に 100 個の菌がいた魚を夏の調理台に 3 時間置けば数千万個になる計算で、腸炎ビブリオの発症菌数(一般に 10 万〜100 万個以上)を軽く越える。
| 経過時間 | 20 分で倍(大腸菌・サルモネラ) | 30 分で倍(黄色ブドウ球菌) | 10 分で倍(腸炎ビブリオ) |
|---|---|---|---|
| 1 時間 | 8 倍 | 4 倍 | 64 倍 |
| 2 時間 | 64 倍 | 16 倍 | 4,096 倍 |
| 3 時間 | 512 倍 | 64 倍 | 262,144 倍 |
| 4 時間 | 4,096 倍 | 256 倍 | 約 1,680 万倍 |
ただし、新しい環境に移された細菌は、分裂せずに準備をする誘導期(ラグ期)を経て、倍々に増える対数増殖期に入り、やがて増殖が止まる定常期を迎える(図2-2)。誘導期は、温度が低いほど、菌が冷蔵で弱っているほど長い。これが「品温が上がる前に冷蔵庫へ戻す」小出しの運用に意味がある理由である。品温が上がらなければ菌は誘導期から抜け出しにくい。
表2-2 は最適条件の計算だが、持つべき感覚は「室温に置いた時間は倍々の数に変換されている」である。栄養と水分の豊富な具材が危険温度帯にあるとき、細菌は時間とともに爆発的に増える。これが、仕込みを終えた具材を室温に放置してはならない最大の理由である。
2.4 水分活性と pH ― 塩・砂糖・酢が菌を抑える理由
水分活性 ― 細菌が使える水
生の魚の Aw は約 0.99 で純水に近い。多くの食中毒菌は Aw 0.90〜0.91 を下回ると増えられないが、黄色ブドウ球菌は 0.86 付近まで増え、塩の効いた食品でも油断できない。カビは 0.80 付近まで増える。塩や砂糖が食品を保存するのは殺菌するからではなく、水を自分の周りに引きつけて細菌が使える自由水を減らすからである。塩で魚を締めると、浸透圧で水が抜けると同時に残った水も塩と結びついて Aw が下がる(第13章)。
pH ― 酸の強さ
pH(酸性・アルカリ性の度合いを 0〜14 で表す指標。7 が中性、小さいほど酸性)は、温度と並んで細菌の増殖に強く影響する。多くの食中毒菌は pH 6.5〜7.5 で最もよく増え、pH が下がるほど増えにくくなる。ボツリヌス菌は 4.6 以下、腸炎ビブリオは 4.8 未満では増えないが、セレウス菌は約 4.3、リステリアは約 4.4、黄色ブドウ球菌と病原大腸菌は約 4.0、サルモネラは約 3.7 まで、ほかの条件が整えば増えうる。腸炎ビブリオは酸に弱いが、腸管出血性大腸菌 O157 は酸性でも長く生き残る。米酢の pH はおよそ 2.5〜3.0、炊きたての米飯は 6〜7、酢飯は 4.0〜4.5 である。
重ねて効かせる ― なぜ酢飯は傷みにくいか
酢飯が普通の米飯より傷みにくい理由は、二つの原理の重ね合わせである。主役は酢酸で、pH を下げるとともに非解離型の分子として菌の内部に入り込み、多くの細菌の増殖を抑える。塩と砂糖は水分活性を下げて細菌が使える自由水を減らすが、酢飯の水分活性は細菌を止める水準まではとても下がらないので、こちらは補助役である。一つでは不十分な抑制が重なって実用的な安全をつくる。これがハードル理論(第1章・第6章)である。ただし酢飯は「傷まない」のではなく「傷みにくい」のである。酸に比較的強いセレウス菌の芽胞が米にはつき(2.5 節)、暑い環境で何時間も置けば限界を超える。
2.5 芽胞と毒素 ― 加熱で消えないもの
「加熱すれば安全」は、一級を目指す職人がまず捨てるべき思い込みである。加熱に耐えるものが二つある。
芽胞 ― 眠って熱をやり過ごす
セレウス菌、ウェルシュ菌、ボツリヌス菌などは、環境が悪くなると芽胞(厚い殻に包まれた休眠状態の細胞。熱・乾燥・消毒薬に極めて強い)を作る。芽胞は 100℃でも死なず、食品が冷めて危険温度帯に入ると発芽して増え始める。セレウス菌の芽胞は土壌由来で米に広く付着し、炊いた米飯を室温に長く置くことが典型的な発症の原因となる。
毒素 ― 作られたら消せない
黄色ブドウ球菌が食品の中で増えるときに作るエンテロトキシン(腸管に作用して激しい嘔吐を起こす毒素)は、100℃で 30 分加熱しても壊れない。菌は 75℃で死ぬが毒素は残る。だから黄色ブドウ球菌の対策は「後で加熱する」ではなく、第一に「最初から手指から食品へ移さない」こと、つまり手洗いと傷の管理であり、第二に毒素ができるほど増やさないよう低温に保つことである(第3章・第4章)。セレウス菌の嘔吐毒素と赤身魚のヒスタミンも加熱で分解されない(第3章)。
2.6 腐敗とは何か ― 自己消化・熟成との境界
魚が「悪くなる」という言葉には、原因の異なる三つの現象が混ざっている(表2-3)。
腐敗 ― 細菌がタンパク質を分解する
腐敗(細菌がタンパク質やアミノ酸を分解し、悪臭を持つ物質を作る現象)では、アンモニア、アミン類、硫化水素が生じる。海の魚に特有なのはトリメチルアミン(魚の生臭さの主成分)で、身にもともと含まれる無臭の酸化トリメチルアミンを細菌が還元して作る。腐敗が進むと pH はアルカリ側に戻り、表面がぬるつく。主役は冷蔵温度でも増える低温性の腐敗菌で、魚の皮、鰓、腸にいる。
自己消化 ― 魚自身の酵素
細菌が一匹もいなくても魚の身は変化する。筋肉には生前からタンパク質分解酵素があり、死後も働き続ける。これを自己消化(食品自身の酵素による分解)と呼ぶ。同時にエネルギー物質 ATP は酵素で段階的に分解され、旨味成分のイノシン酸を経て、苦味を持つヒポキサンチンになる。これは主に細菌ではなく魚自身の酵素の仕事であり(ヒポキサンチンができる最後の段階には細菌の酵素も加わる)、冷蔵では遅くなるが止まらない(第10章)。
脂質の酸化
魚の脂は不飽和脂肪酸が多く、酸素と反応して酸化し、古い油の臭いと黄ばみを生む。これも細菌とは無関係に進み、冷凍庫の中でも進む(第12章)。
熟成 ― 自己消化を使い、腐敗を許さない
熟成(細菌の増殖と脂質の酸化を抑えた条件で自己消化だけを進め、イノシン酸を増やし身を柔らかくする技術)とは、腐敗を伴わない自己消化の管理にほかならない。「菌さえ入らなければ、原理的にはいつまでも食べられる」という職人の言葉は、この意味で正しい。健康な生きた魚の筋肉の中は無菌であり、細菌は皮、鰓、腸にいて、死後にそこから身へ侵入する。だから鰓と内臓を素早く取り除き、清潔な包丁とまな板でおろし、表面の水分を拭き、低温に保てば、身の内部で細菌が増えることを極めて低く抑えられる。
しかしこの言葉には限界がある。細菌が入らなくても自己消化は進み、イノシン酸はヒポキサンチンに変わって苦くなり、身は崩れ、脂は酸化して臭う。「菌さえ入らなければ腐らない」は正しいが、「菌さえ入らなければ旨い」は正しくない。熟成の終わりは、腐敗が始まる前に、旨さの頂点を過ぎた時点で来る(第10章)。
| 現象 | 原因 | 主な変化 | 低温での挙動 | 「菌が入らなければ」 |
|---|---|---|---|---|
| 腐敗 | 細菌 | アンモニア、アミン類、硫化水素、トリメチルアミン、ぬめり | 遅くなる。低温菌は 0℃付近でも働く | 起きない |
| 自己消化 | 魚自身の酵素 | 身の軟化、ATP → イノシン酸 → ヒポキサンチン(苦味) | 遅くなるが止まらない | 起きる |
| 脂質酸化 | 酸素・光・熱・鉄 | 油臭、黄ばみ | 遅くなるが冷凍でも進む | 起きる |
| 熟成 | 管理された自己消化 | 旨味の増加、適度な軟化 | 低温で管理する(第10章) | 成立の前提 |
2.7 冷蔵・冷凍・加熱 ― できることと、できないこと
冷蔵は殺菌ではない。0〜5℃の冷蔵は中温菌の増殖をほぼ止め、低温菌を遅らせるが、菌の数は減らない。リステリアやシュードモナスは 0℃付近でも増え続ける。魚の鮮度が落ちる速さは、水産学で使われる目安では 0℃に対して 5℃で約 2 倍、10℃で約 4 倍になる。
冷凍は細菌を殺さない。−18℃以下でほぼすべての微生物の増殖が止まる。凍結で一部は死ぬが多くは休眠して生き残り、解凍すれば再び増える。ノロウイルスも毒素も冷凍では壊れない。冷凍が確実に殺せるのは寄生虫である(アニサキスは −20℃以下で 24 時間以上。確実にするには中心温度で数える)。凍らせる前の状態が、解凍後の状態である。
加熱は芽胞と毒素を壊さない。中心温度 75℃で 1 分以上の加熱は芽胞を作らない細菌とアニサキスを殺し、85〜90℃で 90 秒以上ならノロウイルスも不活化する。しかし芽胞は 100℃に耐え、エンテロトキシン、セレウス菌の嘔吐毒素、ヒスタミンは壊れない。だから「つけない」「増やさない」が先に来る(第4章・第5章)。
この章のまとめ
- 細菌は食品の中で二分裂で増える。ウイルスと寄生虫は食品の中では増えず、ウイルスは少数で感染し、寄生虫は冷凍と加熱で死ぬ。
- 細菌増殖の条件は栄養・水分・温度・時間・pH・酸素の六つ。
- 危険温度帯は日本では 10〜60℃、海外の多くでは 5〜60℃(FDA は 5〜57℃)。分裂時間は腸炎ビブリオ約 10 分、大腸菌・サルモネラ約 20 分、黄色ブドウ球菌約 30 分。危険温度帯の時間は積算される。
- 塩と砂糖は水分活性を下げ、酢は pH を下げる。多くの食中毒菌は Aw 0.90〜0.91 未満で増えず、pH は低いほど増えにくい(ボツリヌス菌は 4.6 以下で増えないが、それより低い pH で増える菌もある)。酢飯が傷みにくいのは主に酢酸の働きで、塩と砂糖が補う。
- 芽胞は 100℃に耐え、エンテロトキシン、セレウス菌の嘔吐毒素、ヒスタミンは加熱で壊れない。
- 腐敗は細菌がタンパク質を分解してアンモニア・アミン・硫化水素を出す現象。自己消化と脂質酸化は細菌がいなくても進む。熟成は腐敗を抑えて自己消化だけを進める管理である。
- 冷蔵は増殖を遅らせるだけ、冷凍は細菌を殺さず寄生虫を殺す、加熱は芽胞と毒素を壊せない。
確認問題
問1 分裂時間が 20 分の細菌が最適条件に置かれたとき、3 時間後の菌数はおよそ何倍になるか。
a 9 倍
b 60 倍
c 180 倍
d 512 倍
e 約 26 万倍
答え:d
3 時間は 180 分であり、20 分で 1 回分裂するなら 9 回分裂する。2 の 9 乗は 512 である。a は分裂回数を倍率と取り違えた誤り、b・c は時間に比例して増えると考えた誤り。e の約 26 万倍(2 の 18 乗)は、分裂時間 10 分の腸炎ビブリオが 3 時間後に達する数である。
問2 魚の「熟成」と「腐敗」の違いについて、科学的に正しい記述はどれか。
a 熟成も腐敗も細菌がタンパク質を分解する現象で、程度の違いにすぎない
b 熟成は魚自身の酵素による自己消化を、細菌の増殖を抑えた条件で進めたものであり、腐敗は細菌がタンパク質を分解してアンモニアやアミンを作る現象である
c 熟成は冷凍庫の中で進み、腐敗は冷蔵庫の中で進む
d 細菌が一匹も入らなければ、魚は何週間でも旨味が増し続ける
e 腐敗の主因は魚の脂の酸化であり、細菌は関係しない
答え:b
熟成は細菌の侵入と増殖を抑えたうえで自己消化だけを進める管理であり、腐敗は細菌の働きである。a は誤りで、原因が細菌か酵素かという本質的な違いがある。c は誤りで、冷凍では酵素反応も大きく遅くなる。d は誤りで、細菌がいなくても自己消化と脂質酸化は進み、旨味は苦味に変わる。e は誤りで、腐敗の主因は細菌である。

