超音波がチーズのスライスを触れずに読み取る

チーズをチーズたらしめているのは食感だ。硬さ、弾力、溶け方。乳製品のチーズでは、それは複雑な内部構造から生まれる。脂肪の粒と水で満たされた、熟成した乳タンパク質の網目だ。植物性チーズの多くは、つくりが違う。デンプン、ココナッツオイル、増粘剤をゲル状に固めたもので、タンパク質はほとんど、あるいはまったく含まれないことが多い。消費者は、乗り換えない一番の理由として食感を挙げつづけている。

著者らは、何がかかっているかを示す。乳製品のチーズは1キログラムあたり約24 kgのCO₂換算を排出するが、典型的な植物性代替品の原料では2.5 kg未満だ。また米国での植物性チーズの小売売上は、2018年から2020年のあいだに70%以上伸びた。それなのに、その食感の改良はなかなか進まない。標準的な試験であるテクスチャープロファイル分析は、2回噛むようにサンプルを2回押しつぶすもので、サンプルを壊してしまう。この方法で何十ものレシピを試すには、時間とお金がかかる。

スライス越しに耳を澄ます

リーズ大学と英国の国立代替タンパク質イノベーションセンターのウェンジン・フォン（Wenjing Feng）、トーマス・ヘイズルハースト（Thomas Hazlehurst）、ニック・ワトソン（Nik Watson）は、空気結合型超音波を使った。125 mm離れて向かい合う2つの振動子が、ゲルも接触も使わずに、100 kHzの音波を空気とスライスに通す。これを20 × 20 mmの範囲で動かすと、約1分で2枚の画像が得られる。どれだけの音が通り抜けるか、そして通り抜けるのにどれだけ時間がかかるか、だ。

彼らはリーズのスーパーで13種類のスライスチーズを買った。熟成チェダーからモッツァレラ、エメンタール、レッド・レスターまでの乳製品9種と、植物性4種だ。そして119枚のスライスをそれぞれ3回スキャンしたあと、同じ箇所から取ったサンプルをテクスチャーアナライザーで押しつぶした。

熟成チェダー（上）には幅数ミリメートルの音響的な領域が見られる。植物性スライス（中）は一様な斑点だ。下：チェダーは降伏したあと平坦な部分を保ち、植物性スライスはピークに達したあと柔らかくなる。— Figure 3, Feng, Hazlehurst & Watson (2026), arXiv:2610.19924.

カードのまだら模様と、一様なゲル

違いはすぐに表れる。熟成チェダーでは、透過する音が1回のスキャンの中で約10デシベル変化し、それが幅数ミリメートルのまだら模様をつくっている。著者らはこれをチェダーの構造と結びつける。融合したカードの粒子で、その継ぎ目はタンパク質が多く脂肪が少ない。植物性のスライスにはそうしたものは何も見られず、構造のない細かな斑点があるだけだ。そして音を15〜20デシベル多く吸収する。

押しつぶし試験は、2つ目の違いを明らかにする。熟成チェダーは約3.7メガパスカルの平坦な部分まで上がり、柔らかいプラスチックのように変形する。カテドラル・シティ（Cathedral City）の植物性スライスはもっと高く、約5.3 MPaまで上がり、そのあと3分の1ほど柔らかくなる。内部でひびが入る、硬くもろいゲルだ。実はチェダーより硬いのである。

柔らかいのではなく、幅が狭い

すべての製品を通じて、平均の硬さは乳製品と植物性でほぼ同じだ。違うのは幅である。乳製品の硬さは、スモーク・チェダーのスライスからエメンタールまで7.5倍の幅に広がる。植物性の4製品は、狭い中央の帯、1.9倍の幅に収まっている。どれも柔らかい側の端（モッツァレラ、スモーク・チェダー、ハード・ゴーダ）にも、硬い側の端（エメンタール）にも届かない。差は幅と、チーズの壊れ方にあるのであって、平均の硬さにあるのではない、と著者らは結論づける。「植物性チーズは柔らかい」というよりも正確な言い方だ。

これほど違う製品のあいだで、食感を追える超音波の数値はひとつもない。そこでチームは、小型の畳み込みニューラルネットワークを訓練し、2枚の画像を、荷重をかけるときと抜くときを含む押しつぶし曲線全体へ直接変換させた。

ひとつの角が空いた食感マップ

一度も見たことのないスライスに対して、ネットワークは、製品ごとの校正なしに13製品すべての曲線を再現した。はっきり失敗したのはモッツァレラだった。チェダーのような曲線を予測し、応力を約65%過大に見積もった。モッツァレラの音響的な特徴が、ほかの大勢と似ていたからだ。

測定した曲線（左）、生の超音波画像（中）、画像から予測した曲線（右）から作った食感マップ。植物性スライス（緑）は、チェダーに似たグループと、それとは別のエメンタールに似たグループ（Violife）をつくっている。— Figure 6, Feng, Hazlehurst & Watson (2026), arXiv:2610.19924.

マップ上に置くと、予測は全体像をよく再現する。植物性スライスのうち3枚はチェダーの仲間に入る。Violifeは、曲線の形が共通するエメンタールの仲間に入る。そして柔らかい、モッツァレラのような一角は空いたままだ。限界ははっきりしている。各製品は店で一度買っただけ、ネットワークがすでに見た製品のスライスしか扱っていない、溶ける・伸びる試験はしていない。それはまさに植物性チーズが最も違うところだ。それでも著者らは、この1分間の非接触の試験が、製造ラインの品質管理や新しいレシピの選別に向いており、開発者を、まだ誰も作っていない食感へと導くものだと見ている。