手放せない甘さ、それはすべて砂糖の味ですか？

著者: Ju Peng、Zhang Ling (中国科学院昆明植物研究所)

企画：ヤンメイ

この記事はサイエンスアカデミー公式アカウント（ID: kexuedayuan）から引用したものです。

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暑い夏には、爽やかで甘いアイスレモンティーやアイスコーラを飲んで、リフレッシュして気分もリフレッシュしましょう！しかし、楽しみのためだけに飲んだ飲み物を燃焼させるのにどれくらいの時間がかかるかご存知ですか? 「カロリーを燃やして」と叫んでも効果はありません。

(画像出典: pixabay、自作)

好き嫌いが分かれるこの甘い味はどこから来るのでしょうか?私の脂身のどの部分が入るでしょうか？鎖骨を失うことなく、いったいどうしたら甘い味を楽しめるのでしょうか?

甘いものはすべて砂糖のような味がするのでしょうか?

神経生物学では、甘味は口の中に十分な可溶性炭水化物が存在することに対する反応として定義されています。糖は、C (炭素)、H (水素)、O (酸素) で構成されるポリヒドロキシアルデヒドまたはケトン、およびそれらの縮合生成物または誘導体である化合物のクラスです。しかし、すべての砂糖が甘味を生み出すわけではなく、また甘味は必ずしも砂糖によって生み出されるわけではありません。つまり、甘さと砂糖の間には一対一の因果関係はありません。

甘さの知覚はどのようにして生じるのでしょうか?人間は自らの「魂の探求」により、実際に一連の「甘さ理論」を考案しました。簡単に言えば、甘い味の分子は、正極と負極、陽子を供給するドナー基、陽子を受け入れることができるアクセプター基を備えた小型の「電池構造」でなければなりません。 2 つのグループの間には一定の距離があり、分子は特定の形状とサイズを持つはずです。陽子を電子に置き換えると、バッテリーのように見えませんか?もちろん、5番電池なのか、7番電池なのか、それともボタン電池なのかをどうしても聞きたいのであれば、若者よ、あなたは想像力が豊かであり、この質問の答えを見つけるのはあなたの知恵にかかっているとしか言えません。

シャレンバーガー甘味分子メカニズム

この「大まかな」理論により、人々は自然界のすべての糖が甘いわけではないと推測しました。天然源から得られる最もよく知られた甘い糖はグルコースとフルクトースであり、どちらも基本的な分子モジュールが 1 つしかない単糖類です。これらは植物の果実に豊富に含まれており、主な甘味物質とエネルギー源です。私たちが普段食べているグラニュー糖、白砂糖、黒砂糖、氷砂糖などは、すべて二糖類であるショ糖の一種で、純度や結晶化方法が異なるものです。これらは、グルコース分子のヘミアセタールヒドロキシル基とフルクトース分子のヘミアセタールヒドロキシル基の脱水縮合によって形成されます。

(画像出典: veer gallery、pixabay)

サトウキビとテンサイはショ糖含有量が高いため、砂糖生産の原料としてよく使用され、世界で最も広く使用されている天然甘味料でもあります。貿易が発達していなかった古代では、サトウキビやビートなどの熱帯作物は手に入らなかったため、砂糖の供給源は今日とは異なっていました。麦芽糖は、小麦やもち米などの穀物から生成される、2つのグルコース分子の縮合によって形成される二糖類であり、甘味料の重要な成分となっています。 「甘之如饴」の「易」は麦芽糖水飴のことです。麦芽糖の甘さは蔗糖の約3分の1で、なめらかでマイルドな味わいです。単体で食べても美味しいです。現在、露店で売られている「ディンディンキャンディー」は、この種類のものである。牛乳には、乳糖と呼ばれる二糖類の一種が含まれており、これは牛乳特有の糖物質です。甘味はさらに低く、ガラクトースとグルコースの凝縮によって生成されます。人体のカルシウムの吸収を助けます。一般的に食品業界では、デンプンの不完全加水分解によって作られたブドウ糖、麦芽糖などを含む混合甘味料、すなわち転化糖を食品への大量添加に選択しています。

もちろん、ミツバチたちの懸命な努力によって生み出される「ハチミツ」も、古代においては重要な甘味料でした。植物の花の「蜜腺」から分泌されるショ糖、ブドウ糖、果糖などの混合糖源です。ミツバチによって集められた後、酵素を注入してショ糖をブドウ糖と果糖に分解し、濃縮して加工します。動物によって加工された混合甘味料といえます。

D-グルコース D-フルクトース スクロース

古代中国の砂糖生産の記録：砂糖霜スペクトル（左）と天宮開闢（右）

私たちが甘いものに恋してしまうのはなぜでしょうか?

人間が甘味を求めるのは、植物が繁殖したいという欲求から生まれたのかもしれない。植物は光合成によって太陽エネルギーを化学エネルギーに変換し、それを体内に蓄えて生存に必要なエネルギー消費を維持します。最も効率的で、便利で、安全で、普遍的な化学的エネルギー貯蔵形態は、グルコースであると考えられます。グルコースは、自然界に最も広く分布しているポリヒドロキシアルデヒドであり、生物の主なエネルギー源および代謝中間体です。植物が外部の力（風や水など）の助けを借りて繁殖したり広がったりできない場合、グルコースは植物に動物と協力する機会を与えます。動物は太陽エネルギーを直接利用することができないため、植物を分解してエネルギー物質を抽出するための優れた「胃」を持つことが、草食動物が生き残るために必要になります。

こうして砂糖は、動物と植物の間の取引の「通貨」となった。植物は、動物に自分たちの代わりに用事をこなしてもらい、受粉（より多くの次世代を育てる）や種子の拡散（新しい世界で領土を獲得する）などの必要な「移動サービス」を完了してもらうために「砂糖」を支払った。動物は高エネルギーの糖分を得て、餌探しの時間を節約し、人生を楽しむ（羽をとかしたり恋に落ちたり）ことができました。

「分業は世界を変え、貿易は人生を変える」というのは、まさに『国富論』の自然なバージョンです。

食物連鎖におけるエネルギー伝達（画像提供：veer gallery、pixabay）

すべての砂糖が甘いわけではありませんが、簡単に手に入る「甘い」砂糖の中にはエネルギーをもたらすものもあります。私たちの祖先が追い求めたのは「甘さ」ではなく、「甘さ」というラベルの裏にある爽快なエネルギーでした。これらのエネルギー物質がもたらす恩恵により、人々はその味を覚え、体内に正のフィードバックを形成し、それを求めるようになります。 『ネイ​​チャー』誌に最近発表された研究は、砂糖と甘味の関係についての人々の疑問に答えています。科学者らの研究は、甘味特異的経路とは異なる糖特異的経路が存在し、それが独立して砂糖の嗜好を生み出し、砂糖の摂取を刺激することを示唆している。現在の研究では、機能的な甘味経路を欠く動物モデルでも、砂糖に対する好みを示すことが実証されています。

私たちは犬に砂糖水を与え、犬が尻尾を頻繁に振るかどうかを見て、砂糖中毒が一般的な趣味であることを確認しようとしましたが、犬は砂糖水を飲んだときよりも肉の匂いを嗅いだときの方が尻尾を頻繁に振っていることがわかりました。当時、これらの動物の祖先はエネルギーを得るためのより良い方法を発見し、糖分の摂取を断念し、私たちの祖先とは全く異なる発展の道を歩み始めたという結論に達しました。今では「非科学的で非厳密」に思えるこの実験は、私の幼い心に埋もれた好奇心の種となり、甘さと砂糖に関するさらなる物語を発見する道へと私を導いたのです。

ああ、甘いものを食べても太らない

この時点で、あなたはこう考えているかもしれません。「甘さについてはよくわかっているけれど、まだ自分をコントロールできない。」まだ甘いものが食べたいです。体重計は壊れているかもしれないけど、やめられない！ ！ ！ ！

心配しないでください、太らない甘い味をいくつか紹介します〜

最も特異な単糖はキシロースです。甘さはブドウ糖に匹敵しますが、カロリーは発生しません。言い換えれば、キシロースを摂取すると、「カロリーを消費」する必要もなく甘い満足感が得られます。キシロースは何千人もの若い女の子のお気に入りであり、これがキシロース製品が今日の社会で非常に人気がある理由です。植物に含まれる甘くてエネルギーを供給できる「糖」に加えて、エネルギーは供給できないが甘味も提供できる天然源の「非糖」分子もいくつかあります。

「あらゆる生薬を調和的に収穫できる」有名なマメ科植物である甘草は、漢方医学界全体で「多才」と評されることがあります。さまざまな病気を治療できるだけでなく、含まれるグリチルリチンによる独特の甘い味もあります。グリチルリチンの甘さはショ糖の100～300倍で、風味を高める効果もあります。グリチルリチンの甘味はゆっくりと生成され、長時間保持されるため、ショ糖よりも優れた甘味体験が得られるため、ショ糖と組み合わせて使用​​されることが多いです。

キク科の別の植物であるステビアには、より甘いステビオシドと呼ばれる化学成分が含まれています。そのアグリコンはジテルペン成分のステビオールであり、その糖ベースはソホロースとグルコースです。ステビオシドの甘さはショ糖の200～300倍で、あらゆる面でショ糖に近い性質を持っています。糖尿病患者が甘味料として使用するのに非常に適しており、低エネルギー食品添加物としても使用できます。

羅漢果はウリ科の代替植物です。この果実には、ショ糖の 300 倍の甘さを持つトリテルペン化学成分であるモグロシドが含まれています。低カロリーで甘味度の高い甘味料でもあります。羅漢果にはアミノ酸含有量も比較的高いです。薬としても食用としても使える植物で、肺熱、乾いた咳、喉の痛み、声の枯れなどの治療によく使われます。

デザイン：Ju Peng（画像提供：veer Gallery（中央））

植物には糖以外の甘味料も存在しますが、最も広く使用されている甘味料はさまざまな糖です。 「甘さ」と「元気」という二つの機能は、まるでコインの表裏のような関係にあり、現代社会においてますます問題視されつつあります。過剰な「エネルギー貯蔵」による肥満に悩まされることなく、甘味が人間にもたらす喜びを安価に享受するにはどうすればいいのでしょうか。人類はテクノロジーを使ってコインを半分に分ける準備ができ、人工甘味料が誕生しました。

人工の非砂糖甘味料には多くの欠点がありますが、安価でカロリーも低いです。例えば、かつて広く使用されていたサッカリンは、o-ベンゾイルスルホニルイミドのナトリウム塩であり、ショ糖の300〜500倍の甘さがありますが、わずかに苦味があります。批判の多いシクラミン酸ナトリウム（シクロヘキシルアミノスルホン酸ナトリウム）は、ショ糖ほど甘くなく、ショ糖の30～50倍の甘さで、わずかに苦味もあります。アスパルテームはアスパルテームメチルエステルとも呼ばれ、ショ糖の100〜200倍の甘さがあり、あまり安定していません。

人工甘味料がますます広く使用されるようになるにつれて、人工甘味料をめぐる論争も大きくなっています。しかし、今のところ人工甘味料ががんを引き起こすかどうかについては明確な研究結果がなく、結論は出ていません。イェール大学医学部とフランス国立科学研究センターの研究者による新たな研究によると、有害なのは甘味料ではなく、甘味料と炭水化物の組み合わせである可能性があるという。この研究で使用した甘味料は、天然物を化学合成して改変して生成された甘味物質であるスクラロース（スクラロース）です。天然物であるスクロースの親核に構造修飾を施して置換基塩素原子を導入することで、スクロースの600倍の甘さに増加しますが、エネルギーは供給しません。人間はテクノロジーをうまく利用してコインを半分に分割し、「甘い」面について満足しているが、その背後にセキュリティの問題という別の面が隠されていることに気付く。人々は問題を解決したように見えましたが、新しい問題も生み出しました。

（写真提供：香港特別行政区政府食品安全センター）

甘さは自然界にさらなる秘密を隠しているかもしれない

自然界に目を向けると、甘味の世界は私たちが想像するよりもはるかに広大です。例えば、化学溶剤の中でも一般的に使用されている危険な「兄貴分」であるクロロホルム（トリクロロメタン、クロロホルム）は甘い味がし、肝臓にダメージを与える可能性があることが判明するまでは麻酔薬として使われていました。物質世界を構成する基本元素である鉛、ベリリウム、塩素の甘さも解明されました。ミネラルウォーターの中には、さまざまな微量元素が豊富に含まれているため甘みもあるが、これらの自由イオンの種類や割合が変化すると、甘みは消えてしまう。一部の植物性タンパク質も、糖分と共存して甘味を示します。一部の動物性タンパク質の甘味にはうま味が伴います...

これらの「甘い」コインの裏には何が描かれているのでしょうか?

世界はとても広く、時間はとても長いので、好奇心を持って探検する価値があります。