甘さは長い努力の過程の結果です。人間は甘さを味わうためにどれほど努力するのでしょうか?

制作：中国科学普及協会

著者: シャオ・バイ（中国科学院植物学研究所）

プロデューサー: 中国科学博覧会

査読者: 陳文麗 (中国科学院植物学研究所)

何千年もの間、甘味は人類の食文化において最も美しく貴重な味覚のひとつでした。食欲を満たすため、酸味や苦味を和らげるため、あるいは薬として使われるのか、それが最も魅力的な部分です。

それについて話すとき、私たちはよく砂糖を思い浮かべます。糖は実は自然界では珍しいものではないのですが、そのほとんどはデンプンなどの多糖類の形で存在し、直接私たちに甘味をもたらすことはできません。人を幸せにする糖（通常は単糖類と二糖類）は、自然界では非常に稀です。人類の歴史の初期には、人々は野生の果物や蜂蜜の甘さの美しさを垣間見る程度でした。

単糖類（グルコース）、二糖類（麦芽糖）、多糖類（デンプン）の構造

（画像出典：文献[1]、改変）

サトウキビ植物：初期の砂糖の供給源

砂糖は今では貴重なものではなく、過剰摂取の危険さえあります。おいしいキャンディーを味わったり、甘いデザートを楽しんだり、まろやかな飲み物を作ったりするとき、これらの甘いお菓子の背後に古くからある洗練されたプロセスがあることに気づく人はほとんどいません。

このプロセスで重要な役割を果たすのは、甘味料に精製される砂糖植物です。それらは人類の食の歴史において重要な役割を果たしています。

古代の麦芽から、アジアのサトウキビ、ヨーロッパのテンサイ、南北アメリカのトウモロコシに至るまで、砂糖を生産する植物の多様性は驚くべきものです。これらはそれぞれ異なる方法で栽培され、加工されますが、いずれも世界で最も人気のある食品の 1 つである砂糖の原料となります。

これらの植物は甘い味をもたらすだけでなく、経済的、文化的、社会的にも大きな影響を与えます。

人生における砂糖

(写真提供: Pexels、写真提供: Pavel Danilyuk)

中国の麦芽糖は世界最古の砂糖であると考えられています。 『詩経』大雅には「周の平原は肥沃で、そこに生えるスミレやチコリは飴のように甘い」という一節が記録されており、周王朝の肥沃な土地と、そこに生える飴のように甘いスミレやチコリを称賛している。

ここでの「易」は麦芽糖を指します。デンプン質の原料と麦芽を混ぜて浸し、小麦が発芽するときに生成されるアミラーゼを使ってデンプンを麦芽糖とブドウ糖に部分的に加水分解し、その後煮詰めて粘性のある状態に濃縮して「黄」を作ります。今日でも、麦芽糖は多くの人々に好まれる食品です。

マルトース

(写真提供: Flickr、ロビン撮影)

サトウキビの台頭

サトウキビ（Saccharum officinarum）は、最も古い砂糖の供給源の一つと考えられています。非常に高い収量とショ糖含有量が砂糖生産植物として選ばれた理由であり、これは洗練された光合成システムによるものです。

植物における光合成の主なタイプは、炭素3（C3）、炭素4（C4）、ベンケイソウ酸代謝の3つに分けられます。植物の約95%はC3植物です。後者の 2 つのタイプは、熱帯地域の気候特性に適応するために C3 経路に基づいて進化しました。

C4 植物はより少ない水を使用し、より効率的に空気中の CO2 を固定できます。これには追加のエネルギーが必要になりますが、熱帯地域の強い光はこれを補うのに十分であり、光合成の産物は C3 植物に比べて大幅に改善されます。一般的な C4 植物には、サトウキビ、トウモロコシ、モロコシなどがあります。

サトウキビ

（画像出典：参考文献[2]）

C4 植物の光合成

(画像出典: Wiki)

サトウキビを使って砂糖を作る歴史は、インド亜大陸でサトウキビ栽培が盛んだった紀元前4世紀にまで遡ります。サトウキビジュースからショ糖を抽出する方法は、古代インドの文献に記載されています。その後すぐに、サトウキビ糖の生産方法は中国、ペルシャ、地中海地域に広がり、独自の発展を遂げ、砂糖は貴重な資源となりました。

天宮開武に記録された黄泥水糖清澄法

（画像出典：参考文献[3]）

その後長い間、砂糖は権力者や富裕層の間で贅沢品とされていました。その製造工程は非常に面倒で、サトウキビからジュースを抽出し、それを煮沸し、結晶化し、乾燥させるという作業を何度も繰り返す必要があります。そのため、この時期の砂糖の価格は非常に高く、限られた人しか砂糖を楽しむことができませんでした。

ヨーロッパの探検家の航海により、新世界でサトウキビ栽培が広まりました。アメリカ大陸、特にカリブ海地域では、砂糖の生産が奴隷貿易の重要な要素となった。奴隷たちは植民地の農園でサトウキビを栽培し、砂糖を精製するという重労働を強いられ、大量の砂糖をヨーロッパに供給した。

この時期、ヨーロッパからアフリカを経てアメリカを経て再びヨーロッパに戻るルートは「三角貿易」と呼ばれ、ヨーロッパの製造品、奴隷、砂糖が3つの重要な貿易要素を構成していました。

黒人奴隷とサトウキビ栽培

(画像出典: Wiki、写真: Henri Georgi)

三角貿易

（画像出典：著者描き下ろし）

18 世紀には産業革命が起こり、砂糖の生産はより近代化され、効率的になりました。サトウキビジュースの機械圧搾と化学製糖技術の発達により砂糖の生産コストが下がり、製糖産業が徐々に発展し、さまざまなキャンディーやデザートが一般の人々の間で人気を博し始めました。

サトウキビ供給のボトルネックとテンサイ生産

サトウキビは良い植物ですが、気候条件が非常に厳しい植物です。世界の商品が正常に流通していた当時、その優れた収量と比較的簡単な生産方法により、世界の砂糖業界の第一選択肢となっていました。しかし、ある特別な時期には、主要な砂糖生産地域と主要な消費地域との間の距離が長く、克服できないほどの隔たりが生じます。

19世紀初頭、イギリスとフランスの関係が緊張し、海外の植民地で生産された砂糖は出荷できなくなりました。サトウキビの輸送が困難になり、ヨーロッパ大陸全体が「砂糖不足」に陥りました。ヨーロッパは重要な戦略物資である砂糖を生産するための新しい工場を開発する必要がありました。

こうして、ビート糖の生産が始まりました。

ビート（Beta vulgaris）は、ヒユ科のベタ属の二年生植物で、ヨーロッパ原産で、最初は地中海東部地域で栽培されていました。熱帯地方での成長に適応したサトウキビとは異なり、テンサイは C3 植物であり、より寒冷なヨーロッパ原産の気候での栽培に適しています。

1 年目の栄養成長段階の終わりに、ビートは糖分を蓄える塊茎を成長させます。成熟すると糖度がサトウキビのレベルに近くなるように品種改良されており、砂糖生産の優れた原料となっています。その砂糖生産の原理と方法はサトウキビによる砂糖生産と非常に類似していたため、ヨーロッパで急速に発展しました。

その結果、ビートからの砂​​糖生産はうまく維持・発展し、温帯地域ではショ糖の主な供給源となっています。

ビート

(画像出典: Wiki、写真提供: Evan-Amos)

トウモロコシ糖生産の発展

しかし、その後ヨーロッパのビート糖産業は大きな打撃を受け、サトウキビ糖の貿易ルートも円滑ではなくなりました。世界は再び新たな砂糖源を探し求め、今回出現した植物はトウモロコシ（Zea mays）でした。

トウモロコシ

（画像出典：参考文献[2]）

19 世紀末までに、アメリカの企業はトウモロコシのデンプンの酸加水分解を利用してコーンシロップを製造する方法を開発し、その低価格により市場での地位を獲得しました。しかし、当時のコーンシロップは製造工程上の理由から甘味が低く、不純物が多く、風味も悪かった。

当時、サトウキビ不足によりトウモロコシ加工の利益が急増しました。生産者は資金に刺激されて、生産を拡大し、投資し、技術を改善し続けました。トウモロコシ加工産業は大きな発展を遂げ、拡大の勢いを維持しました。

アメリカのコーンシロップの広告（1917年）

(画像出典: Wiki)

1967年、高果糖コーンシロップ（HFCS）が米国で商品化されました。当初は果糖含有量が15%しかありませんでしたが、翌年には42%まで増やすことに成功しました。この製品はHFCS-42と呼ばれ、その甘さはショ糖に匹敵するものでした。

1970 年代までに、新しい技術により、果糖含有量が最大 90% のコーンシロップの製造に成功しました。最も広く使用されている HFCS-55 は、これら 2 つの製品のブレンドです。現在では、さまざまな飲み物でそのおいしい風味を楽しむことができます。

その他の砂糖生産植物

一部の地域では、ビートやトウモロコシに加えて、他の植物も砂糖を作るのに使われています。シュガーココナッツ（Arenga pinnata）は東南アジアの伝統的な砂糖製造植物です。ヤシ科（Arecaceae）のアレンガ属の植物です。そこから砂糖を作る方法は非常にユニークです。地元の人々は未熟な花序の軸を切ると、そこから茶色のシロップが流れ出て、それを直接ココナッツシュガーの製造に使うことができます。他のヤシ植物も同様の方法でココナッツシュガーを作ることができます。

シュガーココナッツ

（画像出典：参考文献[4]）

作業員はサトウヤシの花序軸を切り開き、シロップを採取する

（画像出典：参考文献[17]）

さらに、スイートソルガム（Sorghum bicolor 'Dochna'）を砂糖の生産に利用する研究も、第二次世界大戦後にさまざまな国で徐々に現れてきた研究分野です。しかし、スイートソルガムシロップの不純物は除去し、結晶化するのが困難です。現在は主にアルコールなどの下流製品を作るための原料として使われています。

スイートソルガム

(画像出典: Wiki)

スウィートバーデン

砂糖の生産量が増加し続けるにつれ、多くの国や地域の人々が徐々に砂糖の過剰摂取という問題に陥りつつあります。砂糖は私たちの味覚にとって天国のようなご馳走ですが、砂糖を過剰に摂取すると肥満、糖尿病、心臓血管疾患などの健康上の問題を引き起こします。

世界のサトウキビ生産量（2019年） 単位：トン

(画像出典: AtlasBig.com)

健康に悪影響を与えることなく味覚のニーズを満たす代替品を見つけるために、砂糖代替品は高度に研究され、広く使用される食品成分になりました。

当初、砂糖代替品はサッカリンやアセスルファムカリウムなど、主に化学合成によって得られていました。しかし、これらの甘味料の風味は、あまり自然ではないことがよくあります。風味を改善するために、キシリトール、エリスリトール、ステビオール配糖体、アルロースなどの植物に含まれる天然甘味料が甘味料研究の重要な方向となっています。

結論

富裕層や権力者だけが楽しむ贅沢品から庶民の嗜好品へ。砂糖は病気を治し命を救う良質な薬から健康リスクの源にまで、人間と砂糖の関係は複雑かつ密接であり、砂糖を生産する植物の運命もそれに応じて変化してきました。

野生の果実の蜂蜜、麦芽糖、コーンシロップなど、植物の恵みに対する人間の理解、開発、利用は、植物の拡散、成長、分布に大きな影響を与えます。

砂糖を生産する植物と人類の物語は、歴史と現在に流れ、あらゆる甘い味の背後に刻まれ、これからも語り継がれていくでしょう。もしかしたら将来、人類は何らかの植物から新たなインスピレーションを得て、それを甘味へと精製し、新たな伝説を創り出すかもしれない。

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(注: ラテン語のテキストは斜体にする必要があります。)