甘い王国への魔法の旅

図1「砂糖が多すぎる」（出典：WeChat公式アカウント）

2023年7月14日、国際がん研究機関は無糖甘味料アスパルテームの健康影響に関する評価報告書を発表し、アスパルテームを人体に対する発がん性の可能性がある物質に分類し、ネット上で白熱した議論を巻き起こした。 [[i]]これ以前にも、サッカリンやシクラミン酸などの人工甘味料も物議を醸してきた。 [[ii]]

人はなぜそんなに甘いものが好きなのでしょうか？

進化心理学の観点から見ると、人間の甘いものへの嗜好は、エネルギー源、生物学的進化、感情的な快適さの3つの観点から説明できます。 [[i]]まず、甘い食べ物は通常カロリーが高いです。初期の人類は、食料が比較的乏しい環境に住んでいたため、すぐにエネルギーを供給できる食物を自然に好みました。このような食べ物は、体力を素早く補充し、生存の可能性を高めます。第二に、自然環境では、有毒植物は通常苦い味がしますが、甘い食べ物はほとんど毒性がありません。

したがって、甘味を好むことは、人間が有毒な食品を避け、生存の可能性を高めるのに役立つ自然選択のプロセスである可能性があります。さらに、研究により、甘い食べ物は脳の快楽や快適さに関連する領域を刺激し、特にやる気や報酬を司るドーパミン系を活性化させる可能性があることがわかっています。そのため、長い進化の過程で、私たちは徐々に甘いものを好むようになり、脳内で甘味の追求に対する報酬メカニズムが発達し、ストレスの多い環境でも感情のバランスを保つのに役立っています。

砂糖とはいったい何でしょうか？

まず、炭水化物と糖として一般的に知られているものの関係を理解する必要があります。ほとんどの炭水化物は、C、H、O の 3 つの元素で構成されています。化学式は (CH2O)n と表され、H と O の原子比は 2:1 で、これは水分子の比率とまったく同じです。昔、人々はこの種の物質は炭素の水和物であると考え、炭水化物と呼んでいました。しかしその後、詳細な研究により、DNA分子を構成するデオキシリボース（C5H10O3）など、H:O原子比が2:1ではない糖物質が数多く存在することが判明しました。誰もが嫌うホルムアルデヒドガス（CH2O）など、H:O原子比が2:1であっても糖ではない物質も数多くあります。しかし、炭水化物という名称は古くから使われてきたため、現在でも広く使われています。したがって、炭水化物と糖は実際には同じ種類の物質を指します。

糖は単糖類、二糖類、多糖類に分けられます。人間がよく知っている単糖類には、ブドウ糖や果糖などがあります。二糖類には麦芽糖と蔗糖が含まれます。多糖類にはデンプン、セルロースなどが含まれます。

化学的な観点から見ると、糖はポリヒドロキシ（ -OH ）アルデヒドまたはポリヒドロキシケトンです。グルコース分子にはアルデヒドとアルデヒド基の両方が含まれており、分子内で環を形成して環状グルコースになります。 [[ii]]

図3 グルコース（左）アルドース；フルクトース（右）ケトース

図4 環状グルコース分子

二糖類と多糖類は、2つ以上の単糖類の脱水縮合によって形成されます。

図5 多糖類構造図（画像提供：Baidu）

サッカリンの発見

お菓子は美味しいですが、食べ過ぎると虫歯の原因になります。現代人は体型維持にますます気を配るようになり、甘いものを摂りすぎると脂肪が蓄積して肥満につながる可能性もあります。そこで、人々は、学術的には「非栄養甘味料」と呼ばれる砂糖の代替品を探し始めました。人々の味覚に甘い楽しみをもたらしますが、通常の白砂糖よりもカロリーが低くなります。最もよく知られている甘味料はおそらくサッカリンでしょう。

1879年、アメリカのジョンズ・ホプキンス大学の2人の研究者、レムソンとファールバーグが共同で「o-ベンゾイルスルホニルイミド」と呼ばれる物質とその合成方法に関する論文を発表しました。この物質の別名は「サッカリン」です。

図6 サッカリンの構造

実際のところ、サッカリンの発見はまったくの偶然でした。ある日、実験を終えた後、ファルバーグは手を洗わずに食事に出かけました。突然、口の中に独特の甘さを感じたので、研究室に戻って探してみると、残っている甘い物質を発見した。こうして、世界初の人工甘味料が「偶然」開発されたのです。 (追記: 実験を行う際は、誰もが実験と衛生に関する良い習慣を維持する必要があります。そうしないと、科学のために自分自身を犠牲にしてしまうことになるかもしれません...)

サッカリンの甘さはショ糖の300～500倍ですが、コストはわずか1/10です。人間の代謝にほとんど関与せず、カロリーも低いため、急速に人気が高まりました。サッカリンの発見は食品業界に大きな影響を与え、さらに多くの甘味料が誕生しました。 1937 年に、ショ糖の 30 ～ 50 倍の甘さを持つシクラメートが発明されました。 1965年に、ショ糖の約200倍の甘さを持つアスパルテームが発明されました。 1967年に、ショ糖の約200倍の甘さを持つアセスルファムカリウムが発明されました。 1976年に、ショ糖の約600倍の甘さを持つスクラロースが発明されました。

糖アルコール栄養合成甘味料

前述したように、糖はポリヒドロキシアルデヒドまたはポリヒドロキシケトンです。適切な還元条件下では、糖は糖アルコールと呼ばれるポリオールに還元されます。よく知られているキシリトールを例に挙げてみましょう。キシリトールは、多くの果物や野菜に広く含まれる、天然に存在する5炭素糖アルコールです。キシリトールの医療・健康機能の多くは、血糖値の低下や虫歯予防など、科学的研究によって確認されています。現在、キシリトールはチューインガム、チョコレート、各種キャンディー、飲料、牛乳、ヨーグルトなどの食品業界でショ糖の代替品として広く使用されています。[[i]]

図7 キシリトールガム（出典：WeChat公式アカウント）

砂糖の代替品は本当に体重増加を防ぐことができるのでしょうか？

まず体重増加のメカニズムを理解する必要があります。エネルギー保存の法則によれば、食物から摂取するエネルギー = 日常の活動で消費するエネルギーであれば、体重は維持されます。摂取量が消費量より少なければ、体重は減ります。摂取量が消費量を上回ると、体重は増加します。したがって、どんなに高カロリーの食べ物でも、少量だけ摂取し、運動でカロリーを消費すれば、太ることはありません。いわゆる低カロリーまたは「ゼロカロリー」の食品を大量に摂取し、運動したりカロリーを消費したりしない場合。そうなると体重も増えてしまいます。

研究によると、機能性甘味料を含む食品や飲料を摂取すると、口の中の甘味受容体が活性化され、甘味を感じるそうです。これらの機能性甘味料にはエネルギーが含まれないか、含まれていてもエネルギーが少なく、体内で代謝されません。そのため、腸に到達すると、腸内の糖代謝経路が変化し、食欲が代償的に増加します。スクラロースを摂取すると、ショ糖に比べて女性や肥満の人は食物の刺激に敏感になり、ビュッフェで食べ過ぎる可能性が高くなります。したがって、甘味料を摂取すると、ある程度は食物摂取量が増加する可能性があります。

しかし、ステビオール配糖体などの天然機能性甘味料は、ラットのエネルギー摂取量を減らすだけでなく、長期間（18週間の治療）摂取しても体重が増加しないことを示す研究もあります。スクラロースと比較して、ステビオール配糖体治療は雄マウスの体重を減らすこともできます。

図8 異なる実験群の生理学的パラメータデータ

(ASP、アスパルテーム、CON、対照群、SCA、スクラロース、STV、ステビア、SUC、スクロース、XYL、キシリトール)

機能性甘味料が肥満に及ぼす影響に関する研究結果は一貫していません。したがって、機能性甘味料が肥満に及ぼす影響について明確な結論を導き出すことはまだ不可能である。さらに、既存の研究では、機能性甘味料と肥満の関係は複雑であり、摂取する甘味料の種類や量、個人差、性別、腸内微生物の違いなど、さまざまな要因によって影響を受けることが示されています。

甘味料を科学的に見る方法

甘味料が良いのか悪いのか、明確な判断はできません。しかし、投与量を考慮せずに良いか悪いかを語るのは意味がありません。機能性甘味料が肥満に及ぼす影響を用量依存的に研究する必要がある。どれだけ良いものでも、過剰摂取は不健康です。同時に、遺伝、腸内細菌叢、代謝の健康など、甘味料に対する体の反応や個人の肥満リスクに影響を及ぼす可能性のある個人差にも十分な考慮を払う必要があります。さらに、機能性甘味料が人間の肥満や健康に及ぼす長期的な影響にも注意を払い、甘味料をより合理的に使用できるようにする必要もあります。

[[i]] Gan Liping、Zhao Yifeng、Hong Tu、他。機能性甘味料の肥満に対する影響と関連メカニズム [J/OL]。食品科学: 1-15 [2024-01-13]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2206.TS.20230620.1755.024.html。

[[i]] 馮永強、王江興。キシリトールの特性と食品への応用[J]。食品科学、2004(11):379-381.

[[i]] リン・ウェン。甘党は脳と関係があるのでしょうか？[J]百科事典知識、2023年、(16):34。

[[ii]] 王静燕。生化学第3版。高等教育出版社、2007年：1-31。

[[i]] Guancha.com。 2023年7月14日。WHOの報告書ではアスパルテームが「がんを引き起こす可能性がある」と述べられており、米国FDAは抗議している。

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[[ii]] 賈月陽。甘味料に関する科学的見解[N]光明日報、2023-11-05(007)。 DOI:10.28273/n.cnki.ngmrb.2023.005286.