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全国の小学生の間で、より「型破りな」趣味がひっそりと生まれている。それは臭い水を育てることだ。

臭い水とは、生活の中の様々なもの、例えば大便、小便、虫の死骸、食べ残し、果物、飲み物など、小学生が思いついて手に入れられるものなら何でも、密封された瓶に詰めて保存したものを指します。一定期間が経過すると、これらの物質は腐敗し始め、悪臭を発し、爆発するものもあります。小学生はこの現象に非常に興味を持っており、一種の開発ゲームとして捉えているほどです。

南宇同級生が育てた臭い水（出典：南宇同級生、許可済み）

まず結論を述べます。

上げないで

臭い水を育てるのは楽しいことではなく、安全と健康のリスクをもたらすので、やらないでください。もしお子さんが臭い水に悩んでいるなら、お子さんと一緒にこの記事を読んで、一緒に臭い水に対処することができます。

それでは、発酵の観点から水が臭い理由についてお話ししましょう。危険はどこにありますか?そして正しい発酵のやり方。

臭い水はなぜ古くなるにつれて臭くなるのでしょうか?

臭い水を作る主な方法は微生物発酵です。この過程で臭いが発生するのは、微生物が有機物を分解する際にさまざまな揮発性化合物を放出するためです。これらの化合物は強い臭いを発することが多いです。異なる有機物は分解すると異なるガスを生成します。

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タンパク質分解

微生物がタンパク質を分解すると、アンモニア、硫化水素、さまざまなアミン化合物が生成されます。これらの化合物は、強い悪臭を放つことが多いです。たとえば、硫化水素は腐った卵のような臭いがしますが、アミンは腐った魚のような臭いがします。

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炭水化物の分解

発酵の過程で、炭水化物は短鎖脂肪酸、アルコール、エステルに分解されます。これらの化合物の中には芳香性の臭いを持つものもありますが、場合によっては不快な酸味や発酵臭を発生することもあります。

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脂肪分解

微生物が脂肪を分解すると、強い酸っぱい臭いを持つ酪酸、カプロン酸、カプリル酸などの揮発性脂肪酸が生成されます。

タンパク質、炭水化物、脂肪を含む食品は腐敗し、悪臭を放つ（出典：著者が生成したAI）

さて、最初のポイントはここです。臭い水が臭いのは、大量の有機物が添加されているからです。

しかし、臭い水に大量の有機物を単に添加するだけでは十分ではありません。多くの発酵プロセスは酸素が欠乏した環境で行われます。この場合、嫌気性微生物（特定の細菌や酵母など）が発酵代謝を起こし、臭気化合物を生成します。たとえば、嫌気性環境では、メタン生成細菌がメタンやその他の悪臭を放つ副産物を生成します。

2つ目のポイントは、臭い水には嫌気性発酵が必要だということです。悪臭があると発酵プロセスに影響するので、頻繁にボトルを開けて悪臭がないか確認してください。

多くの発酵プロセスは酸素欠乏環境で行われる（出典：著者が生成したAI）

もちろん、汚水の臭いは微生物の種類にも関係しています。発酵プロセスでは、異なる微生物がさまざまな代謝産物を生成します。たとえば、特定の嫌気性細菌は揮発性脂肪酸やその他の臭いのする化合物を生成しますが、酵母はアルコール発酵中にアルコールやエステルを生成し、強い臭いを発することがあります。

さらに 2 つの例を示します。

臭豆腐：臭豆腐の臭いは主に、発酵の過程で生成されるアンモニアと硫化水素から発生します。豆腐の発酵過程で、タンパク質が微生物によって分解され、強い臭いを持つ化合物が生成されます。

納豆：納豆の悪臭は、発酵過程で細菌（主に枯草菌）が大豆のタンパク質を分解する際に生成されるポリアミン（プトレシンやカダベリンなど）とアンモニアから生じます。

臭い水はなぜ爆発するのでしょうか？

発酵の過程で、微生物は有機物（糖、タンパク質、脂肪など）を分解してエネルギーを得て、代謝産物を生成します。無酸素環境では、微生物は嫌気呼吸を行い、有機物を小さな分子に分解し、副産物としてガスを放出します。一般的なガス発生発酵には以下のものがあります。

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アルコール発酵

酵母は嫌気性環境でブドウ糖を分解し、アルコールと二酸化炭素ガスを生成します。

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乳酸発酵

一部の乳酸菌は糖を分解する際に乳酸と二酸化炭素を生成します。

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嫌気性発酵

メタン生成菌などの一部の嫌気性細菌は、発酵中にメタンと二酸化炭素を生成します。

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硝酸塩の還元

一部の細菌は硝酸塩を窒素ガスまたは亜酸化窒素に還元することができ、発酵プロセス中に放出されます。

瓶内で発酵する際に爆発が起こる理由は、発酵の過程で微生物が有機物を分解してガス（二酸化炭素やメタンなど）を生成するためです。密封されたボトル内ではこれらのガスは逃げることができず、内部圧力が増加し続けます。圧力がボトルの許容限度を超えると、ボトルは爆発します。このリスクは、急速発酵中や耐圧性のない容器を使用している場合に特に高く、直接的な安全上の危険をもたらします。

臭い水を撒くのはや​​めてください。深刻な被害を引き起こす可能性があります

臭い水を防ぐための多くの原則が上記で説明されました。臭い水を抑える発酵原理を、大人から子供まで広く普及させることが目的です。臭い水を保管することは、誰にとってもお勧めできません。結局のところ、臭い水を保管しておくと多くの危険があります。以下に簡単な例をいくつか示します。

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呼吸器感染症

臭い水が作られる過程で、大量の細菌や真菌が増殖します。容器が爆発すると、これらの微生物は飛沫となって空気中に放出されます。人々がこれらの飛沫を吸い込むと、細菌や真菌などの微生物が呼吸器に入り込み、感染症を引き起こします。軽症の場合は咳や喉の痛みなどの症状を引き起こしますが、重症の場合は肺炎などの重篤な呼吸器疾患を引き起こす可能性があります。

肺の真菌感染の図（出典：著者が生成したAI）

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局所感染

臭い水が誤って目に入って粘膜に触れると、局所的な感染を引き起こします。目は敏感な部分です。大量の細菌を含む臭い水に触れると、結膜炎などの目の感染症を引き起こし、赤み、腫れ、涙、痛みなどの症状が現れることがあります。重症の場合は視力にも影響が出る可能性があります。

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腸の感染症

臭い水中の液体や固形物を誤って摂取すると、胃腸感染症を引き起こす可能性もあります。臭い水には有害な微生物が多数含まれています。これらの微生物が腸内に入ると、正常な腸内細菌叢を破壊し、腹痛、下痢、嘔吐などの胃腸症状を引き起こします。重症の場合は、より深刻な腸疾患を引き起こす可能性があります。

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機械的損傷

容器の爆発は有害な微生物を放出するだけでなく、機械的な損傷も引き起こします。飛散した破片により、皮膚に傷がついたり、目を傷つけたりすることがあります。特にガラス瓶が爆発すると、破片が高速で飛び散り、深刻な切り傷や刺し傷を引き起こしやすくなります。眼球などの壊れやすい部分が損傷すると、視力低下や失明につながる可能性があります。

最後に、たとえ直接的な怪我人がいなくても、臭い水の入ったボトルが爆発するのは気持ち悪いと思いませんか?

実際の発酵プロセスはどのようなものですか?

自己発酵した汚水の原理と危険性を理解したところで、これをさらに詳しく説明し、通常の発酵とはどのようなものかについて話しましょう。微生物発酵によって臭い水のようなゴミしか生み出されないと決して思わないでください。発酵工学は私たちの日常生活のいたるところに存在しています。私たちがよく知っていて愛している食べ物や飲み物の多くは、発酵プロセスによって作られています。

例えば、朝食のヨーグルト、パン、チーズ、料理によく使われる醤油や酢、夕食のキムチ、さらにはパーティーで飲むビールや赤ワインもすべて発酵工学の成果です。発酵はこれらの食品に独特の風味と食感を与えるだけでなく、栄養価と健康効果も高めます。

もちろん、実際の発酵プロジェクトは「臭い水」を作るほど気軽なものではありません。発酵プロセスでは、微生物が効果的に増殖し、代謝して高品質の発酵製品を生み出すための特定の条件が必要です。

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適切な温度

微生物によって最適な成長と発酵活性を発揮する温度は異なります。一般的に、酵母は 20 ～ 30°C の温度で最もよく発酵しますが、乳酸菌は 30 ～ 40°C の温度範囲で最もよく機能します。

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適切なpH環境

微生物は発酵プロセス中に特定の pH 要件を持ちます。酵母発酵は通常 pH 4.0～6.0 の範囲で起こりますが、乳酸菌は pH 5.0～6.5 の環境でよりよく成長します。培地のpHを調整することで発酵効率を最適化できます。

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酸素の必要量

発酵の種類によって必要な酸素の量は異なります。好気性発酵（酢酸発酵など）には十分な酸素が必要ですが、嫌気性発酵（エタノール発酵など）は酸素のない環境で行う必要があります。適切な通気と封じ込め制御は発酵プロセスにおける重要なステップです。

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栄養補給

微生物は成長と代謝を維持するために、炭素源、窒素源、ビタミン、ミネラルなどの栄養素を必要とします。培養培地には、微生物の栄養ニーズを満たすのに十分なグルコース、アミノ酸、ビタミン、無機塩が含まれている必要があります。

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汚染の防止

異物による汚染を防ぐために、発酵プロセス中は無菌操作を維持する必要があります。滅菌機器、滅菌培地、厳格な操作手順の使用は、汚染を防ぐ効果的な手段です。

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適切な発酵時間

発酵プロセスによってかかる時間は異なります。発酵時間が長すぎたり短すぎたりすると、最終製品の品質に影響します。発酵プロセス中に発生するガス、酸度、その他の指標を監視することで、最適な発酵時間を決定できます。

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均等に混ぜる

微生物が培地中に均一に分散され、均一な栄養供給と代謝産物の排出が得られるようにするために、通常、発酵プロセス中に適切な撹拌と混合が必要です。

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ストレス管理

一部の発酵プロセス、特に嫌気性発酵では、容器内の圧力を制御することも重要です。過度の圧力は微生物の増殖を阻害しますが、適切な圧力低下は発酵効率を向上させます。

要約する

小中学生が臭い水を育てることに興味を持つ理由はさまざまですが、ちょっとしたいたずら心だけでなく、自然界の微生物の活動に対する好奇心、生態系の複雑さを探りたいという願望、実験や観察に参加する喜びなどもあります。この興味は、子どもたちの自然な探究心と学習意欲を反映しており、科学教育の良いスタートとなります。

私たちは子どもたちの好奇心をくじくべきではありませんが、科学実験を行う際には、実験の目的を明確にし、基本的な知識と理論を理解し、実験条件を制御し、適切な機器を使用し、そして何よりも安全を確保する必要があることを、この機会に子どもたちに思い出させる必要があります。そうでなければ、盲目的な試みは本当の知識につながらず、無謀な操作は事故やトラブルにつながります。

企画・制作

著者: Denovo、分析化学博士

レビュー丨青島税関技術センター研究員 梁成珠

企画丨Ding Zong

編集者: ディン・ゾン

校正：徐来林