・合成甘味料の科学


(1)報道が「合成甘味料」を悪者にした

ヒトは、「甘い」ものを食べると、その刺激により、脳内で「β -エンドルフィン」などの麻薬様物質が分泌され、「快の感覚」を生じることが分かっています。つまり、「甘味」というのは、ヒトの「最も根源的な欲求」につながる感覚であるといえます。「甘い化合物」、すなわち「糖類」というのは、カロリーが高く、身体を動かすエネルギーの元になる重要な化合物です。食料が乏しかった原始時代においては、「カロリー」の確保こそが、生存のための最優先課題であったでしょうから、「糖類」を取り入れると「快楽」を感じるように人類の味覚が進化したことは、ある意味当然のことであったでしょう。

 

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.1  ヒトは「甘味」を感じると、「快楽」を感じるように進化してきた

 

しかし、食料の豊富な現代にあっては、砂糖などの「糖類」は、糖尿病や肥満、メタボリックシンドロームなど、数多くの「生活習慣病」の原因となっています。この問題を解消するには、「カロリーにならない甘味」という都合のいいものがあれば、まさに理想的です。明敏な人類は、そうした物質を追い求め、遂に現実にそれを作り出しました。それこそが、この項で取り上げる「合成甘味料」なのです。しかしながら、「合成甘味料」というのは、恐らく現在用いられている食品添加物の中で、最もイメージが悪いものの1つでしょう。その原因を作ったのは、「正義」を謳う報道であり、そして標的にされた「ズルチン」や「チクロ」、「サッカリン」といった、かつて大量に用いられた甘味料たちです。これらの甘味料は、砂糖とは随分違う構造を持ちますが、いずれも砂糖の数十倍から数百倍という強い甘味を持ちます。

このうち、「ズルチン」は製造コストが低く、かつては大量に用いられていました。しかし、肝機能障害や発ガン性などの毒性が判明したため、1969年より食品への添加が全面禁止されました。日本でも、両親の留守中にズルチンを大量になめた子供2人が死亡するなど、大量摂取による死亡事故が何度か起きています。

 

.2  「ズルチン」は、砂糖の約280倍の甘味を持つ

 

また、「チクロ」もその分解物である「シクロヘキシルアミン」に発ガン性や催奇形性の疑いがあるとされ、今では市場から姿を消しています。ただし、実際にはチクロは非常に分解されにくく、その心配はないともいわれています。チクロが禁止されたあと、長期間行われたアカゲザルの経口投与実験で、発ガン性が確認できなかったからです。それに「発ガン性を実証した」という実験も、「チクロの錠剤をネズミの膀胱に直接埋め込む」という、現実からかけ離れた条件であり、そんなことをすれば、障害が出ない方が不思議でしょう。

 

.3  「チクロ」は、砂糖の約30倍の甘味を持つ

 

チクロは、他の合成甘味料と比べると、少し高コストでしたが、後味のすっきりした砂糖に近い甘味を持ち、人気を博していました。今さら「やはりチクロに発ガン性はなかった」といわれても、「今までチクロを用いた甘い食品を食べられなかった」という事実は返ってきません。チクロが使えなくなった結果、味が変化したり、安価なチクロが使えなくなったことによる価格上昇で、売り上げを落として姿を消した食品もあります。例えば、1950年代から1960年代にかけて、果汁風味の粉末ジュースが人気を博し、多くのメーカーから販売されていました。しかし、日本国内でのチクロの使用が禁止になると、ほとんどのメーカーが粉末ジュースからは撤退し、渡辺製菓のような「渡辺ジュースの素」で一世を風靡した企業まで経営が傾きました。

 

.4  一世を風靡した「渡辺ジュースの素」には、「チクロ」が含まれていた

 

合成甘味料の規制については、「危なそうなものには、注意してもし過ぎることはない」、「これを契機に合成甘味料についての関心が高まったのだから、むしろ評価されるべき」などの意見もあります。しかし、報道は「事実を伝えること」が期待されているのであって、「危険を煽るため」に報道がある訳ではありません。なぜマスメディアは、危険を煽るだけ煽って、あとで「やはり害がなかった」ということが分かっても、その事実を報道しないのでしょうか。昨今では、「正義であるならば、たとえ事実と違っていても構わない」というような危うい風潮がまかり通っていますが、「事実がすべてであり、何よりも優先される」という確信と信念の下に働くことは、「科学の世界」も「メディアの世界」も同じであるはずです。事実と違っても、結果が良ければそれで良いなどということは、「科学の世界」では、口が裂けてもいえません。

 

 (2)サッカリンの発見

 「サッカリン」は、1879年に偶然発見されました。アメリカのジョンズ・ホプキンス大学で、コールタールの研究に従事していたコンスタンチン・ファールバーグが、たまたま自分の合成した物質を口に入れてしまい、これが異常に甘いことに気が付いたのです。当時は、「化学物質の害」がよく知られておらず、合成したものを舐めることに、抵抗のない時代でした。今では考えられない――といいたいところですが、「甘味化合物」のほとんどは、このような偶然によって発見されています。ちなみに、この時代の論文には、化合物の「融点」・「色」・「溶解度」などの項目と並んで、「味」という項目が堂々と掲載されています。

ファールバーグは、この化合物の特許を取得し、量産方法も確立して、「サッカリン」の名で発売します。砂糖の約300倍も甘く、体内で吸収されないので、カロリーはほとんどないという、夢のような甘味料の登場でした。彼の研究室の教授が、「自分に無断で特許を取って儲けたのはけしからん」と激怒したほどに、その売り上げは莫大でした。日本でも、清涼飲料水を始めとして、各種練り製品、佃煮、漬物類など、広く一般食品の甘味料として用いられました。

 

.5  「サッカリン」は、砂糖の約300倍の甘味を持つ

 

けれども、サッカリンの栄光は、そう長くは続きませんでした。1960年代にアメリカ政府が管掌した動物実験において、サッカリンを摂取させたラットに「発ガン性」や「催奇形性」が認められたからです。この研究発表により、多くの国でサッカリンは「使用禁止」となり、サッカリンの使用量は激減しました。しかし、その後の研究により、これらの一連の問題は、製造されたサッカリン中の「不純物」が真の原因であり、それが被験動物にガン性の膀胱腫瘍および催奇形性を発生させていたという事実が判明し、サッカリンに発ガン性はないとの見方が優勢になりました。

サッカリンは、「糖尿病患者」や「肥満者」のために、是非とも必要な甘味料であるとして、規制の見直しを求める運動が起こり、1991年に「発ガン性物質」の指定は解除されました。現在では、これに似た構造の「アセスルファムカリウム」も認可を受け、菓子類などに使用されています。アセスルファムカリウムは、砂糖の約200倍の甘味を持ち、後味に少し苦味があるものの、すっきりとしてキレのある甘味を持ちます。

 

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.6  「アセスルファムカリウム」は、砂糖の約200倍の甘味を持つ

 

 アセスルファムカリウムは、他の合成甘味料と併用すると、「相乗効果」をもたらす効果があり、後述の「アスパルテーム」を同量添加すると、甘味度が40%強化され、キレとコクのある甘味となります。また、砂糖や果糖(フルクトース)との併用でも、甘味度が1530%強化されます。さらに、アセスルファムカリウムには「マスキング効果」もあり、酸と併用すると酸味や苦味を和らげたり、食塩と併用すると甘味が鋭敏になったりします。「フレーバーエンハンサー」としての性質もあり、チョコレートやコーヒー、ココア、紅茶などに微量添加すると、風味を引き立てる効果があります。

 

(3)アスパルテームの登場

 さて、こうした状況の中、アメリカの製薬会社G.D.サール社によって開発されたのが、「アスパルテーム」です。砂糖の約200倍という甘味を持ちながら、大部分が分解も代謝も受けずにそのまま体外に排泄されるため、カロリーは砂糖の1/20という、まさに「理想的な甘味料」です。

1965年、同社の研究員であるジェームズ・シュラッターは、胃液分泌促進ホルモンである「ガストリン」の合成研究を行っていました。このときの中間体として合成された化合物が、「アスパルテーム」です。シュラッターはこれを合成し、指にこの化合物が付いているのに気が付かず、薬包紙を取ろうとして指を舐めたところ、驚くほど甘かったという経緯から、その甘味が発見されました。つまり、アスパルテームが指に付着する偶然と、研究員の指を舐める癖とが相まって、企業の研究方針とは無関係に、全く偶然にアスパルテームは発見されたのです。しかしながら、ズルチンやチクロの例から、アスパルテームについても、その「危険性」を警戒する声は数多く上がり、このためアメリカ食品医薬品局(FDA)は、理不尽といえるほど様々な試験を要求しました。

 

.7  「アスパルテーム」は、砂糖の約200倍の甘味を持つ

 

 アスパルテームは、一見するとややこしい構造ですが、実は「アスパラギン酸」と「フェニルアラニン」という2つの「天然アミノ酸」が結合しただけのものです。生物の体の主要部分を構成するタンパク質は、20種類のアミノ酸が数珠つなぎになったものです。つまり、アスパルテームは、どこにでもあるありふれた「タンパク質の断片」に過ぎないのです。アスパルテームは、体内に入ると、「アスパラギン酸」・「フェニルアラニン」・「メタノール」の3つに分解されます。アスパラギン酸とフェニルアラニンはもちろん無害であり、メタノールには多少の毒性はありますが、摂取量がそれほど多くない限り、身体への影響は無視できる程度です。例えば、コーヒー1杯に入れるアスパルテームが分解されると、メタノールは3 mg前後生成されますが、フルーツジュースにはコップ1杯に約60 mg、ある種の発酵飲料は約300 mgものメタノールを含みます。この程度の量ならば、身体は問題なくこれを処理してしまいます。もしアスパルテームの毒性をメタノールに起因するのであれば、私たちは、フルーツジュースや発酵飲料も規制しなければならないことになります。

 

.8  アスパルテームは、「アスパラギン酸」と「フェニルアラニンのメチルエステル」とがペプチド結合した構造を持つ

 

 さらに、「アスパルテームはフェニルアラニンを含んでいるからいけない」という主張もあります。実のところ、フェニルアラニンは生体内で合成できない「必須アミノ酸」であり、極めて重要な栄養素です。そのフェニルアラニンが危険だというのは、一体どういうことかというと、「フェニルケトン尿症という遺伝病を持った新生児が、フェニルアラニンを大量に摂取すると、知能に重篤な障害をもたらすため」だそうです。しかし、この病気を持った子供の割合は、8万人に1人程度であり、しかも産まれたときに必ず行われる検査によって、容易に判定できます。これでアスパルテームがダメだというのなら、アレルギーの人がいるから、蕎麦やエビは売るなという理論になってしまうでしょう。そもそも、産まれたばかりの自分の子供に、アスパルテーム入りのアイスやチューインガムを食べさせる親がいるとはあまり思えませんし、フェニルアラニンは牛乳や卵などのタンパク食品にも多く含まれているので、アスパルテームだけを規制しても無意味です。アスパルテームを規制したいがために、「無理な粗探し」をしているとしか思えません。こうした抗議があったため、「フェニルアラニン含有」と表示することを義務付けるという条件付きで、1981年になってようやく乾燥食品用に、1983年に飲料用に使用認可が下りました。これは、実に発見から18年を経てからで、アスパルテームを巡る攻防戦は、FDA史上最大ともいわれ、未だに語り草になるほどのものです。

 ちなみに、アスパラギン酸とフェニルアラニン以外のアミノ酸の組み合わせでは、その味はどうなるのでしょうか?。もし、何らかの規則性が見出されれば、狙った性質を持つ合成甘味料を、計画的に合成することも可能になります。しかし、種々のアミノ酸に検討が加えられた結果、わずかの例外を除いて、C-末端のカルボキシ基(-COOH)が、エステル化(-COOR)されることが必要であり、同時にアスパラギン酸のアミノ基(-NH2)は、置換されてはならないということが分かりました。さらに、末端のエステル基(-COOR)とアミノ基(-NH2)の間の距離にも最適値があるようで、こういった諸々の条件を満たす化合物となると、考えられる構造はかなり絞られます。アスパルテームが強烈な甘味を持っていたのは、本当に僥倖であったようです。

 

.9  アスパルテーム以外に甘味を持つペプチドは、ほとんど知られていない

 

(4)農薬を味見して発見

そして現在、「合成甘味料の王者」に君臨するのが、砂糖の約600倍もの甘味を誇る「スクラロース」です。この化合物は、砂糖のヒドロキシ基(-OH)の一部を、化学反応によって塩素原子(-Cl)に置き換えたもので、1976年にロンドン大学とテイト&ライル社の共同研究で、初めて発見されました。これを合成した大学院生は、まだ英語に不慣れで、農薬の研究中に「その化合物をテスト(test)してくれ」と教授にいわれたのを、「その化合物を味見(taste)してくれ」と聞き間違え、舐めてみると驚くほど甘かったという、まるで冗談のような経緯で発見されました。ダイオキシンやDDTなどと同じ「有機塩素化合物」なので、普通に考えると、とても舐めてみたいような代物ではありませんが、幸いにして、スクラロースは人体にほぼ無害でした。

 

.10  「スクラロース」は、砂糖の約600倍の甘味を持つ

 

スクラロースの甘味は非常に強いので、使用量が少なくて済み、今や合成甘味料の「王者的存在」になっています。スクラロースの塩素原子は、ヒドロキシ基に大きさがよく似ているため、舌にある「甘味受容体」にすっぽりとはまり込み、本物の砂糖よりも強く結合して離れにくいため、強い甘味を感じさせます。しかし、胃腸はこれに騙されず、これは糖分ではないと認識するため、体内に吸収されることなく、素通りしていくのです。スクラロースが驚くほど甘いのに、カロリーにはならないのはこのためです。サッカリンなどの合成甘味料と違って苦味がなく、虫歯の原因もならず、熱や酸に強いなどの長所が多く、安定性に優れた添加物として、現在数多くの飲食物に使用されています。他の合成甘味料の苦味消しのために用いられることも多くなっており、今後はますます用途が増えていく可能性が高いと思われます。

 

 (5)「合成甘味料」の在り方

日本においては、戦中戦後の食糧難時代には、合成甘味料は、「乏しい甘味資源を補うもの」として、高く評価されていました。その後、社会の安定と社会生活の質が向上するにつれて、砂糖の生産量が増大しました。そして合成甘味料も、化学の進歩とともに、砂糖に近いあるいはそれ以上の甘味を求めて、数多くが出現してきました。現在においては、合成甘味料の持つ意義は、徐々に変貌を遂げてきています。例えば、食品加工技術上では、合成甘味料の経済性だけに着目することなく、甘味の強化、維持、甘味質の改良あるいは着色や発酵の防止など、天然甘味料にはない有用な役割を果たしています。

 戦後、高度経済成長期を経て、日本は「経済大国」といわれるほどに発展し、日本人の栄養状態は、欧米諸国に劣らぬほどになりました。それと同時に、砂糖の消費量も増加し、カロリー過多による肥満、その進行した疾病としての糖尿病、心筋梗塞や動脈硬化症、あるいは虫歯の発生などが問題となり、これらが砂糖の消費量と相関性があるというような、「糖害説」まで顕現してきました。砂糖の主成分は「スクロース」という糖類で、次の図.11のようにグルコースのC-1位に結合したヒドロキシ基(-OH)と、フルクトースのC-2位に結合したヒドロキシ基(-OH)とが、脱水縮合してできた化合物です。砂糖の消費量が増加すると、それが分解されてできるフルクトースの摂取量も増加するため、これが肝臓で脂肪酸合成を促進し、高脂血症や高血圧などを引き起こして、糖尿病の憎悪を招くという研究があるのです。フルクトースは、グルコースよりもタンパク質との「糖化反応」を起こしやすいため、生体への毒性は、グルコースよりもはるかに高くなります。糖尿病の患者食で、糖類の中でも砂糖だけがかなり厳密に使用量が制限されている理由は、フルクトースの高脂血症誘導作用を避けるためです(もちろん、フルクトース単体の摂取も厳禁です)。このような状況を反映して、現代では「砂糖の代用品」として、カロリーの少ない合成甘味料を用いることが多くなっています。

 

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.11  砂糖の主成分である「スクロース」の構造式

 

しかしながら、強烈に甘味を感じる合成甘味料の摂りすぎは、強い甘味に慣れてしまい、他の味を感じにくくなったり、他の甘味料による甘味に鈍感になり、摂りすぎてしまったりする心配もあります。また、健常者に合成甘味料(アスパルテーム、アセスルファムカリウム、スクラロース)のいずれかを投与して、「糖代謝」を観察した研究では、血糖値やインスリン値の上昇は認められなかったといいますが、血糖上昇を介せずに、糖代謝に影響を与える可能性も指摘されています。これは、本来は甘味の感覚に続いて血糖が上昇するはずなのに、合成甘味料では、甘味のあとに血糖上昇が起こらないため、エネルギーの恒常性が崩れてしまうことが原因と考えられています。

また、糖類はカロリー源のごく一部なので、合成甘味料が、生活習慣病に対する絶対的な「切り札」になる訳でもありません。実際に、合成甘味料が「体脂肪減少」に役立ったり、「生活習慣病」を防止したりするというデータは、ほとんど得られていないのです。日本の中年男性を対象にした「合成甘味料」と「糖尿病」との関連を検討した疫学研究によると、合成甘味料を含む「ダイエット清涼飲料水」を週に1カップ(237 mL)以上飲む人では、全く飲まない人と比較して、1.7倍も糖尿病になりやすいということを報告しています。ただし、これはもともと体重が多く糖尿病リスクの高い人が、ダイエット清涼飲料水を好んで摂取しているだけという可能性もあるので、結果の解釈には注意が必要です。つまり、ダイエット清涼飲料水を飲んだから糖尿病になったのか、糖尿病になりやすい人がダイエット清涼飲料水を飲んでいただけなのか、この研究だけでは判断できないのです。

 

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.12  ダイエット清涼飲料水と糖尿病の間に、因果関係があるとはっきり証明された訳ではない

 

合成甘味料の使用におけるアメリカ糖尿病学会とアメリカ心臓病学会の共同声明では、「砂糖の代替甘味料」として合成甘味料を使用することで、血糖上昇や摂取カロリーを抑制し、肥満・糖尿病の予防や治療に有用な可能性があるとしています。肥満・糖尿病がこれだけ増えている中で、甘味をどうしても欲しいという人のためには、これらの低カロリー甘味料は、「選択肢の1つ」として用意されていても良いのではないでしょうか。実際に糖尿病になって、甘いものが禁じられると、それまで甘党でなかった人も、甘いものを渇望するようになり、11個でも良いから、甘い菓子類を食べたいという衝動に駆られる例が多いといいます。糖尿病患者は、病状にもよりますが、1日の砂糖の摂取量を、健常者の30 gに対して、6 gにまで減らさなければならないといいます。食品の中には、すでに砂糖を含んでいるものも多いので、菓子などの嗜好品として許される砂糖の量は、わずか1 g前後になります。合成甘味料なしでは、糖尿病患者は、菓子類をほとんど食べられなくなります。

 

.1  菓子類の砂糖含有量(g/100 g)

和菓子

洋菓子

甘納豆

57

キャラメル

62

練り羊羹

55

マシュマロ

43

もなか

43

ミルクチョコレート

40

どら焼き

36

ショートケーキ

28

水羊羹

34

ホットケーキ

22

草餅

29

クッキー

22

今川焼

24

ゼリー

19

大福

16

アップルパイ

16

柏餅

15

シュークリーム

12

串団子

10

ワッフル

11

 

WHO(世界保健機構)20153月に発表した「1日の砂糖摂取量に関するガイドライン」によると、「肥満や虫歯の予防のため、砂糖などの糖類によるカロリーは、総摂取カロリーの5%までにした方が望ましい」と発表しています。1日の総摂取カロリーを2,000 kcalとすれば、摂取しても良い砂糖などの糖類の量は、125 gまでということになります。これは、500 mLのコカ・コーラ(50 gの糖類が含まれる)1本飲んだら優に超える値であり、合成甘味料を避けるのであれば、私たちは清涼飲料水を一切飲めなくなってしまいます。比較的あっさりしているアクエリアスにも、500 mL当たり約25 gの糖類が含まれています。

 

.2  清涼飲料水中の糖類(g/100 mL)

清涼飲料水

砂糖

グルコース

フルクトース

コーラ類

2.6

3.44.0

4.65.0

果汁(20%)

3.64.0

5.05.8

果汁炭酸飲料

5.2

7.1

スポーツドリンク類

5.0

 

また、アメリカ心臓病学会の発表によると、「糖類を含む清涼飲料水の過剰摂取によって、年間18万人が病気を発症して死亡している」といいます。これだけの被害が出ていて、「砂糖は無害で、合成甘味料は有害」と果たしていえるのでしょうか。合成甘味料は、むしろ使用基準を守って使われている訳で、無制限に使用されている砂糖と比べて、一体どちらの方が安全なのでしょうか。もし「砂糖と同じリスクの合成甘味料」が今作られたら、その化合物は必ず「規制対象」になるでしょう。しかし、合成甘味料が糖代謝に与える影響についても、よく分かっていないというのが現状です。結局これからは、こうした添加物についての知識を各自が持ち、各自の判断で使用するかどうかを決めていかなくてはならない時代になったということではないでしょうか。


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・参考文献

1) 武田邦彦「環境問題はなぜウソがまかり通るのか」洋泉社(2007年発行)

2) 山崎幹夫「新化学読本-化ける、変わるを学ぶ」白日社(2005年発行)

3) 佐藤健太郎「炭素文明論」新潮社(2013年発行)

4) 佐藤健太郎「化学物質はなぜ嫌われるのか」技術評論社(2008年発行)

5) 船山信次「こわくない有機化合物超入門」技術評論社(2014年発行)

6) 大宮信光「面白いほどよくわかる 化学」日本文芸社(2003年発行)

7) 佐藤健太郎「世界史を変えた薬」講談社(2015年発行)

8) 佐藤健太郎『「ゼロリスク社会」の罠』光文社(2012年発行)

9) 高村一知「天然および合成甘味料について」聖徳栄養短期大学紀要6,34-44,1975-03-20

10) 櫻井勝「人工甘味料と糖代謝」日本糖尿病学会 糖尿病59(1),33-35,2016

11) 三浦義彰/斉田直美/橋本洋子 共著「台所の生化学:その4, 甘味料について」千葉医学雑誌 72(1), 7-11, 1996-02-01