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砂糖を化学する!

植物の光合成で作られる砂糖(ショ糖)。
砂糖の不思議を探ってみませんか?

植物はどうやってショ糖を作るの?
ショ糖は、光合成で作られます。

動物は外から栄養を摂取することで生きていますが、植物は栄養を自分で作ることができます。この仕組みが光合成です。光合成とは、水・二酸化炭素と光のエネルギーを原料に、糖(デンプン)・酸素を作る反応ですが、大きく分けて明反応と暗反応という二つの反応に分けられます。

明反応と暗反応

光のエネルギーから、酸素とエネルギーを作り出す反応。これが明反応です。続いて、取り込んだ二酸化炭素と、明反応で作られたエネルギーを使い、ブトウ糖などの有機物を作る反応。これが暗反応です。この光合成によりまず単糖類といわれる糖類が出来ます。

そして単糖類が酵素などにより順に結合し、二糖類、三糖類、オリゴ糖(2~10個ほど単糖が結合したもの)、多糖類、炭水化物(でんぷん)などができます。 このように砂糖の主成分であるショ糖は、太陽のエネルギーを使って作られています。 ではなぜ植物はショ糖を作るのでしょうか? 一般的には栄養を蓄えるためであると考えられています。光のない夜間でのエネルギー源にするために、植物の自分自身が成長するために、また次の世代に子孫を残すために必要な膨大なエネルギーを確保しておくために、デンプンやショ糖を作ると言われています。 またショ糖は植物を食べる多くの動物や昆虫にとっても、大切なエネルギー源となり、植物は動物に食べてもらうことで自分たちの子孫が広がってゆくことにつながってゆきます。 地上に住む生き物、とりわけ植物と動物との関係での食物連鎖を考える上で、ショ糖はその中心となるとても大切な物質なのです。

様々な糖の種類
組み合わせる単糖の種類、数によって様々な糖がうまれます。
単糖類 これ以上(加水)分解すると糖としての性質を失うもの。どんな糖でも体内に吸収される際はこの単位の形になって吸収されます。代表的なものには、ブドウ糖、果糖などがあります。
二糖類 単糖類が2つ結合(脱水縮合)してできた物質です。多糖類であるデンプンに比べ分解が早く、速やかに吸収されます。砂糖の主成分であるショ糖はこの二糖類であり、ブドウ糖と果糖が結合してできたものです。また麦芽糖はブドウ糖の二分子が結合したもの、乳糖はブドウ糖と単糖のガラクトースが結合した糖類で、これらも二糖類の仲間です。
オリゴ糖(少糖類) 単糖が2個から10個程度結合した糖類です。一般的にオリゴ糖と呼ばれている糖質は体内での消化吸収が遅いか、人間が持つ酵素では分解できない糖であり、こうしたオリゴ糖は腸内での善玉細菌のエサとなり、善玉細菌を増しておなかの調子を整えることを目的とした、様々な機能性食品に使われています。
多糖類 単糖が沢山つながっている糖類で、グルコースだけで作られている多糖類でもそのつながり方の違いから、デンプン(アミロース、アミロペクチン)、グリコーゲン、セルロース(綿の主成分で人間は消化できない)などの種類があります。
転化糖や還元糖って何のこと?
糖の科学的や物理的な性質を表します。

皆さんは「転化糖」「還元糖」と呼ばれる糖を御存知でしょうか?
前項では糖が結合した数よって分類しましたが、糖は化学的な性質で分類することもあり、還元性を持つ糖のことを「還元糖」と呼んでいます。
では還元性はどのような性質なのでしょうか?
それを説明する前に「酸化」と「還元」の関係に触れたいと思います。一般的に酸化とは酸素と結び付くことであり、還元はその反対に酸素を奪うことになります。
「還元糖」には化学構造上、とても酸化されやすい部分(アルデヒド基)があります。この部分では相手の物質から酸素を奪うので、相手の物質を還元することになります。こうした性質がある物質が「還元性」を持つことになります。
前項でショ糖はブドウ糖と果糖が結合した、二糖類であることを紹介しました。 この中で還元糖の仲間に分類されるのは「ブドウ糖」と「果糖」であり、「ショ糖」には還元性が無く「非還元糖」に分類されます。
これはなぜかと言うと、ブドウ糖と果糖の還元性を示す部分同士が結合してショ糖となっているので、ショ糖では還元性は示しませんが、ショ糖が分解してブドウ糖と果糖になると還元性を示すことになるのです。
この化学的性質を利用して、製品の砂糖が持っている還元性(還元力)を測定することで、どのくらいショ糖が分解しているのかを分析しています。

さて、「転化糖」の説明がまだ残されていました。
「転化糖」は糖の別の物理的な性質に基づいた名前になります。
両端が透明な筒に糖液を入れて、端から細い隙間から出た光(直線偏光)を当てると、もう一方の端では糖液を通過した光が回転する現象(旋光)が現れます。
この回転する角度(旋光度)は糖質によって異なり、ショ糖とブドウ糖は弱く右に回転し、果糖では強く左に回転するので、ショ糖が完全に分解してブドウ糖と果糖になると旋光の回転方向が右から左に逆転することになるのです。旋光が逆転する、すなわち「転化」することからブドウ糖と果糖は「転化糖」と呼ばれるのです。

従って、ショ糖を扱う上では、転化糖も還元糖も同じ意味で、ブドウ糖と果糖のことを指すことになるのです。


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