ほんの数世紀前、ヨーロッパの (おそらく他の多くの) 船員は、数か月に及ぶ東への航海中に数十人も死亡しました。ヨーロッパのトレーダーが最愛のスパイス、生地、その他の貿易品を入手するために不可欠な東への旅行は、以前は数か月かかりました。ご想像のとおり、船内には新鮮な食料がありませんでした。
彼らは必ずしも十分なカロリーを使い果たしたわけではありません.彼らは非常に重要な果物や野菜を使い果たしました.したがって、これらの死の多くの理由は、炭水化物やタンパク質などの不足ではありませんでした. いいえ、それはビタミンC（アスコルビン酸）の不足でした.壊血病という病気について聞いたことがあるかもしれません。
残念ながら、この病気とその治療法は、適切に予防できるようになる前に、何度か発見され、その間に忘れ去られる必要がありました.それでも、壊血病が世界から完全になくなったわけではなく、十分なビタミンCを摂取することが私たちの体にとってどれほど重要であるかを示しているだけです.
さらに複雑なことに、私たちの体は自分でビタミン C を作ることができず、ビタミン C はかなり不安定です。オレンジジュースのグラスを長時間出しっぱなしにしておくと、特に食品の加工中に簡単に失われてしまいます。犯人:ビタミン C の酸化。幸いなことに、これがどのように起こるかを理解すれば、それを防ぐ方法があります.
ビタミンCはアスコルビン酸
ビタミンCについて読むと、アスコルビン酸という名前に出くわすかもしれません.アスコルビン酸はビタミンCであり、化学名にすぎません.その名の通り、ビタミンCは酸です。これは、アスコルビン酸を水に加えると、水がわずかに酸っぱくなり、pH 値が 7 を下回ることを意味します。これは、(他の酸と同様に) 水中のプロトン (H) の濃度を高めることによって行われます。 /P>
ビタミンCの化学式はC6 H8 O6 .以下の構造式では、分子内の原子がどのように接続されているかがわかります。構造内のリングに注目してください。この環は、実際にはビタミン C の活性と特性にとって非常に重要です。このような環は、他の多くの特別な食品分子に共通しており、電子を保持するのに特に優れています。
アスコルビン酸とアスコルベート
以下のアスコルビン酸からの酸性反応の式を見つけることができます.この反応は可逆的であることを知っておくことが重要です。つまり、2方向に進むことができます。どちらに転ぶかは、外部条件によって異なります。システム内に多くの陽子 (H) がある場合、右から左に移動する可能性が高くなります。ほとんどない場合はその逆です。
C6 H8 O6 (アスコルビン酸) ↔ C6 H7 O6 (アスコルビン酸) + H
アスコルビン酸がプロトンを放出/放出すると、その名前はアスコルビン酸（-イオン）に変わります。アスコルビン酸は、ナトリウム (Na) やカルシウム (Ca) などの正電荷を帯びたイオンと結合すると塩を形成します。これらのアスコルビン酸塩は、実際にさまざまなメーカーから購入できます。
あなたの体だけでなく、多くの食品システムでも、ビタミン C の最も一般的な形態はアスコルビン酸ではなく、アスコルビン酸です.
アスコルビン酸の酸化
陽子と中性子のコアと電子が「浮遊」して原子がどのように構成されているか覚えていますか?ほとんどの化学反応では、種間で移動するのはこれらの電子です。
アスコルビン酸は非常に安定したイオンではなく、適切な条件下で電子を放出する傾向があります.これを酸化反応と呼びます。アスコルベートは酸化され、電子の一部を失います。酸化反応はレドックス反応の一例です。このタイプの反応の間、電子はある種から別の種に移動します。これは次のようになります (実際には、ラジカルが関与する他の反応が起こっているため、もう少し複雑ですが、単純なままにしておきます):
C6 H7 O6 (アスコルベート) ↔ C6 H6 O6 (デヒドロアスコルビン酸) + 2 e + H
矢印が 2 方向を指していることに注意してください。言い換えれば、反応は両方の方法で進行することができます。どちらが発生するかは、条件によって異なります。
デヒドロアスコルビン酸
アスコルビン酸の酸化によって形成される分子は、デヒドロアスコルビン酸です。アスコルビン酸とデヒドロアスコルビン酸の両方が、体内の重要な機能に関与しています。これらの反応は、行ったり来たりし続けます。船内に取り込まれたり、与えられたりした電子は、あらゆる種類の反応に参加します。電子を与える/受け取る能力は、体内でのビタミン C の主要な機能の 1 つです。
デヒドロアスコルビン酸とアスコルビン酸の両方が人体に関連しているため、一般的にビタミン C の全体的な含有量は、これら 2 つの合計になります。
全体的な反応の要約
アスコルベートの中間段階 (教科書で行われていることがよくあります) を省略すると、全体的な平衡反応は次のようになります:
C6 H8 O6 (アスコルビン酸) ↔ C6 H6 O6 (デヒドロアスコルビン酸) + 2 e + 2 H
全体として、ビタミンCには他の分子を還元する能力がある（したがって、それ自体が酸化される）と言えます.これは、2 つの電子を別のコンポーネントに供与できることを意味します。先ほど説明した化学反応のわずかに拡張されたバージョンには、いくつかのラジカルが含まれます。それらの詳細には触れませんが、ビタミンCが抗酸化物質であることを意味します.酸化されるべきではない他の分子の酸化を阻害します。
これはさまざまな状況で役立ち、人体で非常に重要な役割を果たします。壊血病の予防は、ビタミン C が体に役立つ多くの理由の 1 つにすぎません。
ビタミンCの喪失
アスコルビン酸とデヒドロアスコルビン酸が互いに反応し続ける限り、ビタミンCは失われません.ただし、デヒドロアスコルビン酸は、不可逆反応でさらに反応する可能性があります。そうなると、実際にビタミン C が失われます。
一般に、食品の生産者 (および消費者) は、ビタミン C を消費して体内で機能させる前にビタミン C が失われることを望んでいません。したがって、食品科学者は、ビタミン C の酸化速度とデヒドロアスコルビン酸の分解速度を制御する方法を調査してきました。 5 つの影響力のあるパラメータが見つかりました:
- 酸素
- 金属イオン
- ジュースのpH
- 光
- 気温
1.酸素とアスコルビン酸の酸化
アスコルビン酸の酸化は、酸化剤が存在しない場合、減速/防止できます。つまり、電子を受け取る分子が存在する必要があります。酸素は非常に優れた酸化剤であることが知られています。実際、酸素は最初に発見された酸化剤の 1 つであったため、「酸化剤」という名前は酸素に由来します。
酸素を含む空気にさらされると、アスコルビン酸は酸化しやすくなります。したがって、酸素が存在しない場合、アスコルビン酸の酸化は少なくなります。他にも酸化剤が存在する可能性がありますが、この重要な酸化剤を無効にすると大きな影響があります。
生産者は、ジュースの空気を抜くことでこの問題を解決します。ジュースを脱気することにより、ほとんどの酸素がジュースから出ます。脱気後、ボトル内にできるだけ空気を残さないようにします。したがって、それらはしばしば高いレベルで満たされます.
自宅では、オレンジジュースを直接使用しない場合は、密閉したボトルに保存することが重要です.これにより、ジュースに入る酸素の量とアスコルビン酸を酸化する量が制限されます。
2.金属イオンと還元反応
金属イオンは、酸化とその逆の還元反応にも関与します。アスコルビン酸の場合、金属イオンが反応を触媒します。これは、それらが反応中に実際に使用されるのではなく、電子の一時的な貯蔵場所として機能することを意味します.
このことから得られる実用的なアドバイスがあるとすれば、オレンジ ジュースは銅製の鍋に保管しない方がよいということです。銅イオンは反応を大幅にスピードアップします。
3. pHは酸化に大きく影響します
多くの反応では、pH は反応速度に影響します。酸性またはアルカリ性成分を含む反応の場合、これは特に重要です。
上で説明したアスコルビン酸の酸化反応では、プロトン (H) と電子 (e) の両方を放出することがわかります。しかし、アスコルビン酸が非常に酸性の環境にある場合、その周りに多くの陽子が存在します.これにより、反応が遅くなる可能性があります。反応は pH 4 で最も速く起こることがわかっています (フードプロセッサーの栄養ハンドブック)。
pH が高い (つまりアルカリ性が高い) または低い (酸性が強い) と、反応はよりゆっくりと進行します。オレンジの pH は約 3 ～ 4 であるため、実際にはオレンジ ジュースはこの反応が発生するのに非常に適した場所です。
オレンジが丸ごとである限り、反応は起こりませんが、酸素と光から保護されており、すべての細胞は無傷のままです.しかし、絞ってブレンドし始めると、パーティーが始まります!
4.光とビタミンCの酸化
オリーブオイルの酸化の場合と同様に、光がビタミンCの酸化速度に影響を与えることが知られています.そのため、オリーブ オイル用の緑色のボトルと、長期保存用のオレンジ ジュースのしばしば透明でないパックが使用されます。
ただし、光の正確な影響は複雑です。正確なメカニズムはまだわかっていません。ただし、全体的なアドバイスは、オレンジ ジュースを暗い場所に保管することです。
5.温度と反応速度
温度は食品中の分子の動きを決定します。温度が高いほど、より多くの原子や分子が動き回ります。これにより、分子が互いに出会い、反応する可能性が高くなります。したがって、温度が高いほど反応速度が速くなることがよくあります。これは、イチゴ ジュースの研究者によって調査されているように、ビタミン C の酸化にも当てはまります。
ビタミンCのメイラード反応
ビタミンCが酸化されると、さらに多くの異なる経路に反応する可能性があります.その一つがメイラード反応です。メイラード反応は、非常に複雑な一連の反応を通じて、多くの食品を褐色化させます。
メイラード反応以外にも、デヒドロアスコルビン酸がさらに反応するさまざまな方法があります。しかし、今のところ、それらについて詳しく説明することはしません。また、アスコルビン酸の酸化を防止しようとすることは、おそらくこれらの他の反応を防止するよりも良い方法です.デヒドロアスコルビン酸は単純に安定性が低く、おそらく制御が難しい.
学んだ教訓？壊血病になりたくない場合は、オレンジジュースを銅製の鍋に入れて、暑い場所で、酸素が多く、日光が当たる場所に保管しないでください.オレンジを絞るだけで、その日のうちに飲むことができます。絞るかブレンドするかを考えてください…
ソース
Buettner, G.R., Schafer, F.Q, アスコルビン酸 (ビタミン C) とその抗酸化化学、リンク
Domitrovic, R., 疾病予防と治療におけるビタミン C, 2006, Biochemia Medica 2006;16(2)89–228, リンク
HACIŞEVKĐ, Aysun, AN OVERVIEW OF ASCORBIC ACID BIOCHEMISTRY, 2009, J. Fac.薬局、アンカラ 38 (3) 233-255、リンク;体内でのビタミンCの役割についてさらに学ぶ
Henry, C.J.K., Chapman, C. フードプロセッサー向けの栄養ハンドブック、2002 年、第 10 章、リンク
Richardson, T.、Finley, J.W.、食品加工における化学変化、1985 年、Springer Science、リンク
Roth, K. および Streller, S.、ビタミン C 欠乏 – パート 3、2014 年 3 月 4 日、Chemie in Unserer Zeit/Wiley-VCH、DOI: 10.1002/chemv.201400009
ウィキペディア、酸化防止剤、リンク
ウィキペディア、アスコルビン酸の化学、リンク
ビタミン C の分解に関する詳細については、フード プロセッサーの栄養に関する本をご覧ください。
食品の加工中に起こる変化についての本。
