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分かりやすく解説!発酵のメカニズムについて

皆さんが日々口にしている発酵食品には様々な種類があり、その効果や特徴も様々です。

また、発酵食品と一概に言っても、食品だけでは無く飲料などもあります。

では、その「発酵」とは何なのか、どういうメカニズムなのか、様々な種類がある分そのメカニズムも様々です。発酵の仕組みについてわかりやすくひも解いていきましょう。

発酵とは?

発酵とは、発酵生物が栄養素として取り込んだ有機物を代謝し、エネルギーに変える事をいいます。分かりやすく言うと、「微生物の代謝を利用し、体に良い成分を得る」という事です。

日々、口にしている発酵食品で行われている「発酵」とは一体どういったものなのでしょうか。

微生物の力によってアルコールや炭酸ガスを作りだす

発酵は、微生物の代謝がポイントとなってきます。原料の糖を微生物が分解する事で、アルコール、炭酸ガスはもちろん、有機酸などを作り出す働きをします。

お味噌やお醤油を作る際に必要不可欠だとされている「麹菌」によって作り出されるのが、このアルコールや炭酸ガスなのです。

人間にとって有効な微生物が働くこと

発酵とは、人にとっての有効な微生物が働く事によって始めて起こる現象で、古い歴史のある食品の中の1つでもあります。人にとって有能な微生物は、食材に含まれる糖やタンパク質などを分解し、発酵へと導いてくれるのです。

発酵が有効な微生物が働く事で起きるとすれば、もちろんその反対もあるのです。

有害だと「腐敗」となる

腐敗とは、簡単に言えば「腐ったもの」です。この腐敗は微生物の増殖により細菌によって分解されてしまった事によって起こります。

また、有毒な物質で、アンモニアや硫化水素によって酷い悪臭を伴い、食中毒の原因にもなります。

腐敗してしまったものは、絶対に食べたり飲んだりしないよう気を付けたいところです。

発酵食品の仕組み

食材が発酵し発酵食品となるまでには、様々は過程があります。

その仕組みを紹介していきたいと思います。

微生物が持つ酵素が作用

まず、「酵素」とは、生き物の活動において、必要不可欠な化学物質です。

アミノ酸と違い、酵素は体内で作り出されている成分です。

ですが、この酵素には体内で作り出される量が決まっているとも言われていて、食べ物などで補う必要があることがわかってきました。

この酵素には大きく分けて3種類あります。

・消化を助けてくれる「消化酵素」

・食べ物からエネルギーを作り、それを活動に役立たせてくれる「代謝酵素」

・代謝の働きを助けてくれる「食物酵素」

そして、この発酵食品には「食物酵素」が含まれているとされているのです。

この「食物酵素」は消化を助け、体内の消化酵素の無駄遣いを防いでくれる役割を果たしてくれます。この消化酵素が節約される事によって、代謝酵素に余裕ができ、代謝アップの効果が期待できるのです。

でんぷん質やタンパク質を分解

体内で働く酵素の中で、大切なものの1つが食品を消化してくれる「酵素」です。

消化酵素には大きく分けて次の3つに区別されています。

「タンパク質を分解する酵素」

「脂質を分解する酵素」

「でんぷんを分解する酵素」

これだけ見ても、消化や代謝に大きく関わっているという事が分かりますよね。

新しい物質をつくる

発酵する前の段階の食材と、発酵した後の食品では全く見た目が違うと思いませんか。

実は、見た目だけでは無く、成分も新しい物へと変えてくれるのが、この「発酵」なのです。

例えば、大豆を原料とした発酵食品の納豆なんかは、見た目はもちろん、味、成分も違います。発酵後、ビタミンが増えるのと同時に、納豆キナーゼという新たな成分も生まれます。

また、保存性も増す事から、通常の食材よりも日持ちする事でも知られています。

お酒が出来るメカニズム

お酒もれっきとした発酵アルコール飲料ですよね。お酒が作られる上で大きく分けて3つの製造法があります。

・日本酒などの穀物の中にあるでんぷんを糖化し、発酵させてつくられる「醸造酒」

・ワインなど果汁を発酵させて作られる「果実酒」

・アルコールを含む液体を温め、蒸留させる事で濃いアルコールを作る「蒸留酒」

では、そのお酒が出来るメカニズムをご紹介していきたいと思います。

原料に酵母を加える

発酵には、酵素が必要不可欠となってきます。何故ならば、原料に酵母を加える事で発酵が始まってくれるからです。酵素の働きにより糖が分解され、アルコール、炭酸ガスが作られていきます。発酵のエンジンとなるものがこの「酵母」なのです。

デンプンを糖分に分解

原料に含まれるでんぷんを糖へと変えてくれる働きをするのが、この酵素です。お米が原料となっている場合は、お米には糖は含まれない為、でんぷんを糖へと変えてくれます。

また、作るお酒により、使われる酵母が違うのも特徴の1つです。

例えば、酵素といっても様々で、ワインを作る際には「ワイン酵母」、ビールを作る際には「ビール酵母」といったお酒に合った様々酵母がチョイスされるというわけです。

糖化

この酵母の働きにより起きる「糖化」は、元々糖を含んでいる原料で無い場合、でんぷん質を糖分へと変えてくれるのです。原料に糖を含んでいないものは、一度この「糖化」という過程を行います。

また、酵母がアルコールを作る際、その約2倍もの糖分が必要とわれています。

分解するときにアルコールと二酸化炭素が発生

酵素が糖を食べることにより、アルコールや二酸化炭素が作り出されます。そうすることにより、アルコールの含まれていなかったものが、お酒へと変化していきます。

例えば、ワインは元々は果汁ですが、そこへ酵母が加えられる事によってワインというお酒となります。

アルコール発酵

アルコール発酵とは、酵母などの働きにより、アルコール、炭酸ガスを生み出す発酵方法の事を言います。

とはいえ、全てのお酒に炭酸ガスが含まれているという訳ではありませんよね。アルコールと炭酸ガスを生み出すのに何故?と思いますが実はこんな理由があります。

ビールなどの炭酸入りは密閉状態で発酵

ビールなどの炭酸が含まれているお酒は、密閉状態での発酵か、後から炭酸を注入するといった場合があります。

では、それは何故でしょうか。

密閉でないと炭酸ガスは徐々に抜ける

これはお酒だけで無く、コーラやサイダーなどの炭酸飲料も同じ事がいえます。密閉状態でないと、だんだんと炭酸が抜けてしまったという経験はありませんか?それはお酒も同じということです。

味噌が出来るメカニズム

皆さんのご家庭にも必ずあるのがこの味噌です。味噌は日本食では欠かせない発酵調味料の1つですよね。お味噌は大豆を発酵させて作られます。かつては、多くのご家庭で自作されていました。とても古い歴史のある調味料の1つです。

大豆、麹菌、塩に乳酸菌と酵母菌を投入

お味噌の原料は大豆です。そこへ麹菌、乳酸菌、酵母菌、お塩を加える事でお味噌が作り出されます。

味噌に含まれる麹菌が働く

麹菌は、でんぷんやタンパク質を分解してくれる酵素を生み出してくれるので、大豆に含まれる栄養素を新たな酵素に生まれ変わらせてくれるのです

アミラーゼやプロテアーゼといった酵素が出来る

アミラーゼやプロテアーゼとはあまり聞き馴染みのない言葉ですよね。アミラーゼとはでんぷんを糖へと分解してくれ、主に甘味を引き出してくれます。

プロテアーゼはタンパク質をアミノ酸へと分解してくれ、主に旨味を引き出してくれます。

このように、味噌は発酵、熟成を得て風味豊かな物へとなっていくのです。

分解が進み、ぶどう糖、アミノ酸、脂肪酸が生まれる

また、分解が進むとアミノ酸や糖などを生み出します。そして、味噌に含まれる酵素が、アミノ酸や糖などを分解し、アルコールなどの香り成分を作り出すのです。

独特な風味やビタミン類が生成される

味噌が独特な風味があるのは、アルコールなどの香り成分を作り出す為です。

また、独特な風味だけでは無く、ビタミン類も作り出されます。味噌の原料は大豆ですが、大豆にはほとんど無いとされているアミノ酸やビタミンを発酵、熟成により多く生み出してくれます。

そして、大豆のタンパク質によって分解され、水溶化したその一部はアミノ酸となりますが、この中のアミノ酸には必須アミノ酸である8種の全てのアミノ酸が含まれています。

分かりやすく解説!発酵のメカニズムについてのまとめ

発酵には物によってそのメカニズムがきちんとあります。

日々口にする物ですので、少しでも発酵のメカニズムを知って、発酵食品が何故健康に良いとされているのかなどが理解できると、より取り入れたくなりますよね。

ただ口にしていた発酵食品も、発酵のメカニズムを知ることで自作することもできます。自家製味噌の味比べなどもできたら、発酵食品の視野も広げることができるでしょう。

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