カロテノイドの色止め｜pHでも熱でも動かない色素が、油と光で失われる理由

この記事でわかること

• pHでも加熱でも色が動かない理由と、それでも失われる2つの道
• 油へ色を移したいとき・移したくないときで火加減が逆になること
• 光と酸素で褪せる速さの実測値と、保存でやること
• トマトソースの赤が浅くなる仕組みと、色と吸収のトレードオフ

にんじんを炒めたらフライパンがオレンジに染まった、去年漬けた柚子皮のオイルが黄色を失っていた、トマトソースを煮詰めたら赤が浅くなった——同じ色素の話です。

この記事が扱うのは、色止めの科学が並べる3つの色素のうち、脂溶性でpHにも加熱にも動かないカロテノイドです。にんじん・かぼちゃ・トマト・パプリカ・とうもろこし・柚子皮の黄橙赤がこれに当たります。

この色素には、他の2つと違って色止めという操作がそもそもありません。酸を入れても重曹を入れても色は動かないからです。そのかわり、失われる道が2つだけあります。油へ移るのと、光と酸素で壊れるのと。やることはその2つの設計に置き換わります。

色止めの記事群の中での立ち位置：ひとつだけ「動かない」色素

5つの条件に対する強さを並べる

3つの色素を、台所で動かせる条件ごとに並べると違いがはっきりします。

条件	クロロフィル（緑）	アントシアニン（赤紫青）	カロテノイド（黄橙赤）
pH の変化	酸に弱い（黄褐色に変わる）	赤・紫・無色・青に動く	ほぼ動かない
加熱	長いほど退色する	長いほど分解する	比較的安定
水（ゆで汁）	一部が溶け出す	よく溶け出す	溶けない
油	ほぼ移らない	移らない	よく溶けて移る
光と酸素	影響する	影響する	分解する

pH の行は酸とアルカリの科学の色素表と同じ内容です。

だから「色止め」ではなく「油と光の設計」になる

他の2つの色素では、鍋の中で何をするかが勝負でした。青菜は酸を逃がして短時間で止める、なすはpHを決めて水から離す。どちらも加熱中の操作です。

ところがカロテノイドでは、加熱中にできることがほとんどありません。かわりに効くのは次の2つです。

• 油をどうするか——色を移したいのか、移したくないのか。これで火加減と油の量が逆を向きます
• 光と酸素をどう切るか——保存の話です。この色素だけは、加熱時間より置き場所のほうが効きます

色の正体は、長くつながった二重結合

炭素数40の長い鎖

カロテノイドは、8個のイソプレン単位がつながった炭素数40の分子です。その鎖の中に、二重結合が一つおきにずらりと並んでいます。この並びが可視光の青と緑を吸収するので、残った黄・橙・赤が目に届きます。

系統は2つに分かれます。

系統	分子の特徴	代表的な色素と食材
カロテン類	炭素と水素だけでできている	β-カロテン（にんじん・かぼちゃ）、リコピン（トマト・すいか）
キサントフィル類	分子に水酸基が付いている	カプサンチン（赤パプリカ）、ルテイン（とうもろこし・黄パプリカ）、ゼアキサンチン

出典: 安田みどりほか「紫外線照射によるパプリカ中のカロテノイドの退色作用」西九州大学健康栄養学部紀要 第4巻, 2018

色を出す構造が、そのまま壊れる場所になる

この記事の土台になる事実がここにあります。色を出しているのは二重結合の連なりで、酸素が最初に攻めるのも同じ場所です。

つまり「濃い色を持っている」ことと「酸化されやすい」ことは、同じ構造の裏表です。pHを変えても二重結合は切れないし、熱だけでも切れません。ところが光と酸素が揃うと切れます。だからこの色素は、煮ても焼いても平気なのに、瓶に入れて窓辺に置くと褪せます。

水酸基を持つキサントフィル類は、活性の高い酸素を消す働きが強く、退色も遅くなります。炭素と水素だけのカロテン類のほうが速く褪せます。にんじんのβ-カロテンやトマトのリコピンのほうが、パプリカのカプサンチンより光に弱いということです。

油へ移る——損失であり、同時に道具でもある

なぜ油に溶けるのか

分子の大半が炭素と水素の鎖で、水と手をつなぐ部分がほとんどありません。だから水には溶けず、油には溶けます。にんじんを茹でてもゆで汁に色は出ないのに、炒めると油が染まるのはこのためです。

ここがアントシアニンと正反対です。あちらは糖が付いた水溶性の色素なので、ゆで汁に流れて油には移りません。同じ「流出」でも、どちらの液体に逃げるかが逆になります。

損失として見るとき

にんじんを油で炒めると、フライパンと菜箸がオレンジに染まります。かぼちゃは煮物では煮汁に色が出ませんが、素揚げすると油が黄色くなります。この分の色は野菜に戻りません。

減らしたいなら、油を少なくして高温で短く火を入れます。移る量は油の量と接触時間で決まるからです。

道具として使うとき

同じ現象を使い切っているのが、色のついた油をつくる技法です。

技法	何を油に移しているか	やり方
パプリカオイル	赤パプリカのカプサンチン	乾燥パプリカか生の赤パプリカを、低温の油でゆっくり温める
ラー油	唐辛子のカプサンチンとカプソルビン	唐辛子を焦がさない温度帯で油に浸す
カレーのテンパリング	ターメリックのクルクミンなど脂溶性の色素と香り	スパイスを油で加熱してから具に合わせる
柚子皮のオイル	柚子皮のカロテノイド	皮を油に浸けて時間をかけて引く

色を移したいときと移したくないときで、火加減が逆を向きます。 移したくないなら油は少なく高温で短く、移したいなら油は多めに低温で長く。どちらも同じ理屈の裏表です。

光と酸素で壊れる——これだけが本当の退色

2つの壊れ方

光で色が失われるとき、分子には2通りのことが起きています。

何が起きるか	分子はどうなるか	色はどうなるか	戻せるか
異性化	トランス型がシス型に折れ曲がる	残るが浅くなる	戻せない
酸化分解	酸素がある状態で光を受けて鎖が切れる	無くなる	戻せない

出典: 安田ほか 2018「1 緒言」

酸化分解は、色素そのものが無くなる経路です。この色素で「退色」と呼ぶべきものは、ここだけです。

紫外線を当てると1〜2日でほぼ無色になる

どのくらい弱いのかを数値で見ておきます。パプリカを熱湯で抽出した液に紫外線（波長366ナノメートル、ランプから約2センチ、強度0.65〜0.95ミリワット毎平方センチ）を当て続けた試験があります。

測った色	照射前	2日後	7日後
赤パプリカの赤み（a*値）	17.8	ほぼ0	ほぼ0
赤パプリカの黄み（b*値）	29.0	9.7	6.4
黄パプリカの黄み（b*値）	24.7	—	5.3

出典: 安田ほか 2018、図3。a値は大きいほど赤、b値は大きいほど黄を示す。条件は上記の紫外線照射で、室内の可視光ではこれより遅い

論文は「パプリカ溶液の色は、1〜2日間の紫外線照射により退色してほぼ無色になった」と書いています。煮ても焼いても変わらなかった色が、光の前では2日で消えます。

もうひとつ押さえておくことがあります。光による分解は、水があると進みやすくなります。有機溶媒の中では一定の速さですが、水が存在すると色素の濃度に比例して速くなります。乾燥品より、水分を含んだもののほうが光で褪せやすいということです。

保存でやること

• 自家製のラー油・パプリカオイル・柚子皮のオイルは、褐色瓶に入れて戸棚へ。コンロ脇の見える場所は最も悪い置き場所です
• 乾燥パプリカ・干しにんじん・柚子皮は、透明の袋のまま窓際に置かない
• 酸素も要るので、瓶は小さいものに移し替えて空気の層を減らします。同じことは脂質酸化の科学でも扱っています

加熱で赤が浅くなるのは、壊れたのではなく形が変わったから

リコピンは加熱でシス型に変わる

「熱に強いはずなのに、トマトソースを煮詰めると赤が浅くなる」——これは分解ではありません。

植物の中のリコピンは、約90%がまっすぐ伸びたトランス型です。加熱するとこれが折れ曲がったシス型に変わります。シス型は吸収する光の波長がずれて発色が弱くなるので、色素の量は同じなのに赤が浅く、オレンジ寄りに見えます。

たまねぎとにんにくがそれを加速する

どのくらい変わるかを測った研究があります。トマトペースト100gにオリーブオイル5gを混ぜ、80℃で30分加熱したときのシス型の割合です。

一緒に加熱したもの（5mm角35g）	加熱後のシス型の割合（%）
なし（トマトペーストと油だけ）	22.2 ± 0.9
たまねぎ	59.3 ± 2.1
にんにく	56.1 ± 3.9
キャベツ	40.7 ± 5.8
ブロッコリー	37.5 ± 3.2

出典: 竹村諒太ほか「特定の野菜との加熱調理によるトマトリコピンの cis 異性化の促進」日本調理科学会誌 52(2), 2019、図3。試験は n=3、値は平均±標準偏差。いずれも野菜なしより統計学的に有意に高い

たまねぎを入れるだけで、シス型が22.2%から59.3%へ、2.7倍近くになります。ミートソースやトマト煮の赤が、トマト缶そのものの赤より浅く見えるのは、煮込み時間だけのせいではありません。

色を取るか、吸収を取るか

ここで分岐します。シス型は体に吸収されやすく、ヒト試験ではトランス型の8倍以上という報告があります。

• 赤を濃く出したいなら——たまねぎとにんにくは別に炒めて、トマトを煮詰めた後から合わせます
• 吸収を取りたいなら——最初から一緒に煮ます

同じ一皿で両方は取れません。トマトソースを「見せる」料理なのか「食べさせる」料理なのかで決めます。

食材別の打ち手

決定表

食材	主な色素	色を保ちたいとき	色を油へ移したいとき	やってはいけないこと
にんじん	β-カロテン	油は少なく、高温で短く炒める	多めの油で低温からじっくり	透明容器で作り置きを窓際に置く
かぼちゃ	β-カロテン	煮物にする（煮汁に色は出ない）	素揚げして油ごと使う	素揚げの油を捨てる（色と風味が入っている）
トマトソース	リコピン	たまねぎとにんにくを別に炒める	オリーブオイルと一緒に煮る	赤を濃くしようと長く煮込む
赤パプリカ	カプサンチン	生のまま使う	低温の油でゆっくり温める	黄パプリカで代用する（色素量が6.4分の1）
乾燥パプリカ・柚子皮	カプサンチンほか	褐色瓶か戸棚で遮光保存	油に浸けて時間をかけて引く	透明瓶でコンロ脇に置く
とうもろこし	ルテイン	加熱しても色は動かない	油に移りにくいので向かない	—

3つの色素で打ち手が逆になるところ

同じ「色を守る」でも、見るべき条件が色素ごとに違います。

色素	一番効く操作	見る条件
クロロフィル	たっぷりの湯で短時間、すぐ冷やす	時間
アントシアニン	pHを3以下に振る、水に触れさせない	pHと水
カロテノイド	油の量と温度を決める、遮光して保存する	油と光

青菜と同じ頭でにんじんを扱っても意味がありません。にんじんは急いで冷やす必要がなく、そのかわり瓶の置き場所を間違えると褪せます。

うまくいかせる条件

油へ移す手も、遮光して守る手も、成り立つ条件があります。

条件	内容	外すとどうなるか
相手が脂溶性の色素であること	カロテノイドだから油へ移る	水溶性のアントシアニンには効かない。同じ油に漬けても色は出ない
油の温度を上げすぎない	色を移すときは低温でゆっくり	焦がすと焼き色の褐色が混ざり、狙った橙が濁る
赤パプリカの6.4倍は生の重量あたり	生100gあたりの含量で比べた値	乾燥品と生を同じ重量で比べると、水分量の差の分だけずれる
遮光と同時に酸素を減らす	瓶を小さくして空気の層を減らす	遮光しても酸素があれば分解は進む。脂質酸化と同じ条件
色を残したいのか移したいのかを先に決める	火加減と油の量が逆を向く	決めずに作ると、野菜の色も油の色も中途半端になる

本記事の紫外線の数値（波長366ナノメートル、距離約2センチ、1〜2日でほぼ無色）は、実験用の強い紫外線を当て続けた値です。室内の可視光ではこれよりずっと遅く進みます。速さではなく「向き」を決めるための数値として使ってください。

まとめ

• カロテノイドはpHでも加熱でもほとんど動かず、水にも溶けません。ゆで方や酸で色が変わることはありません
• 失われる道は2つだけです。油へ移る（これは損失にも道具にもなる）と、光と酸素で壊れる（これだけが本当の退色）
• 油へ移すか移さないかで火加減が逆を向きます。移したくないなら少ない油で高温・短時間、移したいなら多めの油で低温・長時間
• 加熱で赤が浅くなるのは分解ではなく異性化です。色素の量は減っていないので、吸収の面ではむしろ得になります
• この色素だけは、加熱時間より保存の置き場所のほうが結果を左右します

よくある失敗と対策

色が薄い・抜けた諦める

なぜ

光と酸素で共役二重結合が酸化分解し、色素そのものが失われました

どうする

褪せた色は戻りません。残りを褐色瓶に移し、戸棚で保存します

次から

自家製オイルや乾燥品は透明瓶で窓際に置かず、遮光して保存します

変色した・色が悪い部分的

なぜ

加熱でリコピンがシス型に異性化し、吸収する光の波長がずれて赤が浅くなりました

どうする

色は戻りませんが、色素の量は減っていません。トマトペーストを足して濃度で補います

次から

赤を濃く出したいときは、たまねぎとにんにくを別に炒めて後から合わせます

同じ症状を他の料理でも探すなら 失敗と対処の索引 へ。

小さなコツ

色を油へ移す

赤パプリカを低温の油でゆっくり温めます

なぜ脂溶性なので油側へ移り、赤は黄の6.4倍の色素を持ちます

自家製オイルを遮光する

褐色瓶に入れ、コンロ脇ではなく戸棚に置きます

なぜ光と酸素が揃うと二重結合が切れ、色素が分解します