プライバシー & Cookies
このサイトではクッキーを使用しております。 続行することで、その使用に同意したことになります。 Cookieを制御する方法など、詳しくはこちら
丸底フラスコに入った粉末シナモンとシナモンスティック。シナモンの香りと味を出す分子であるシンナムアルデヒドと一緒に。
シナモンはスパイスとして最もよく知られており、料理で甘いものとしょっぱいものの両方に風味を加えるために使われています。 クリスマスの時期になると、煮込み料理にシナモンを1本加えて、その香りを楽しむことができます。 今回は、この香りの元となるシナモンの分子と、その他の用途について見ていきましょう。 メイン画像では、栓をした丸底フラスコの中にシナモンスティックと挽いたシナモンが入っており、コルクリングに寄りかかっているのが見えますね。 丸底フラスコは、実験室で液体を温めたり、反応をさせたりするのによく使われる。 丸底フラスコの上部にはすりガラス状の接合部があり、コンデンサーなどの他のガラス器具を簡単に接続したり、しっかりと栓をしたりすることができる。 この形状は表面積が大きく、加熱や攪拌の効率が良いのですが、ご想像の通り、転がりやすい（落とすと割れる！）ので、クランプで固定するか、形状を合わせたコルクリングの上に載せておく必要があるのです。 ここでは、固体の中身がよく見えるように横向きに置いています。熱い液体が入っていたら、こんなことして喜んで（あるいは安全に）いられないでしょう。
Round-bottomed flasks, clamped securely.
シナモンの起源はスリランカで、ラウラエ科シナモンに属するいくつかの木の内側の皮に含まれています。 その名が示すように、この科には料理に使われるベイリーフの原料となる月桂樹（Laurus nobilis）も含まれています。 シナモンの木は中高木で、成長すると6〜15mになる。 標高1,000m前後、年間降水量200〜250cmの地域でよく育つ。 シナモンは9月から11月にかけて収穫されます。指の太さで茶色が均一な新芽は、樹皮の抽出に最適です。 これらは、約2年後に地面近くで、できるだけまっすぐに、長さ1.0〜1.25m、厚さ1.25cmで切り取られます。 そして、内側の樹皮を削り、皮をむき、乾燥させる。 このとき、シナモンスティックに見られる羽のような形になる（上のメイン写真の右側のフラスコに写っているもの）。 このクイルは、「00000」が最も上質で、「0」が最も粗いというように等級付けされる。
シナモンは歴史上、香辛料として様々な用途に使用されてきました。 最初の使用は紀元前2000年頃と考えられており、エジプトのピラミッド内で発見された絵画に描かれています。 エジプトでは、抗菌・抗カビ作用を意識して薬用として使用されたほか、飲料の香料として、また防腐処理で遺体の空洞にスパイスを詰めて香水を作るなど、さまざまな用途に使われた。 シナモンは、聖書の出エジプト記や箴言にも複数回登場し、主にモーゼの塗油の原料の一つとして、純粋なミルラ、カシア、オリーブオイルなどとともに紹介されている。 中世になると、ヨーロッパとアフリカにはこのスパイスの栽培に適した気候がなく、東洋から輸入する必要があったため、シナモンは富のシンボルとなった。 シナモンは長く不便な陸路で運ばれたため、供給が制限され高価になり、そのためその使用は真のステータスシンボルとなった。
2 シナモンの風味は、その成分の0.5～1％を占める芳香性精油に起因する。 この精油は、桂皮を叩いて海水に浸した後、蒸留して作られます。 このようにして得られるオイルは、黄金色で、シナモンの香りと味を兼ね備えています。 この精油の主な化学成分は図1に示すとおりで、バニリン合成の出発点となるオイゲノール、リナロール（ラベンダーの記事を参照）、エストラゴール、桂皮酸エチル、カリオフィレン、シンナムアルデヒド（これについては後で詳しく説明します）などが含まれています。 これらの化合物は、固相抽出とガスクロマトグラフ質量分析法（GC-MS）によって分離・同定できます。
GC-MSとは、ガスクロマトグラフと質量分析とを組み合わせた分析技術です。 ガスクロマトグラフィーは、化合物の混合物を分離するもので、試料を溶媒に溶かし、カラムに注入するところから始まります。 試料を溶媒に溶かし、カラムに注入すると、反応しないガスがカラムを通過し、固定相と呼ばれるカラムのコーティングとの結合度合いによって、異なる化合物が異なる速度で移動し、異なる時間に溶出される。 このアプローチは、ほとんどの人になじみのあるペーパークロマトグラフィーに似ています。最も単純な例では、水を印のついたろ紙にゆっくりと通すと、フェルトペンの色が分離し、その色が明らかになります。
ガスクロマトグラフから溶出した化合物は次にイオンに変わり、質量分析計を使ってそれぞれの物質を同定します。 各イオンは、その重量からスペクトルの分子イオンピークを特定することができますが、その過程でより小さく軽い化合物に分解されることもあります。 GC-MSについての詳細は、ブリストルの同僚が作成したこのページをご覧ください。
3 シナモン精油の90%は、トランス-シンナムアルデヒドまたは3-フェニルプロップ-2-エナールという有機化合物でできています（メイン画像とスキーム1に示されています）。 これは、ブリストルの同僚が過去に選んだ「今月の分子」で、シナモンの独特の匂いと味に関与しています。
スキーム2：シンナミルアルコールの分子構造
化学合成の方法はいくつか知られていますが、Wikipediaではシナモン樹皮の油を水蒸気蒸留してシンナミックアルデヒドを取り出す方法が最も安価であると述べられています。 実験室では、シンナミルアルコール（Scheme 2）のような関連化合物から調製できるが、ベンズアルデヒドとアセトンのアルドール縮合など、構造的に無関係な化合物から調製することも可能である。 この反応および関連する反応の速度論と機構は、1991年にGuthrieとWangによって詳細に検討されました（Can. J. Chem. 1991, 69, 339-344）。
この合成経路では、最初に強塩基を用いてアセトンエノラートイオンを生成します（下記に示す、Scheme 3）。
このエノラートは非常に求核性が高く、ベンズアルデヒド中のカルボニルを攻撃することができます（スキーム4）。 これはアルコキシドイオンを形成し、水からプロトンを奪ってβ-ヒドロキシケトンを形成することができる。 炭素上の電子対は、水酸化物イオンを除去するために使われ、α,β-不飽和ケトン、すなわち目的物であるトランス-シンナムアルデヒドを形成する。 この化合物は、より複雑な分子の合成の出発物質でもあり、その調製のためのさまざまなルートが引き続き記載されています (J. Org. Chem. 2011, 76, 8986-8998).
Scheme 4: Reaction mechanism for formation of cinnamaldehyde from benzaldehyde and acetone.
cinnamaldehyde の最も身近な用途は食品および飲料の香料であるが、抗菌性もあり、様々な産業で関心を集めている（例えば、Int. J. Food Microbiol. 2004, 94, 223-253, Progr. Org. Coatings 2007, 60, 33-38, Environ. Chem. Lett. 2012, 10,325-347）、バクテリア、真菌、カビ、皮膚糸状菌など様々な微生物の増殖抑制に利用できる（Nutrients 2015, 7, 7729-7748）とされています。 この能力は、毒性の低さとともに、シンナムアルデヒドが40種類以上の作物に有効であることが証明されている有用な殺菌剤であることも示しています。 GC-MSは、その抗菌特性が加工中も保持されるかどうかを判断するために、さまざまな食品のシンナムアルデヒド含有量を測定するために使用されています (J. Agric. Food Chem. 2000, 48, 5702-5700)。 また、シンナムアルデヒドは糖尿病の治療にも有益な効果を発揮する可能性がありますが、この分野ではさらなる研究が必要なようです (Diabetic Medicine 2012, 29, 1480-1492).
最後に、シンナムアルデヒドの別の興味深い用途として、腐食性流体中の鉄および他の鉄合金の腐食防止剤として使用できることが挙げられます。 高温高圧条件下では、トランスシンナムアルデヒドの重合が促進され、金属表面に薄膜が形成され、腐食に対するバリアとして機能します（Electrochimica Acta, 2013, 97, 1-9.）
このアプローチは現在主に油田で使われていますが、将来いつか我々の車がクリスマスの香りを放つかもしれないと思うと是非とも知りたいところです…
（投稿者:菅野拓也）
。 Olivia Levy（調査、執筆、写真、画像）、Natalie Fey（編集）.