炭酸はなぜシュワシュワする？泡の正体
炭酸のシュワシュワの正体は、圧力で水に押し込まれた二酸化炭素です。フタを開けると圧力が下がり、溶けきれなくなったガスが泡になって出てきます。
ただし、あの刺激を作っているのは泡だけではありません。舌の側にも、二酸化炭素そのものを感じ取るしくみが備わっています。
ガスは圧力で押し込まれている
気体が水にどれだけ溶けるかは、水面にかかっているその気体の圧力に比例します。ヘンリーの法則と呼ばれる関係です。
炭酸飲料は、この性質をそのまま利用して作られます。高い圧力をかけた二酸化炭素を水に触れさせ、ふだんでは溶けきれない量まで溶かし込み、そのまま容器を密封するのです。
密封された容器の中では、飲み物の上の空間が二酸化炭素で満たされ、高い圧力が保たれています。ガスがおとなしく水の中にとどまっているのは、この圧力に押さえられているからです。
振っても中身が吹き出さないのは、まだフタが圧力を閉じ込めているうちだけです。
フタを開けた瞬間に起きること
フタを開けると、上の空間の圧力が外の空気と同じところまで一気に下がります。すると水は、それまで抱えていた量の二酸化炭素を溶かしておけません。
溶けきれずに余ったガスが泡になり、水の中から出ていきます。この「溶ける限界を超えて溶けている」状態を過飽和と呼びます。
余った分のガスが抜けきるまで、飲み物はシュワシュワし続けます。
泡が同じ場所から立ちのぼる理由
グラスに注いだ炭酸をよく見ると、泡は液の中のあちこちから出てくるのではなく、決まった一点から次々と生まれます。泡が育つには、きっかけになる足場が必要だからです。
何もない水の中で、二酸化炭素が自力で泡を作るのは簡単ではありません。
シャンパンのグラスを高速度カメラで観察した2002年の研究では、泡の出発点のほとんどが、グラスの壁に貼りついた長さ約100マイクロメートルの中空の繊維でした。布巾や空気から来たセルロースの繊維です。
その内側に閉じ込められた小さな空気だまりに二酸化炭素が集まって泡が育ち、直径14〜31マイクロメートルまで大きくなったところで浮き上がっていきます。振ってから開けると勢いよく吹き出すのも、揺すられた液の中に細かな気泡が大量に混ざり込み、その一つひとつが足場として働くためです。
舌は二酸化炭素を味として受け取っている
シュワシュワの刺激は、泡が舌に触れる感覚だけで説明がつきません。2009年に科学誌サイエンスに発表された研究が、味覚の側のしくみを示しました。
二酸化炭素を受け取っているのは、酸っぱさを担当する味細胞だったのです。
この細胞の表面には、炭酸脱水酵素4という酵素があります。酵素が二酸化炭素を水素イオンに変え、細胞はそれを酸っぱさとして受け取ります。
この酵素を作れないマウスでは、二酸化炭素への反応が弱くなりました。つまりあの刺激は、泡が触れる感覚と、酸っぱさの味覚が重なって生まれたものです。
気の抜けた炭酸が「ただ甘いだけ」に感じられるのは、両方が同時に失われるからです。
ぬるいと早く気が抜ける
気体が水に溶けていられる量は、温度が上がるほど減ります。ぬるくなった炭酸がすぐ気の抜ける理由はこれです。
逆に冷やしておけば、水はガスを長く抱えていられます。開けたあとは早めに冷蔵庫へ戻し、フタをしっかり閉めて上の空間に二酸化炭素をためること。
この2つで、シュワシュワは目に見えて長持ちします。
次に炭酸を注いだら、グラスの内側から立ちのぼる泡の列を探してみてください。同じ場所から途切れずに続く一列を見つけたら、その根もとには目に見えないほど細い繊維が1本、貼りついています。
参考にした資料
