あなたの食べ物に含まれる「天然の風味」とは何でしょうか? バイオテクノロジーによってその答えはより複雑になっています。

英国のある企業は、オレンジに含まれる化学物質を、誰もが欲しがるグレープフルーツの風味に変えることができます。オックスフォード・バイオトランスは、オレンジの化合物を生物が作り出す分子と混ぜ合わせることで、グレープフルーツを割ることなく天然の風味を作り出します。

そして、生物学を利用して天然成分から別の天然成分を作り出すのは彼らだけではない。他の企業も微生物を利用して、バラや他の植物や動物に通常含まれる香りや風味を作り出している。

「消費者の間では、天然ラベルの付いた製品を好む傾向が高まっています」とオックスフォード・バイオトランスのCEO、ジェイソン・キング氏は言う。「企業は、この製品にはすべて天然の香料が使われていると書いて商品を棚に並べたいのです。」

バイオテクノロジーを使えば、こうした需要の一部を満たすことができます。しかし、バイオテクノロジーはどのように機能し、科学者はいつそれを実現できるのでしょうか。そもそも、天然香料とは何でしょうか。

まず第一に、天然の風味は、スパイス、果物、動物、酵母、樹皮、またはその他の生物学的素材から得られ、直接抽出されたものか、加熱や発酵などの自然プロセスの産物かは関係ありません。

では、天然香料と人工香料の違いは何でしょうか。あまり違いはありません。本質的には同じ化学物質ですが、原料が異なります。「自然はリンゴ、オレンジ、ナシなどに含まれる化学物質を作り出します。実際、化学者は同じ化学物質を別の方法で作ります」とミネソタ大学食品科学栄養学部の教授、ゲイリー・レイネキウス氏は言います。

天然香料も人工香料も、研究室の化学者によって準備されている。「オレンジをペットボトルに詰めて、オレンジポップとして売ることはできません」とレイネチウス氏は言う。「天然香料を使用するには、天然香料の原料を分離する必要があります。」

これらはまったく同じではありません。人工香料はより単純な傾向があり、安全性がテストされた原料のみで作られています。植物の天然香料には 1,000 種類の化学物質が含まれている場合があります。研究室でその味を再現するには、そのうちのほんの一握りの化学物質しか必要ありません、と Reineccius 氏は言います。

人工的な原料に疑念を抱く人もいます。食品着色料などの人工原料は、天然のものとはまったく異なります。「しかし、風味に関してはそうではありません」とレイネチウス氏は言います。「天然とまったく同じ化学物質を使用し、その割合もまったく同じでなければなりません。ですから、人工香料を他の人工原料と同じカテゴリーにまとめるべきではありません。」

一般的に、人工香料の方が安価です。しかし、人工香料を使っても実際にはそれほど安くならないケースもあります。グレープフルーツの香料や風味料に使われる化学物質、ヌートカトンがその一例です。

「ヌートカトンの場合、合成物はまだかなり高価です」とキング氏は言う。

ヌートカトンはデザートからシャワージェルまで、さまざまなところで見かける。しかし、グレープフルーツから採れるヌートカトンは高価で、不足しがちだ。グレープフルーツから採れるヌートカトンは非常に少量で、たった1キロのヌートカトンを採るのに約40万キロのグレープフルーツが必要だ。そして、グレープフルーツはオレンジなど他の作物に比べてはるかに生産量が少ない。

オックスフォード・バイオトランスは、天然のグレープフルーツ風味を作るために、オレンジからバレンセンと呼ばれる化学物質を分離している。また、細菌、植物、動物に含まれる一種の酵素（生物が体内で化学反応を刺激するために使用する分子）も使用している。研究チームはその複雑な構造にいくつかの調整を加え、大腸菌を操作して改良版を作った。バレンセンと混合すると、酵素が化学反応を促し、オレンジ風味に酸素を加えてヌートカトンに変える。「本質的には、グレープフルーツ内部で起こるのと同じプロセスですが、細胞の外で行っています」とキング氏は言う。

人工のヌートカトンも実はオレンジから作られているが、酸素を加えるために化学物質に頼っており、実際にはあまり有用な物質は作られない。「あまり良いプロセスではありません…収量はかなり少ないのです」とキング氏は言う。

もう一つの戦略は、微生物を使って天然の香りを自ら作り出すことだ。バニラの香りの元となる化合物、バニリンを作るのに酵母が使われてきた。ボストンに拠点を置くギンコ・バイオワークス社も、発酵してエネルギーを生み出す際に、小さな菌類がさまざまな化合物を生成できるように遺伝子操作している。彼らは、発酵の副産物としてよく知られているアルコールの代わりに、あらゆる香りに関係するラクトンと呼ばれる化合物を酵母に作らせている。また、植物がローズオイルを作るのにどの酵素を使うかを特定し、酵母にその酵素を作らせている。

酵素と微生物を使うと、自然から直接収穫するよりもいくつかの利点があります。「農産物には干ばつや病気の可能性があります」と、Ginkgo Bioworks のテスト エンジニアであるローラ ストーン氏は言います。「工業的な発酵プロセスは、毎年より一貫性があります。」

これにより、龍涎香（浜辺で見つかったマッコウクジラの吐瀉物でもある貴重な香水の原料）のような希少化合物が、より入手しやすくなる可能性がある。さらに、酵母のような微生物は自己複製できるので便利だとストーン氏は言う。

また、時には、生物学を利用してフレーバーを作る方が、人工的な方法よりも効率的かもしれません。「作りたい分子の複雑さに応じて、それはますます難しい合成方法になるでしょう」とストーン氏は言います。「生物学的合成は複雑になる可能性がありますが、生物学的触媒と酵素が豊富にあるため、より効率的で生産性の高い反応が得られる場合があります。」

微生物や酵素を使うことで、調香師は香りを細かくコントロールできるようになるかもしれない。「香料やフレーバーに関しては、酵素やバイオテクノロジーのプロセスで分子のユニークなブレンドを作り、興味深い成分を作り、化学合成ではできないことができるようになる可能性もあります」と、ギンコ・バイオワークスのクリエイティブ・ディレクター、クリスティーナ・アガパキス氏は電子メールで述べた。「たとえば、クリアウッドは培養パチョリで、植物から得られるさまざまな化合物をすべて酵母で生成してブレンドしたものです。」

では、どの方法がベストなのでしょうか? それは、問題の香りや風味、そしてそれがどのように使用されるかによって異なります。しかし、微生物、果物、人工物から化合物を得る場合でも、科学者はそれを安全でおいしいものに仕上げることができます。