エスプレッソの苦味を科学する
分子から舌まで

エスプレッソの強烈な苦味。
その正体は何でしょうか？
実は、この苦味は複数の化学物質が、私たちの舌にある25種類の苦味受容体（TAS2R）と結合することで生まれています。
クロロゲン酸の熱分解、メイラード反応の副産物、そして9気圧という高圧が引き出す特殊な成分。
これらが複雑に絡み合い、あの独特の苦味を作り出しているのです。
分子レベルから舌の受容体まで、エスプレッソの苦味を科学的に解明します。

📝 エスプレッソの名前や文化について知りたい方
→ エスプレッソとは？9気圧が生む濃縮の芸術

苦味成分の化学的メカニズム

多くの人がコーヒーの苦味をカフェインによるものと考えていますが、実はカフェインが占める苦味の割合は全体の10-15%程度に過ぎません。
主な苦味成分は以下の通りです。

焙煎度と苦みの関係

エスプレッソに使用される豆は、一般的に中深煎り～深煎りが選ばれます。
これは、深い焙煎により糖分がカラメル化し、苦味と甘味のバランスが取れるためです。

焙煎が進むにつれて、クロロゲン酸がクロロゲン酸ラクトンに変化し、より強い苦味が生まれます。
また、アミノ酸と糖の反応（メイラード反応）により、複雑な苦味成分が形成されます。

クロロゲン酸（C16H18O9）は、150℃を超えると以下の反応を起こします。

1. 第一段階（150-180℃）：脱水反応によりクロロゲン酸ラクトンを生成
2. 第二段階（180-200℃）：さらに分解してフェニルインダン類を生成
3. 第三段階（200℃以上）：揮発性の低分子化合物に分解

これらの反応は、エスプレッソ用の深めの焙煎（200-220℃）で最も活発に進行します。

苦味受容体TAS2Rの科学

人間の苦味認識システム

私たちはなぜ苦味を感じるのでしょうか。
それは舌の表面に『苦味受容体』と呼ばれる、苦味物質を検知するセンサーが存在するからです。

人間は25種類の苦味受容体（TAS2R）を持っています。
TASは『Taste Receptor（味覚受容体）』、2は『タイプ2（苦味担当）』、Rは『Receptor（受容体）』の略です。
これらは舌の奥の方に多く分布し、有毒物質から身を守る警報システムとして進化してきました。

エスプレッソの苦味物質が活性化する主な受容体

興味深いことに、TAS2R38には遺伝的な個人差があります。
この受容体の遺伝子タイプにより

• 70%の人：通常の感度（苦味を普通に感じる）
• 25%の人：高感度（苦味を強く感じる『スーパーテイスター』）
• 5%の人：低感度（特定の苦味をほとんど感じない）

これが『同じエスプレッソなのに、人によって苦味の感じ方が違う』理由の一つです。

苦味シグナルの伝達経路 – 舌から脳への0.1秒

苦味物質が受容体に結合してから、脳が『苦い！』と認識するまでの流れを、駅伝に例えて説明します：

第1走者：受容体の活性化（0-10ミリ秒）

苦味物質が受容体にピッタリはまると、受容体の形が変わります。
これが『スタート』の合図です。

第2走者：Gタンパク質の連鎖反応（10-30ミリ秒）

ガストデューシンという特殊なタンパク質が、次々と仲間を活性化していきます。
1個の受容体から100個以上の信号に増幅されます。

第3走者：カルシウムの大放出（30-50ミリ秒）

細胞内のカルシウム貯蔵庫が開き、カルシウムイオンが一気に放出されます。
これが電気信号を生み出します。

第4走者：神経への伝達（50-100ミリ秒）

TRPM5という特殊なチャネルが開き、味覚神経に電気信号が伝わります。

この一連の反応により、わずか0.1秒で苦味を認識できるのです。
毒物を素早く検知するために、これほど高速なシステムが進化したと考えられています。

高圧抽出が生む特殊な化学環境

圧力による溶解度の変化

エスプレッソマシンの標準的な抽出条件である90-92℃、9気圧という設定は、苦味成分の抽出に大きく影響します。

この高圧環境により、通常では水に溶けにくい疎水性の苦味物質も効率的に抽出されます。

温度が高すぎると過抽出により不快な苦味が増し、低すぎると酸味が強くなります。
また、圧力が高いほど苦味成分の抽出率が上がるため、家庭用マシン（15気圧）では、より苦味が強くなる傾向があります。

CO2溶解度の上昇とクレマ形成

9気圧でのCO2溶解度の劇的な上昇（900%）は、エスプレッソ特有のクレマ形成に不可欠です。

CO2の挙動

1. 高圧下で過飽和状態のCO2が溶解
2. 圧力解放時に急激に脱ガス
3. 微細な気泡（10-50μm）として放出

クレマの基本組成

• 脂質含有率：通常の液相の3-5倍
• 苦味物質濃度：液相の2-3倍（脂溶性苦味物質が濃縮）
• メラノイジン濃度：液相の4倍（褐色の正体）
• pH：5.8-6.0（CO2による弱酸性）

エマルション形成とクレマの苦味濃縮メカニズム

9気圧の圧力は、エスプレッソ特有の『クレマ』を生み出す重要な要因です。
このプロセスは以下の段階で進行します。

第1段階：エマルション形成

• 高圧により、コーヒーオイル（約1.5-2%含有）が水相に強制的に分散
• タンパク質と多糖類が界面活性剤として機能通常リスト
• 粒子径0.5-5μmのマイクロエマルションが形成通常リスト

第2段階：CO2の過飽和と脱ガス

• 9気圧下でCO2溶解度が900%上昇（0.033→0.297 mol/L）
• 圧力解放時に急激な脱ガスが発生
• 微細な気泡（10-50μm）が無数に生成

第3段階：クレマの形成と安定化

• エマルション化した油分が気泡表面に吸着
• 気泡が合体して泡状エマルション層（クレマ）を形成
• 密度差により表面に浮上（クレマ密度：0.3-0.5 g/cm³）通常リスト

クレマの苦味濃縮効果

この結果、クレマは『苦味の濃縮層』となり、クレマを混ぜるか混ぜないかで、苦味の感じ方は変わります。
全体を混ぜれば、クレマの濃縮された苦味が液相に分散するのですが、脂質と微細な泡の影響で、舌触りがソフトに、マイルドでありながら複雑で深みある苦みを楽しめます。
逆にクレマを混ぜずに、下の液体から飲むとダイレクトに舌に流れ込んできますので、目の覚める苦みが楽しめるでしょう。

クレマを混ぜずに半分、残り半分はクレマを混ぜる。
2度楽しめますね。

エマルションの安定性は約30分持続しますが、クレマは5-10分で劣化し始めます。
これは、気泡の合体（オストワルド熟成）と排液により、苦味物質が液相に戻るためです。
エスプレッソを素早く飲む文化的習慣には、このような物理化学的な理由も存在するのです。

温度が苦味を変える – 5℃の差が生む大きな違い

抽出温度による成分変化の実際

『エスプレッソの適温は90℃』とよく言われますが、実はたった5℃の違いで、苦味は劇的に変化します。

温度による抽出の違いを料理に例えると

• 85℃：弱火でじっくり煮込むイメージ（苦味控えめ、酸味が残る）
• 90℃：中火でバランスよく（苦味と酸味の調和）
• 95℃：強火で一気に抽出（苦味が強く、焦げ臭も出やすい）

実際の抽出速度の変化

つまり、95℃で淹れたエスプレッソは、85℃と比べて3倍の速さで苦味物質が抽出されることになります。

なぜ温度で抽出速度が変わるのか

これは『アレニウスの法則』という化学の基本原理によります。
エスプレッソの場合 ──

1. 分子の運動が活発に：高温ほど水分子が激しく動き、コーヒー粉への浸透が速くなる
2. 溶解度の上昇：苦味物質が水に溶けやすくなる
3. 細胞壁の軟化：コーヒー豆の細胞壁が柔らかくなり、成分が出やすくなる

活性化エネルギーという壁

苦味物質が水に溶け出すには、ある程度のエネルギーが必要です。
温度が高いほど、この『壁』を越えやすくなります。

• カフェイン：比較的低い壁（28.5 kJ/mol）→ 低温でも抽出されやすい
• メラノイジン：高い壁（42.8 kJ/mol）→ 高温でないと抽出されにくい

プロのバリスタが使う温度コントロール

温度プロファイリングという技術

1. 初期（0-10秒）：93℃で開始（最初の成分を素早く抽出）
2. 中期（10-20秒）：90℃に降下（バランスの取れた抽出）番号リスト
3. 後期（20-30秒）：88℃で終了（過抽出による雑味を防ぐ）

この『温度の下り坂』により、苦味を適度に抑えながら、複雑な風味を引き出すことができます。

豆による温度の使い

• 浅煎り豆：92-94℃（高めの温度で酸味とのバランスを取る）
• 深煎り豆：86-88℃（低めの温度で苦味の過抽出を防ぐ）

ヘッドグループが2つ以上あるエスプレッソマシンを扱うショップでは、複数の焙煎度に合わせ抽出できるよう使い分けているところもあります。

家庭用エスプレッソマシンでも、温度設定ができる機種なら、2℃刻みで調整してみてください。
その小さな違いが、苦味の大きな違いを生み出します。

粒度という諸刃の剣 – 細かさが生む可能性と危険性

エスプレッソの粒度と表面積の科学

エスプレッソ用の豆は『極細挽き』ですが、これがどれほど細かいか、数字で見てみましょう。

粒度による表面積の劇的な変化

エスプレッソ用の極細挽き（平均粒径250-300μm）の表面積

• 計算式：S = 6/(ρ × d) × 10^6 [cm²/g]
• 実測値：約2,400 cm²/g（ドリップ用の約3倍）

エスプレッソの極細挽きは、ドリップの約3倍、フレンチプレスの約4倍の表面積を持ちます。
これは、10gのコーヒー粉でテニスコート1面分（約260㎡）の表面積に相当します。

なぜ粒度のコントロールが難しいのか

粒度が細かくなるほど、わずかな違いが大きな影響を与えます。

50μmの違いが生む劇的な変化

• 粒径300μm → 250μm（たった50μmの違い）
• 表面積は1.44倍に増加
• 抽出時間が5秒も変わる
• 苦味の強さが30-40%変化

これは、髪の毛1本分（約70μm）より細かい調整が、味を大きく左右することを意味します。

バリスタの技術が試される理由

プロのバリスタが毎朝行う『ダイヤルイン』

1. テスト抽出：同じ豆でも、その日の湿度や温度で最適な粒度が変わる
2. 微調整：グラインダーを1目盛り（約30μm）ずつ調整
3. 味の確認：抽出時間と味のバランスをチェック
4. 再調整：納得いくまで繰り返す（通常3-5回）

粒度調整の難しさ

• 細かすぎる：過抽出で強烈な苦味、渋み、焦げ臭
• 粗すぎる：抽出不足で酸味ばかり、ボディ感なし
• 不均一：部分的な過抽出と抽出不足が混在、雑味

バリスタの感覚的な判断基準

• 粉の手触り：『小麦粉とパウダーの中間』
• 抽出の様子：『蜂蜜が垂れるような速さ』
• クレマの色：『ヘーゼルナッツ色』

チャネリングという最大の敵

極細挽きの最大のリスクは『チャネリング』です。
これは、高圧の水が粉の中に『水の通り道（チャネル）』を作ってしまう現象です。

チャネリングが起きると

• 水は抵抗の少ない道を通る
• その部分だけ過抽出（強い苦味）
• 他の部分は抽出不足（酸味）
• 結果：バランスの悪い、苦くて酸っぱいエスプレッソ

チャネリングを防ぐバリスタの技術

• 均一な粒度分布：高品質グラインダーの使用
• 適切なドーシング：粉の量を0.1g単位で管理
• レベリング：粉を平らに整える
• タンピング：垂直に、均一な圧力（15-20kg）で

これらすべてを、粉が湿度を吸ってしまわぬよう素早く完璧に行う。
それがプロのバリスタの技術です。
粒度という小さな世界に、これほど深い技術と科学が詰まっているのです。

苦味を科学的にコントロールする方法

化学的アプローチによる苦味調整

1. 水質の調整

• pH値：6.5-7.0（弱酸性）で苦味物質の抽出を抑制
• 硬度：50-150 mg/L（カルシウムイオンが苦味をマスク）
• アルカリ度：40-70 mg/L（緩衝作用で味の安定性向上）

2. 抽出パラメータの最適化

• 温度勾配：初期高温（93℃）→後期低温（88℃）で苦味を制御
• 圧力プロファイル：プレインフュージョン（3-4気圧、5秒）で均一な抽出

3. 化学的前処理

• 脱カフェイン処理：スイスウォーター法で苦味を10-15%軽減
• 酵素処理：クロロゲナーゼによる選択的分解

Coffee Navi 苦味の科学が開く新しい可能性

エスプレッソの苦味は、単純な『濃いから苦い』という現象ではありません。
25種類の受容体、数百の化学物質、9気圧の物理的環境、そして88-93℃の熱力学。
これらすべてが絶妙に組み合わさって、あの独特の苦味が生まれているのです。

この科学的理解は、単なる知識ではありません。
温度を2℃下げれば苦味は20%減少し、pH を0.5下げれば受容体の反応が変わる。
科学は、私たちに苦味をデザインする力を与えてくれるのです。
次にエスプレッソを飲むとき、その苦味の裏にある壮大な分子の世界を感じてみてください。