Transactions of The Research Institute of 11
Oceanochemistry Vol. 33 No. 1, Apr., 2020
マイクロ波化学を楽しもう！ 第三章
――電子レンジで楽しむマイクロ波化学反応のいろいろ――
松 村 竹 子
＊前章でマイクロ波化学の基本は電磁波の作用に よることを述べた．この章では，日常的に使われ ている電子レンジで行えるマイクロ波化学反応に ついて具体的な例をあげてみる．
電子レンジでチンする！という表現がよく用い られる．電子レンジの開発時， チン！ という 音で，調理が終わったことを知らせたことが始ま りで，この便利な調理器具を世に広めるキャッチ フレーズとして， 電子レンジでチン！ が同時 に考えられたと云われている．この言葉は，電子 レンジでチンすればたちまち料理が出来上がる便 利さを一言で表したすごさがあった．しかし，電 子レンジ調理のすべてはこの言葉で片付けられて しまったという非科学的な面もある．電子レンジ の作用は物質の誘電的性質とマイクロ波の電気的 性質に基づく誘電加熱によっている．
日本学術振興会は毎年 ひらめきときめきサイ エンス 事業を主催し，小学生，中学生，高校生 に科学研究費の成果を分かり易く伝え，未来の科 学者を育てようという趣旨の教育事業を行ってい る 1）．筆者はこの ひらめきときめきサイエンス 事業 に参加し， 電子レンジ de サイエンす！
の活動を通じてマイクロ波化学実験を行ってきた．
その実験例を紹介し，電子レンジの中で生じてい るマイクロ波化学で何が起ってるかをひもといて みたい．
1．電子レンジで草木染
草木染はいろいろな植物中の色素を用いて染色 する古くからの染色法で和服等の美しい模様が独 特の技術で染め上げられているが，通常は染色に
長時間を要する．マイクロ波照射下で草木染を行 うと短時間で染色することが出来る．ここではマ イクロ波で行う草木染の実験を紹介する．
図 2 に主な植物色素とその化学成分を示す．
＊ミネルバライトラボ取締役
第 334 回京都化学者クラブ例会（平成 30 年 4 月 7 日）講演
月例卓話
“月例卓話 マイクロ波化学を楽しもう！ 第三章
――― 電子レンジで楽しむマイクロ波化学反応のいろいろ ―――
松 村 竹 子*
前章でマイクロ波化学の基本は電磁波の作用に よることを述べた。この章では、日常的に使われ ている電子レンジで行えるマイクロ波化学反応に ついて具体的な例をあげてみる。
電子レンジでチンする！という表現がよく用いら れる。電子レンジの開発時、 “チン！”という音で、
調理が終わったことを知らせたことが始まりで、
この便利な調理器具を世に広めるキャッチフレ- ズとして、“電子レンジでチン！”が同時に考えら れたと云われている。この言葉は、電子レンジで チンすればたちまち料理が出来上がる便利さを一 言で表したすごさがあった。しかし、電子レンジ 調理のすべてはこの言葉で片付けられてしまった という非科学的な面もある。電子レンジの作用は 物質の誘電的性質とマイクロ波の電気的性質に基 づく誘電加熱によっている。
日本学術振興会は毎年“ひらめきときめきサイ エンス”事業を主催し、小学生、中学生、高校生に 科学研究費の成果を分かり易く伝え、未来の科学 者を育てようという趣旨の教育事業を行っている
１）
。筆者はこの“ひらめきときめきサイエンス事業”
に参加し、“電子レンジ de サイエンす！”の活動を 通じてマイクロ波化学実験を行っている。その実 験例を紹介し、電子レンジの中で生じているマイ クロ波化学で何が起ってるかをひもといてみたい。
１．電子レンジで草木染
草木染はいろいろな植物中の色素を用いて染色 する古くからの染色法で和服等の美しい模様が独 特の技術で染め上げられているが、通常は染色に
⻑時間を要する。マイクロ波照射下で草木染を行 うと短時間で染色することが出来る。ここではマ イクロ波で行う草木染の実験を紹介する。
図 1．マイクロ波加熱による染色
図 2 に主な植物色素とその化学成分を示す。
玉ねぎの皮：クエルセチン:金色
ウコン：クルクミン：カレイ粉の色
スオウ：ブラジリン、ブラジレイン：赤
図 ２. 草木染料の化学成分
図 1．マイクロ波加熱による染色
“月例卓話 マイクロ波化学を楽しもう！ 第三章
――― 電子レンジで楽しむマイクロ波化学反応のいろいろ ―――
松 村 竹 子*
前章でマイクロ波化学の基本は電磁波の作用に よることを述べた。この章では、日常的に使われ ている電子レンジで行えるマイクロ波化学反応に ついて具体的な例をあげてみる。
電子レンジでチンする！という表現がよく用いら れる。電子レンジの開発時、 “チン！”という音で、
調理が終わったことを知らせたことが始まりで、
この便利な調理器具を世に広めるキャッチフレ- ズとして、“電子レンジでチン！”が同時に考えら れたと云われている。この言葉は、電子レンジで チンすればたちまち料理が出来上がる便利さを一 言で表したすごさがあった。しかし、電子レンジ 調理のすべてはこの言葉で片付けられてしまった という非科学的な面もある。電子レンジの作用は 物質の誘電的性質とマイクロ波の電気的性質に基 づく誘電加熱によっている。
日本学術振興会は毎年“ひらめきときめきサイ エンス”事業を主催し、小学生、中学生、高校生に 科学研究費の成果を分かり易く伝え、未来の科学 者を育てようという趣旨の教育事業を行っている
１）。筆者はこの“ひらめきときめきサイエンス事業”
に参加し、“電子レンジ de サイエンす！”の活動を 通じてマイクロ波化学実験を行っている。その実 験例を紹介し、電子レンジの中で生じているマイ クロ波化学で何が起ってるかをひもといてみたい。
１．電子レンジで草木染
草木染はいろいろな植物中の色素を用いて染色 する古くからの染色法で和服等の美しい模様が独 特の技術で染め上げられているが、通常は染色に
⻑時間を要する。マイクロ波照射下で草木染を行 うと短時間で染色することが出来る。ここではマ イクロ波で行う草木染の実験を紹介する。
図 1．マイクロ波加熱による染色
図 2 に主な植物色素とその化学成分を示す。
玉ねぎの皮：クエルセチン:金色
ウコン：クルクミン：カレイ粉の色
スオウ：ブラジリン、ブラジレイン：赤
図 ２. 草木染料の化学成分
“月例卓話 マイクロ波化学を楽しもう！ 第三章
――― 電子レンジで楽しむマイクロ波化学反応のいろいろ ―――
松 村 竹 子*
前章でマイクロ波化学の基本は電磁波の作用に よることを述べた。この章では、日常的に使われ ている電子レンジで行えるマイクロ波化学反応に ついて具体的な例をあげてみる。
電子レンジでチンする！という表現がよく用いら れる。電子レンジの開発時、 “チン！”という音で、
調理が終わったことを知らせたことが始まりで、
この便利な調理器具を世に広めるキャッチフレ- ズとして、“電子レンジでチン！”が同時に考えら れたと云われている。この言葉は、電子レンジで チンすればたちまち料理が出来上がる便利さを一 言で表したすごさがあった。しかし、電子レンジ 調理のすべてはこの言葉で片付けられてしまった という非科学的な面もある。電子レンジの作用は 物質の誘電的性質とマイクロ波の電気的性質に基 づく誘電加熱によっている。
日本学術振興会は毎年“ひらめきときめきサイ エンス”事業を主催し、小学生、中学生、高校生に 科学研究費の成果を分かり易く伝え、未来の科学 者を育てようという趣旨の教育事業を行っている
１）。筆者はこの“ひらめきときめきサイエンス事業”
に参加し、“電子レンジ de サイエンす！”の活動を 通じてマイクロ波化学実験を行っている。その実 験例を紹介し、電子レンジの中で生じているマイ クロ波化学で何が起ってるかをひもといてみたい。
１．電子レンジで草木染
草木染はいろいろな植物中の色素を用いて染色 する古くからの染色法で和服等の美しい模様が独 特の技術で染め上げられているが、通常は染色に
⻑時間を要する。マイクロ波照射下で草木染を行 うと短時間で染色することが出来る。ここではマ イクロ波で行う草木染の実験を紹介する。
図 1．マイクロ波加熱による染色
図 2 に主な植物色素とその化学成分を示す。
玉ねぎの皮：クエルセチン:金色
ウコン：クルクミン：カレイ粉の色
スオウ：ブラジリン、ブラジレイン：赤
図 ２. 草木染料の化学成分
“月例卓話 マイクロ波化学を楽しもう！ 第三章
――― 電子レンジで楽しむマイクロ波化学反応のいろいろ ―――
松 村 竹 子*
前章でマイクロ波化学の基本は電磁波の作用に よることを述べた。この章では、日常的に使われ ている電子レンジで行えるマイクロ波化学反応に ついて具体的な例をあげてみる。
電子レンジでチンする！という表現がよく用いら れる。電子レンジの開発時、 “チン！”という音で、
調理が終わったことを知らせたことが始まりで、
この便利な調理器具を世に広めるキャッチフレ- ズとして、“電子レンジでチン！”が同時に考えら れたと云われている。この言葉は、電子レンジで チンすればたちまち料理が出来上がる便利さを一 言で表したすごさがあった。しかし、電子レンジ 調理のすべてはこの言葉で片付けられてしまった という非科学的な面もある。電子レンジの作用は 物質の誘電的性質とマイクロ波の電気的性質に基 づく誘電加熱によっている。
日本学術振興会は毎年“ひらめきときめきサイ エンス”事業を主催し、小学生、中学生、高校生に 科学研究費の成果を分かり易く伝え、未来の科学 者を育てようという趣旨の教育事業を行っている
１）。筆者はこの“ひらめきときめきサイエンス事業”
に参加し、“電子レンジ de サイエンす！”の活動を 通じてマイクロ波化学実験を行っている。その実 験例を紹介し、電子レンジの中で生じているマイ クロ波化学で何が起ってるかをひもといてみたい。
１．電子レンジで草木染
草木染はいろいろな植物中の色素を用いて染色 する古くからの染色法で和服等の美しい模様が独 特の技術で染め上げられているが、通常は染色に
⻑時間を要する。マイクロ波照射下で草木染を行 うと短時間で染色することが出来る。ここではマ イクロ波で行う草木染の実験を紹介する。
図 1．マイクロ波加熱による染色
図 2 に主な植物色素とその化学成分を示す。
玉ねぎの皮：クエルセチン:金色
ウコン：クルクミン：カレイ粉の色
スオウ：ブラジリン、ブラジレイン：赤
図 ２. 草木染料の化学成分 図 2．草木染料の化学成分
“月例卓話 マイクロ波化学を楽しもう！ 第三章
――― 電子レンジで楽しむマイクロ波化学反応のいろいろ ―――
松 村 竹 子*
前章でマイクロ波化学の基本は電磁波の作用に よることを述べた。この章では、日常的に使われ ている電子レンジで行えるマイクロ波化学反応に ついて具体的な例をあげてみる。
電子レンジでチンする！という表現がよく用いら れる。電子レンジの開発時、 “チン！”という音で、
調理が終わったことを知らせたことが始まりで、
この便利な調理器具を世に広めるキャッチフレ- ズとして、“電子レンジでチン！”が同時に考えら れたと云われている。この言葉は、電子レンジで チンすればたちまち料理が出来上がる便利さを一 言で表したすごさがあった。しかし、電子レンジ 調理のすべてはこの言葉で片付けられてしまった という非科学的な面もある。電子レンジの作用は 物質の誘電的性質とマイクロ波の電気的性質に基 づく誘電加熱によっている。
日本学術振興会は毎年“ひらめきときめきサイ エンス”事業を主催し、小学生、中学生、高校生に 科学研究費の成果を分かり易く伝え、未来の科学 者を育てようという趣旨の教育事業を行っている
１）。筆者はこの“ひらめきときめきサイエンス事業”
に参加し、“電子レンジ de サイエンす！”の活動を 通じてマイクロ波化学実験を行っている。その実 験例を紹介し、電子レンジの中で生じているマイ クロ波化学で何が起ってるかをひもといてみたい。
１．電子レンジで草木染
草木染はいろいろな植物中の色素を用いて染色 する古くからの染色法で和服等の美しい模様が独 特の技術で染め上げられているが、通常は染色に
⻑時間を要する。マイクロ波照射下で草木染を行 うと短時間で染色することが出来る。ここではマ イクロ波で行う草木染の実験を紹介する。
図 1．マイクロ波加熱による染色
図 2 に主な植物色素とその化学成分を示す。
玉ねぎの皮：クエルセチン:金色
ウコン：クルクミン：カレイ粉の色
スオウ：ブラジリン、ブラジレイン：赤
図 ２. 草木染料の化学成分
12 海洋化学研究 第33巻第 1 号 令和 2 年 4 月
草木染染料は絹や毛糸等 , タンパク質を含む繊 維とは相性がよく，染まり易い．図 3 に示した操 作で，美しい色彩の絹のハンカチやマフラーが 30 分以内で完成する．一方，木綿や化学繊維を 染める場合は前処理剤が必要になるが，これらは 染色材料店で求めることが出来る．
2．無溶媒，無触媒マイクロ波合成反応 一般の有機化学反応は溶媒中で反応が行われ，
触媒や溶媒を用いる．一方，マイクロ波合成法で は無触媒，無溶媒で反応が進行する例が多い 2）．
生じたフルオレセインをアルカリ性の溶液に入 れると美しい緑色の蛍光を発する．（図参照）
フルオレセイン色素は，入浴剤や，眼科での検 図 . 草木染の
草木染染料は 等 ン ク質を とは 性がよく、染まり易い。図 に示した 作で、美しい色 の の ンカチ マフラ が
分 で 成する。一 、木 化学 を染め る は前 理 が 要になるが、これらは染色
料 で めることが出来る。
２． 、 マイクロ波 成反応
一 の 化学反応は 中で反応が行われ、
を用いる。一 、マイクロ波 成法で
は で反応が 行する例が い２）。
図 ．フルオレセインの 、 マイクロ波 成反応のスキ
生じたフルオレセインを ルカリ性の に れると美しい 色の を発する。 図参照 図 3．草木染の手順
図 . 草木染の 草木染染料は 等 ン ク質を
とは 性がよく、染まり易い。図 に示した 作で、美しい色 の の ンカチ マフラ が
分 で 成する。一 、木 化学 を染め る は前 理 が 要になるが、これらは染色
料 で めることが出来る。
２． 、 マイクロ波 成反応
一 の 化学反応は 中で反応が行われ、
を用いる。一 、マイクロ波 成法で
は で反応が 行する例が い２）。
図 ．フルオレセインの 、 マイクロ波 成反応のスキ
生じたフルオレセインを ルカリ性の に れると美しい 色の を発する。 図参照
図 4．フルオレセインの無触媒，無溶媒マイクロ波合成反応のスキーム
Transactions of The Research Institute of 13
Oceanochemistry Vol. 33 No. 1, Apr., 2020
査試薬に用いられている．
子供たちの好きなスライムに合成したフルオレ セインを入れると緑色蛍光スライムができる．手 袋をしてスライムつくりに興じる風景は例年のひ らめきときめきサイエンスの人気メニューの一つ である．
同じようにフェノールフタレインは中和反応の 酸塩基指示薬（変色域 pH 8.3 〜 10.3，塩基性側 で赤紫色）として有名であるが，フェノールフタ レインは無水フタル酸とフェノールから無溶媒合
成が可能である．
実験方法：原料の無水フタル酸粉末とレゾルシ ノール粉末をビーカーに入れる．マイクロ波加熱 を行うと両方の試薬が溶融し茶色の溶融物フルオ レセインが生じる．
この溶融物をアルカリ溶液に入れる（硼砂水溶 液）と緑色の発光を示す．ポリビニールアルコー ルを入れると緑色に光るスライムが出来上がる．
3．電子レンジで調理を楽しく！30 分でピザ作り ―最速 35 分でパン作り 村上祥子氏 さすが電子レンジ 7 章から 3）―
・パン（ピザ）生地はなぜ膨らむ ? 小麦粉に水 分を入れて温めると小麦粉に含まれる酵素が小麦 粉のでんぷんをブドウ糖と果糖に分解する．そこ にイーストが加わるとブドウ糖をさらに分解して 炭酸ガスを発生させる．その炭酸ガスが，小麦粉 のタンパク質と水分が結合して作り出す「グルテ ン組織」を膨らませ，ふっくらとしたパンを作り 出す．マイクロ波の迅速加熱で，発酵速度が速く 図 5．フルオレセインの緑色蛍光発色
フルオレセイン色素は、 、 科での
に用いられている。
子
たちの きなスライ に 成したフルオレセイン
を れると 色 スライ ができる。 をし
てスライ つくりに興じる は例年のひらめき
ときめきサイエンスの 気 の一つである。
同じようにフ ルフ レインは中和反応の 基 示 色 . 1 . 基性 で赤 色）として であるが、フ ルフ レインは
フ ル とフ ルから 成が であ
る。
実験方法：原料の無水フタル酸粉末とレゾルシ ノール粉末をビーカーに入れる。マイクロ波加熱 を行うと両方の試薬が溶融し茶色の溶融物フルオ レセインが生じる。
インガ生じる。
この溶融物をアルカリ溶液に入れる 硼砂水溶液 と緑色の発光を示す。ポリビニールアルコールを 入れると緑色に光るスライムが出来上がる。
３．電子レンジで調理を楽しく！ 分でピザ作り
― 最速３５分でパン作り 村上祥子氏 さすが電子レンジ ７章から
３―
・パン（ピザ）生地はなぜ膨らむ 小麦粉に水 分を入れて温めると小麦粉に含まれる
酵素が小麦 粉のでんぷんをブドウ糖と果糖に分解する。そこにイーストが加わるとブドウ糖をさらに分解して炭酸 ガスを発生させる。その炭酸ガスが、小麦粉のタンパ ク質と水分が結合して作り出す「グル
テン組織」を 図 . フルオレセインの緑色蛍光発色
図 ．フルオレセインの 成と るスライ 作成
図 6．フルオレセインの無溶媒合成と光るスライム作成
14 海洋化学研究 第33巻第 1 号 令和 2 年 4 月
なり，通常は 2 時間以上かかるイースト発酵過程 が 30 分に短縮される．
〈調理科学実験 ピザつくりの手順〉
① 牛乳 85 ml，バター8 g をボールに入れ，電 子レンジ（強，500 w）で 30 秒加熱．
② ドライイースト 3 g を①に入れ，よくかき混 ぜる．砂糖（大さじ 1），塩（小さじ 1/5）を加 える．
③ 強力粉 100 g の 1/3 量を②に加える．
④ 残りの強力粉をすべて加え，箸で混ぜ合わせ で持ち上げて，ひとかたまりになれば OK．
⑤ ④に軽くふたを乗せ，電子レンジ（弱 150〜
200 w）で 40 秒．
⑥ 生地を休ませる．水で濡らしたキッチンぺー パーで，軽くフタをし，温かい場所に約 10〜
15 分置く．生地が 2 倍に膨らんだら発酵終了．
さあトッピングをしてピザを作りましょう．
しっかりガス抜きをしたら，ピザのトッピング をして，電子レンジ用加熱皿で 2 分間加熱する とほかほかのピザの出来上がり！
膨らませ、 くらとし パンを作り出す。マイ クロ波の 速加熱で、発光速 が速くなり、
は 2 上かかるイースト発酵 が 分に される。
調理 実験 ピザ くりの
、 ター を ールに入れ、電 子レンジ（ 、 ）で 加熱。
ドライイースト を に入れ、 くか ぜ る。砂糖（ さじ ） 、 （小さじ 1 ）を加 る。
粉 1 の 1 を に加 る。
りの 粉をす て加 、 で ぜ合わせ で 上 て、 とか まりになれ ．）
に く を せ、 電子レンジ （ 1 2 ） で 。 生地を ませる（発酵
図 . 電子レンジ加熱による ン の発
1 分
生地を ませる。水で らし ン ーパ ーで、 くフタをし、温か に 1 1 分 く。生地が 2 に膨らん ら発酵 。さ ト ピングをしてピザを作りまし う。し かりガ ス をし ら、ピザのト ピングをして、電子 レンジ 加熱 で 分 加熱すると か かの ピザの出来上がり！
図 . ス な つくり
膨らませ、 くらとし パンを作り出す。マイ クロ波の 速加熱で、発光速 が速くなり、
は2 上かかるイースト発酵 が 分に される。
調理 実験 ピザ くりの
、 ター を ールに入れ、電 子レンジ（ 、 ）で 加熱。
ドライイースト を に入れ、 くか ぜ る。砂糖（ さじ ）、 （小さじ1 ）を加 る。
粉1 の1 を に加 る。
りの 粉をす て加 、 で ぜ合わせ で 上 て、 とか まりになれ ．）
に く を せ、電子レンジ（ 1 2 ） で 。 生地を ませる（発酵
図 . 電子レンジ加熱による ン の発
1 分
生地を ませる。水で らし ン ーパ ーで、 くフタをし、温か に 1 1 分 く。生地が2 に膨らん ら発酵 。さ ト ピングをしてピザを作りまし う。し かりガ ス をし ら、ピザのト ピングをして、電子 レンジ 加熱 で 分 加熱すると か かの ピザの出来上がり！
図 . ス な つくり
図 8．電子レンジ加熱によるパン酵母の発酵―顕微鏡観察―
膨らませ、 くらとし パンを作り出す。マイ クロ波の 速加熱で、発光速 が速くなり、
は 2 上かかるイースト発酵 が 分に される。
調理 実験 ピザ くりの
、 ター を ールに入れ、電 子レンジ（ 、 ）で 加熱。
ドライイースト を に入れ、 くか ぜ る。砂糖（ さじ ） 、 （小さじ 1 ）を加 る。
粉 1 の 1 を に加 る。
りの 粉をす て加 、 で ぜ合わせ で 上 て、 とか まりになれ ．）
に く を せ、 電子レンジ （ 1 2 ） で 。 生地を ませる（発酵
図 . 電子レンジ加熱による ン の発
1 分
生地を ませる。水で らし ン ーパ ーで、 くフタをし、温か に 1 1 分 く。生地が 2 に膨らん ら発酵 。さ ト ピングをしてピザを作りまし う。し かりガ ス をし ら、ピザのト ピングをして、電子 レンジ 加熱 で 分 加熱すると か かの ピザの出来上がり！
図 . ス な つくり
膨らませ、 くらとし パンを作り出す。マイ クロ波の 速加熱で、発光速 が速くなり、
は 2 上かかるイースト発酵 が 分に される。
調理 実験 ピザ くりの
、 ター を ールに入れ、電 子レンジ（ 、 ）で 加熱。
ドライイースト を に入れ、 くか ぜ る。砂糖（ さじ ） 、 （小さじ 1 ）を加 る。
粉 1 の 1 を に加 る。
りの 粉をす て加 、 で ぜ合わせ で 上 て、 とか まりになれ ．）
に く を せ、 電子レンジ （ 1 2 ） で 。 生地を ませる（発酵
図 . 電子レンジ加熱による ン の発
1 分
生地を ませる。水で らし ン ーパ ーで、 くフタをし、温か に 1 1 分 く。生地が 2 に膨らん ら発酵 。さ ト ピングをしてピザを作りまし う。し かりガ ス をし ら、ピザのト ピングをして、電子 レンジ 加熱 で 分 加熱すると か かの ピザの出来上がり！
図 . ス な つくり
④
膨らませ、 くらとし パンを作り出す。マイ クロ波の 速加熱で、発光速 が速くなり、
は 2 上かかるイースト発酵 が 分に される。
調理 実験 ピザ くりの
、 ター を ールに入れ、電 子レンジ（ 、 ）で 加熱。
ドライイースト を に入れ、 くか ぜ る。砂糖（ さじ ） 、 （小さじ 1 ）を加 る。
粉 1 の 1 を に加 る。
りの 粉をす て加 、 で ぜ合わせ で 上 て、 とか まりになれ ．）
に く を せ、 電子レンジ （ 1 2 ） で 。 生地を ませる（発酵
図 . 電子レンジ加熱による ン の発
1 分
生地を ませる。水で らし ン ーパ ーで、 くフタをし、温か に 1 1 分 く。生地が 2 に膨らん ら発酵 。さ ト ピングをしてピザを作りまし う。し かりガ ス をし ら、ピザのト ピングをして、電子 レンジ 加熱 で 分 加熱すると か かの ピザの出来上がり！
図 . ス な つくり
⑤
膨らませ、 くらとし パンを作り出す。マイ クロ波の 速加熱で、発光速 が速くなり、
は 2 上かかるイースト発酵 が 分に される。
調理 実験 ピザ くりの
、 ター を ールに入れ、電 子レンジ（ 、 ）で 加熱。
ドライイースト を に入れ、 くか ぜ る。砂糖（ さじ ） 、 （小さじ 1 ）を加 る。
粉 1 の 1 を に加 る。
りの 粉をす て加 、 で ぜ合わせ で 上 て、 とか まりになれ ．）
に く を せ、 電子レンジ （ 1 2 ） で 。 生地を ませる（発酵
図 . 電子レンジ加熱による ン の発
1 分
生地を ませる。水で らし ン ーパ ーで、 くフタをし、温か に 1 1 分 く。生地が 2 に膨らん ら発酵 。さ ト ピングをしてピザを作りまし う。し かりガ ス をし ら、ピザのト ピングをして、電子 レンジ 加熱 で 分 加熱すると か かの ピザの出来上がり！
図 . ス な つくり
図 7．スピーディーなピザつくり
Transactions of The Research Institute of 15
Oceanochemistry Vol. 33 No. 1, Apr., 2020
パン酵母による発酵は，分子論的には，小麦粉 に含まれるわずかの糖分を分解してアルコールと 二酸化炭素を与える酵素反応であると捉えること ができる．発生した二酸化炭素はグルテン組織の 小部屋ユニットに閉じ込められ生地が膨張する．
外部より糖分を加えると，膨張はさらに大きくな る．発酵の温度は，パン酵母の至適活性と関わる 鍵となるファクターである．
次の工程において，上述のピザ生地の製法と同 様に，パン生地をたたいて発生した二酸化炭素を 排除する．ミクロな観点からは，この間に二酸化 炭素の一部はグルテン組織に取り込まれ，パンが ふっくらと焼き上がるための基礎組織が構築され る，と捉えることができる．ガス抜きの後，パン 生地をしばらく寝かせることによって，発酵をさ らに進める．寝かせた後，生地を目的とする大き さ・形に切り分けて成形し焼成すると，ふっくら と焼きあがったパンができあがる．
パン生地の焼成工程で，パンに特有の香りや味 が生じる．これらは発酵の副産物として有機酸や エステルが生じることによる．他方，発酵で生じ たアルコールと二酸化炭素は焼成の間に生地の外 部に放出される．
パン酵母に及ぼすマイクロ波の効果を，発酵の 速度に及ぼす効果の観点からとともに，パンの香
りや味の成分をキーワードとして調べることも興 味ぶかい．
4． 電子レンジ内での放電（マイクロ波プラ ズマ現象）
電子レンジの中にシャープペンシルの芯を入れ ると先端部で発火現象がみられる．冷凍したニン ジンの角ばった部分で同じような経験をすること もある．この現象はマイクロ波による先端放電現 象で，電子レンジ内にとがった金属等を入れるの は危険で，触媒に使う金属粉末がガラスへの付着 し，破損や，発火の現象を引き起こすことが初期 のマイクロ波反応の報告にある 5）．電子レンジ内 に置かれた減圧したガラス管中での発光現象は，
封管内の希薄な気体によって，プラズマ発光が生 じたためで，マイクロ波プラズマと呼ばれる現象 で，電子レンジ内を飛び交うマイクロ波の作用が 可視化された例で，子供たちはマイクロ波の不思 議に惹きつけられる．
プラズマの原理 6） ―いろいろなプラズマ現象―
電子レンジの中はマイクロ波で満たされており，
そのエネルギーが気体をプラズマと呼ばれる状態 に変化させ，プラズマが光って見える．
原子は，陽子と電子でできており，エネルギー
小麦粉に含まれるタンパク質
グリアジン（球状）
+
グルテニン（繊維状）
↓
↓ グルテン
（粘性と弾性を有する）
図 ン生 中の ル ン の 成
― の 発 酵 の ） を
パ ン 酵 に る 発 酵 は 、 分 子 に は 、 小 麦 粉 に 含 ま れ る わ か の 糖 分 を 分 解 し て ア ル コ ー ル と 酸 炭 素 を る 酵 素 で る と る こ と が で る 。発 生 し
酸 炭 素 は グ ル テ ン 組 織 の 小 ニ ト に じ め ら れ 生 地 が 膨 す る 。
り 糖 分 を 加 る と 、膨 は さ ら に く な る 。発 酵 の 温 は 、パ ン 酵 の
と わ る と な る フ ク タ ー で る 。 の に て 、上 の ピ ザ 生 地 の 法 と に 、パ ン 生 地 を て 発 生 し
酸 炭 素 を す る 。 ク ロ な か ら は 、こ の に 酸 炭 素 の は グ ル テ ン 組 織 に り ま れ 、パ ン が く ら と 上 が る め の 組 織 が さ れ る 、と
る こ と が で る 。ガ ス の 、パ ン 生 地 を し ら く か せ る こ と に て 、発 酵 を さ ら に め る 。 か せ 、生 地 を と す る さ・ に り 分 て し す る と 、 く ら と が パ ン が で
が る 。
パ ン 生 地 の で 、パ ン に の り が 生 じ る 。こ れ ら は 発 酵 の 物 と し て 酸 ス テ ル が 生 じ る こ と に る 。 方 、発 酵 で 生 じ ア ル コ ー ル と 酸
炭 素 は の に 生 地 の に 出 さ れ る 。
パ ン 酵 に す マ イ ク ロ 波 の 果 を 、 発 酵 の 速 に す 果 の か ら と と
に 、パ ン の り の 分 を ー ー ド と し て 調 る こ と か 。
．電子レンジ での 電（マイクロ波 ラ マ ）
電子レンジの にシ ー ンシルの を入れ
ると で発 が られる。 し ニン
ジンの 分で じ うな 験をすること
る。この はマイクロ波に る 電
で、電子レンジ にとが を入れるの
図 9．パン生地中のグルテン組織の形成
―日本の伝統 発酵の科学，中島春紫著，講談社（2018） 4）を改変―
16 海洋化学研究 第33巻第 1 号 令和 2 年 4 月
が低い（小さい）場合は陽子のまわりに電子が回っ ている状態にある．エネルギーが高く（大きく）
なるにつれて，物質の状態は固体→液体→気体と 変化する．マイクロ波を照射すると気体の状態に，
さらにエネルギーを与えるために，原子・分子か ら，電子が飛び出し，陽子（プラスイオン）と電 子に分かれる．このような状態をプラズマと呼び，
固体，液体，気体に続く第 4 の物体ともいわれて いる．さらに，このとき，鮮やかな光も発せられ る（プラズマ発光） 5）．
5．電子レンジで行う実験に関する注意 身近な電子レンジで見られる，（実験できる）
マイクロ波化学反応例を紹介したが，電子レンジ の本来の目的は迅速調理であることに注意してい ただきたい．これらの実験は，原理をよく理解し た科学者の指導の下で行うのが望ましい．
実験を行うときは電子レンジの中に 300 ml 程
度のビーカーに水を入れておくことが，安全面か ら推奨される．使いやすくて安価な実験用のマイ クロ波装置の開発が望まれる．
6．マイクロ波化学と社会
化学製品の設計段階から廃棄されるまでの全ラ イフサイクルにわたって，ヒトや生態系への悪影 響を最小限にしながら経済的・効率的にものを作 ろうという活動の指針として 1994 年に「グリー ンケミストリー12 ケ条」が提唱された．
筆者らはマイクロ波化学の特徴とグリーンケミ ストリー12 ケ条を 2 本の樹木として比べて考え た 7）（図参照）．図 11 から，マイクロ波化学樹は グリーンケミストリー樹と共通点があり，環境に やさしい化学技術であることが分かる．次号では，
電磁波としてのマイクロ波の作用と，環境にやさ しい化学プロセスへの適用例について述べる．
は で、 に う 粉末がガラス の し、 、発 の を こすことが のマイクロ波 の に る３）。電子レンジ に かれ し ガラス での発光 は、
の な に て、 ラ マ発光が生
じ めで、マイクロ波 ラ マと れる で、電子レンジ を うマイクロ波の作 が
され で、子 はマイクロ波の に られる。
図 1 ラ マの原理と な ラ
ラ マの原理 ― な ラ マ ― 電子レンジの はマイクロ波で されて り その ル ーが を ラ マと れる に させ ラ マが光 て る。
原子は 子と電子でで て り ル ー が （小さ ） 合は 子のまわりに電子が
て る に る。 ル ーが く（ く）
なるに れて 物質の は 液 と する。マイクロ波を すると の に さらに ル ーを る めに 原子・分子か ら 電子が 出し 子（ ラスイオン）と電子 に分かれる。この うな を ラ マと 、
、液 、 に く の物 と われて
る。さらに このと かな光 発せられる
（ ラ マ発光）。
５．電子レンジで行う実験に する
な電子レンジで られる、 実験で る マ イクロ波 を し が、電子レンジの
来の は 速調理で ることに して
。これらの実験は、原理を く理解し の の で行うのが まし 。
実験を行うと は電子レンジの に の ビーカーに水を入れて くことが、 から
される。 すくて な実験 のマイク ロ波 の 発が まれる。
図 10．プラズマの原理と身近なプラズマ
Transactions of The Research Institute of 17
Oceanochemistry Vol. 33 No. 1, Apr., 2020
謝辞：この章では日常的に使われている電子レ ンジを用いて，マイクロ波化学の理解を深める実 験を紹介した．2012 年から行った石巻青少年化 学の祭典での展示実験 8），日本学術振興会の主催 による ひらめきときめきサイエンス （2016 年
〜2019 年）で実施した実験内容に基づいている．
実験には多くの講師の方，ボランティアの方々に 協力いただいた．ご指導，共同実験等に謝意を表 します．
文献：
1）https://www.jsps.go.jp/hirameki/
2）ベーシック機器分析化学，第 8 版第Ⅱ部マイ クロ波を用いた機器分析，p. 140‒142，化学
同人
3）村上祥子他，さすが電子レンジ！料理大全集
（講談社），7 章最速 35 分でできるパン作り 4）日本の伝統：発酵の科学，中島春紫著，講談
社
5）化学を変えるマイクロ波熱触媒 p. 15, 化学同 人
6）https://[email protected]/human/
university/vol03/vol00100.html
7）化学を変えるマイクロ波熱触媒 p. 49, 化学同 人
8）日本電磁波エネルギー応用学会機関紙 1 巻
（2015）1 号 p. 6‒12
．マイクロ波 と 化学 の から されるまでの ライ フサイクルにわたって、 生 の
を 小 にしながら 的 的にものを作ろ うという活動の として 1 に「グリーン
ストリー 12 」が され 。
らはマイクロ波 の とグリーン ス
トリー12 を 2 の として て
（図 ） 。図 11 から、マイクロ波 はグリ ーン ストリー と が り、 に さ し で ることが分かる。 では、電 波としてのマイクロ波の作 と、 に さし
ロセス の に て る。
図 11. マイクロ波 とグリーン ストリー
：この章では に われて る電子レ ンジを て、マイクロ波 の理解を める実 験を し 。 2 12 から行
の での 示実験 、 の に る らめ と め イ ンス 2 1
2 1 で実 し 実験 に て る。実 験には くの の方、 ランテ アの方 に
。 、 実験 に を し ます。
：
． : . . . e
．村上祥子 さすが電子レンジ！料理 章最速 分でで るパン作り
３． ーシ ク 分 マイク
ロ波を 分 .1 -1 2
． : . e de .
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７． を るマイクロ波熱 .1
． 電 波 ル ー 1
(2015)1 p.6-12
． の ： 発 酵 の
図 11．マイクロ波化学とグリーンケミストリー
