寒天

寒天（あがら、 / ˈ eɪ ɡ ɑːr /または/ ˈ ɑː ɡ ər /）は、主にオゴノリ（Gracilaria ）とテングサ（ Tengusa ）のいくつかの種の紅藻の細胞壁から得られる多糖類からなる ゼリー状の物質である。^{[1] [2]}自然界で見られるように、寒天は、線状多糖類アガロースと、アガロペクチンと呼ばれるより小さな分子の不均一な混合物の2つの成分の混合物である。^[3] これは、特定の藻類の種の細胞壁の支持構造を形成し、沸騰すると放出される。これらの藻類は、紅藻門に属する寒天植物として知られている。^{[4] [5]} 食品グレードの寒天を加工するとアガロペクチンが除去され、市販の製品は基本的に純粋なアガロースである。

寒天はアジア全域でデザートの材料として、また微生物学研究のための培養培地を入れる固体基質として使われてきました。寒天は下剤、食欲抑制剤、ゼラチンのビーガン代替品、スープの増粘剤、フルーツジャム、アイスクリーム、その他のデザート、醸造の清澄剤、紙や布の糊付けなどに使用できます。^{[6] [7]}

「寒天」という語は、ゼリーの原料となる紅藻類（Gigartina、Eucheuma、^[8] Gracilaria ）のマレー語名である「agar-agar」に由来しています。[ ^{9] [10]}また、寒天（日本語：寒天）（ 「寒曬心太」というフレーズから）、Japanese isinglass、China grass、Ceylon moss、Jaffna mossとしても知られてい ます。[ 11 ] Gracilaria ^edulisまたはその同義語であるG. lichenoidesは、特にagal-agalまたはCeylon agarと呼ばれます。^[12]

大型藻類は沿岸文化、特に東南アジアで広く食用とされてきた。^{[13] [14]}フィリピンでは、タガログ語でグラマン（別名グラマン、ガルガラオ、グラマン・ダガット）として知られるオゴノリが何世紀にもわたって収穫され、食用とされてきた。生食用と天日干ししてゼリー状に加工して食べられた。最も古い歴史的証拠は、イエズス会の司祭フアン・デ・ノセダとペドロ・デ・サンルーカルによる『タグラ語の語彙』（1754年）であり、その中でゴラマンまたはグラマンは「海に生えるジャムのような保存食を作るためのハーブ」と定義され、さらにゼリーを使った食べ物を指すギノラマンという項目もある。 ^{[15] [16] [14]}

グソ ( Eucheuma spp.)由来のカラギーナンもゲル状に固まりますが、ビサヤの人々の間でも同様に使用されており、さらに古い『Diccionario De La Lengua Bisaya, Hiligueina y Haira de la isla de Panay』に記録されています。アウグスティヌスの宣教師アロンソ・デ・メントリダの『y Sugbu y para las demas islas』（1637年頃）（スペイン語）。メントリダ氏は本の中で、グソを溶けるまで調理し、その後固まって酸っぱい料理になると説明している。^[17]

インドネシアのマルク諸島のアンボン島では、オゴノリから寒天を抽出し、漬物やソースとして食べています。^[14]また、ゼリー状の海藻は、東南アジアのリアウ諸島やシンガポールの海岸に住むマレー人コミュニティによって何世紀にもわたって好まれ、採取されていました。19世紀の記録によると、乾燥したオゴノリは、イギリス領マラヤから中国への大量輸出品の一つでした。寒天から作られた湿布は、ジョホールとシンガポールでも、膝関節の腫れや傷に使用されていました。 ^{[14] [18]}

寒天が日本で食品添加物として使われ始めたのは、1658年に現在の京都市伏見区の宿屋を営んでいた美濃太郎左衛門（みのたろうざえもん）が発見したとされる。伝説によると、彼は余ったところてんを捨てたところ、冬の夜に凍って固まることに気づいたという。^[19]

寒天は1859年にフランスの化学者アンセルム・パヤンによって初めて化学分析されました。彼は海藻のテングタケから寒天を得ました。^[20]

19世紀後半から、寒天は様々な微生物を培養するための固形培地として使われるようになりました。寒天は、1882年にロベルト・コッホの研究室で助手として働いていたドイツの微生物学者ヴァルター・ヘッセが、妻のファニー・ヘッセの提案により、微生物学での使用について初めて記述しました。^{[21] [22]}寒天は融点が高いため、すぐにゼラチンに取って代わり、微生物学の培地のベースになりました。これにより、培地が液化することなく、微生物を高温で培養することができました。^[23]

微生物学における新たな用途が見出されたことで、寒天生産量は急速に増加した。この生産は日本が中心となり、第二次世界大戦までは世界の寒天のほとんどを生産していた。^[24]しかし、第二次世界大戦の勃発により、多くの国が微生物学の研究を続けるために国内に寒天産業を設立せざるを得なくなった。^[24]第二次世界大戦の頃は、年間約2,500トンの寒天が生産されていた。^[24] 1970年代半ばまでに、世界の生産量は劇的に増加し、年間約10,000トンに達した。^[24]それ以来、寒天の生産量は不安定で、時には過剰利用される海藻群落のために変動している。^[25]

寒天は、アガロースとアガロペクチンという2種類の多糖類の混合物から成り、アガロースが混合物の約70%を占め、アガロペクチンが約30%を占めています。^[26]アガロースは線状ポリマーで、アガロビオースというD-ガラクトースと3,6-無水-L-ガラクトピラノースからなる二糖類の繰り返し単位で構成されています。 ^{[27]アガロペクチンは、より少量で存在するより小さな分子の不均一な混合物であり、}硫酸塩、グルクロン酸、ピルビン酸などの酸性側基で高度に修飾されたD-ガラクトースとL-ガラクトースの交互単位で構成されています。^{[28] [26] [27]}

寒天はヒステリシスと呼ばれる現象を示し、水と混ぜるとゲル化点と呼ばれる約32～42℃（305～315 K、90～108 °F）以下で固まってゲルを形成し、融点と呼ばれる85℃（358 K、185 °F）以上で溶けます。 [ ^29]ヒステリシスとは、ゲル化点と融点の温度に差がある性質のことです。^[30]この性質により、比較的高温でも溶けやすく、ゲルの安定性も良好です。^[31]多くの科学的用途では人体温度（37℃）に近い温度で培養する必要があるため、寒天はゼラチンなどこの温度で溶ける他の固化剤よりも適しています。^[32]

寒天は天然の植物性ゼラチンです。^{[33] [34]}洗浄して乾燥させたストリップとして、または粉末の形でパッケージで販売されている場合は、白色で半透明です。 ^{[33] [35]ゼリー、 [36]} プリン、カスタードを作るのに使用できます。^[37]ゼリーを作るときは、固形物が溶けるまで水で煮ます。次に、甘味料、香料、着色料、果物や野菜を加え、液体を型に注ぎ、デザートや野菜のアスピックとして提供したり、ケーキのゼリーの層など他のデザートと組み合わせたりします。^[35]

寒天は約80%が食物繊維なので、整腸剤として働きます。^[38]寒天の膨張性は、寒天ダイエット（寒天[ ^5] ）などのアジアでの流行ダイエットの背景となっています。摂取すると、寒天は3倍の大きさになり、水分を吸収します。これにより、消費者は満腹感を覚えます。

寒天は日本料理で、小さな角切りの寒天ゼリーを様々な果物や他の材料と一緒に器に入れて提供されるデザート、あんみつに使われます。 ^{[出典が必要]また、寒天は}水ようかんという人気の日本食の主材料でもあります。 ^{[出典が必要]}フィリピン料理では、サゴット・グラマンやサマラミグなどの様々なグラマン菓子のゼリーバーや、ブコ・パンダン、寒天フラン、ハロハロ、フルーツカクテルゼリー、様々なフルーツサラダに使用される黒と赤のグラマンなどのデザートに使われます。^{[出典が必要]}ベトナム料理では、タックと呼ばれる味付けした寒天の層で作られたゼリーは人気のデザートで、特別な機会には華やかな型で作られることが多いです。^{[出典が必要]}インド料理では、寒天はデザートを作るのに使われます。^{[引用が必要]}ビルマ料理では、チャウチャウと呼ばれる甘いゼリーが寒天から作られます。^{[引用が必要]}寒天ゼリーは台湾のタピオカティーで広く使用されています。^{[引用が必要]}

寒天は、ジャムやマーマレードのペクチンの添加物（または代用）として、また優れたゲル化特性を生かしてゼラチンの代用として、またスフレやカスタードの強化成分として使用できます。寒天のその他の用途は、ロシア料理のプチチェ・モロコ（鳥のミルク）です。これは、ケーキのフィリングとして、または個別のお菓子としてチョコレート グレーズをかけた 濃厚なゼリー状のカスタード（または柔らかいメレンゲ）です。

寒天は、スープ、ソース、その他の液体を澄ませる料理の技法であるゲル化剤としても使用されます。メキシコには寒天ゼラチンで作られた伝統的なキャンディーがあり、そのほとんどはメロンやスイカのスライスに似たカラフルな半円形で、砂糖で覆われています。スペイン語では、 Dulce de Agar（寒天菓子） として知られています。

寒天は、認証されたオーガニック食品において増粘剤、ゲル化剤、テクスチャー剤、保湿剤、乳化剤、風味増強剤、吸収剤として使用される非有機/非合成添加物として認められています。^[39]

寒天プレートまたはペトリ皿は、寒天と他の栄養素の混合物を使用した成長培地を提供するために使用され、細菌や真菌などの微生物を培養し、顕微鏡で観察することができます。寒天は多くの生物にとって消化できないため、微生物の成長は使用するゲルに影響を与えず、安定した状態を保ちます。寒天は通常、成長培地として使用する前に水と混ぜてゼラチンと同様に調製できる粉末として市販されています。栄養素は通常、微生物の栄養ニーズを満たすために添加されます。栄養素の配合は、正確な組成が不明な「未定義」の場合もあれば、正確な化学組成がわかっている「定義済み」の場合もあります。寒天は、滅菌培地ディスペンサーを使用して分配されることがよくあります。

さまざまな藻類からさまざまな種類の寒天が作られます。それぞれの寒天には、さまざまな目的に適した独自の特性があります。寒天はアガロース成分を含んでいるため、固まります。アガロースは加熱すると溶けて固まる可能性があります。この特性のため、これらは「物理ゲル」と呼ばれます。対照的に、ポリアクリルアミドの重合は不可逆的なプロセスであり、結果として得られる製品は化学ゲルとして知られています。

様々な微生物の増殖を促す様々なタイプの寒天があります。栄養寒天は、あらゆる非偏好性微生物の培養を可能にする許容寒天です。細菌用の栄養寒天として一般的に使用されているのは、細菌の増殖に使用される栄養豊富な培地である溶原性培養液を含むルリア・ベルターニ（LB）寒天です。 ^{[40]さらに、塩分含有量の高い2216マリンブロス（MB）寒天は、ビブリオ属のような従属栄養海洋細菌の増殖に最適化されており、テリフィックブロス（TB）寒天は、}大腸菌を非選択的に高収量で培養するために使用されます。より一般的には、強化培地は、偏好性微生物の増殖に必要な栄養素が注入された寒天の一種です。寒天培地にはさまざまな種類がありますが、酵母エキスはすべての細菌細胞型に窒素源を提供する主要栄養素であるため、すべての種類に共通する成分です。

他の好みの激しい微生物には、馬や羊の血液、血清、卵黄などの異なる生物学的液体の添加が必要になる場合があります。^[41]寒天培地は選択的にも使用でき、目的の細菌の増殖を促進し、他の細菌の増殖を阻害するために使用できます。さまざまな化学物質を添加して、特定の種類の細菌や特定の特性を持つ細菌に好ましい環境を作り、他の細菌の増殖には適さないようにします。たとえば、抗生物質耐性プラスミドを持つ細菌を選択するクローニング実験では、抗生物質を添加できます。^[42]抗生物質処理寒天に加えて、他の選択寒天培地および指示薬培地には、TCBS寒天とマッコンキー寒天があります。チオ硫酸クエン酸胆汁酸塩スクロース（TCBS）寒天は、スクロース代謝に基づいてビブリオ属の種を区別するために使用されます。これは、培地中のスクロースを代謝して pH を変化させるのは一部の菌だけであるためです。ゲルに含まれる指示薬染料は、ゲルの色が緑から黄色に変化することで、pH の変化を視覚的に表示します。マッコンキー寒天培地には胆汁酸塩とクリスタルバイオレットが含まれており、グラム陰性細菌を選択的に増殖させ、乳糖代謝特性を示す pH 指示薬染料を使用して種を区別します。

ゲルである寒天またはアガロース培地は多孔質であるため、微生物の運動性と可動性を測定するために使用できます。ゲルの多孔性は培地中のアガロースの濃度に直接関係しているため、実験目的に応じて、さまざまなレベルの有効粘度（細胞の「視点」から）を選択できます。

一般的な同定アッセイでは、栄養寒天ブロックの奥深くで微生物のサンプルを培養します。細胞はゲル構造内で成長しようとします。運動性種は、ゆっくりではありますがゲル全体を移動できるため、浸透速度を視覚化できます。一方、運動性のない種は、侵入性の初期サンプル堆積によって生じた空の経路に沿ってのみ成長を示します。

走化性および化学運動の測定によく使用される別のセットアップでは、アガロースゲル層を細胞集団と化学誘引物質の間に配置して、アガロース下細胞移動アッセイを使用します。ゲルへの化学誘引物質の拡散によって濃度勾配が形成されると、移動に異なる刺激レベルを必要とするさまざまな細胞集団が、勾配に沿って重力に逆らってゲルを上向きにトンネルする様子を、顕微鏡写真を使用して経時的に視覚化できます。

研究用寒天は、植物生物学で広く使用されています。これは、必要に応じて栄養素やビタミンの混合物を補充することで、滅菌状態（種子も滅菌されている場合）でペトリ皿内で苗を発芽させることができるためです。Arabidopsis thalianaの栄養素やビタミンの補充は、ほとんどの実験条件で標準的です。一般的には、 Murashige & Skoog (MS) 栄養素混合物と Gamborg の B5 ビタミン混合物が使用されます。1.0% 寒天/0.44% MS+ビタミン dH ₂ O 溶液は、通常の成長温度間の成長培地に適しています。

寒天を培地として使用する場合、寒天の凝固はpHに依存することを知っておくことが重要です。凝固に最適な範囲は5.4〜5.7です。^{[43]通常、pHをこの範囲まで上げるには水酸化カリウムの適用が必要です。一般的なガイドラインは、GM 250 mlあたり約600μlの0.1M KOHです。この混合物全体は}、オートクレーブの液体サイクルを使用して滅菌できます。

この培地は、特定の濃度の植物ホルモンなどを適用して特定の成長パターンを誘発するのに適しています。必要な量のホルモンを含む溶液を簡単に用意し、それを既知の量の GM に加え、極性ホルモンを溶解するために使用された可能性のある溶媒をオートクレーブで滅菌して蒸発させることができます。このホルモン/GM 溶液は、発芽した苗や黄化苗を植えたペトリ皿の表面全体に広げることができます。

しかし、コケ類 ヒメツリガネゴケを用いた実験では、ゲル化剤（寒天またはゲルライト）の選択が植物細胞培養の植物ホルモン感受性に影響を与えることが示されています。^[44]

寒天は次のように使用されます。

• 歯科における印象材として。
• 組織標本を正確に配向し、寒天包埋によって固定するための媒体として（特に小さな内視鏡生検標本に有用）組織病理学的処理に使用される^[45]
• 電気化学で使用するための塩橋とゲルプラグを作成します。
• アリ飼育箱では砂の透明な代替品として、また栄養源として使用されます。
• 幼児が遊ぶための粘土を作るための天然成分として。
• 有機農業におけるバイオ肥料成分として認められている。^[46]
• 免疫学における沈降反応の基質として。
• さまざまな時期に、写真乳剤のゼラチンの代用品として、銀紙の製造におけるクズウコンの代用品として、レジストエッチングにおける魚膠の代用品として使われました。 ^[47]
• 磁気共鳴エラストグラフィーにおける組織の機械的特性を模倣するMRI弾性ゲルファントムとして^[48]

テングサ寒天培地は主に細菌培養プレートに使用されます。オゴノリ寒天培地は主に食品用途に使用されます。

2016年、日本の企業であるAMAMは、石油ベースのプラスチック包装の代替品として、寒天ベースの商業用包装システム「Agar Plasticity」のプロトタイプを開発しました。 ^{[49] [50]}

• ウィクショナリーの「寒天」の辞書定義