化学

水と油が混ざる?「エマルション」を元塾講師がわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。今回は水と油の混ざり合う「エマルション」について勉強しよう。

親水性・親油性の単元でも習ったように、水と油は混ざり合わないのが常識だよな。しかしそれが混ざり合った液体が存在するんだ。

どの家庭にもある身近なものを例に、化学に詳しいライターAyumiと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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ライター/Ayumi

理系出身の元塾講師。わかるから面白い、面白いからもっと知りたくなるのが化学!まずは身近な例を使って楽しみながら考えさせることで、多くの生徒を志望校合格に導いた。

1.水と油の相性を考える

image by iStockphoto

水と油は混ざり合わないということはご存知ですよね。まずはそれについて簡単に復習しておきましょう。

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性格がどうも合わない人同士を水と油の関係と言ったりするよな。混ざり合わないはずの物質をどうしたか可溶化できるのか、それが今回のテーマだ。

1-1.親水性

水に溶けやすい物質の例としては、砂糖や塩のような個体、アルコールのような液体がありますね。このような物質は親水性に分類されるものです。水と親しいと書いて親水性ですから、覚えやすいのではないでしょうか。

詳しくはこちらの記事をチェックしてくださいね。

1-2.親油性(疎水性)

親水性と対になるのが親油性、もしくは疎水性とよばれる性質でしたね。(厳密に言えばこの2つは意味が異なるので、関連記事を要参照ですよ。)水よりも油との相性がいい物質、水との相性が良くない物質と考えるのがいいですね。どんな例があるか考えてみましょう。

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ここまでの復習は大丈夫か?さあ、本題に移ろう!

水と油は化学的に混ざり合わないことが証明されています。容器に両方を入れ、どんなに頑張って振ってもすぐ元通りになってしまうでしょう。しかし、あるものを加えることで混ざるようになるんです。

2.エマルションとは

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エマルションはエマルジョン・乳濁液・乳剤ともよばれる液体です。通常混ざり合わないはずの溶質と溶媒が、ある物質が加わることによって粒子が均一に混ざり合った状態をいいます。

思い出してみてください。食器や衣服の油汚れはただ水で洗っても落ちませんよね。しかし石鹸という界面活性剤を用いることで水と油の成分が混ざり合い、きれいに汚れを落とすことができました。まさにこの状態がエマルションです。水を入れたコップに油を注ぐと、比重の関係で油が水の上に分離しているのが確認できるでしょう。ここに洗剤を少し加えて混ぜると、その変化がわかるはずです。なぜこのような現象が起こるのか、見ていきましょう。

2-1.乳化

2-1.乳化

image by Study-Z編集部

片方の手には油を、もう片方の手には水をつけ、さらに洗剤を1滴垂らして手をゆっくりこすり合わせてみましょう。油のヌルヌルが落ち、透明だった液体が白濁して粘度が出るのがわかりますね。これが乳化であり、混ざり合わないはずの液体が混ざり合う(乳化する)ことでエマルションになるということです。界面活性剤には水とつながりやすい部分と油につながりやすい部分、2つの相反する特徴を持っています。そのために水と油の仲を取り持ってくれるのです。

このとき、上図のように水に油が混ざる水中油滴型油に水が混ざる油中水滴型があるということを覚えておくといいですね。これらはどちらの液体にもう一方の液体が滴状に分散しているかを表したものです。最近ではさらに水滴粒子を内部に閉じこめた油滴粒子が水中に分散している水中油中水滴型というような複合エマルションも合成されています。

2-2.乳化剤

2つの液体を1つの溶液として混ぜるためには乳化剤が必要です。乳化させるための物質ということですね。これに当たるのが、先ほどから挙げている石鹸や洗剤といった界面活性剤です。化学製品については界面活性剤や物質名そのもので記載されていますが、食料品においては界面活性剤ではなく乳化剤と表記されていることが多いでしょう。これは数多くある界面活性剤のうち、人体への安全性が優先されて食品添加物として指定されたものを乳化剤と表記することができるためです。なんとなく言葉のイメージとして、界面活性剤よりも乳化剤のほうが「食用」のものだと感じませんか?

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食品の原材料表示に乳化剤が含まれていることは珍しくない。どんなものに含まれているか見てみよう。

3.身近なエマルション

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身近なエマルションの例としてマヨネーズを覚えましょう。マヨネーズは手作りできるのを知っていましたか?レシピをご紹介しますね。

卵黄1個 と お酢大さじ1 、 塩小さじ4分の1 をよく混ぜ合わせてから、サラダ油160cc を少量ずつ混ぜる。

方法を知れば意外と簡単ですよね。コツは材料をすべて常温に戻しておくことです。お酢の代わりにレモン汁を使ったり、油の種類を変えたり、マスタードや黒コショウを入れれば、それだけでオリジナルのマヨネーズが作れますよ。

ここでの乳化剤は卵黄であり、水(お酢)と油(サラダ油)を乳化してエマルション(マヨネーズ)にしてくれるというわけですね。その他にもドレッシングやバター、マーガリンなどにも乳化剤は幅広く使われていますよ。乳化することで原材料を均一に混ぜることができ、それは風味や品質を均一に保つことにもつながります。原料表示をよく見てみると意外な発見がありそうですね。

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マヨネーズは乳化の代表的な例といえるだろう。自宅でも手作りマヨネーズに挑戦してみると乳化が進む様子がよくわかるぞ。ちなみにマヨネーズや生クリームは水中油滴型、バターやマーガリンは油中水滴型に分類されるんだ。

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乳液と聞けば化粧品を思い浮かべる人も多いでしょう。英語で乳液はミルキーローションやエマルジョン、最近流行の韓国コスメでもエマルジョンという呼び方をされます。海外コスメの人気もあってか、日本でも乳液をエマルジョンということが増えてきましたね。

乳液も乳化剤(界面活性剤)を用いることでより安定した品質を保てるようになります。もちろん化粧品や洗顔料に含まれる界面活性剤は、食器用洗剤などに使われているものとは別物です。よほどの粗悪品でない限り化粧品に入っている界面活性剤が肌トラブルにつながることは稀なのでご安心ください。きちんと使用法を守り、肌質にあったものを選ぶことが大切ですよ。

マヨネーズでエマルションを理解!

マヨネーズの主な原料はお酢と油と卵です。お酢の水分と油は水と油の関係で混ざり合いませんが、そこに卵を加えることで均一な液体となりますね。この状態の液体(マヨネーズ)がエマルション(エマルジョン・乳濁液)です。また、水と油を混ぜ合わせること(お酢と油が混ざってマヨネーズになること)を乳化といい、乳化を助けるもの(卵)を乳化剤といいます。

水と油を混ぜるといえば石鹸を忘れてはいけませんね。石鹸もマヨネーズでいう卵、つまり乳化剤の役目を担います。ただし、石鹸は界面活性剤という方が自然でしょう。数多くある界面活性剤のうち、安全性が優先されて食品添加物として指定されたものを乳化剤と呼ぶのです。その他にもペンキなどの外壁塗料、接着剤にもエマルションは使用されています。たくさんのキーワードが出てきましたね。1つ1つ復習して覚えておきましょう!

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