硝酸塩、亜硝酸塩、ニトロソアミン：最新の研究と保存料の歴史
最近、すべての食品添加物が定期的に体系的な再評価を受けていることを知りました。以前の研究成果が更新され、時折、ADI（許容一日摂取量）が見直されることもあります。EFSAによる亜硝酸塩（E 249-250）と硝酸塩（E 251-252）の再評価の中で、私はようやく自身の理解を深めました。このレビューでは、最も悪評を受ける保存料である亜硝酸ナトリウムと硝酸塩の利点とリスク、特に人間の健康に与える長期的な影響について客観的に説明しようと思います。
読むのが面倒な方のために、記事の最後に要点をまとめた短い要約があります。
この資料は、エビデンスに基づく科学と医学のデータに基づいています。文献リスト、リンク、および資料の翻訳は記事の最後にあります。
なぜ食品に硝酸塩と亜硝酸塩が添加されるのか？
亜硝酸塩と硝酸塩の塩は、ボツリヌス毒素を生成する微生物やその他の危険な病原体に対する防腐剤および抗菌剤として肉製品に添加されます。また、E-250の添加は、製品に特有の風味と色合いを与えるというボーナスもあります。
なぜ肉なのか？ クロストリジウム・ボツリヌスにとって理想的な環境は、空気のない状態、温暖さ、湿気です。例えば、ソーセージや漬物の瓶のような場所です。ちなみに、亜硝酸塩のおかげで、工業的な肉製品は過去50年間、ボツリヌス中毒の発生源リストの後ろの方に位置しています。中毒の発生源リストの先頭には家庭で漬けたキノコがいます。
処理された肉が持つピンク色は、ミオグロビンという色素と加えられた亜硝酸塩との反応の結果です。亜硝酸塩から生成される亜酸化窒素が色素と反応し、それを別の形、すなわちニトロソヘモクロムに変換するのです。
処理された肉のピンク色はNO3と肉の色素の反応の結果です。
ドクターサラミだけではない。硝酸塩と亜硝酸塩の実際の源
野菜と飲料水が食事における硝酸塩の主な供給源であり、添加された保存料は全体の量の5%未満にとどまることがわかっています。水中における硝酸塩は、微生物の働きによって、土壌中のアンモニアが酸化されることによって生じます。アンモニアの源は、分解される植物、フン、浮遊する排気ガスや燃焼生成物、窒素肥料です。
窒素肥料の使用が普遍的に減少しているにもかかわらず、地下水中の硝酸塩の量は減少しません。どうやら、硝酸塩は主な汚染源ではないようです。ちなみに、一般的に水道水には、個人の井戸や水源よりもずっと少ない硝酸塩が含まれています。
バランスのとれた食事は、葉野菜が豊富であれば硝酸塩の基準値を大幅に超える可能性があり、それは正常です。
特筆すべきは、野菜における亜硝酸塩のレベルは保存中に上昇するのに対し、肉製品では逆に減少し、亜酸化窒素（NO）に変化することです。化学のセクションではこれについて詳しく説明します。
これらの重要な添加物に対する見方は一様ではなく、保存料に対する恐れはメディアによって常に煽られており、深く理解したいと思う人はあまりいません。
野菜と果物における硝酸塩
葉野菜は、1kgの新鮮な野菜あたり1000mgを超える硝酸塩を含むことがあります。特に高い数値を示す野菜には、私たちがよく知っているセロリ（3500mg/kg）、レタス、ビート、ほうれん草（4259mg/kgまで）、ルッコラ、マングールドなどがあります。濃度は、栽培地域、季節、肥料の使用、植物の種類によって異なります。比較のために、加工肉製品には、1kgあたり0.2mgから450mgの硝酸塩が含まれています。
食品における硝酸塩の含有量については、Dietary nitrate and nitrite: Benefits, risks, and evolving perceptionsのレビューを2.5節で読んでください（記事の最後にロシア語のテキストのリンクがあります）；IARCのモノグラフvol.94、ページ46-100；Food sources of nitrates and nitrites: the physiologic context for potential health benefits, Am J Clin Nutr 2009 90:1–10 American Society for Nutrition。
一例を挙げますと、ビートジュースは血圧を下げ、血管を強化します。数字を見てみましょう：1日2杯のビートジュースを摂取すると収縮期血圧が5.4mmHgから12mmHgに下がり、拡張期は10mmHgまで下がります。この量のビートジュースには、硝酸塩の一日摂取基準の154%から630%が含まれています。オーガニックのビートジュース1杯の硝酸塩のレベルは、日常の基準の70%から672%の間で、無機物では142%から1260%の範囲です。
これは単なる数字であり、硝酸塩の量そのものは何も教えてくれません。なぜなら、一部の野菜や果物におけるアスコルビン酸、一次アミン、フェノール化合物の高い含有量が、硝酸塩の前駆体である亜酸化窒素（NO）から他の化合物、特にニトロソアミンが形成されるのを妨げるからです。この特性は研究され、安全なバージョンの添加物E-250の開発に利用されました（後述）。
伝統的な日本の食事は、平均して体重1kgあたり18.8mgの硝酸塩を含み、ADIは3.7mg/kgの基準となっています。臨床の観察下で日本の食事を提案されたヨーロッパ人を対象にした研究では、拡張期血圧が平均して5単位減少しました。
「硝酸塩」を含む植物はバランスの取れた食事の一部であり、食品工業は新しいものをもたらしたわけではありませんが、自然由来の保存料の悪影響を管理することに成功しました。
様々な機器、いわゆる「硝酸計」に関しては、 ロスプトレブナゾール でご覧ください。
マーケティングの逆説：保存料の代わりにセロリ
カナダとアメリカでは、E-250の代わりにセロリ粉（自然の硝酸塩蓄積剤）を使ったソーセージが大人気です。これらのソーセージは、化学合成された保存料よりも健康的だと宣伝されています。
これらのソーセージの亜硝酸塩の量は、規制を上回る可能性すらあります。
「グリーン」な食品を選ぶ消費者は、ほうれん草、セロリ、ビートジュースをショッピングカートに入れ、これらの野菜に同じ化学化合物が含まれていることを無意識のうちに無視しています（その量は「化学」添加物の基準を何倍も超える可能性があるのです）。
セロリソルトまたはセロリ粉 - E-250の超亜硝酸塩の代替品で、製品のコストを数倍に引き上げます。
アメリカ農務省は、「オーガニック」や「ナチュラル」というラベルの食品の成分を厳しく規制しています。合成成分を含んではいけません。しかし、製品が美味しく、見栄えが良く、安全であり続けるためには、保存料や着色料を追加する必要があります…それはセロリ粉やアセロンチェリーとして、硝酸塩を亜硝酸塩に変える細菌文化と混合されています。最終的なオーガニック製品にも、同じ販売基準を満たすために、E-250と同じ濃度の保存料が含まれる必要があります。
硝酸塩と亜硝酸塩の歴史：紀元前200年から現代まで
肉の塩漬けは5000年前から行われていましたが、硝酸塩の塩の使用に関する最初の証拠は、紀元前200年頃のローマ人にまで遡ります（紀元前850年のホメロスのデータもあります）。ローマ人はギリシャ人から肉を塩漬けする方法を学びましたが、彼らは特定の水源からの塩が肉の鮮やかなピンク色を生むことに気づき、その香りを高めることも発見しました。
紀元2世紀のローマのレリーフ
ずっと後になって、「汚染物質」としての塩は硝酸カリウム（以前はケイ酸塩と呼ばれていた）として同定されました。硝酸塩の化学組成は、アントワネット・ラボワジエ自身が特定しました。歴史的な出来事について詳しく触れられないのは残念です。
**産業革命以前、硝酸塩は自然の供給源からのみ得られていました。**全世界に広がる鉱床、尿や灰、コウモリの糞、さまざまな有機物や土壌などです。硝酸塩が火薬の材料として使用される前から、肉やソーセージの保存に利用されていました。肉の保存は経験と精密さを必要とする科学であり、保存料の正しい使用がなければ、製品の外観や味、さらには消費者の生命にまで影響を与えることがありました。
20世紀20年代の肉の保存に関する古典的な文献。
硝酸塩NO3が保存料であった時代、その亜硝酸塩NO2への変換が常に効率的に行われるわけではなく、その結果、製品中の硝酸塩レベルが不十分だったり、逆に過剰になったりすることがありました。
硝酸塩の働きを理解することができたのは19世紀末のことです。1891年、エド・ポレンスキー博士は、一部の細菌の作用によって硝酸塩が亜硝酸塩に変わることを発見しました。この発見は世界を変えました。なぜなら、亜硝酸塩こそが肉の保存と色合いを左右することが分かったからです。その際、ボツリヌス中毒の主要因であるクロストリジウム・ボツリヌスの抑制も明らかになりました。
20世紀の肉の注射消毒。
第一次世界大戦はさまざまな影響をもたらしました。軍隊には、保存が良い缶詰が必要でしたが、弾薬の方が重要でした。いくつかの国で食品産業における硝石の使用が武器生産のために禁止され、肉屋は亜硝酸塩に切り替えることを余儀なくされました（詳細な歴史については
こちら
を参照）。
1923年、ナトリウム亜硝酸塩の最小レベルが、細菌の効果的な抑制と製品の品質改善に必要なものであることが明らかにされる実験が始まりました。その結果、大規模な軍事用ストックのナトリウム亜硝酸塩、いわゆる「プラハの塩」の販売が始まりました。この製品は現在も「Powder Prague」というブランド名で取引されています。
「陰謀」もありました。FDAの許可が下りる前の1905年、亜硝酸塩は密かに保存料として添加されていました。
WHOは1962年に初のADIを硝酸塩に設定しました。FDAの報告書によれば、この制限を基に、WHOは体重1kgあたり0.5グラムのナトリウム硝酸塩がラットや犬にとって安全であると計算し、規則に従ってこの数値は100で割られ、絶対に安全な人間の1日の摂取量は体重1kgあたり3.7mgのナトリウム硝酸塩となりました。
現代のこれらの保存料に対する偏見は1960年代から70年代にかけて生まれ、動物実験によってニトロサミンの発がん性潜在能力が示されたことから来ています（ニトロサミンについての詳細なセクションがあります）。
解決策が見つかりました。レシピには抗酸化物質が追加されました：ビタミンE、アスコルバートナトリウム、またはその異性体エリスロバートなどです。これらは肉の熱処理時にニトロサミンの形成を防ぎます。それにもかかわらず、亜硝酸塩への激しい否定的な意見は、感情的な報道を扱うメディアによって永続化され、反論は避けられました。
1980年代には、窒素酸化物とその代謝物が多くの生理学的プロセスにおいて重要であることが理解され、硝酸塩と亜硝酸塩の役割が再検討されました。しかし「亜硝酸塩は癌を引き起こす」という主題はさまざまな理由で何度も持ち出され続け、添加物の安全性に関する証拠は増えましたが、一般公衆を納得させることはできませんでした。その一方、ボツリヌス中毒の発生は非常に稀な現象となり、これはすべて亜硝酸塩ベースの保存料のおかげです。
亜硝酸塩の歴史的な使用に興味がある方は、こちらをお読みください： Nitrate and Nitrite – their history and functionality 。
一酸化窒素 (NO)、亜硝酸塩及び硝酸塩の化学
硝酸塩 NO3 は、環境中に広く存在するイオンです。これは一酸化窒素 (NO) から形成されます。NOは自然の化合物で、体内でアミノ酸アルギニンから合成され、食品や水を通じて外部からも供給されます。
硝酸および亜硝酸は窒素循環の一部であり、硝酸は細菌やその他のプロセスの影響で酸素分子を失うことで亜硝酸に変換されます。 窒素循環はN-ニトロサミン、N-ニトロアミド、その他の窒素化合物を含みます。
一酸化窒素の生理学的プロセスにおける役割は非常に大きいです。NOはシグナル分子として機能し、細胞膜を簡単に通過し、受容体タンパク質と相互作用し、細胞内の「イベントの伝達」に関与します。この化合物は複数のプロセスに同時に影響を与えます（多面相シグナル分子）。
一酸化窒素とその代謝物の主な役割：
- 動脈圧と血流を調整します（心臓病治療での硝酸塩の点滴やニトログリセリンを思い出してください）；
- 血管のトーンを保ちます；
- 血小板が結合するのを防ぎます；
- 神経インパルスの伝達やミトコンドリアのエネルギー過程、免疫系や内分泌系、網膜の機能に関与します；
- 虚血からの血管修復が迅速に行われ、NOは血管平滑筋の弛緩にも関与します；
- 微小血管炎症を軽減します；
- 酸化ストレスを和らげます；
- 胃腸管内で保護的な粘液の生成と、胃粘膜への血流を増加させます；
- 第二型糖尿病及びメタボリックシンドロームのリスクを低下させます（現時点では実験動物のみにおいて証明されています）。
- 現在、一酸化窒素の肝臓および心筋再生への効果が研究されています。 嚢胞性線維症、聴覚障害、群発頭痛との関連も模索されています（ニトレート製剤の最も一般的な副作用です）。
体内での硝酸塩の変化
人間の体内での硝酸塩の生合成は80年代に初めて記述されました。モノオキシド窒素は硝酸塩および亜硝酸塩に酸化することができ、後者は部分的に活性のあるNOに還元され、血液、尿および組織に存在します。
食品や水から吸収された硝酸塩の一部は無変化の状態で排出されます。口腔内の細菌は食物から一部の硝酸塩を取り込み、噛むときに亜硝酸に変換します（6-7%）、さらに唾液腺を通過します（最大25%）。唾液中のNO3のレベルは血漿の20倍にも達することがあります。
なぜ硝酸塩の取り込みメカニズムが必要なのか？ これは一つの免疫の形態であるという理論と、それを支持する研究があります。食事から得られたNO3がNO2に変換されることで、外部の病原体や、胃の攻撃的な環境に生息するものから守ることができるとされています。また、この安定した亜硝酸（半減期は5-8時間）の中から、体はいつでも不足時に一酸化窒素を合成することができます（半減期は0.05から1.18ミリ秒）。
食品からの硝酸塩は、アルギニンの補完的な窒素源として機能します。 ところで、細菌に関しては、食後の口腔のうがいが血漿中の亜硝酸塩の量を減少させ、ラットや人間の血圧をわずかに上昇させます。
亜硝酸塩は出産後の最初の日に母乳の化学組成に含まれます。新生児はほぼ1mg/kg体重を毎日摂取しますが、これはADIを10倍以上上回ります。母乳中の亜硝酸塩は、赤ちゃんが自身の微生物叢が定着する前に有害な細菌から守る役割を果たし、また、一酸化窒素の供給源としても機能し、低酸素を防ぎます。
体内の化合物の代謝は炎症プロセスに影響されます。感染、寄生虫、および自己免疫炎症性疾患は一酸化窒素、硝酸塩、および亜硝酸塩の生合成を増強します。
胃液中のNO2のレベルは、その酸性度と直接関連があります - 酸が不足する場合、胃内で成長する細菌が増加し、NO3を還元します。これにより、硝酸塩のレベルが上昇する複雑な連鎖反応が引き起こされます。腎臓や膀胱内の病原性細菌も同様のことができます。
還元された一部の窒素化合物は、突然変異の速度を上昇させたり、細胞のアポトーシスを促進したりすることがあります。悪影響は、体外から取り込まれた硝酸塩の量や、私たちの微生物叢が一酸化窒素から合成した硝酸塩の量に直接依存しています。
少量の亜硝酸塩は、ニトロサミンと呼ばれる一群の化合物に変わる可能性があります。いくつかのニトロサミンは発がん性の潜在能力を持っています。IARC第94号のモノグラフでは、硝酸塩および亜硝酸塩の生化学および薬理学が4.1節「吸収、分布、代謝、および排出」で詳述されています。
医療における硝酸塩の応用は、スウェーデン薬理学研究所の出版物「Inorganic And Organic Nitrates As Sources Of Nitric Oxide」の1.3.1節に記述されています。
硝酸塩、亜硝酸塩、ニトロサミンと癌
一酸化窒素およびその誘導体の癌原性における役割は50年以上にわたり積極的に研究されています。亜硝酸塩と硝酸塩自体は癌を引き起こすわけではありませんが、ニトロサミンという発がん性化合物を生成する可能性があります（IARCの報告書の4.3節を参照）。
2010年に国際癌研究機関（IARC）は、亜硝酸塩を[tooltip tip=“このカテゴリーは、ヒトに対する発がん性の証拠が限られているエージェントのために使用され、実験動物に対する発がん性の証拠は十分ではありません。”]グループ2B[/tooltip]: 人間に対して発がん性の可能性がある、の一員として認識しました。ここには「夜勤労働」や「ディーゼルエンジンの排気」が含まれます。ほとんどの研究において、実験動物はチューブまたは飲料水を通じて亜硝酸塩に曝露されていました。対照群との比較では腫瘍の発生が認められません（ 報告書 IARC）。しかし、現在、人間に対するリスクは、食料品からのニトロサミンの供給だけでなく、労働環境、喫煙などの条件も一緒に考慮されています。
FDAはこの潜在的な影響を考慮し、亜硝酸塩の許容される最大含有量を700ppm（0.07%）に制限しました 1 。さらに、エリスロバートやアスコルバートといった抗酸化剤が添加されることで、ニトロサミンの生成が防がれます。
外部からの亜硝酸塩は、ごくわずかな量で健康に危険を及ぼすことはありません。 実際に、ほとんどの亜硝酸塩は体内で他の窒素化合物から合成されます。大部分の消費者にとって、これは肉の保存料の安全性について知っておくべきすべてですが、なぜさらに深く掘り下げないのか！? このテーマに関して科学が知っていることは、IARC報告書第94巻の第2-5節に集約されています。
窒素化合物の体内での影響は、特定の触媒や阻害因子、炎症の有無、環境のpH、硝酸塩やニトロサミンを生成できる細菌の種類と量に依存します。そのため、腫瘍に関する研究はしばしば完全に反対の結果を示すことがあります（こうした実験に使用される特別な系統のラットは、さまざまな癌の形態に対する感受性を持つよう選ばれています）。
窒素の濃度および腫瘍周囲の組織の種類に応じて、窒素は変異した細胞の増殖を抑制することも、逆に促進することもあります。 高濃度のN-ニトロ化合物は、いくつかの動物で突然変異や胚発育の異常を引き起こします。 コロレクトラル癌の発生リスクが高いことと赤肉及び肉製品の高消費との関連が存在します（「高消費」とは何を意味するのか、私は未だに調べていません）。私たちが利用できるのは疫学データのみであり、人間を対象とした本格的な研究を行うことはできません。このデータによると、発癌過程における窒素化合物の役割は、最終的には確認されていません。
「タバコ」に関連する癌の研究は、タバコやタバコの煙に多く含まれるニトロサミンの発癌性を明らかにしました。ノルニコチンと亜硝酸塩は、特異的なタバコのニトロサミン発癌物質であるN-ニトロソノルニコチン（NNN）に変わります。これは食品や環境には存在せず、タバコの煙やニコチンに基づく依存症治療薬にのみ含まれています。喫煙者の尿中のN-ニトロソノルニコチンの量と食道癌のリスクとの関連は非常に高いです。もしあなたがタバコを吸っていてもE-250のためにソーセージを食べないのであれば…
ここで、2つの長期研究を紹介します。100匹のラットを3つのグループに分け、生活開始から2年間、総日常食の中で0%、2.5%および5%の硝酸ナトリウムを与えました（体重1kgあたり0、1259および2500mgの硝酸ナトリウムに相当）。発癌性に関する十分な根拠は得られませんでした。
亜硝酸ナトリウムは、米国国立毒性プログラムによって2年間、マウスとラットでテストされ、100匹が4つのグループに分けられました。水に日々0、35、70または130mgの亜硝酸ナトリウム/kg体重を雄に、40、80、または150mgの亜硝酸ナトリウム/kg体重を雌に添加しました。アミンやアミドとの組み合わせ時にのみ発癌性が証明され、一部の雄に関しては結果が相反するものでした。
亜硝酸塩とメトヘモグロビン血症
メトヘモグロビン血症は、亜硝酸塩がヘモグロビンと反応するときに発生し、ヘモグロビンはもはや酸素を運ぶことができません。この病気は、汚染された水による重度の中毒時にのみ脅威となり、先天的なものであることもあります。メトヘモグロビン血症の唯一の疫病事件は1950年代に発生し、乳児にこの水で作ったミルクを与えることによって引き起こされました。貧血は、保存料としての添加物と直接結びつけられることは決してありませんでしたし、この病気も非常に稀です。
肉製品が安全な唯一の理由
膨大な情報の流れとクリックスルーの見出しは、消費者を混乱させます。食品に対する恐怖や神経症、化学物質への恐怖が普及しています。一方、ボツリヌス中毒の発生は、E-250のおかげで大きな珍事となりました。
私たちは、毎日の命を救っているワクチンや保存料を拒否するあまり、あまりにも不注意で表面的になり、同時に食事を制限し、多くの有用な栄養素を失っています。しかし、これについて真剣に考えるためには、見出しによる情報以上のことを知りたいという欲求が必要です。
ソーセージ、ドクターサラミ、ハムを完全に避けることはそれほど難しくありませんが、私たちが野菜や水で食べる95%の亜硝酸塩や硝酸塩は正常であることを覚えておくべきです。「自然な」亜硝酸塩分子と人間が合成した亜硝酸塩は同じで、違いはありません—これは私たちが学校の化学の初回授業で学んだことです。誰にも無根拠な恐怖を植え付けられないようにしましょう！
文献
この記事は、欧州食品安全機関EFSAの資料や発表、ウィスコンシン大学食品研究所、分子栄養学と食品研究ジャーナル、アメリカ臨床栄養学ジャーナル、オクラホマ州立大学農業科学と自然資源学部の資料に基づいています。
伝統的に、すべての材料について機械翻訳を行い、 GoogleDrive にアップロードしました。多くの詳細を記事に収めきれなかったため、原文に目を通すことをお勧めします。
Google Driveには以下の文書があります：
- Dietary Nitrate and Nitrite: Benefits, Risks, and Evolving Perceptions（ウィスコンシン大学食品研究所のレビュー、2016年）；
- EFSA explains risk assessment nitrites and nitrates added to food（食品添加物の計画的見直しに関連する欧州食品安全機関のレビュー、2017年）；
- Nitrate and nitrite in the diet: How to assess their benefit and risk for human health（分子栄養学と食品研究ジャーナル、2014年）およびFood sources of nitrates and nitrites: the physiologic context for potential health benefits（アメリカ臨床栄養学ジャーナル、2009年）；
- Meat Curing（オクラホマ大学の職員Fredrick K. Rayの、歴史的背景と具体的なレシピを伴う、亜硝酸塩を用いた肉処理に関する推奨）；
- IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, VOLUME 94 Ingested Nitrate and Nitrite and Cyanobacterial Peptide Toxins, 2010；
- Food sources of nitrates and nitrites the physiologic context for potential health benefits。
内容概要
- 保存料である亜硝酸ナトリウムE-250は、ボツリヌス毒素を生成するバクテリアの成長を効果的に抑制する唯一の許可された添加物です。
- 特定の条件下では、亜硝酸塩からニトロサミンが生成され、癌のリスクが増加します。しかし、保存料に亜硝酸エリトロバート（即ちアスコルビン酸またはE-300）を追加すると、亜硝酸塩がニトロサミンに変化することは不可能になります。要するに、「ソーセージ」の亜硝酸塩からニトロサミンは合成されません。
- 調理された肉加工品には亜硝酸塩がほとんど残っておらず、なぜならこの化合物は窒素サイクルの一部だからです。添加物は、必ずしも実験室でのテストで発見されるわけではありません。
- 1kgの新鮮なほうれん草に含まれる亜硝酸塩の量で50kgのハムを保存できます。
- 1981年から2005年にかけて有効だったドクターサラミのGOST 23670-79は、亜硝酸塩の許可限度を40%超えていました。これは、化学物質なしでソ連時代を懐かしく思う人々への注記です。
- 21世紀には肉製品に硝酸塩は添加されず、硝酸塩による保存プロセスは数週間かかり、亜硝酸塩は12時間で完了します。
- 亜硝酸塩は、スモーク製品、ベーコン、ソーセージ、プロシュート、サラミなどが店頭から消えなかった唯一の理由です。
