鋼鉄の圧力容器、乾燥させて挽いた数キロのジンジャー、そして炭酸水に含まれるのと同じ気体、二酸化炭素。31°C、74 bar 近くで、その気体は溶媒のようにふるまいはじめる。本稿ではその仕組みと、CO2 で抽出したジンジャーやピンクペッパーが、蒸留した精油よりも生のスパイスに近い香りをもつ理由を説明する。
鋼鉄の容器と、ひとつの気体
CO2 抽出の工場では、空間の大半を鋼鉄が占める。肉厚の圧力容器、配管、コンプレッサー、熱交換器。植物原料は乾燥させて挽かれ、抽出容器に詰められる。沸騰する湯の釜も、ヘキサンのドラムもない。送り込まれる溶媒は二酸化炭素だけで、ときに共溶媒として少量のエタノールが加わる。
ISO 9235:2021 はこの製品を超臨界流体抽出物と呼ぶ（項目3.28）。天然原料を超臨界状態の流体で処理し、流体を膨張させて生成物を回収して得る抽出物である。規格が挙げる例は二つ、コーヒーとピンクペッパーの CO2 抽出物だ。
数世紀の歴史をもつ水蒸気蒸留に比べれば、CO2 抽出は芳香原料の歴史のなかで新しい方法である。蒸留に取って代わるものではない。同じジンジャーの根から始めても、別の組成、したがって別の香りをもつ、もうひとつの素材の形を与える。
超臨界とは何か
どの物質にも臨界点があり、そこで液体と気体の境界が消える。CO2 の場合、その点は31.0°C、73.8 bar、大気圧のおよそ73倍にある。両方の閾値を超えると、CO2 はもはや通常の意味での気体でも液体でもない。超臨界流体になる。
この状態の CO2 は、二つの性質を同時にもつ。密度は液体に近く、そのため芳香性の油を溶かせる。粘度が低く拡散性が高い点は気体に似ており、挽いた植物組織の奥まで入り込む。溶解力は密度とともに上がり、密度は圧力と温度に従う。だから操作する人は、この二つのダイヤルを回して抽出物の組成を選ぶ。
CO2 の流れは、溶かしたものを一つまたは複数のセパレーターへ運ぶ。そこで圧力が下がり、CO2 は溶解力を失って気体に戻る。抽出物は容器の底にたまる。CO2 は再び圧縮され、系の始まりへ送り返される。圧力の異なるセパレーターをいくつか置けば、最初のセパレーターで植物ワックスを落とし、次で芳香成分を集めることができる。
CO2 を臨界点より下で、より低温・低圧で液体のまま保つと、その工程は亜臨界抽出と呼ばれる。液体 CO2 は溶媒として弱いため、主に軽い化合物を取り、ワックスはあまり取らない。表示にある subcritical（亜臨界）という語は供給者自身の言葉で、その背後の圧力について共通の約束事はない。
低い温度、損なわれない分子
水蒸気蒸留は水の沸点前後で、何時間も、湿気に包まれた状態で進む。それに耐える分子もある。加水分解されたり組み替わったりする分子、蒸気とともに移動せず残渣に残る分子もある。精油とは、コンデンサーを通り抜けたものであって、植物が含むすべてではない。
CO2 抽出の揮発性画分は、ふつう35〜55°C前後で取られる。その温度では、熱と水による副生成物はほとんどできない。蒸気では運びにくい重い分子も、圧縮された CO2 には溶ける。結果として得られる抽出物は、同じ植物の精油より組成が広く、損なわれていない素材の香りに近い。
CO2 は無極性の分子である。テルペン、エステル、アルデヒド、軽い芳香族化合物はよく溶かす。糖、塩、タンパク質、極性の強い物質の多くはあまり溶かさない。そのため CO2 抽出物は、植物の水溶性の部分を含まない。圧力を抜くと CO2 は室温で完全に蒸発し、抽出物には、ヘキサンが残すような意味での有機溶媒の残留はない。
溶媒の残留がないことは、無害であることを意味しない。IFRA の上限や化粧品の規制は、同じ植物の精油と同じく、組成にもとづいて適用される。より濃縮された抽出物は、精油より多くの規制物質を含むことがあり、ほかの素材と同じように用量を決めなければならない。
ジンジャー CO2 と蒸留ジンジャー
ジンジャーは、二つの方法の違いをもっとも明確に示す例だ。乾燥した根茎から蒸留したジンジャー精油は大部分がセスキテルペンで、ジンギベレンが約38〜40%、ar-クルクメンが約17%。香りは温かく、乾いていて、少しウッディだ。ジンジャーを舌の上で辛くするもの、ジンゲロールとショウガオールは、ほとんど揮発しない。蒸留のあとは残渣に残る。
ジンジャー CO2はそれらの化合物を保つ。ライブラリはその香りを、切りたてのジンジャー、レモン、熱いスパイス、わずかな土と木と記している。トータル抽出物は舌の上ではっきりと辛く、香りは精油より温かく丸い。ジンゲロールを含むため、辛みを与える食品香料にも使われる。セレクト抽出物はより明るく、生のジンジャーに近い。
注意がひとつある。ジンゲロールは辛み成分で、高濃度では肌に熱く感じられることがある。ジンジャー CO2 には IFRA 51 の索引に専用の基準はないが、フレッシュタイプのジンジャーに由来してシトラールが含まれる場合、シトラールは IFRA の規制対象であり、ヨーロッパでは閾値を超えるとアレルゲンとして表示しなければならない。同じ科の三つの根茎は、ジンジャー、ターメリック、ガランガルで個別に読んでいる。
ピンクペッパー CO2がもうひとつの例になる。ピンクペッパーは Schinus terebinthifolia の果実で、ウルシ科に属する南米の小さな木であり、本当のコショウではない。その化学はモノテルペンが主体で、α-フェランドレン、リモネン、ミルセン、ピネンが並ぶ。CO2 抽出物は精油より丸く甘く、赤い実のノートをよりよく保つ。1990年代半ばから、ピンクペッパーは香水のトップノートとしておなじみになった。
セレクトとトータル：二種類の CO2
CO2 抽出物の表示には、たいてい二つの語のどちらかがある。select（または selective）と total だ。これらの語が表すのは圧力の範囲と取り出される物質の範囲であって、品質の等級ではない。Capuzzo らによる2013年のレビューによれば、揮発性画分はふつう約90〜200 bar で抽出され、トータル抽出物は約250〜350 bar でつくられる。これらの数字は目安にすぎず、生産者ごとに独自の工程がある。
セレクト抽出物はさらりとした液体で、組成は精油に近いが、少し幅が広い。トータル抽出物はワックス、脂肪、カロテノイドなどの色素まで溶かす。しばしば粘りが強く、冷えると固まり、色が濃く、香りは精油よりも原料そのものに近い。ドイツのある生産者は、セレクト抽出物を水蒸気蒸留の製品に、トータル抽出物をヘキサン抽出物にたとえている。
香水には、脂肪分が少なくアルコールによく溶けるセレクトタイプのほうが扱いやすい。トータル抽出物はアルコールに加えるとワックス状の沈殿を残すことがある。完全に溶ける製品を得るために、生産者は抽出物をエタノールで洗い、冷却ろ過し、そのあとエタノールを除く。ボディオイルや食品香料には、トータルタイプが好まれることが多い。まさにセレクトタイプが残していくものを含んでいるからだ。
素材の棚の CO2
溶媒を通してしか香りをほとんど渡さない素材もある。バニラには蒸留した精油がない。キュアリングを経たバニラのさやは溶媒抽出によって香りを渡し、CO2 はその道のひとつだ。ローズマリーは、香りの世界の外で別の例を示す。超臨界 CO2 またはほかの溶媒でつくる、カルノシン酸の多いローズマリー抽出物は、欧州連合で食品用酸化防止剤としてコード E 392 のもとに認可されている。
CO2 抽出物には、それに合った保管の習慣がいる。トータル抽出物は寒さで固まることがあり、計量の前にやさしく温める必要がある。粘りが強すぎるため、ヒマワリ油などの植物油であらかじめ希釈して売られるものも多い。その場合、芳香成分の割合はもとの抽出物より低く、表示にはキャリアを記すべきだ。ピンクペッパーやジンジャーのテルペンは酸化しやすいので、瓶は遮光し、密閉し、涼しく、空気の層を少なくしておく。
完全な表示には、ラテン名、植物の部位、select か total かの語、そしてキャリアの有無がある。この四つがわかれば、瓶の中身が何かを知るには足りる。幅を広げた精油なのか、根や果実や種子の油溶性の部分のほぼすべてなのか。植物から香りを取るほかの方法は、花から香りを取る四つの方法で比べている。
沸騰する湯は、飛べるものを選ぶ。
圧縮された CO2 は、溶けるものを選ぶ。
二つの選び方、ひとつのジンジャーの根、二つの香り。