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科学の話

レモンを絞ると紅茶が明るくなる謎：pH変化と色素が織りなす色彩の化学

三雲 香 三雲 香 · 2026年6月30日
#化学 #pH #アントシアニン #紅茶

レモンスライス入りの紅茶 出典: Shameel mukkath / Pexels

ティータイムに紅茶を淹れて、そこにスライスしたレモンをそっと浮かべる。すると、それまで濃い赤褐色（オレンジ色）だった紅茶の色が、一瞬にして淡い黄色（明るいイエロー）へと変化します。多くの人が日常的に見ているおなじみの光景ですが、この色の変化の裏には、極めて緻密な有機化学のメカニズムが隠されています。

なぜ、酸味を持つレモンを入れるだけで紅茶の色が薄くなるのでしょうか？今回は化学研究者の視点から、紅茶の色の素である「茶ポリフェノール」の分子構造の変化と、水溶液の水素イオン濃度（pH）による色のマジックを解き明かします。また、近年人気を集める「ブルーティー」で活躍する植物色素「アントシアニン」の変色メカニズムについても併せてご紹介します。

紅茶の赤褐色の正体：テアフラビンとテアルビジン

まず、レモンを入れる前の「紅茶の赤褐色」が何によって作られているかを知る必要があります。

お茶の葉には、もともと「カテキン」と呼ばれる無色（あるいはごく淡い黄色）のポリフェノールが豊富に含まれています。緑茶ではこのカテキンがそのまま残りますが、紅茶を作る過程（発酵工程）において、茶葉に含まれる酵素の働きでカテキン同士が結合する「酸化重合」という反応が起こります。

この反応によって、主に次の2種類の赤褐色ポリフェノール色素が生成されます。

  1. テアフラビン（Theaflavins） カテキンが2つ結合したオレンジ色の鮮やかな色素です。紅茶の輝くような水色（すいしょく）と「ゴールデンリング」と呼ばれるカップの縁の輪を作ります。
  2. テアルビジン（Thearubigins） さらに多くのカテキンが複雑に重合してできた、暗い赤褐色の色素です。紅茶に深みのあるコクと濃厚な色合いを与えます。

私たちが目にする紅茶の色は、このテアフラビンとテアルビジンの絶妙なブレンドによって決定されています。

レモンのクエン酸がもたらす「pHの低下」と分子の変身

ここにレモン汁を加えると、何が起こるのでしょうか。

レモンには、有機酸の一種である「クエン酸」が多量に含まれています。クエン酸がお湯に溶けると、水溶液中にたくさんの「水素イオン（$\text{H}^+$）」を放出します。これにより、紅茶の液体はほぼ中性（pH 5〜6程度）から、強い酸性（pH 2〜3程度）へと変化します。

レモンを絞る様子 出典: cottonbro studio / Pexels

紅茶の色素であるテアフラビンやテアルビジンは、分子の構造中にたくさんの「フェノール性水酸基（$-\text{OH}$）」を持っています。この部分は、水溶液の酸性度（pH）に応じて、次のように変化（乖離）します。

  • 弱酸性〜中性（レモンを入れる前）： 水酸基の水素原子が一部外れ、イオン化（$-\text{O}^-$）した状態になります。この状態の分子は、光の波長のうち緑色や青色の光を強く吸収し、吸収されずに透過した「赤〜オレンジ色」が私たちの目に届きます。
  • 強酸性（レモンを入れた後）： 水溶液中にあふれる水素イオン（$\text{H}^+$）が、色素分子の $-\text{O}^-$ に再び結合し、元のフェノール性水酸基（$-\text{OH}$）に戻ります（イオン化の抑制）。

この分子構造の変化によって、色素分子が吸収する光のエネルギー帯（波長）がシフトします。酸性下では、可視光線の吸収帯がより高いエネルギー（紫外領域）側へずれるため、人間の目に見える範囲の光があまり吸収されなくなり、結果として**「色が薄くなり、明るい黄色に見える」**という現象が起こるのです。

劇的な変化！ハーブティーに見る「アントシアニン」の化学

紅茶のテアフラビンによる色の変化は「黄色〜赤褐色」の間のグラデーションですが、さらに劇的な変色を見せるのが、青いハーブティーとして知られる「バタフライピー（チョウマメ）」です。

バタフライピーの鮮烈な青色は、植物の広くに存在する天然色素「アントシアニン」によるものです。アントシアニンは、極めて感度の高い「天然のpH指示薬（リトマス試験紙のようなもの）」です。

アントシアニンはpHの変化によって、分子全体の基本骨格（化学構造）そのものがダイナミックに変形します。

  • アルカリ性：青〜緑色（キノノイド構造）
  • 中性：紫色（無水塩基構造）
  • 酸性（レモンを追加）：赤〜ピンク色（フラビリウムカチオン構造）

青いハーブティーにレモンを数滴垂らすと、青から鮮やかな紫、そしてピンクへと一瞬でグラデーション変化するのは、このアントシアニン分子の構造変換を肉眼で目撃しているのと同じことなのです。

日常のキッチンは最高の実験室

レモンティーの変色は、単なる視覚的な楽しみだけでなく、食品の「化学的性質」を示す身近な教材です。実は、クエン酸の代わりにアルカリ性である「重曹（炭酸水素ナトリウム）」を紅茶にほんの少し加えると、pHが上昇して元の赤褐色よりもさらに「濃い暗褐色」に変化します（※食用重曹を使用した場合。ただし味は渋くなり美味しくはありません）。

カップの中で繰り広げられる分子たちの変身に思いを馳せながら、いつものレモンティーを味わってみるのも、科学的な楽しみに満ちた素敵な時間の過ごし方かもしれません。

お役立ち情報

三雲 香
この記事を書いた人
三雲 香 · 化学研究者

化学の研究者。分子と反応の視点で、身の回りの物質の「なぜ」を解く。料理や香りなど日常の化学を拾うのが好き。

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