たまねぎを 切ると、細胞さいぼうが こわれます。すると、目を ちくちく させる 成分せいぶんが できると、研究けんきゅうした 人たちは せつめい して います［2］。

この 成分せいぶんは、とても とびやすい せいしつです。ふわっと 空気に ひろがり、目の 表面に ふれると、しげきを かんじて なみだが 出ます［2］。

まるごとの ときに なにも おきないのは、この 成分せいぶんが まだ ないからです。

たまねぎを切って細胞が壊れると、目を刺激する成分ができます。ハウス食品グループの研究解説によれば、この成分は揮発しやすく、空気中に広がります。そして眼の表面に触れると刺激を感じ、涙が出ます［2］。

この成分は、催涙成分（催涙因子）と呼ばれます。日本食品工学会誌の解説では、propanethial S-oxide（プロパンチアール-S-オキシド）という物質だとされています［1］。名前は長いので、以下では「催涙成分」と呼びます。

目の中で涙が出る細かいしくみまでは、この資料では分かりません。「眼の表面を刺激して涙が出る」というところまでを、確かなことと考えます。

では、切った玉の中で何が起きているのか。タマネギの細胞が破壊されると、催涙成分（催涙因子、LF）が生じる。ハウス食品グループの解説によれば、この成分は揮発しやすいため空気中に拡散し、眼の表面に接触すると刺激を感じて流涙する［2］。

その正体は、propanethial S-oxide（プロパンチアール-S-オキシド、PTSO）と呼ばれる揮発性の刺激物質である［1］。以下では催涙成分と書く。

ただし、眼の何に作用して涙が出るのか（受容体など）には踏み込まない。ここでは「眼表面への刺激で流涙する」の範囲にとどめる。

たまねぎは、切る まえには なみだの もとを ためて いません。なみだの もとに なる ものと、それを べつの ものに かえる 酵素こうそが、べつべつの ところに あるらしいのです［7］。

たとえば、ジュースの もとの こなと みずが、べつべつの ふくろに はいって います。ふくろを やぶって まぜた とき、はじめて ジュースに なります。細胞さいぼうが こわれると、もとと 酵素こうそが まざって、反応はんのうが はじまります。ただし ほんとうの 細胞さいぼうの 中は ふくろほど かんたんでは なく、たまねぎで まったく 同じかは、はっきり しません。

ねぎの なかまでは、虫などに かじられた ときの まもりに かんけいする しくみだと 考えられて います［7］。

ネギの仲間には、「アリイン類」と呼ばれる物質が入っています。日本植物生理学会のQ&Aによると、反応のもとになる物質と、それを変える酵素（アリイナーゼ）は、細胞の中の別々の場所にあります。虫にかまれるなどして細胞が傷つくと、二つが混ざって反応が始まります。植物が外敵から身を守るための仕組みと考えられています［7］。

切る前は物質と酵素が別の場所にあるので、反応は始まりません。刃が入ると混ざる、というわけです。

ただし、このQ&Aの記述はニンニクの話が中心です。タマネギでも同じ配置なのかは、断定しないでおきます。

切る前の玉に催涙成分がないのは、材料と酵素が離れているからだと考えられる。ネギ属のアリイン類は、外敵に対する防御物質としての意味をもつと説明される。日本植物生理学会のQ&Aによれば、ニンニクでは、細胞の中の別々の場所にある基質（CSO）と酵素（アリイナーゼ）が、虫の咬傷などで組織が損傷すると混ざり、反応が始まる［7］。

つまり、切断前は基質と酵素が別のコンパートメントにあるため、反応が起こらない。ただし、この記述はニンニクを中心にしたものであり、タマネギで同一の局在を示すかは、この出典だけでは断定しない。

なお、タマネギの催涙成分の基質はPRENCSO（1-プロペニルシステインスルホキシド）である［3］。

この 話を 見つけたのは、カレーを つくる 会社に いた 研究者けんきゅうしゃたちです［1］。

ある とき、工場こうじょうで ニンニクと たまねぎを いためると、あめ色に ならず、青みどりいろに なって しまいました。それでは カレーに つかえず、すてる ことに なりました［1］。

なぜ 色が かわるのかを しらべて いくうちに、たまねぎの 酵素こうそと ニンニクの 酵素こうそで、色の こさが ちがう ことに 気が つきました。この ちがいを かんがえなおして いくと、なみだの もとが できる しくみに、見おとしが あるかも しれない、と おもいついたと 書かれて います［1］。

見落としを見つけたのは、レトルトカレーをつくる会社で働いていた今井真介さんの研究グループです［1］。

カレーづくりでは、ニンニクとタマネギを炒める（焙煎する）と飴色になるはずでした。ところがあるとき、青緑色になってしまい、廃棄せざるをえなくなりました［1］。

原因を調べる実験の中で、ニンニクのアリイナーゼとタマネギのアリイナーゼで、色の濃さが違うのはなぜかを考え直します。すると、催涙成分のできかたについての、思い込みに気づいたそうです。今井さん自身、レトルトカレーの会社にいたからこそ、この変色に出会えたと振り返っています［1］。

では、定説の見落としは、どこから見つかったのか。発端は、レトルトカレー製造での変色トラブルである。ニンニクとタマネギの焙煎物が、飴色ではなく青緑色になり、廃棄となった［1］。

そこで原因を調べる実験の中で、ニンニク由来とタマネギ由来のアリイナーゼによる色の濃さの違いを考え直した。その過程で、催涙成分の生成機構に見落としがあることに、今井真介らは気づいたのである。今井は同解説で、レトルトカレーの会社に所属していたからこそ、この変色現象に出会えたと述べている［1］。

つまり、研究の出発点は、催涙成分の研究ではなく、食品工場の失敗だった。

それまで、「もとに アリイナーゼと いう 酵素こうそを はたらかせれば、なみだの 成分せいぶんが できる」と 思われて いました。1971年ごろに、その 大まかな 道すじが 出ており、この 分野の 研究けんきゅうは おわったと 考えられて いたのです［1］。

そこで、きれいに とりだした アリイナーゼだけを つかって、なみだの もとに なる ものに はたらかせて みました。すると、なみだの 成分せいぶんは、ぜんぜん 見つかりませんでした［1］。

アリイナーゼを とりだす まえの、ほかの 酵素こうそも まざった しるでは 見つかったので、まだ 知られて いない ものが もう1つ いる、と わかりました［1］。アリイナーゼが まちがいと いう より、酵素こうそが たりなかった のです。

1971年には、1-プロペニルスルフェン酸という不安定な物質が、催涙成分に変わることは示されていました。そのため、催涙成分のでき方はもう分かったと考えられていました［1］。

それまでの説は、「基質をアリイナーゼで処理すれば催涙成分ができる」というものでした。今井さんたちは、精製したタマネギのアリイナーゼで基質を分解してみました。結果は、催涙成分がまったく検出されないというものでした。一方、精製の粗い酵素液では検出されました。そこで、まだ知られていない成分が、もう1つ必要だと分かりました［1］。

この結果は、アリイナーゼが無関係という意味ではありません。1段階目はアリイナーゼが担い、その先が足りなかったのです。

それまでの定説は、どこまで正しかったのか。1-プロペニルスルフェン酸（1-PA）という不安定な化合物が異性化して催涙成分になることは、1971年に示されており、そのため生成機構の研究は終わったと考えられていた［1］。

ところが、「基質PRENCSOをアリイナーゼで処理すれば催涙成分が生成する」という従来説は、実験で反証された。精製したタマネギのアリイナーゼでPRENCSOを分解しても、催涙成分は検出されなかったのである。一方、粗精製のタマネギ酵素液では検出されたため、未知の成分がもう1つ必要だと判断された［1］。

Natureの論文の要旨（検索結果の要約で確認。原文は未取得）でも、精製アリイナーゼ・基質・催涙因子合成酵素の3つがそろったときだけ催涙成分が検出されたとされる［4］。だから従来説は「誤り」というより「不完全」で、1段階目のアリイナーゼの役割は残る。

いまは、反応はんのうが 2だんかいだと 考えられて います。1つめの 酵素こうそが アリイナーゼ、2つめが 「なみだの 成分せいぶんを つくる 酵素こうそ」です［3］。

リレーに たとえられます。1ばん 目の 走者が バトンを わたす と、2ばん 目の 走者が うけとって ゴールへ はしります。バトンは とても こわれやすく、うけとる 人が いない と、べつの ものに かわって しまいます。ただし 本当は、酵素こうそは 人の 走者と ちがい、きまった 形の ものに だけ はたらく ものです。

2つ目の 酵素こうそが ない ときは、なみだの もとでは なく、においや あじの もとに なる ものが できます［5］。

ハウス食品の発表によると、催涙成分は、2段階の酵素反応で生まれます。1段階目の酵素がアリイナーゼ、2段階目が催涙因子合成酵素（LFS）です。この2段階の生成を世界で最初に見つけたのは、同社の研究とされています［3］。

1段階目でできる1-プロペニルスルフェン酸は、たいへん不安定です。リレーにたとえると、渡されたバトンがすぐ形を変えてしまう状態で、LFSが受け取って催涙成分に変えます。ただし本当は、走者のように意思を持つわけではなく、酵素が決まった形の物質にだけ働くという意味です［1］［5］。

LFSがないと、この不安定な物質から、風味のもとになるチオスルフィネートという成分が自然にできます［5］。

もう1つの酵素は、反応のどこを受け持つのか。催涙成分は、PRENCSOを基質とする2段階の酵素反応、すなわち1段階目のアリイナーゼ、2段階目の催涙因子合成酵素（LFS）で生成する。これをハウス食品の研究（Imai et al., 2002）が世界で最初に見いだした［3］。

鍵になるのは中間体である。アリイナーゼの反応で生じる1-PAは不安定で、LFSがこれを催涙成分に変換する［1］。一方、LFSが働かない場合、1-PAからは風味の元になるチオスルフィネート類が自発的に生じる［5］。つまり、1-PAの行き先が、酵素の有無で分かれると考えられている。

この発見の反響は大きかった。論文は2002年10月、Natureに1ページのBrief communicationとして掲載された（Imai et al., Nature 419: 685）［4］。今井は解説で、たった1ページなのに、問い合わせ・反論・共同研究の申し込みが一挙に押し寄せたと述べている［1］。

この 酵素こうそを つくる 遺伝子いでんしの はたらきを おさえた たまねぎが、ニュージーランドの 研究けんきゅうグループと 作られました［1］。

この たまねぎでは、酵素こうその はたらきが 1500分の1ぐらいに、切った ときに できる なみだの 成分せいぶんが 60分の1ぐらいに へりました。切っても、なみだの しげきは かんじられなかったと 書かれて います［1］。

かわりに、においや あじの もとに なる 成分せいぶんが、60ばいぐらい ふえました。この たまねぎは ふつうに そだったそうです［1］。

ニュージーランドの研究機関（Plant & Food Research）との共同研究で、LFSの遺伝子の働きを抑えたタマネギがつくられました［1］。

この報告では、LFS酵素の活性は約1500分の1、破砕したときの催涙成分の量は約60分の1に減りました。切っても催涙性は感じられなかったとされます。一方、LFSを抑えたタマネギでは、チオスルフィネートが約60倍に増えました。1-プロペニルスルフェン酸から自然にできたと考えられています。植物は正常に育っています［1］。

LFSが、涙の成分をつくるための酵素だという裏づけの一つです。同時に、LFSを止めると別の成分が増えるのですから、においや味も変わるかもしれません。

LFSが本当に涙の成分をつくっているなら、その働きを止めれば涙は出ないはずだ。LFS遺伝子をRNA干渉で抑制したタマネギ（ニュージーランドPlant & Food Researchとの共同研究）では、LFS mRNA発現が約1/40、LFS酵素活性が約1/1500、破砕時に発生する催涙成分量が約1/60まで減少し、破砕しても催涙性は感じられなかった。その代わり、1-PAから自発的に生成すると考えられるチオスルフィネート類は約60倍に増加した。植物体は正常に生育した［1］（原報はEady et al., 2008, Plant Physiol. 147: 2096）。

これは、LFSの阻害により基質が別の経路へ流れたことを示す結果であり、催涙成分の生成がLFSに依存するという2002年の知見と整合する。

2015ねん、ハウスしょくひんは、なみだも からみも ほとんど ない たまねぎを、つくったと はっぴょう しました。これは、いま 見て きた 酵素こうそを とめる 遺伝子いでんしの ほうほうと べつの、あたらしい 品種ひんしゅです［3］。

この たまねぎは、アリイナーゼの はたらきが よわい ものです。遺伝子いでんしを くみかえて いない ほうほうで えらばれました［3］。

1500つぶぐらいの たねに ビームを あてて、そだてて、よい ものを えらぶ ことを 3かい くりかえし、2012年に 2つの けいとうを えました。20人が 20こずつ しらべた けっか、ぜんいんが なみだも からみも かんじませんでした［3］。

2015年、ハウス食品は、アリイナーゼの働きが弱く、催涙性も辛みもほとんどないタマネギをつくったと発表しました。遺伝子を組み換える方法ではなく、重イオンビームを当てて突然変異を起こした種から選ぶ方法です。先ほどの、LFSを抑えたタマネギとは別の話です［3］。

2005年1月にビームを当てた約1500粒の種子から、選抜と自殖を3回くり返し、2012年に2系統を得ました。各系統20球を社員20人が評価し、全員が催涙性も辛みも感じなかったと報告されています［3］。

アリイナーゼの側を弱めたため、涙だけでなく辛みも減るようです。

酵素を止めるのに、遺伝子操作は必須なのか。ハウス食品は2015年、アリイナーゼ活性が既存のタマネギより著しく低く、催涙性・辛みがほぼないタマネギを、重イオンビーム照射による突然変異と選抜で作出したと発表した。遺伝子組換えではない［3］。

作出には時間がかかった。2005年1月に照射した約1500粒の種子から、選抜・自殖を3回繰り返し、2012年に2系統を得ている。各20球を社員20人が評価し、全員が催涙性・辛みを感じなかった［3］。

注意すべきは、2002年に見つかったLFSの抑制（遺伝子操作、前章）と、この2015年の品種（非組換え、アリイナーゼ側の低下）は、別物という点である。

この 研究けんきゅうは、2013ねんの イグ・ノーベルかがくしょうを もらいました［5］。

2019ねんには、東京大学の 研究けんきゅうで、なみだの 成分せいぶんを つくる 酵素こうその 形が、X線で 見られました。この 酵素こうそが どんなふうに はたらくのか、くわしく しらべる 研究けんきゅうが すすんで います［6］。

この研究は、2013年のイグ・ノーベル化学賞を受賞しました［5］。

2019年には、東京大学の研究でLFSの立体構造がX線結晶解析で観察されました。X線結晶解析と分子シミュレーションを組み合わせた結果、材料の中の小さな粒の動きがきっかけで、催涙成分ができると考えられています［6］。

2002年の発見が「酵素があった」という報告だったとすると、2019年は「その酵素がどう働くか」を形から見た研究です。

この酵素の発見は、その後どう評価されたのか。2002年のImai et al.の研究は、2013年のイグ・ノーベル化学賞を受賞した［5］。

研究はそこで終わらなかった。2019年、東京大学のグループはX線結晶構造解析でLFSの立体構造を観察し、分子シミュレーションと組み合わせて、基質由来の水素イオンの移動をきっかけに周囲の電子が移動してPTSOが生成する機構を提案した［6］。

つまり、2002年の発見が「酵素の存在」の報告なら、2019年は「触媒機構」の解明であり、生成機構の理解は段階的に進んだ。

今日できること　おうちの 人に たまねぎを 切って もらう ときに、そばで 見て みましょう。切る まえと、切った あとで、においと 目の かんじを くらべます。切る のは おうちの 人に まかせて、ほうちょうには さわりません。

つぎに、おうちの 人に、ふつうの たまねぎと、れいぞうこで ひやした たまねぎを 切りくらべて もらいます。同じ 人が、同じ ばしょから 見て くらべましょう。ひやすと 酵素こうその はたらきが おそくなると いう せつめいが ありますが、その ちからは 数字で たしかめて いません［5］。かんじかたは 人に よって ちがいます。

もっと しらべる　ハウスしょくひんグループの ウェブサイトで、たまねぎの なみだの けんきゅうを 読めます［2］。

今日できること　家の人がタマネギを切るとき、少し離れた場所から見てみましょう。切る前と、切ったあとで、においと目の感じを比べます。切るのは大人に任せ、刃物には触りません。

余裕があれば、常温のタマネギと冷蔵庫で冷やしたタマネギを切り比べてもらうのも一案です。冷やすと酵素の反応が遅くなるという説明はありますが、効果の大きさを数値で示した資料は、今回の出典にはありません［5］。同じ人が同じ場所から比べても、感じ方には個人差があるので、結果は記録にとどめ、どちらが正解かを決めない見方をおすすめします。

もっと調べる　日本食品工学会誌の解説（今井真介さん）は、変色トラブルから発見までの経緯が一つの読み物になっています［1］。

今日できること　家庭で調理を任せて観察する場合、切る前と切った直後の、においと眼の刺激感を比べる。切るのは大人に任せ、刃物には触れない。

冷やす、切れる包丁を使う、水にさらすといった涙の対策は家庭向けの解説にある。ただし、効果の程度を数値で示した資料は、今回の出典にはない［5］。結果は個人差が大きいと見て、記録にとどめる。

原典を読む　今井真介「タマネギ催涙因子合成酵素の発見とその関連研究」（日本食品工学会誌16(2)）［1］は、変色トラブルから発見までを筆者自身が書いている。原論文はNature 419: 685（2002）［4］。生成機構の最新の理解は、東京大学のトピックス［6］から追える。