抹茶の科学～水の硬度が抹茶の泡立ちを変える～
５年Ｂ組 松井絵莉子
指導教員

櫻井 昭

１．要約
茶の湯を完成させた千利休の言葉とされる茶訓に「茶は服のよきように点て」がある。
お客様が飲みやすいお茶を点てなさい、ということである。
飲みやすいお茶、つまりおいしい抹茶とはどのような抹茶なのか。
抹茶は茶筅で点てるので、おいしい抹茶とは泡立ちのよい抹茶なのではないかと仮説を立てた。そこで、味覚と泡立ちの関係、泡立ちと水の硬度の関係を分析した。その結果、泡立ちがよいとおいしいと感じる人が多く、泡立ちがよい水には最適な硬度があることがわかった。また、水の硬度の算出に用いるイオンである Ca2+と Mg2+の濃度を変えた水を用いて、泡立ちを調べることにより、抹茶の泡立ちは、水の硬度に依存していることを裏付けることができた。さらに、抹茶を泡立たせる茶葉成分の抽出量が、水の硬度により異なることを突き止めた。
キーワード

抹茶、泡、水の硬度、マグネシウム、カルシウム、茶葉サポニン

２．研究の背景と目的
私は茶道同好会に所属し活動している。
お客様に最高のおもてなしをするために、※水の硬度は一般的に以下の方法で算出されている
硬度(mg/L)＝Ca 量(mg/L)×2.5

おいしい抹茶を点てるにはどうすればよい＋Mg 量(mg/L)×4.1

かを科学的に検証した。
一般的に抹茶（薄茶）を点てるのには硬どの程度の硬度の水が抹茶を点てるのに度の低い軟水が適しているとされ、沸騰さ適しているのか、水の硬度に注目して、実せた後、70－85 度に冷ましてから使用する験した。のがよいといわれている（[1]参考）。
WHO 飲料水水質ガイドラインで硬度は３．実験内容以下のように分類されている。

３．１ 味覚実験

・軟水は硬度 0－60 未満

3.1.1 実験仮説

・中程度の軟水は硬度 60－120 未満

日本の水のほとんどが軟水で、ヨーロッ・硬水は硬度 120－180 未満

パや北米には硬水が多く存在する。日本は・非常な硬水は硬度 180 以上

国土が狭く地層に浸透する時間が短く、ヨーロッパや北米の大陸では地層に接する時

水道水と硬度 30 の味見実験では、味にあ間が長いことが、軟水と硬水を生み出す原まり差がないと答えた人が 6 割でどちらが因のひとつとされている。また、主に旨みおいしいかの意見もわかれた（グラフ１）。

を味わう日本茶には軟水が、主に香りを楽

また、抹茶の泡立ちや泡の細かさに差はなしむ中国茶や紅茶には硬水が最適だとされかった（写真１）。ている（[2]参考）。

水道水と硬度 1468、硬度 30 と硬度 1468

抹茶の場合も日本茶と同じように軟水がとの比較では 8 割～9 割の人が硬度 1468 の適しているのではないかと予想し、実験を方が苦いと答えた。硬度 1468 のほうがおい開始した。

しいと答えた人は、普段から苦味を好む人であった（グラフ１）。硬度 1468 で点てた

3.1.2 実験方法
硬度の異なる水で実際に抹茶を点て、硬度による味の違いを、人の味覚を用い調べ

抹茶は、水道水や硬度 30 で点てた抹茶より泡立ちにくく、泡の大きさが不均一であっ。
た（写真１）た。硬度の異なる水として、硬度 30（市販の水）、奈良県の水道水(硬度 40 度台)、硬硬度約 40

硬度 30

硬度 1468

度 97（市販の水）、温泉水(硬度 約 150)、（水道水） （市販の水） （市販の水）

硬度 304（市販の水）、硬度 1468（市販の水）の 6 種類の水で比較した。手順は下記のように行なった。
①抹茶茶碗に抹茶の粉を二杓入れる。実験

写真１には、苦味が少なく、色鮮やかとされる抹茶を使用する。

(人)②①にお湯(ポットで一度沸騰させ、80 度に設定)を柄杓の半量入れる。
③それぞれ、20 秒間、茶筅（百本立）で抹茶を点てる。
④味見協力者（12 歳～78 歳）に味を比較してもらう。口の中を同じ条件にし、また抹茶の味を引き立たせるため、抹茶を飲む前に同じ落雁を一人一つずつ食べてもグラフ 1

らう。また、味見協力者には水の種類は水道水、硬度 30、硬度 1468 の比較伝えずに行った。

どちらがおいしいと感じたか

3.1.3 実験結果

3.1.33-2 硬度 30 と温泉水（硬度 約 150）

3.1.3-1 水道水（硬度 40 度台）、硬度 30、の比較

硬度 1468 の比較

温泉地で見つけた飲泉用の温泉水で抹茶を点てるとどうなるのか、試してみた。

どが挙げられた。また、硬度 304 で点てた

3.1.3-1 で水道水と硬度 30 には、泡立ちと抹茶は後味が気になったという意見が多か味に差がないことがわかったため、硬度がった。硬度 97 は最も泡立ちやすく、また最安定している硬度 30 の市販の水と比べるも泡がきめ細かくなった（写真３）。

ことにした。温泉水が塩っぽいのでおいしいと感じると答えた人は 10 人中 6 人で、4人は温泉の独特の匂い、味でおいしくない

硬度 30

硬度 97

硬度 304（市販の水） （市販の水） （市販の水）という意見が出た（グラフ２）。温泉水は硬度 30 より泡立ちやすく、泡がさらにきめ細かくなった（写真２）。
写真３
硬度 30

硬度約 150（市販の水）

（温泉水）

(人)

写真２

(人)

グラフ３
硬度 30、硬度 97、硬度 304 の比較
どれが最もおいしいと感じたか

3.1.4 実験考察
水道水と硬度 30 でそれぞれ点てた抹茶に差がなかった理由は、奈良県の水道水のグラフ２

硬度 30 と温泉水の比較

どちらがおいしいと感じたか

硬度は平均 40 台であるため、硬度 30 と硬度が同程度であるからだと考えられた。
温泉水の泡立ちがよかった理由を、硬度3.1.33-3 硬度 30 と硬度 97、硬度 304 のによるものではないかと考え、温泉水の硬比較度を求めることにした。

硬度 30、97、304 の味見実験では、硬度

温泉水の硬度を計算式により計算してみ97 が 1 番おいしいと答えた人が 14 人中 9ると約 150 で、硬度 30 と 1468 の中間の硬人であった（グラフ３）。その理由に柔らか度であることより、硬度が高いほど泡立ちい茶の味がした、まろやかな味がした、なが悪くなるわけではないことがわかった。

温泉の独特の匂いや味のない、硬度 30 から大きかったのは、硬度 304、硬度 30 の順だ

1468 の間の硬度の水であれば、泡立ちのよった。硬度 1468 では泡立ちが１番悪く、生いおいしい抹茶を点てることができるので成された泡の容積も 1 番小さくなった（写はないかと考えた。そこで 3.1.3-3 の実験真４）。

を行った。その結果、硬度 97 が一番おいしいと答えた人が多かった。また、硬度 97 のとき一番泡立ちがよく、泡がきめ細かくなったため、抹茶の泡立ちがよければおいしいと感じる人が多いと推測した。
３．２ 水の硬度と泡の容積
3.2.1 実験仮説
抹茶の泡立ちがおいしさに関連すると考えられるため、硬度の異なる水（硬度 30～

写真４ メスシリンダーに流し入れた1468）で抹茶を点て、抹茶の泡立ち方に違泡立て直後の抹茶いが生じるか調べることにした。最もおいしいと答えた人が多かった硬度 97 付近の水で点てた抹茶が最も泡立ちがよいと予想

時間が経っても 4 種類とも泡の容積は比較的保たれていた（グラフ４）。

した。
3.2.2 実験方法
①抹茶 0.5g にポットで沸騰させ、80 度に設定した水 50ml を入れてそれぞれ、20秒間、茶筅（百本立）で抹茶を泡立てメスシリンダーに全量流し入れる。
②直後に全体の容積に対する泡の容積の割合を比較する。

グラフ４ 経時的変化③泡の容積が時間経過によって減少するかどうか、時間の経過とともに泡の容積と全体の容積の割合を記録する。

3.2.3-2 硬度 30～1468 比較
抹茶の泡立ちに最適な硬度を見つけるた
めに、ほかの硬度の水でも抹茶を点てて全3.2.3 実験結果

体の容積に対する泡の容積の割合を比較す

3.2.3-1 硬度 30、97、304、1468 比較ることにした。（グラフ５）。その結果、硬抹茶を点てたときの印象どおり、硬度 97

度 56～97 で点てた抹茶がよく泡立ったたのとき一番泡立ちがよく、生成された泡のめ、中程度の軟水が最適であることがわか

容積が最も大きくなった。次に泡の容積がった。

*:ttest(vs 30)p<0.05 **:ttest(vs 30)p<0.01てた抹茶の泡立ちがよかったことから、水の硬度が泡立ちに関連していることがわか*った。水の硬度を決定する Ca2+と Mg2+が抹茶の泡立ちに関与していると考えられた。
３．３ イオンと泡の容積
3.3.1 実験仮説
水の硬度が泡立ちの差異の原因なのか、水の硬度の算出に用いる、Ca2+と Mg2+の抹茶の泡立ちへの影響を調べることにした。

グラフ５ 水の硬度による泡立ちの違い

抹茶の泡立ちが最もよくなる Ca2+ 濃度とMg2+濃度が存在すると予想した。

3.2.3-3 確認実験
水の硬度を知らせずに抹茶を点てても同3.3.2 実験方法

じ結果になるのか確かめるために、茶道経①純水に CaCl2 を加え、濃度の異なる水溶験者 A（76 歳女性）
、B（51 歳女性）に実液 を つ く る 。（ Ca10mg/L ・ 20mg/L ・験協力をお願いした。硬度 30 と硬度 97 の40mg/L ・ 80 mg/L ・ 100mg/L ・2 種類の水で 3.2.2 と同様に抹茶を点てて200mg/L・400mg/L）

全体の容積に対する泡の容積の割合を比較②純水に MgCl2 を加え、濃度の異なる水溶した。3.2.3-1, 3.2.3-2 の結果と同じく、

液 を つ く る 。（ Mg2.5mg/L ・ 5mg/L ・

実験協力者 A、B ともに硬度 30 より硬度10mg/L・20 mg/L・40mg/L・80mg/L）

97 の方がより泡立った。

①②ともに市販の水の Ca2+濃度、Mg2+濃度を参考に設定した。
③それぞれ濃度の異なる水溶液で 3.2.2 と同条件で抹茶を点てて、メスシリンダーに全量流し入れ、直後に全体の容積に対する泡の容積の割合を比較する。
3.3.3 実験結果
Ca2+濃度によって、抹茶の泡立ちは変化し、１番泡立ちがよかったのは、40-80mg/Lであった（グラフ７）。硬度計算すると、

グラフ６ 水の硬度による泡立ちの違い

40(mg/L)×2.5＋0(mg/L)×4.1=10080(mg/L)×2.5＋0(mg/L)×4.1=200

3.2.4 実験考察
他の硬度の水に比べて、硬度 56～97 で点で前者の方は、3.2.3.2 の最適硬度とほぼ一致した。

泡立ちに影響するイオンであることがわかった（グラフ９）。

10204080

100200 400(mg/L)

グラフ７ Ca2+濃度と泡の容積

5102040

Mg2+濃度によって、抹茶の泡立ちは変化
し、一番泡立ちがよかったのは、20mg/L

グラフ９ Na+濃度と泡の容積であった（グラフ８）。硬度計算すると0(mg/L)×2.5＋20(mg/L)×4.1=82で、3.2.3.2 の最適硬度と一致した。

３．４ 水の硬度と茶葉サポニン溶出量
3.4.1 実験仮説
抹茶の茶葉中に含まれる成分には以下のものがある。
テアニン

アミノ酸のうち、茶葉中のみに含まれるテアニンの味はよく上品な旨みと表現されるタンニン

カテキン類で、渋み・苦味の要素とされている

2.5 5

10 20 4080※抹茶の茶葉はある一定期間黒い覆いをか

グラフ８ Mg2+濃度と泡の容積けて育てられ、渋みの成分(タンニン)が少なく、旨み成分(テアニン)の多い、抹抹茶の泡立ちには Ca2+と Mg2+が適量必要であり、過剰だと阻害することがわかっ茶に適した高級茶葉になる（覆下栽培）（写真５）。

た。水の硬度が抹茶の泡立ちに影響を与えていることが裏付けられた。
また、温泉水（ナトリウム－塩化物泉）が硬度が約 150 と高めであるにも関わらず、泡立ちがよかった理由に Na+が関係していると予想した。そこで、Na+の量を変えて純水に加え作成した水溶液で抹茶を点てて同様に比較した。その結果、Na+も抹茶の写真５ 覆下栽培

カフェイン

すっきりした苦味で茶を較する（[3]参考）。

飲んだあとの爽快感 を与えてくれる
サポニン 水に混ぜると溶解し、ふり混ぜると石鹸のように泡が立つなどの界面活性作用がある

3.4.3 実験結果
抹茶の泡立ちが最もよい硬度 97 の液相
中では、茶葉サポニンが最も多く溶出された（表１）。次に硬度 30、硬度 1468 の順で水の硬度が抹茶の泡立ちに影響を与えあった。茶葉サポニンの溶出には、水の硬る理由に、抹茶の泡立ちに関係する茶葉中度に関係するイオンが、影響を与えることのサポニンが関係している可能性があるがわかった。と考えた。泡立ちが最もよかった硬度 97において茶葉サポニンが最も多く溶出さ

表１ 吸光度（490nm）の測定結果れると予想して、水の硬度によって茶葉サ1 回目

2 回目3 回目

ポニンの溶出量に差があるのかを調べる

硬度 300.2130.2570.261

ことにした。

硬度 97

0.269

0.263

0.308

3.4.2 実験方法

硬度 14680.2070.2360.238①硬度の異なる 3 種類の水（硬度 30、硬度 97、硬度 1468）を用い、実験 3-2-2と同条件で抹茶を点てる。

４．考察
今回の実験により、抹茶に使用する水の②抹茶液 2ml（硬度 30、硬度 97、硬度 1468

硬度は、抹茶の味に影響を与えることがわで点てた 3 種類の抹茶液それぞれ液相部かった。その理由のひとつに水の硬度によ分から採取）を固相抽出カラム（Sep-Pakって抹茶を点てたときの泡立ちに差がある

Plus C18 カートリッジ：Waters）に注入ことがあげられる。抹茶の泡立ちには、Mgする。と Ca が適量必要であり、過剰だと阻害す③蒸留水 8ml を流して水溶性ペクチン画分を除去する。
④20％メタノール水溶液 15ml をカラムに通してカテキン類を除去する。
⑤80％メタノール水溶液 5ml を通して茶葉サポニン画分を回収する。

ることがわかった。
一般的に抹茶の泡立ちに欠かせないものは 3 つある。まず、1 つめは、抹茶茶碗と茶筅である。抹茶を点てる際、茶碗からの適度の反発力を受け、竹製の茶筅が変形しながら泡立ちに有効的に働く。茶碗内面に⑥茶葉サポニン画分をエバポレーターにてある凹凸により茶筅の先がはね、この振動濃縮乾固後、蒸留水 4ml に溶解する。

が味を損ねずに抹茶を撹拌・溶解する（[4]⑦試料液 1ml に 5％フェノール水溶液 1ml参考）。私は、実際に抹茶茶碗ではない内面＋濃硫酸 5ml を加え、80℃で 30 分間処が平滑なガラス容器で抹茶を点ててみたが、理する。

ほとんど泡立たなかった（写真６）。

⑧室温に戻した反応液の吸光度（490ｎｍ）を測定することで茶葉サポニン含量を比

3 つめは、茶葉中のサポニンである。今回の実験より、水の硬度に関連するイオンが適量あると茶葉サポニン溶出を促進し、過剰であると溶出を抑制することがわかった。
水の硬度が抹茶の泡立ちを変える理由は、水の硬度に関連するイオンが抹茶茶葉中のサポニン溶出に影響を与えているためだと
写真６ ガラス容器で点てた抹茶考えられる。
また、Na については大豆サポニンが※今回のすべての実験は、毎回、同条件にNaCl の添加によって、界面張力を低下させするため同じ抹茶茶碗と茶筅を用いて実。同様に茶葉るという報告がある（[6]参考）験した。

中のサポニンが NaCl の添加によって抹茶の界面張力を低下させ、液体の中に空気を

2 つめは、石臼で挽いたきめ細かい抹茶である。てん茶（抹茶に挽く前の原茶）を抱え込むことになり、泡立ちをよくした可能性も考えられる。

石臼で 10 数μm 前後の粒子に挽く。微細先行研究では、水の硬度が低ければ低いに挽くことによって粒子数が増加して泡立ほど抹茶の泡立ちがよいという報告（[7],ちやすくなる（[5]参考）。私は、実際にすり[8]参考）があるのに対して、実際に抹茶を鉢・すり棒で粗挽きしたてん茶を点ててみ

点てた本研究では、抹茶の泡立ちには最適たことがあるがまったく泡立たなかったな水の硬度があることを発見した。

（写真７）
。

５．結論
中程度の軟水で点てた抹茶は、抹茶の泡立ちに関係する茶葉サポニンが多く溶出されるため、泡立ちがよい。よって、おいしい抹茶を点てるには、中程度の軟水を選択すればよい。

６．歴史：茶の湯と名水
古くから茶の湯に利用されてきた名水で
写真７ 泡立たない粗挽きてん茶

抹茶を点ててみた。
①離宮の水（大阪府島本町）※今回のすべての実験は、毎回、同条件にするため同じ抹茶を用いて実験した。

②御井の清水（兵庫県淡路島）
どちらも泡立ちがよく、泡がきめ細かくなった。メスシリンダーに流し入れたところ、どちらも硬度 30 より 1.15 倍泡立ちが８．参考文献よかった。水の硬度を調べてみたところ、[1] 小山園 抹茶の点て方①は硬度約 87、②は硬度約 97 であった。
茶人が好んで使用してきた水は、今回のhttp://www.marukyu-koyamaen.co.jp/[2] エビアン ミネラル量と水の硬度
http://www.evian.co.jp/water/type/04

実験結果と一致する中程度の軟水であり、抹茶に適していると科学的に実証できたと思う。

[3]「緑茶浸出液中の茶葉サポニンと水溶性ペクチンの分析」、島田和子、日本家
政学会誌(2003)

７．今後の課題と展望
茶筅を使うことにより、茶葉の中にある味に芳しくない不可溶性の物質、タンニンなどは、液から逃れようとして液体の表面に移動する。そのとき、泡は水の表面そのものであるから、きめ細かい泡が多いと抹茶の味を阻害する成分の逃げ場所が増え、[4] 「茶の湯の科学入門」、堀内國彦、淡交社(2010)[5] 「粒度の異なる抹茶の起泡性と泡沫径」、沢村信一 他(2012)[6] 「大豆サポニンの界面活性」、合谷祥一、山野善正(1991)[7] 「抹茶の起泡性に及ぼす NaCl，抹茶の味がよくなるとされる（[4]参考）。今

CaCl₂，MgCl₂，脂質の影響」、前田昭

後は、このタンニンをはじめ、テアニン、子、日比善子、早川史子(1998)

カフェインなどの茶葉中の味に影響を与え[8] 「水の硬度が抹茶の起泡性に及ぼす影る成分と水の硬度との関係について検証し響」、池田博子(2006)てみたいと思う。
抹茶に適した水の硬度があることと同様

９．謝辞に他の飲みものや食べものにも適切な水の茶道同好会部員をはじめとする味覚実験

硬度が存在すると考えられる。例えば、コに協力していただいた方々、そしてこの研ーヒーの香り成分や出汁の旨み成分の抽出

究、論文作成につき指導していただいた櫻など、世の中の飲食物を調理する際に使用

井昭先生にこの場をかりて御礼申し上げまする水の硬度を変えることでよりおいしくす。

なれば、豊かな食生活を人々に提供することができると思う。