第５４回愛媛県児童・生徒理科研究作品特別賞〈愛媛県教育委員会教育長賞〉

でんぷん分解酵素の体内での働きについて
松山市立潮見小学校

第６学年

松
指導教諭 長友
川美津妃
聖太郎

１ 研究のきっかけと目的
母に料理を教わったときに、パイナップルに漬けると肉が柔らかくなることを教えてもらった。これは、酵素の働きによるものだそうだ。酵素は、古くから人類が利用していて、「納豆を作る」、「洗剤として使う」など、様々なことに使われている。学校で学んだ「消化と吸収」の授業でも、だ液はでんぷんを糖に変える働きがあることを教わった。これも酵素の作用だそうだ。食べ物の消化において、だ液の酵素がどのように働いているのか、
また、だ液に含まれる酵素と食品にふくまれる酵素の違いがどのようになっているかを調べたいと思い、本研究に取り組むことにした。

２ 研究の実際
実験１：「だ液の酵素が胃の中でも働くか」①

方法
１％でんぷん液（水１００ｍＬに対して、片栗粉１ｇの割合で混ぜたもの）を７つの試験管に入れ、それぞれのｐＨを２、３、４、７、１０、１１、１２に調節する。ｐＨはｐＨ試験紙で確認する。のそれぞれの試験管に、ヨウ素水溶液（水１０ｍＬに対して、うがい薬〔ポピヨンヨード７％〕１ｍＬの割合で混ぜたもの）０．
１ｍＬを入れて混ぜる。のそれぞれの試験管に、だ液水溶液（水２５ｍＬを口にふくみ、２分後に容器にもどしてかき混ぜたもの）１ｍＬを入れて混ぜる。
ヨウ素でんぷん反応の色の変化を観察する。

②

結果：方法の後、強いアルカリ性（ｐＨ１２）ではヨウ素でんぷん反応が起きず、水溶液は透明のままだった。ｐＨ１１も色がうすい。方法の後、１分経つとｐＨ１１は水溶液の色が透明になった。時間が経過するにつれ、ｐＨ１０からｐＨ４までが透明になり、ｐＨ４が完全に透明になるまでに８時間かかった。
③

考察：実験が終わった試験管に塩酸とヨウ素水溶液を入れてヨウ素でんぷん反応が起こるかどうかを確認した。すると、ｐＨ２、３、１２ではでんぷんが残り、ｐＨ４からｐＨ１１までの範囲でだ液の酵素が働いたことが確認できた。このことから、だ液は弱酸性から弱アルカリ性ででんぷんを分解できることが分かった。
胃の中のｐＨは、一日の生活でｐＨ１〜８の間で変化し、食事後の約２時間はｐＨ４よりも高くなる。だ液の酵素はこの間にでんぷんを分解できると考える。
④結論：だ液にふくまれる酵素は、ｐＨ７．
５を中心とする弱酸性〜弱アルカリ性で最もよく働く。食事後、胃液で強い酸性になる前に約２時間かかるため、この間にだ液の酵素はでんぷんを分解できる。

−４０−

実験２：「酵素の多い食材の選定」①

方法
印刷用紙にヨウ素水溶液を均等にぬり、少し乾かす。
大根、ナス、スイカ、レンコン、トマト、ブドウ（デラウェア）、納豆、ヨーグル
ト、ニンジンをの印刷用紙に１０秒間押し付ける。

印刷用紙の色の変化を確認する。
②

結果：印刷用紙にヨウ素水溶液をぬったときはむらさき色（でんぷんが付着しているため）であったが、食材を押し付けて取り外すと以下のように変化した。
食材

大根、レンコン、トマト

印刷用紙の色の変化
取り外した直後にヨウ素の色素が消えた。

ナス、スイカ、ブドウ、納豆、取り外して、３分後に色素が消えた。
ヨーグルト、ニンジン③

考察：多くの食べ物にはでんぷんを分解する酵素（アミラーゼ）がふくまれている。
アミラーゼが多い食材は、大根、レンコン、トマトで、アミラーゼが少ない食材は、ニンジン、ナス、スイカ、ブドウ、納豆、ヨーグルトということが分かった。

④

結論：根菜類（大根、レンコンなど）にアミラーゼが多い。甘い果実（ブドウ、スイカなど）には、アミラーゼが少ない。実験２の結果より、大根を用いて、この後の実験を進める。
実験３：「大根とだ液の酵素の違い」①

方法：実験１と同様にして実験を行う。ただし、実験１のだ液水溶液１ｍＬを以下のように変更する。
実②

験

実験３Ａ

大根液（大根おろしを手で絞り、溶液のみを採取したもの。
）
１ｍＬ

実験３Ｂ

大根水溶液（水１０ｍＬに対して、大根液０．
１ｍＬの割合で混ぜたもの）
０．
５ｍＬ（実験３Ａの大根液の２００分の１の量）

実験３Ｃ

大根液０．
１ｍＬ（実験３Ａの大根液の１０分の１の量）

結果
実

験結果

実験３Ａ

大根液を入れた直後に、すべての試験管でヨウ素でんぷん反応の色がすぐに消えた。大根液を減らして再実験（実験３Ｂ）する。

実験３Ｂ

大根水溶液を入れて３分後には、ｐＨ１１の水溶液は透明になった。その後、６時間経過したが、他のｐＨの水溶液に変化は見られなかった。

実験３Ｃ③

実験１との変更点

１分後にはｐＨ１１の水溶液が透明になった。１
０時間後にはｐＨ４の水溶液は透明に、ｐＨ３は透明に近いむらさき色になった。

実験３Ａ、Ｂ、Ｃの考察
大根液の酵素のほうがだ液よりも低いｐＨでも働いている。本当に大根の酵素によってでんぷんが分解されたのかを確かめるため、実験３Ｃ後の試験管に塩酸とヨウ素−４１−液を入れてかき混ぜた。すると、消えていたヨウ素でんぷん反応が再び現れた。大根液にはヨウ素でんぷん反応をじゃまする成分がふくまれているのだろう。大根の酵素の働きはこれまでの実験方法ではうまく確認できないことが分かった。
④

結論：大根にはヨウ素でんぷん反応をじゃまする成分がふくまれている。
実験４：「大根とだ液の酵素の違い２」
実験１、実験３を改良し、実験４では「でんぷんを分解させてからヨウ素を入れる」、「塩酸で酵素の働きを止める」こととする。
①

方法
０．
０
５％でんぷん液のｐＨを調節（実験４ＡではｐＨ７、実験４ＢではｐＨ３に調整する）し、１ｍＬずつ試験管に入れる（時間短縮のため、でんぷん濃度を下げる）。のそれぞれの試験管に、酵素液０．
１ｍＬを入れて混ぜる。
以下のようにｐＨや酵素液を調整して実験する。
実

験ｐＨ

酵素液

実験４Ａ１

ｐＨ７

だ液０．
１ｍＬ

実験４Ａ２

ｐＨ７

濃度１００分の１のだ液水溶液０．
１ｍＬ

実験４Ａ３

ｐＨ７

実大根液０．
１ｍＬ

実験４Ｂ１

ｐＨ３だ液０．
１ｍＬ

実験４Ｂ２

ｐＨ３

大根液０．
１ｍＬ

ある時間が経過した後、の試験管に塩酸ヨウ素液（ヨウ素液１ｍＬに対して、１Ｎ塩酸９ｍＬの割合で混ぜたもの）０．
１ｍＬを入れて混ぜる（ヨウ素液の割合はこれまでの実験の約２倍になる）。
ヨウ素でんぷん反応の色の変化を比較する。
②

結果
実験

実験４Ａ１
実験４Ａ２

結果

だ液の酵素が強く働き、約１２秒ででんぷんを分解した（資料１）。
だ液をうすめて再実験（実験４Ａ２）する。
約２０分で、でんぷんを分解した。
約５分で、でんぷんを分解した。

実験４Ａ３

塩酸ヨウ素液をさらに０．
１ｍＬ追加した直後は、水溶液が一時的に赤茶色に変わった。徐々に色が消え、２時間後にはヨウ素でんぷん反応のむらさき色が残った（資料２）
。

実験４Ｂ１

強い酸性では、でんぷんを分解できない（資料３）。
強い酸性でも酵素が働いた。塩酸ヨウ素液をさらに０．
１ｍＬ追加し実験４Ｂ２て４０分経過すると、約２時間で分解していることが分かった。大根にふくまれている、ヨウ素でんぷん反応をじゃまする成分のえいきょうが少し残っていたようだ（資料４）。

−４２−ヨウ素液を入れた直後２時間後⬆

⬆

約12秒で分解した。

約５分で分解した。

（資料 1） 実験４A１（資料２） 実験４A３

ヨウ素液を入れた直後40分後⬆

③

７時間以上でも分解できない。

２時間で分解した。

（資料３） 実験４B１（資料４） 実験４B２⬆

考察
実験４Ａ１、２、３
でんぷん濃度を低くすることで、反応時間が短くなった。ヨウ素液の量を増やすことで実験が安定した。大根液の場合、むらさき色が全体的にうすい。大根液にふくまれるヨウ素でんぷん反応をじゃまする成分のえいきょうが少し残っているのだろう。中性では、だ液の酵素の方がでんぷんを分解する力がよく働く。
実験４Ｂ１、２
酸性（ｐＨ３）では、大根の酵素の方がでんぷんを分解する力がよく働く。

④結論
ｐＨが低いと酵素の働きが遅くなる。中性では、だ液の酵素の方がよく働く。酸性では、大根の酵素の方がよく働く。口の中では、だ液の酵素の働きが良いので食べ物はしっかりかむのが良い。胃の中では、大根の酵素が消化を助けてくれるだろう。

３ 総括
だ液と食品の酵素は別物である。働きやすいｐＨに違いがあることが分かった。
だ液の酵素：ｐＨ７．
５を中心とする弱酸性から弱アルカリ性で働く。
大根の酵素：酸性でも働く。→胃の中での消化を助ける。

４ 感想
今回の実験では、でんぷんを分解する酵素（アミラーゼ）の実験を行ったが、酵素には様々な種類がある。機会があれば、他の種類の酵素についても実験してみたい。

５ 参考文献歯チャンネル８
８ http : //www.ha-channel−８８．com/
名古屋第一赤十字病院

http : //www.nagoya−１st.jrc.or.jp/−４３−