なぜ玉ねぎで涙が出る？催涙成分と防止方法を科学的に解説

玉ねぎを包丁で切った瞬間、目がしみて涙が止まらなくなる現象は、「syn-プロパンチアール-S-オキシド（PTSO）」という催涙性の揮発性物質が原因です。この物質は玉ねぎの細胞が壊れた際に、アリイナーゼと催涙因子合成酵素（LFS）という2つの酵素が段階的に働くことで初めて生成されます。つまり、玉ねぎの中にもともと催涙成分がそのまま存在しているわけではなく、切るという物理的な刺激をきっかけとした化学反応によって涙の原因物質が生まれるのです。この記事では、玉ねぎで涙が出る仕組みに関わる成分とメカニズムを科学的に解説し、涙を防ぐための具体的な方法まで詳しくお伝えします。料理中の涙に悩んでいる方はもちろん、日常のちょっとした疑問を深く知りたい方にも役立つ内容となっています。

玉ねぎで涙が出る原因とは？催涙成分PTSOの正体

玉ねぎを切ると涙が出る真の原因物質は、長年犯人と考えられてきた「硫化アリル」ではなく、syn-プロパンチアール-S-オキシド（PTSO）です。PTSOは化学式C3H6OSで表される揮発性の有機化合物で、常温で気体になりやすく、空気中を漂って目や鼻の粘膜に到達します。極めて少量でも人間の目に涙を催させるほどの強い刺激性を持っています。

硫化アリルも玉ねぎに含まれる硫黄化合物の一つであり、辛味や刺激臭の元にはなっています。しかし、科学的な研究が進んだ結果、涙の原因はもっと複雑な化学反応の産物であることが明らかになりました。PTSOは玉ねぎの中に直接蓄えられているわけではなく、玉ねぎが丸ごとの状態であれば催涙成分は生成されません。あくまで包丁で切るなどして細胞構造が破壊されたときに、複数の前駆体と酵素が混合し、化学反応が連鎖的に起こることで初めて生まれる物質なのです。

玉ねぎに含まれる硫黄化合物の特徴

玉ねぎはヒガンバナ科ネギ属の植物であり、ニンニクやネギ、ニラなどと同じ仲間です。これらの植物に共通する特徴として、硫黄を含むアミノ酸やその誘導体を豊富に含んでいることが挙げられます。玉ねぎの場合、特に重要な物質が「S-1-プロペニル-L-システインスルフォキシド」（アリイン）と呼ばれるアミノ酸の誘導体です。アリインは玉ねぎの細胞内の液胞に蓄えられており、通常の状態では安定しています。しかし、細胞が壊れると別の区画に存在する酵素と接触し、一連の化学反応が始まるのです。

ここで重要なのは、玉ねぎが他のネギ属の植物と決定的に異なる点として、催涙因子合成酵素（LFS）を持っていることです。ニンニクにもアリイナーゼという酵素は存在しますが、LFSが存在しないため、ニンニクを切っても涙は出ません。玉ねぎだけが持つこの特別な酵素こそが、あの涙の原因物質を生み出す鍵となっています。

涙が出るメカニズムを解説する3段階の化学反応

玉ねぎを切ってから涙が出るまでには、大きく分けて3つの段階の化学反応が存在します。それぞれの段階で異なる物質と酵素が関与しており、非常に精巧な仕組みで催涙成分が作られています。

第1段階：細胞の破壊とアリイナーゼの作用

玉ねぎを包丁で切ると、細胞壁と細胞膜が破壊されます。すると、細胞内の異なる区画に分かれて存在していた物質が混ざり合います。具体的には、液胞内に貯蔵されていたアリインと、別の区画に存在していたアリイナーゼという酵素が接触します。アリイナーゼはアリインを分解し、「1-プロペニルスルフェン酸」と呼ばれる不安定な中間体を生成します。この反応は非常に速く、細胞が壊れてからほぼ瞬時に進行します。

第2段階：催涙因子合成酵素（LFS）の作用

第1段階で生成された1-プロペニルスルフェン酸に対して、催涙因子合成酵素（LFS：Lachrymatory Factor Synthase）が作用します。LFSは1-プロペニルスルフェン酸を基質として、催涙性物質であるsyn-プロパンチアール-S-オキシド（PTSO）に変換します。このLFSが存在しなければ、1-プロペニルスルフェン酸はPTSOではなく、ニンニクの香り成分であるアリシンなどの仲間であるチオスルフィネート類に変化します。つまり、LFSの有無が「涙が出る」か「出ない」かの分かれ目となっているのです。

第3段階：催涙成分の揮発と目への刺激

生成されたPTSOは揮発性が高いため、玉ねぎの切断面からすぐに空気中に蒸発します。気化したPTSOは空気中を漂い、やがて調理者の目や鼻の粘膜に到達します。PTSOが目の角膜表面に付着すると、角膜の知覚神経である三叉神経の枝が刺激を受けます。この刺激は脳に伝達され、脳は「異物が目に入った」と判断して涙腺に涙を分泌するよう指令を出します。これが「反射性流涙」と呼ばれる現象であり、目の表面に付着した刺激物質を涙で洗い流そうとする防御反応です。同時にPTSOは鼻の粘膜にも到達するため、鼻水やくしゃみが出ることもあります。

玉ねぎが催涙成分を作る進化的な理由

玉ねぎがこのような催涙成分を作り出す仕組みを進化させた理由は、主に外敵からの防御であると考えられています。土の中で成長する玉ねぎにとって、虫や動物に食べられることは生存への脅威です。催涙成分を含む硫黄化合物は、これらの外敵に対する強力な忌避物質として機能しています。さらに、硫黄化合物には抗菌・抗真菌作用もあり、土壌中の病原菌から玉ねぎ自身を守る役割も果たしています。人間にとっては厄介な催涙成分ですが、玉ねぎにとっては重要な自己防衛システムなのです。

涙が出やすい人と出にくい人の違い

同じ玉ねぎを切っていても、人によって涙の出方に差があります。これにはいくつかの要因が関係しています。

まず、目の感受性には個人差があります。角膜の知覚神経の感度が高い人は、少量のPTSOでも強い刺激を感じて涙が出やすくなります。また、ドライアイの方は涙の防御膜が薄いため、刺激物質がより直接的に角膜に到達しやすく、涙が出やすい傾向があります。

一方で、コンタクトレンズを装着している人は、レンズが角膜を物理的に保護するため、PTSOの刺激を受けにくく涙が出にくいことがあります。さらに、切り方や包丁の切れ味によっても涙の出方は変わります。みじん切りのように細胞をより多く破壊する切り方では催涙成分の発生量が増え、細胞の破壊が少ない切り方では発生量が少なくなります。

催涙因子合成酵素（LFS）の発見と研究の歴史

LFS発見以前の理解と矛盾

21世紀初頭まで、玉ねぎの催涙メカニズムは比較的単純なものと考えられていました。アリイナーゼが直接催涙成分を生成するという説が一般的でしたが、このモデルでは同じくアリイナーゼを持つニンニクで催涙成分がほとんど生成されない理由が説明できないなど、いくつかの矛盾が存在していました。

ハウス食品による画期的な発見

2002年、ハウス食品株式会社（現ハウス食品グループ本社）の研究者である今井真介らのグループが、玉ねぎの催涙メカニズムに関する画期的な発見を成し遂げました。彼らは、催涙成分の生成にはアリイナーゼだけでなく、もう一つの酵素が必要であることを突き止めました。この新たに発見された酵素は「催涙因子合成酵素（Lachrymatory Factor Synthase：LFS）」と命名されました。

この研究成果は世界的に権威のある科学誌「Nature」に発表され、大きな注目を集めました。それまで単純だと思われていた催涙メカニズムが、実は2段階の酵素反応によるものだったという発見は、食品科学の分野に大きなインパクトを与えました。

イグ・ノーベル賞と東京大学の研究

LFSの発見に携わった研究グループは、2013年にイグ・ノーベル化学賞を受賞しました。イグ・ノーベル賞は「まず人々を笑わせ、そして考えさせる研究」に贈られる賞であり、「なぜ玉ねぎを切ると泣けるのか」という誰もが不思議に思う日常の疑問を分子レベルで解き明かした点が高く評価されました。

さらに2019年には、東京大学大学院農学生命科学研究科の荒川孝俊助教と伏信進矢教授らの研究グループが、ハウス食品グループ本社との共同研究により、LFSが催涙性分子を作り出す酵素反応の仕組みを世界で初めて解明しました。研究グループはLFS分子の立体構造を詳細に観察し、分子シミュレーションを実施した結果、原材料由来の水素イオンの移動をきっかけに付近の電子が移動してPTSOが生成されるという、非常に短時間で起こる複雑な反応過程を記述することに成功しました。

2025年には、日本農芸化学会の札幌大会において、涙の出ないタマネギ「スマイルボール」とその関連技術の開発が農芸化学技術賞を受賞しました。LFSの基礎研究から実用的な品種開発に至るまでの一連の取り組みが、学術的にも高く評価されたことを示しています。

玉ねぎで涙を防ぐ方法と科学的な根拠

玉ねぎを切る際に涙を防ぐ方法はさまざまですが、ここでは科学的な根拠に基づいた効果的な対策をお伝えします。

玉ねぎを冷蔵庫で冷やしてから切る方法

最も手軽で効果的な方法の一つが、玉ねぎを冷蔵庫で30分から2時間程度冷やしてから切ることです。温度が下がることでPTSOの揮発性が低下し、気化しにくい状態になるため目への刺激を大幅に軽減できます。さらに低温では酵素反応の速度も低下するため、催涙成分の生成量自体も減少します。ただし、冷凍庫で凍らせてしまうと解凍時に細胞が大量に壊れて逆効果になる可能性があるため、冷蔵庫での冷却が望ましいです。

電子レンジで短時間加熱する方法

玉ねぎを皮付きのまま電子レンジで20秒から1分程度加熱する方法も効果的です。加熱により、催涙成分の生成に関わる酵素であるアリイナーゼやLFSが変性して失活するため、その後に切っても催涙成分がほとんど生成されなくなります。酵素はタンパク質で構成されているため、一定以上の温度で加熱すると立体構造が変化し、触媒としての機能を失います。これを「酵素の失活」と呼びます。皮が剥きやすくなるという副次的な効果もありますが、加熱により食感が変わる場合があるため、生食用の調理には向かない点に注意が必要です。

切れ味の良い包丁を使う方法と繊維に沿った切り方

包丁の切れ味は催涙成分の発生量に大きく影響します。切れ味の良い包丁は玉ねぎの細胞を潰すのではなくきれいに切断するため、壊れる細胞の数が最小限に抑えられ、催涙成分の発生量も少なくなります。逆に切れ味の悪い包丁では、細胞を押しつぶすように切ることになるため、広い範囲で細胞が破壊され涙が出やすくなります。料理のプロが玉ねぎを切る際に涙を流しにくいのは、経験だけでなく常によく研がれた包丁を使っていることも大きな要因です。

また、玉ねぎの繊維に沿って縦方向に切ることで細胞の破壊を最小限に抑えることができます。繊維を断ち切るように横方向に切ると、より多くの細胞が壊れて催涙成分の発生量が増えます。みじん切りが必要な場合は、他の防止方法と併用することをお勧めします。

水にさらす方法と換気による対策

催涙成分であるPTSOは水溶性であるため、切った玉ねぎを水にさらすことで催涙成分を洗い流すことができます。ただし水にさらしすぎると、催涙成分だけでなくビタミンB1やカリウムなどの水溶性の栄養素も流れ出てしまうため、さらす時間は最小限にとどめることが望ましいです。

調理中に換気扇を回したり窓を開けたりして空気の流れを作ることも有効な対策です。小さな扇風機やうちわで、玉ねぎの切断面から出る蒸気を顔とは反対方向に飛ばす方法もあります。ただしこれは催涙成分の生成自体を防ぐものではなく、目への到達を防ぐ対策である点に注意が必要です。

ゴーグル・マスクによる物理的な保護

最も確実な防止方法の一つが、目と鼻を物理的に保護することです。水泳用ゴーグルや調理用ゴーグルを装着すれば、催涙成分が目に直接触れるのを完全にブロックできます。マスクの着用で鼻からの刺激も軽減できます。やや大げさに見えるかもしれませんが、プロの料理人の中にもゴーグルとマスクを併用する方がいるほどで、確実性を求めるなら最も効果的な方法です。

各防止方法の効果を比較

複数の方法を組み合わせることで、より高い涙防止効果が期待できます。

涙の出ない玉ねぎ「スマイルボール」の開発と特徴

LFSの発見は基礎研究にとどまらず、実用的な応用にもつながりました。ハウス食品グループ本社は、LFSの知見を活用して催涙成分の生成が抑えられた画期的な玉ねぎ品種「スマイルボール」を開発し、2015年から販売を開始しました。

スマイルボールの開発では、遺伝子組み換え技術ではなく従来の選抜育種の手法が用いられました。催涙成分の生成に関わる2つの酵素、アリイナーゼとLFSに着目し、特にアリイナーゼの働きが極めて弱い個体を選抜・交配することで、催涙成分の生成が大幅に抑えられた品種が誕生しました。

スマイルボールは切っても涙が出ず、生で食べても辛味がないという特徴を持っています。むしろフルーツのような甘さを感じることができ、そのまま丸かじりすることも可能です。通常の玉ねぎは生食する際に水にさらして辛味を抜く必要がありますが、スマイルボールではその工程が不要であり、水にさらさないことで栄養成分の流出を防げるという利点もあります。

スマイルボールの栽培と生産状況

スマイルボールは北緯41度以北の地域でしか栽培できないという制約があり、日本では北海道が主な産地となっています。栗山町などのタマネギ農家との契約栽培によって生産されており、生産量は年々増加しています。2023年度の販売量は48トン、2024年度は124トンと約2.6倍に拡大しました。しかし、通常の玉ねぎの生産量と比較するとまだ非常に少量であり、一般的なスーパーマーケットで常時入手できるほどの流通量には至っていません。

また、海外ではバイオテクノロジーを活用した研究も進められています。ニュージーランドの研究機関とハウス食品の研究者が共同で、LFSの遺伝子の発現をRNA干渉技術によって抑制した「ノックダウンタマネギ」を作り出すことにも成功しています。このタマネギは催涙成分だけを選択的に減らすことができ、他の風味や栄養成分には影響を与えないという特徴があります。

玉ねぎの硫黄化合物がもたらす健康への効果

涙の原因となる硫黄化合物は、人間の健康にとって有害なだけの存在ではありません。玉ねぎに含まれる硫黄化合物には、さまざまな健康上の効果があることが知られています。

血液サラサラ効果と血管系疾患のリスク低減

「玉ねぎを食べると血液がサラサラになる」と聞いたことがある方は多いのではないでしょうか。この効果の中心的な役割を果たしているのが、硫化アリルの一種であるプロピルメチルディスルフィドという物質です。プロピルメチルディスルフィドには血液の凝固を防ぎ血栓を予防する働きがあり、動脈硬化や脳卒中、心筋梗塞などの血管系疾患リスクを低減させる可能性があるとされています。コレステロールの代謝を正常化する効果も報告されています。

抗菌・抗炎症作用とビタミンB1の吸収促進

玉ねぎに含まれるアリシンには強い抗菌作用があります。また、ケルセチンというフラボノイドも玉ねぎに豊富に含まれており、抗炎症作用や抗酸化作用があることが知られています。ケルセチンは硫黄化合物ではありませんが、玉ねぎの健康効果を語る上で欠かせない成分です。

さらに、アリシンはビタミンB1と結合しやすい性質を持っています。ビタミンB1は糖質の代謝に不可欠な栄養素であり、疲労回復に重要な役割を果たします。玉ねぎと豚肉を一緒に調理すると、アリシンがビタミンB1の吸収を促進するとされています。生姜焼きや豚汁など豚肉と玉ねぎを組み合わせた料理が多いのは、味の相性だけでなく栄養学的にも理にかなっていると言えます。

玉ねぎの健康効果を引き出す食べ方

アリシンは熱に弱い性質があるため、血液サラサラ効果や抗菌作用を期待するなら生で食べるのが最も効果的です。スライスした玉ねぎをサラダに加えたり、薬味として使ったりする食べ方が適しています。また、玉ねぎをみじん切りにした後、室温で15分から30分程度放置することで硫化アリルの生成量が増加します。切ってすぐに加熱調理するよりも、少し時間を置いてから調理した方が健康効果が高まるとされています。ただし、水にさらしすぎると水溶性の硫黄化合物が流れ出てしまうため、辛味を抜く目的で水にさらす場合も時間は最小限にとどめることが望ましいです。

玉ねぎと涙にまつわる知っておきたい豆知識

品種による催涙成分の違い

玉ねぎには多くの品種が存在し、催涙成分の量は品種によって異なります。一般的に辛味の強い品種ほど催涙成分も多く、甘味の強い品種では催涙成分が比較的少ない傾向があります。新玉ねぎが通常の玉ねぎよりも目にしみにくいのは、水分含量が多いことに加え、硫黄化合物の前駆体の含有量が比較的少ないためです。紫玉ねぎも同様に催涙成分が少なめの品種として知られています。

保存状態と催涙成分の関係

玉ねぎの保存状態も催涙成分の生成に影響します。風通しの良い涼しい場所で保存された玉ねぎは適切な状態が保たれており、催涙成分の前駆体も安定しています。一方で傷んだ玉ねぎや芽が出始めた玉ねぎでは細胞内の代謝バランスが変化しており、切った際の催涙成分の生成パターンが変わることがあります。新鮮な玉ねぎを使うことは料理の味だけでなく、涙の軽減という点でも重要です。

他のネギ属の野菜では涙が出ないのか

ネギ属の植物の中でも、玉ねぎほど強い催涙効果を示す野菜はほとんどありません。ニンニクにはLFSが存在しないため切っても涙は出ず、長ネギやニラでも多少目にしみることはあるものの玉ねぎほどの強い催涙効果はありません。各野菜に含まれるLFSの量や活性、硫黄化合物の前駆体の組成が異なることがその理由です。

玉ねぎの涙は「反射性涙液」に分類される

人間の涙は大きく3種類に分けられます。常に目の表面を潤している「基礎涙液」、ゴミなどの異物が目に入った時に出る「反射性涙液」、そして感情によって流す「感情涙液」です。玉ねぎによって引き起こされる涙は「反射性涙液」に分類されます。異物であるPTSOから目を守るための防御反応であり、悲しみや痛みとは無関係に、純粋に化学的な刺激に対する生理反応です。

まとめ：玉ねぎの涙の仕組みを理解して上手に付き合おう

玉ねぎを切ると涙が出るという日常的な現象の裏には、実に精巧な化学反応が隠れています。催涙成分の正体は「硫化アリル」ではなく「syn-プロパンチアール-S-オキシド（PTSO）」であり、その生成にはアリイナーゼと催涙因子合成酵素（LFS）という2つの酵素が段階的に関与しています。

2002年のLFS発見はこの分野の理解を根本的に変え、2013年のイグ・ノーベル賞受賞、2019年の東京大学による酵素反応メカニズムの解明、そして涙の出ない玉ねぎ「スマイルボール」の開発と、研究は着実に進展してきました。2025年には農芸化学技術賞の受賞にも至っています。

涙を防ぐ方法としては、玉ねぎを冷蔵庫で冷やす、電子レンジで短時間加熱する、切れ味の良い包丁を使う、ゴーグルやマスクで目と鼻を保護するなど、さまざまな対策が存在します。これらは単独でも効果がありますが、複数を組み合わせることでより高い効果が期待できます。

一方で、涙の原因となる硫黄化合物には血液サラサラ効果や抗菌作用、ビタミンB1の吸収促進など、健康に有益な効果も多くあります。催涙成分は玉ねぎにとっての自己防衛システムであると同時に、人間にとっては健康を支える重要な栄養成分でもあります。玉ねぎとの付き合い方を工夫することで、涙に悩まされることなくその豊かな栄養と風味を存分に楽しむことができます。