総説、ワインや測定器をまたいだ酸素測定値の単純比較に警鐘

11月4日（水）に発表された科学的総説は、ワインで日常的に示される溶存酸素の数値は見た目ほど直接的な測定値ではなく、異なるワインや測定器の間で安全に比較できない可能性があると警告している。

IVES Technical Reviewsが発表したこの総説は、スペインのバリャドリード大学UVaMOXグループのIgnacio Nevares氏とMaria del Alamo-Sanza氏が執筆した。酸素計は酸素濃度をmg/Lで直接測定するのではなく、酸素分圧（pO2）または酸素フラックスをセンサーで検出し、その信号を溶解度モデルに基づいて装置がmg/Lに換算すると論じている。研究者らによると、ワインでは液体そのものの性質とセンサーの種類の両方が、測定結果に影響し得る。

この違いが重要なのは、生産者が酸化、保存期間、二酸化硫黄の添加量を管理するため、ワイナリーでは溶存酸素を厳しく監視しているからだ。mg/Lの測定値がワインの組成や装置が用いるモデルに左右されるにもかかわらず、どのワインでも比較できる値として扱われれば、ワイナリーが酸素への曝露を誤って判断したり、根拠の弱いまま二酸化硫黄の添加量を調整したりするおそれがある。この問題は、酸素管理を工程管理に用いる飲料製造全般にも関わる可能性がある。

著者らによると、一般的な測定は一見簡単だ。技術者がプローブを差し込み、表示が安定するのを待って、たとえば0.42mg/Lという数値を記録する。しかし、画面に表示される値は換算処理の結果であり、ワイン1リットル中の酸素を直接量ったものではないと著者らは指摘する。クラーク電極では、膜を通過する酸素の量に応じて電流が変化する。光学式センサーでは、酸素が指示薬の発光に影響する。どちらの場合も、センサーの一次応答が示すのはセンサー界面での酸素の存在しやすさであり、質量濃度を直接示すものではない。

総説によると、問題は最新の測定器が必ずしも不正確だということではない。画面上の数値が何を意味するかは、センサー信号をmg/Lに換算する際に用いる溶解度の関係式に左右される。著者らによると、装置の精度と再現性が高くても、換算モデルが測定対象のワインに合っていなければ、濃度はあくまで概算にとどまる可能性がある。

研究者らは、この用途ではワインを水と同じように扱うべきではないと述べている。多くの酸素計は空気飽和水で校正されるか、水を基準にした溶解度の関係式を利用している。こうした基準はセンサーの点検には役立つが、pO2とmg/Lの関係がワインでも同じだと仮定する根拠にはならないと著者らは指摘する。ワインはエタノール、糖、エキス分が酸素の溶解度を変え得る、水とアルコールを含む反応性の高いマトリックスだ。温度と圧力も溶解度と移動の両方に影響する。ヘッドスペースの状態や二酸化炭素も、さらに変数を増やす。

そのため、総説によると、同じpO2を示す2種類のワインでも、物理的に溶存している酸素の量は異なる可能性がある。一般的な換算でmg/Lに直すと、この違いが明らかになるどころか、見えにくくなるおそれがある。

著者らは、測定値をゆがめる要因を物理化学的なものと装置に起因するものに分けている。前者はワインの組成が酸素の溶解度を変え、pO2とmg/Lの関係に影響することだ。後者はワインのマトリックスがセンサー自体の応答を妨げる可能性を指す。光学式システムでは発光体やその担体が、ポーラログラフ式システムでは膜を通る拡散が影響を受ける場合がある。

総説は、del Alamo-Sanza氏らが2014年に発表した先行研究を引用している。同研究では、測定値をヘクトパスカルで表した場合にもこうした偏差がすでに確認され、その影響は装置によって異なることが示された。実際のワイン8種類を用いた試験では、装置ごとにエタノールと糖を補正すると、直接測定で11%から19%だった誤差が0%から5%に縮小し、ある光学式システムでは0.5%未満になった。ただし著者らは、この補正が対象としたのはセンサーの応答であり、ワインの真の酸素溶解度ではないと強調している。

論文はまた、1970年から1979年にかけてソ連で行われた、あまり知られていない研究を取り上げている。著者らによると、言語の壁やアクセスの制限によって広く引用されることはなかったが、その知見は現在も重要だという。これらの研究では、温度の上昇に伴い酸素の溶解度は低下する一方でポーラログラフ式センサーの応答は強まること、膜式センサーが酸素の質量を直接測定するのではなくpO2に応答すること、さらにエキス分などのワイン成分が溶解度に大きく影響するため、組成に応じた方程式が必要であることが報告されていた。

総説によると、新しい光学式センサーは安定性が向上し、メンテナンスの必要性も低下している。また、測定中に酸素を消費せず、より試料を乱さずに測定できる。しかし著者らは、センサー設計が向上しても、根本にあるモデルの問題は解消されないと論じている。測定値の安定性が高まっても、それが直ちに、より普遍的な値になるわけではないという。

研究者らは、ワイナリーにmg/Lでの表示をやめるよう求めてはいない。同じワインを一定の条件下で追跡する場合や、安定した手順のもとで相対的な変化を確認する場合には、こうした値は依然として有用だという。一方、異なるワイン、測定器、研究機関の値を比較するとき、化学量論計算や二酸化硫黄の必要量の推定に用いるとき、あるいは単一の測定値を平衡状態を示すものとして扱うときには、より慎重になるよう助言している。

著者らは、測定器が対応している場合、ワイナリーや研究機関がmg/Lの値とともに、より多くの情報を記録することを提案している。これには、pO2、ヘクトパスカル、飽和度などの元の信号、実際の温度と絶対圧、校正方法とpO2をmg/Lに換算するために用いたモデル、アルコール度数、糖、エキス分などのマトリックス情報が含まれる。また、測定した場所と時刻、ワインを安定させるために置いた時間、攪拌の有無、ヘッドスペースの大きさ、測定時にワインが酸素を取り込んでいたか消費していたかなど、測定状況も記録するよう勧めている。

測定器がmg/Lしか表示しない場合でも、同じ装置と手順を一貫して使えば、総説によると、その測定値は内部の工程管理に役立つ。ただし著者らは、そうした条件を超えて普遍的に比較できる値として扱わないよう警告している。

著者らはまた、単一の酸素測定値よりも、時間の経過に伴うワインの挙動のほうが多くの情報を示す場合があると論じている。工程研究では、pO2の推移を示す傾き、枯渇までの時間、曲線下面積などが、単独の濃度測定値より有用な情報をもたらし得るという。

この総説は、同じ研究者らが2026年にFood Chemistryで発表した、ワインの溶存酸素測定と質量に基づく表示の限界を再評価した論文に関連する。2本の論文は、醸造現場で一般的に前提とされている考え方、すなわちmg/Lで示される溶存酸素の数値が、ワイン、測定器、研究機関が異なっても同じ意味を持つという見方に疑問を投げかけている。生産者にとっては、日常的な管理、瓶詰めの判断、酸化防止剤の管理における酸素データの活用を、より慎重にする契機となり得る。