食感（テクスチャ）の変化
生のにんじんは細胞内の水分による膨圧とペクチン質による細胞同士の結合によって硬くシャキシャキした食感を持ちます。加熱によってまず細胞膜が損傷し始め、約60℃付近で細胞の膨圧が失われるため、生のようなパリッとした歯ごたえ（クリスプ感）は低下します 。しかし同時に、60℃前後の比較的低温ではにんじん中のペクチンメチルエステラーゼ（PME）酵素が活性を保ち、細胞壁のペクチンを部分的に脱メチル化してカルシウムイオン架橋を促進します 。その結果、細胞同士の結び付きが一時的に強化され、硬さ（かみ応え）がむしろ増すことがあります 。実際、ある研究では60℃で処理したにんじんの硬度が生より約10%増加したと報告されています 。
約80℃を超える温度になると、PMEなどの酵素は失活し始め、代わってペクチンの非酵素的な分解が進行します 。特ににんじんの細胞間接着に重要な中葉（ペクチン質）が熱と共に劣化し、細胞どうしの結合力が低下します。84℃（約183°F）以上になるとペクチンが本格的に崩れ始め、にんじんの組織は明らかに柔らかくなってきます 。100℃近辺（沸騰温度）では急速に軟化が進み、短時間で歯がすっと通るようなやわらかい食感になります。加熱時間が長くなるとさらに組織崩壊が進み、やがて煮崩れ（崩壊してペースト状）状態にもなります。120℃程度の高温環境（加圧下での調理など）では細胞壁やデンプンの完全なゼラチン化・分解が起こり、短時間で極めて柔らかく崩れやすい状態になります。圧力鍋で加熱したにんじんは、100℃で茹でた場合よりも短時間で箸でほぐれるほど軟らかくなります。
栄養素（ビタミンC・β-カロテン）の変化
ビタミンC（アスコルビン酸）は熱に極めて弱く、水に溶けやすい栄養素です。そのため加熱温度が高くなるほど、また加熱時間が長く水への接触が多いほど大幅に減少します。比較的低温の加熱（60～80℃程度）で短時間調理した場合、ビタミンCの損失は抑えられ残存率が高くなります。例えば蒸し調理や電子レンジ加熱など沸騰を伴わない方法では、ビタミンCの保持率が高く報告されており、一般に茹でる（100℃）調理が最も損失が大きいことが知られています 。一例として、生のにんじんを沸騰水で数分茹でた場合、ビタミンCはおよそ半分程度まで減少したというデータがあります （茹で汁中への流出と熱分解による）。対してごく短時間のブランチ（軽く茹でる操作）ではビタミンC残存率が約70%程度との報告があります 。100℃で十分に加熱したにんじん（例：柔らかくなるまで煮込む等）では、残存するビタミンCはさらに少なくなり得ます。さらに120℃近い高温で長時間加熱（圧力調理や滅菌工程など）すれば、ビタミンCはほとんど完全に分解してしまい、極めて微量しか残らないとされています 。まとめると、「低温・短時間ほどビタミンC損失が少なく、高温・長時間ほど壊滅的に失われる」という傾向が明確です。なお、ビタミンCは調理中だけでなく、切ったりすりおろした際に存在する酸化酵素によっても分解し得るため、加熱前の取り扱いも含めて損失しやすい点に留意が必要です。
β-カロテン（プロビタミンA）は脂溶性で熱に対してはビタミンCより安定な色素成分です。加熱による分解はビタミンCほど顕著ではなく、調理後も比較的高い残存率を示します。実際、加熱した野菜中のβ-カロテン保持率は調理条件によりますが、ある研究では40～125%（125%は生より分析上多く検出された例で、加熱による細胞崩壊で分析抽出性が向上したことを示唆）という範囲で報告されています 。にんじんの場合、加熱によって細胞内の結晶化したカロテンが溶出・異性化し、若干の減少を示すことが多いです 。例えば茹でたにんじんでは生よりβ-カロテン含有量が減少するとの報告があり 、加熱により一部のβ-カロテンが分解・酸化されることが示唆されています。また、加熱中に細胞から溶け出したカロテンが調理液中に流出したり、酸素と接触して失われたりすることも損失要因です 。低温加熱（60～80℃）ではβ-カロテンの構造変化や流出はわずかで、生とほぼ同程度の含有量が保たれます 。80～100℃で加熱すると一部がシス型異性体に変化したり（色価やビタミン活性が低下）、長時間では徐々に酸化分解して失われていきます 。もっともβ-カロテン自体は熱で急激に壊れはしないため、短時間の加熱では大部分が残存します。むしろ適度な加熱で細胞壁が軟化すると、消化吸収されやすくなる（生で食べるより体内で利用されやすくなる）というポジティブな効果も報告されています 。ただし120℃程度の高温で長く加熱すれば徐々に酸化・分解が進み、最終的には生より大幅に低い量に減少します。
色味の変化
にんじんの鮮やかな橙色は主にカロテノイド色素（α-カロテン、β-カロテンなど）によるものです。加熱によって細胞内の空気や隙間が減り、水分が行き渡ると、初期段階では色がより鮮やかに見えることがあります（茹でたての野菜が一時的に色鮮やかになる現象）が、長く加熱するにつれて色素そのものの損失が起こり色味は薄れていきます 。60～80℃程度までの軽い加熱であれば色の変化は少なく、茹で上がりの橙色も生とほぼ同程度に保たれます。しかし100℃近くで長時間加熱した場合、にんじんの色は淡く黄味がかった橙色になり、場合によってはやや茶色っぽいトーンに変化することもあります。これはカロテノイドの熱分解や異性化によって本来の橙色が退色するためです 。実験的にも、茹でや蒸し調理後のにんじんでは色指数（L*, a*, b値）の**a値（赤み）とb値（黄み）が軒並み低下する（鮮やかさが失われる）ことが報告されています。一方でL値（明度）は上昇する傾向があり、全体として色が薄く明るい見た目になります 。特に蒸し調理では色の変化（退色）が顕著だったとの報告もあります 。120℃程度の高温で調理する場合、酸素と触れやすい条件下ではカロテンの分解が加速し、より速く色あせてしまいます。密閉した圧力鍋などでは酸素が少ないぶん色素の酸化は多少抑えられますが、それでも高温そのものによる色素劣化は避けられません。加えて、乾燥した高温環境（オーブンなど）で長時間加熱すると、メイラード反応やカラメル化により表面が褐色化**してくる可能性もあります（※通常、糖とアミノ酸の反応による茶色い着色は120℃以上でも起こり得ますが、にんじんの場合は水分が多いため顕著な焦げ色が付くのは140～160℃以上です）。総じて、低～中温で短時間なら色の鮮やかさは保たれ、高温・長時間では橙色の鮮やかさが失われるといえます。
甘み・風味の変化
にんじんの甘み成分である糖類（スクロース、グルコース、フルクトースなど）やアミノ酸は、加熱によって細胞から溶出しやすくなります。60℃程度の低温加熱では細胞膜の損傷はありますが細胞壁は保たれるため、遊離する糖はわずかで甘みの感じ方は生とあまり変わりません。80～100℃程度になると細胞が軟化して内部の糖が舌に触れやすくなるため、食べたとき甘みを強く感じるようになります。また、加熱中に酵素反応やデンプンの分解が起こればより簡単な糖に分解されて甘さが増す可能性もあります。実際、野菜を加熱すると複雑な炭水化物が単純な糖に分解され、「加熱したにんじんが生より甘く感じられる」ことは経験的にも知られています 。特にオーブンで焼いたにんじんやグリルしたにんじんが非常に甘く感じるのは、表面で一部糖のカラメル化（キャラメル化）やアミノ酸との反応による風味生成が起こり、濃厚な甘みと香ばしさが付与されるためです。ただし加熱温度が100℃未満の場合、水分が多いためカラメル化は起こりません。このため水中で加熱する調理（例：茹で・蒸し）では糖が焦げて新たな風味成分が生まれることはなく、あくまで元々にんじん中にあった糖分の感じ方が変化するだけです。100℃で茹でた場合は、糖の一部が煮汁に流出してしまうため、調理液ごと摂取しない限り甘み成分のロスがあります。一方、真空調理（ソUSヴィド）など封入した状態で加熱すれば糖が流出しないため、にんじん本来の甘みが凝縮されます 。実際、真空調理したにんじんは生よりも「より甘く濃厚なにんじんの味」になると報告されています 。加熱温度が120℃程度に達すると、圧力鍋では密閉環境のため糖の流出は少ないもののビタミンや揮発成分の損失が大きくなりがちです。オーブンなど開放環境では水分が飛ぶことで甘みの濃縮が起こり、低温で長時間ローストしたにんじんは非常に甘い風味になります。総じて、適度な加熱で甘みは増し、極端に長時間茹でたりすると甘みが流出してしまうため、甘さを活かすには調理法にも工夫が必要です。なお、加熱によってにんじん特有の青臭さやえぐみの原因となる揮発成分（例えばイソクマリン類）は飛んでいくため、風味はマイルドになります。その意味でも適度な加熱はにんじんの甘みを引き立てると言えるでしょう。
細胞構造の変化
顕微鏡レベルで見ると、にんじん細胞は加熱によって劇的な構造変化を起こします。60℃前後では上述のように細胞膜が破れ、細胞内の水分が漏出しますが、細胞壁（セルロースやペクチンから成る硬い殻）はまだ保たれています 。この段階では細胞同士は強く結合したままのため、組織全体としての形状もあまり崩れません。むしろ細胞壁内に水分が浸透して細胞壁が膨潤する現象が起こり始めます 。80℃以上になると細胞間の中葉ペクチンが分解されて細胞同士の結合が緩み、細胞間の隙間が大きくなってきます 。この組織の崩壊（maceration）は茹でや蒸し加熱で顕著であり、にんじんを柔らかく煮た時にホロホロと崩れるのは細胞がバラバラに分離し始めるためです 。100℃近辺で十分に加熱された組織では、細胞は互いにかなり分離し、光学顕微鏡で見ると細胞同士が離れて壁だけが膨らんだ状態になります 。実際、冷凍加工したにんじんを含めた実験でも「調理後のにんじんは細胞が脱水して分離し、細胞壁が膨れた状態を示した」と報告されています 。これは細胞内のデンプン粒などが水を吸って膨らみ、細胞壁を押し広げる一方、細胞どうしの接着が切れて離ればなれになるためです。120℃程度の更なる高温条件では、細胞壁も部分的に分解が進み、細胞の形状そのものが崩れていきます。高温高圧下ではペクチンのβ-エリミネーション反応も加速し細胞壁繊維が切断されるため、細胞片が崩壊・溶出して原形をとどめなくなることもあります。まとめると、低温では細胞膜破壊による水分流出と細胞壁膨潤、80℃以上では細胞間の結合崩壊、100℃以上では細胞そのものの分解という段階的な変化が起こります。これら細胞構造の変化が、前述した食感の軟化や組織崩壊として私たちにも実感されるわけです。
加熱温度ごとの比較まとめ
以上の知見を、おおよその加熱温度ごとに主要な変化をまとめると次の表のようになります。
※上記は一般的な傾向をまとめたもので、実際の栄養損失量や軟化の程度は加熱時間や調理方法（蒸す・茹でる・炒める・圧力調理など）によって大きく変わります。例えば同じ100℃でも、短時間の蒸し調理ではビタミン損失は抑えられ色も保たれますが、長時間の煮込みでは栄養が流出・分解し色も褪せてしまいます 。したがって、にんじんの食感や栄養をできるだけ損なわず、美しい色と甘みを引き出すには、適切な温度帯で必要最小限の加熱を行うことがポイントです。また、脂溶性のβ-カロテンを効率よく摂取するには油と共に調理する、水溶性のビタミンCを無駄にしないには茹で汁ごと利用する（スープにする等）といった調理上の工夫も有効です。調理科学の知見を活用し、目的に応じた加熱温度・方法を選ぶことで、にんじんの持つ栄養と食味を最大限に引き出せるでしょう。
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