ワイン製造の生物学的プロセスは、いくつかの酵素の作用によって引き起こされる一連の生化学的変化の結果です。これらの酵素の多くは、ブドウ自体に由来します。さらに、ブドウ、酵母、その他の微生物の内因性酵素は、ワイン製造条件下では効率的でも十分でもないことが多いため、商業的な酵素調製物も補助として広く使用されています。商業的な酵素調製物のいくつかは、ワイン製造で非常に一般的に使用されている（ペクチナーゼなど）一方で、他のものはあまり広く使用されていません（ウレアーゼなど）。典型的なワイン製造プロセスと酵素は、図1に示されています。

図1. 酵素が添加される段階を示す赤ワインの典型的な生産プロセス。(Ray, et al. 2017)

マセレーションの改善に酵素を使用する

色は赤ワインの初期評価において最も重要な属性の一つです。色の濃いワインは通常、高い知覚品質スコアと関連付けられます。アントシアニンは、これらの分子と他のフェノール化合物との相互作用が赤ワインの色と熟成中の安定性に寄与するため、赤ワインの感覚的品質に大きく貢献します。外因性酵素は、ベリーの皮からアントシアニンの抽出を加速し、結果として得られるワインの色の強度を高めるために、赤ワイン製造で広く使用されています。商業的な酵素調製物は、主にペクトリティック（ポリガラクツロン酸分解酵素、ペクチンメチルエステラーゼ、ペクチンリラーゼ）、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、および酸性プロテアーゼの活性によって特徴付けられます。

澄明、濾過、収量の改善に酵素を使用する

澄明と濾過を改善し、圧搾効率とジュース抽出を増加させるために商業的な酵素（すなわち、ペクチナーゼ、キシラナーゼ、グルカナーゼ、プロテアーゼ）を追加することは、ワイン製造において一般的な慣行です。ペクチナーゼは、ワイン製造において最も重要な酵素です。セルロース、ヘミセルロース、およびリグニンと共に、ペクチン化合物はブドウの細胞壁の一部を形成し、細胞間の接着剤として機能し、細胞壁に一貫性を与えます。これらの細胞構造の破壊は、主に果肉と皮に含まれるブドウの固体部分内の物質の抽出を促進します。ペクトリティック酵素は、これらの化合物を分解し、モストの抽出と澄明プロセスを改善します。また、皮と果肉に含まれる香りや色に影響を与える物質の抽出を促進することもできます。

β-グルカナーゼを用いた澱上でのワイン熟成の補助

ワインでは、アルコール発酵が終了した後、特定の特徴に応じて可変期間の澱上熟成が行われます。澱は主に微生物（酵母と細菌）で構成され、次いで酒石酸と無機物が含まれています。澱上熟成中に、ワイン酵母の自己溶解が起こり、ワインの化学的および感覚的特性が変化します。酵母の自己溶解は、加水分解酵素（β-グルカナーゼやプロテアーゼなど）の作用下でのバイポリマーの加水分解を含み、さまざまな化合物をワインに放出します。ペプチド、アミノ酸、脂肪酸、ヌクレオチドは酵母の細胞質から来ており、グルカンとマンノプロテインは酵母の細胞壁から来ています。これらの化合物は、ワインの官能特性と安定性、そしてスパークリングワインの泡立ちに重要な影響を与えます。澱上熟成の期間は、特定の望ましいワインの特徴に応じて変動しますが、長い時間はワインの品質にプラスに寄与します。この長い期間を短縮し、酸化や微生物汚染のリスク、そして高い生産コストを減らすために、β-グルカナーゼが豊富な酵素調製物を利用することができます。外因性グルカナーゼは、細胞壁のβ-(1-3)およびβ-(1-6)-グリコシド結合の加水分解を触媒し、細胞壁を徐々に分解し、酵母の溶解を加速します。

ワインの香りを高めるために酵素を使用する

ブドウの品種香は揮発性の自由な臭気物質（主にモノテルペン、C13-ノリソプレノイド、ベンゼン誘導体、長鎖脂肪族アルコール）と無臭の非揮発性グリココンジュゲートを含みます。グリコシド結合された揮発性物質は、グルコースとともに、二糖類のグリコシド中にラフマノース、アラビノース、またはアピオースを含んでいます。これらのグリコシド香り前駆体は、外因性グリコシダーゼを使用して臭気のある揮発性物質を生成することができます。通常、このプロセスは二段階の反応を含みます。まず、α-ラフマノシダーゼ、α-アラビノシダーゼ、またはβ-アピオシダーゼが末端の糖を放出します（基質の糖部分に応じて）；次に、β-グルコシダーゼが芳香族アグリコンとグルコースを解放します。

グリコシド香り前駆体は、ワイン製造操作中に安定していることが示されています。なぜなら、ブドウとS. cerevisiaeのグリコシダーゼの効果は非常に限られているからです。そのため、ワインの香りを高めるための活性酵母、真菌、細菌のグリコシダーゼの選択が広く研究されています。現在、アスペルギルス・ニガーから得られるグリコシダーゼが豊富な商業的調製物が利用可能です。これらの真菌酵素はワイン製造条件下で活性ですが、グルコースによって抑制されるため、発酵の終わりに添加する必要があります。

参考文献

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1. Ray, Ramesh C., and Cristina M. Rosell, eds. Microbial enzyme technology in food applications. CRC Press, 2017.