収穫された果物や野菜の25％から80％が高い傷みやすさのため、輸送や保管中に失われていると推定されています。そのため、収穫後の保管や加工には特別な注意が必要です。果物や野菜の加工は、ジュース、パルプ、ピューレ、ゼリー、ドライフルーツ、菓子、ジャムの生産によって進歩し、これにより継続的な消費、廃棄物の削減、加工品の消費増加が可能となっています。

酵素は果物や野菜のライフサイクル全体で重要な役割を果たします。酵素は収穫後も活性を保ち、色、食感、味、香り、栄養価に望ましくない影響を与えることがあります。酵素の利用は、主に多糖類の加水分解や細胞内化合物の抽出を促進することで、果物や野菜の加工を助けます。これらの生体分子の含有量は植物ごとに組成や量が異なるため、各工程には異なる酵素が必要です。酵素プロセスは、化学薬品の使用と比較して、高い特異性、穏やかな反応条件、廃棄物の削減などの利点があります。果物や野菜の加工で主に使用される酵素には、ペクチンエステラーゼ、ペクチナーゼ、プロトペクチナーゼ、ヘミセルラーゼ、α-アミラーゼ、グルコアミラーゼなどがあります。

ペクチナーゼ

ペクチンはプロトペクチン、ペクチン酸、ペクチックを含み、生の果物の総重量の約0.5％から4.0％、隣接する細胞をつなぐ中葉層の成分として2％から35％を占めます。ペクチンは、植物または微生物由来のペクチン分解酵素によって分解されます。これらの酵素は果物やジュース抽出の副産物の発酵から得られます。ペクチンエステラーゼ（ポリメチルガラクツロン酸エステラーゼ、PMGE、EC. 3.1.1.11）は、ペクチンからメチルエステル基を加水分解し、メタノールを放出してペクチンをペクタンに変換します。ペクチナーゼの添加は、炭水化物の加水分解を促進し、果実の搾汁効率を高め、酸味、香料、着色料の濃度を向上させます。その結果、ペクチナーゼは食品加工業界、特に飲料の生産において重要な役割を果たし、油、シロップ、デンプンの抽出にも広く利用されています。これらの酵素は、野菜の食感を柔らかくして加工を容易にするためにも使用されます。しばしば、ペクチナーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼの組み合わせ（マセレーティング酵素）がジュース生産で用いられ、マセレーション、液化、清澄化を促進します。

セルラーゼ

セルラーゼは、複数のグルコース単位からなる多糖類であるセルロースの加水分解を促進します。これらの酵素は非常に特異的なバイオ触媒であり、協調的に作用して糖を放出します。その中でもグルコースは、エタノール、甘味料、植物ホルモン、有機酸などへの変換が可能なため、産業的に重要です。セルラーゼの主な商業製剤は糸状菌から得られます。セルラーゼは飲料業界で果汁やワインの製造に使用されます。これらはセルロース鎖を分解し、植物細胞内の液体を保持する構造を壊すことで、果汁の抽出や果実ネクターのマセレーションを促進します。また、不快な味の化合物を分解し、香味成分を放出して飲料の香りや味を向上させます。

キシラナーゼ（ヘミセルラーゼ）

ヘミセルロースであるキシランは、世界で最も豊富なバイオポリマーであり、再生可能な有機炭素の約30％を占めます。ヘミセルラーゼ（キシラナーゼ）は、ヘミセルロース高分子を分解する酵素群です。これらの酵素は、細菌、菌類、藻類、原生動物、線虫、甲殻類、昆虫、植物によって生産されます。キシラナーゼは、セルラーゼやペクチナーゼとともに、果物やジュース業界で清澄化や液化のために使用されます。

α-アミラーゼ

α-アミラーゼは植物、哺乳動物組織、微生物に存在します。菌類由来のα-アミラーゼは熱に敏感で、70°Cを超える温度で失活します。α-アミラーゼは世界市場の酵素の約30％を占めており、デンプン糖化、繊維産業、製紙、醸造、製パン、洗剤、ケーキ、果汁、デンプンシロップ、蒸留所、胃薬やその他の医薬品の製造など、多くの産業プロセスで利用されています。

食品業界における酵素の利用は大幅に増加しており、最終製品の付加価値を高め、生産量の増加とコスト削減を実現しています。酵素支援抽出は、さまざまな生理活性分子の生産において環境にやさしい抽出方法でもあり、処理時間とエネルギーを節約し、商業規模でより再現性の高い抽出プロセスを提供する可能性があるため、将来の市場にとってその重要性が示されています。

参考文献

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1. Chandrasekaran M . 食品および飲料加工における酵素 [J]. Food Australia, 1977, 46(4):179.