酵素は洗剤の機能性成分として利用されており、効率的で環境にやさしく、省エネルギーな方法で洗濯物や食器の洗浄に貢献しています。プロテアーゼ、リパーゼ、アミラーゼは洗剤用酵素の主要なクラスであり、それぞれが洗濯や自動食器洗浄機での用途に特有の利点を提供します。プロテアーゼは洗濯用洗剤で最初に広く使用され、洗浄レベルを高めるだけでなく、環境面での利点ももたらします。リパーゼとアミラーゼは、特に低温での家庭用洗濯や、工業用洗浄作業での低pH条件下で、洗剤の効果を高めるためにプロテアーゼと組み合わされています。セルラーゼは、洗濯された衣類の新しい外観を回復または維持することで、全体的な繊維ケアに貢献します。

酵素に基づく洗剤のメカニズム

酵素の観点から見ると、国際市場の洗剤には、ほぼ同一の洗浄メカニズムで作用する主要成分が含まれています。汚れやシミは、界面活性剤、ビルダー、酵素による補助を受けた機械的作用によって除去されます。高性能洗剤に含まれるアルカリ性プロテアーゼ、アミラーゼ、リパーゼは、繊維や硬い表面に付着した基質汚れを加水分解し、可溶化します。セルラーゼは、綿のマイクロファイバーに付着した粒子状の汚れをグリコシド結合の加水分解によって除去します。セルラーゼの主な効果は、摩耗した繊維表面を柔らかくし、色の鮮やかさを向上させることです。界面活性剤は界面での表面張力を低下させ、元の汚れ、酵素分解された汚れ、繊維間の反発力を高めます。ビルダーは、カルシウムやマグネシウム塩のキレート、沈殿、イオン交換、アルカリ性の付与、再汚染防止、緩衝能の提供、腐食抑制などの役割を果たします。

プロテアーゼ

プロテアーゼは最も広く使用されている酵素です。洗濯用洗剤では、草、血液、卵、人間の汗などのタンパク質汚れがプロテオリシスによって除去されます。ADDでは、プロテアーゼが特にガラス製品やカトラリーで問題となるタンパク質性食品膜の除去を確実にします。セリンプロテアーゼは洗剤用途で最も重要なグループです。プロテアーゼはペプチド鎖の加水分解的切断を触媒します。加水分解反応において最も重要なパラメータは、表面利用可能な基質S、E/S、pH、反応時間、温度です。酵素自体の特異性や性質とともに、これらのパラメータが特定のタンパク質汚れに対する反応の進行を決定します。

アミラーゼ

天然デンプンはα-アミラーゼによってゆっくりとしか分解されません。デンプンを酵素分解しやすくするには、糊化や膨潤が必要です。ほとんどの食品では、調理によってさまざまな程度の糊化が生じます。そのため、洗濯用および自動食器洗浄用洗剤では、アミラーゼがパスタ、ジャガイモ、グレービー、チョコレート、ベビーフードなどデンプンを含む汚れの除去を容易にします。アミラーゼはまた、膨潤したデンプンが洗濯物や食器の表面に付着し、粒子状汚れの接着剤として作用するのを防ぎます。タンパク質、デンプン、脂肪の間の複合体や反応生成物は、調理済み食品によく見られます。このような場合、酵素の相乗効果により、単一酵素系よりも効率的に汚れを除去することが可能です。

セルラーゼ

セルラーゼはセルロース中のβ-1,4-グリコシド結合を切断し、天然の綿繊維や綿/亜麻混紡、合成繊維中のセルロース部分に直接作用します。セルラーゼは、綿織物が鮮明な色、滑らかな表面、柔らかさを取り戻し、維持するために洗剤に使用されます。セルラーゼは、通常の着用や洗濯によって生じる綿繊維の毛羽やピリングを削り取ることで、これらの効果をもたらします。セルラーゼはこれらの効果を提供する点で独自です。

リパーゼ

強い疎水性のため、脂肪や油は低温での洗濯では除去が困難です。リパーゼはトリグリセリドをより親水性の高いモノグリセリド、ジグリセリド、遊離脂肪酸、グリセロールに加水分解します。これらの加水分解生成物はすべてアルカリ性条件下で可溶です。洗濯において、リパーゼの効果は数回の洗濯サイクル後に現れます。

参考文献

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1. Olsen H S, Falholt P. 現代の洗浄における酵素の役割 [J]. Journal of Surfactants & Detergents, 1998, 1(4):555-567.