酵素は洗剤における機能性成分として利用され、洗濯および食器洗浄において、効率的で環境負荷が低く、省エネルギーな洗浄を実現します。プロテアーゼ、リパーゼ、アミラーゼは洗剤用酵素の主要クラスであり、それぞれが洗濯および自動食器洗浄用途に特有のベネフィットを提供します。プロテアーゼは洗濯用洗剤で最も早期から広く使用され、洗浄レベルを向上させるだけでなく、環境面での利点ももたらします。リパーゼおよびアミラーゼは、特に低温での家庭洗濯や、産業洗浄工程における低pH条件下で、プロテアーゼと併用されて洗剤性能の向上に寄与します。セルラーゼは、洗浄後衣類の新品様外観を回復または維持することで、総合的なファブリックケアに貢献します。

酵素に基づく洗剤の作用機序

酵素の観点から見ると、国際市場に流通する洗剤は、ほぼ同一の洗浄機構で作用する主要成分を含有しています。汚れおよびシミは、界面活性剤、ビルダー、酵素の補助を受けた機械的作用により除去されます。ヘビーデューティー洗剤に含まれるアルカリ性プロテアーゼ、アミラーゼ、またはリパーゼは、繊維や硬質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、グリコシド結合の加水分解により、綿マイクロファイバーに付着した粒子状汚れを除去することで洗浄に寄与します。セルラーゼの主要な効果は、摩耗した繊維表面を柔軟化し、色の鮮明さ（明度）を改善することです。界面活性剤は界面における表面張力を低下させ、元来の汚れ、酵素分解された汚れ、および繊維間の反発力を高めます。ビルダーは、カルシウム塩およびマグネシウム塩をキレート化、沈殿、またはイオン交換により処理し、アルカリ性を付与し、汚れの再付着を防止し、緩衝能を付与し、腐食を抑制します。

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、ヒトの汗などのタンパク質汚れが、タンパク質分解（プロテオリシス）により除去されます。自動食器洗浄（ADD）では、ガラス器具やカトラリーで特に問題となるタンパク質性の食品被膜の除去をプロテアーゼが確実にします。セリンプロテアーゼは、洗剤用途において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。加水分解反応における最重要パラメータは、表面に露出した基質S、E/S、pH、反応時間、および温度です。これらのパラメータは、酵素自体の特異性および性状と相まって、特定のタンパク質汚れに対する反応の進行を規定します。

アミラーゼ

天然デンプンはα-アミラーゼによっても分解が緩徐です。デンプンを酵素分解に感受性のある状態にするには、糊化および膨潤が必要です。多くの食品では、調理により様々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において、アミラーゼは、パスタ、ジャガイモ、グレイビーソース、チョコレート、離乳食などのデンプン含有汚れの除去を促進します。アミラーゼはまた、膨潤したデンプンが洗濯物や食器表面に付着し、粒子状汚れの接着剤として作用することを防止します。調理済み食品では、タンパク質、デンプン、および／または脂肪の複合体または反応生成物が通常認められます。このような場合、酵素の相乗効果により、単一酵素系よりもさらに効率的に汚れを除去することが可能になります。

セルラーゼ

セルラーゼはセルロース中のβ-1,4-グルコシド結合を切断し、天然綿繊維または綿／麻混紡、および合成繊維中のセルロース成分に直接作用します。セルラーゼは、綿織物の鮮明な色調、平滑な表面、および柔らかさを回復・維持させる目的で洗剤に配合されます。セルラーゼは、通常の着用および洗濯により生地上に生成する綿フィブリルの毛羽やピリングを削り取ることで、これらの効果を発揮します。セルラーゼは、これらの効果を提供できる点で特異的です。

リパーゼ

脂肪および油は強い疎水性を有するため、低温条件下では洗濯物から除去しにくい汚れです。リパーゼはトリグリセリドを加水分解し、より親水性のモノグリセリドおよびジグリセリド、遊離脂肪酸、ならびにグリセロールへと変換します。これらの加水分解生成物はいずれもアルカリ条件下で可溶です。洗濯においては、リパーゼの効果は複数回の洗浄サイクル後にのみ認められます。

参考文献

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1. Olsen H S, Falholt P. The role of enzymes in modern detergency [J]. Journal of Surfactants & Detergents, 1998, 1(4):555-567.