食品製造業における乳製品分野は、伝統的に酵素の主要な利用分野です。最もよく知られている乳製品用酵素製剤は、言うまでもなくレンネットであり、動物組織から抽出した酸性プロテアーゼを含有する商業製剤の総称です。これらの製品は、乳タンパク質の主要形態であるミセルカゼイン表面のκ-カゼインから高電荷のペプチド断片を切断・除去することで乳を凝固させます。不安定化したカゼインミセルは凝集して乳凝固物の構造を形成し、その後、乳酸菌スターターにより酸性化されてチーズカードが生成されます。

チーズ製造における乳凝固酵素の使用に加え、乳製品産業ではリパーゼ、非凝固性プロテアーゼ、アミノペプチダーゼ、ラクターゼ、リゾチーム、ラクトペルオキシダーゼ、トランスグルタミナーゼなどの酵素も利用されています。これらの用途の一部は従来からのもの（風味増強のためのリパーゼ）である一方、比較的新しいもの（乳糖加水分解、チーズ熟成の促進、微生物学的腐敗の制御、タンパク質機能性の改変）もあります。

乳凝固酵素

動物由来レンネットの中では、子牛レンネットがチーズ製造における理想的な乳凝固酵素として広く認識されています。これは長年の使用に基づく慣習的な親和性による面もありますが、子牛レンネットが通常80～90%のキモシン（EC 3.4.23.4）から成るという科学的根拠にも支えられています。すなわち、チーズバット内でのカゼイン分解の大部分が、他のカゼインではなく、乳を凝固させるためのκ-カゼインに対して高い特異性をもって進行します。カード形成中にα-およびβ-カゼインが非特異的に加水分解されると、ホエイ中へのカゼイン窒素の損失につながり、チーズ製造の歩留まり低下を招く可能性があります。

世界のチーズ産業において子牛レンネットの代替として最も広く使用されているのは、発酵生産キモシン（FPC）であり、現在、酵素凝固チーズの世界生産量の約半分を占めています。FPCは、遺伝子組換え（GM）Kluyveromyces lactis または Aspergillus niger の大規模発酵により生産されます。いずれの場合も、子牛プロキモシン遺伝子を適切なプロモーターとともに宿主微生物へ導入し、培養液中へ効率的に分泌されるよう遺伝子工学的に改変されています。以前の Escherichia coli を用いて封入体としてキモシンを生産するシステムとは異なり、本酵素は培養液から比較的容易に回収・精製できます。

チーズ熟成酵素

チーズの熟成を改変・強化・促進するために用いられる酵素および酵素「パッケージ」は、一般に複数の酵素クラスから構成されます。明確化のため、ここでは個別の酵素クラスとしてではなく、技術的なグループとして論じます。商業的な熟成技術で用いられるクラスには、プロテイナーゼ、ペプチダーゼ、リパーゼに代表される多様な加水分解酵素が含まれ、現在の研究が成功すれば、揮発性エステルや含硫化合物を生成するためのアセチルCoA合成酵素やアミノ酸分解酵素などの代謝酵素へと拡大する可能性があります。チーズ熟成の酵素学に関する世界的に膨大な研究努力と文献が存在することを踏まえると、プロセスチーズおよびチーズ様食品向けのフレーバー原料を製造するための熟成型酵素改変チーズ（EMC）製造法を除き、チーズ技術向けの商業的酵素パッケージの開発に成功した酵素企業が少数にとどまることは注目に値します。

リパーゼ

リパーゼはチーズのフレーバー技術に使用されるだけでなく、他の食品用途向けに改変乳脂肪製品を製造するためにも用いられます。リポリシス処理乳脂肪（LMF）は、リパーゼにより乳脂肪から遊離した短鎖～中鎖脂肪酸および脂肪酸由来の化学誘導体に起因する、クリーミーでバター様かつチーズ様の香気を有します。LMF製造の原料基質は、濃縮乳またはバターオイルであり、リパーゼを活性化するため脂肪の表面積を最大化するよう乳化されます。リパーゼを添加し、使用する酵素に最適な温度で基質と接触させ、所望の風味・香気が得られるまで、またはリパーゼによる脂肪酸遊離量に対応する測定可能な酸度指標（ADV：Acid Degree Value）が所定値に達するまで反応させます。

乳脂肪の物理的／機能的特性を改変するため、化学的インターエステリフィケーション、アシドリシス、アルコリシス、トランスエステリフィケーションが長年用いられてきましたが、近年では、より精密で「クリーン」なプロセスを実現するため、リパーゼ技術がこれらの化学技術に置き換わりつつあります。特に、乳児用食品における乳脂肪の部分代替として、乳脂肪代替物が調製されています。ただし、乳製品用途における乳脂肪改変では、物理的方法による脂肪分画が商業的に優先される選択肢です。

ラクトペルオキシダーゼ

ラクトペルオキシダーゼ（LP）（EC 1.11.1.7）は、生乳、初乳および唾液中に自然に存在し、哺乳動物を腸管感染から防御するシステムの一部であると考えられています。ラクトペルオキシダーゼはグラム陰性菌に対して殺菌的に作用し、グラム陽性菌に対しては静菌的に作用します。本酵素は過酸化水素を用いてチオシアン酸イオンを酸化し、活性な殺菌分子である次亜チオシアン酸（hypothiocyanate）を生成するペルオキシダーゼです。

リゾチーム

リゾチームは主要な乳製品用酵素サプライヤーにより、「レイトブローイング（late blowing）」の代替制御剤として販売されています。レイトブローイングとは、ゴーダ、ダンボ、グラナ・パダーノ、エメンタールなどの重要なハード／セミハードチーズにおいて、酪酸発酵によりスリットや不規則な孔が生じる組織欠陥です。従来、この欠陥は生乳中の Clostridium tyrobutyricum に起因するとされ、チーズ乳への硝酸カリウム添加により制御されてきました。しかし、この方法は発がん性物質の生成と関連するため段階的に廃止される見込みであり、リゾチームが優先的な制御剤となっています。

参考文献

関連サービス

産業用酵素生産

関連製品

食品・飲料用途
健康・食事・栄養

サービスの詳細については、お問い合わせください。

1. Whitehurst R J , Law B A , Whitehurst R J , et al. Enzymes in food technology. [J]. Enzymes in Food Technology, 2002, 32(4):1-17.