ワイン醸造における生物学的プロセスは、複数の酵素作用に起因する一連の生化学的変換の結果である。これらの酵素の多くはブドウ自体に由来する。さらに、ブドウ、酵母およびその他の微生物に由来する内因性酵素は、醸造条件下では活性が十分でない、または量的に不足することが多いため、補助として市販の酵素製剤も広く使用されている。市販酵素製剤のうち、ワイン醸造で非常に一般的に用いられるもの（ペクチナーゼ）もあれば、使用頻度が高くないもの（ウレアーゼ）もある。典型的なワイン醸造工程と酵素の使用段階を図1に示す。

図1．赤ワインの典型的な製造工程と、酵素が添加される段階（Ray ほか、2017）

酵素を用いたマセレーション（醸し）の改善

色調は赤ワインの予備評価において最も重要な属性の一つである。濃色のワインは一般に高い品質評価スコアと関連付けられる。アントシアニンは、これらの分子および他のフェノール性化合物との相互作用が赤ワインの色調と熟成中の色調安定性に関与するため、赤ワインの官能品質に大きく寄与する。外因性酵素は赤ワイン醸造において広く用いられており、果皮からのアントシアニン抽出を加速し、その結果として得られるワインの色調強度を高めることを目的としている。市販酵素製剤は主として、ペクトリティック活性（ポリガラクツロナーゼ、ペクチンメチルエステラーゼ、ペクチンリアーゼ）、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、および酸性プロテアーゼ活性によって特徴付けられる。

酵素を用いた清澄化・ろ過・収率の改善

清澄化およびろ過の改善、ならびに圧搾効率および果汁抽出の向上を目的として、市販酵素（例：ペクチナーゼ、キシラナーゼ、グルカナーゼ、プロテアーゼ）を添加することは、ワイン醸造における一般的な実務である。ペクチナーゼはワイン醸造において最も重要な酵素である。ペクチン性化合物は、セルロース、ヘミセルロース、リグニンとともにブドウ細胞壁の構成要素の一部を形成し、細胞間の接着剤として機能して細胞壁に強度を与える。これらの細胞構造が破壊されると、ブドウの固形部、主として果肉および果皮に含まれる成分の抽出が促進される。ペクトリティック酵素はこれらの化合物を分解し、マスト（果汁）の抽出および清澄化プロセスを改善する。また、果皮および果肉に含まれる香気や色調に影響する成分の抽出を促進することもある。

β-グルカナーゼによる澱（オリ）接触熟成の補助

ワインでは、アルコール発酵が終了すると、製品特性に応じて一定期間、澱（オリ）接触熟成が行われる。澱は主として微生物（酵母および細菌）から構成され、これに加えて酒石酸および無機物が少量含まれる。澱接触熟成中にはワイン酵母の自己消化（オートリシス）が生じ、ワインの化学的および官能的特性が変化する。酵母の自己消化は、加水分解酵素（β-グルカナーゼやプロテアーゼ等）の作用により生体高分子が加水分解され、さまざまな化合物がワイン中へ放出される過程を含む。ペプチド、アミノ酸、脂肪酸、ヌクレオチドは酵母細胞質に由来し、グルカンおよびマンノプロテインは酵母細胞壁に由来する。これらの化合物は、ワインの官能特性および安定性、ならびにスパークリングワインの起泡性において重要な役割を果たす。澱接触熟成期間は目的とするワイン特性により変動するが、一般に長期間の熟成はワイン品質に好影響を与える。一方、この長期間を短縮し、それに伴う酸化および微生物汚染のリスク、ならびに高い製造コストを低減するため、β-グルカナーゼに富む酵素製剤を利用できる。外因性グルカナーゼは、細胞壁β-グルカン鎖の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、細胞壁を段階的に分解して酵母溶解を加速する。

酵素を用いたワイン香気の増強

ブドウの品種香は、揮発性の遊離香気成分（主としてモノテルペン、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、無臭で不揮発性の糖抱合体（グリココンジュゲート）から構成される。配糖体結合型の揮発性成分は、グルコースに加え、二糖配糖体としてラムノース、アラビノースまたはアピオースを含む場合がある。これらの配糖体型香気前駆体は、外因性グリコシダーゼの作用により芳香性の揮発性成分を生成し得る。通常、このプロセスは二段階反応で進行する。第一段階として、α-ラムノシダーゼ、α-アラビノシダーゼまたはβ-アピオシダーゼが末端糖（基質の糖部分に応じて）を遊離し、第二段階としてβ-グルコシダーゼが芳香性アグリコンとグルコースを遊離する。

配糖体型香気前駆体は、ブドウおよびS. cerevisiae（サッカロミセス・セレビシエ）のグリコシダーゼの影響が非常に限定的であるため、醸造工程中も安定に残存することが示されている。このため、ワイン香気を増強する目的で、活性の高い酵母・糸状菌・細菌由来グリコシダーゼの選択に関する研究が広く行われてきた。現在、Aspergillus niger（アスペルギルス・ニガー）由来のグリコシダーゼに富む市販製剤が入手可能である。これらの糸状菌酵素は醸造条件下で活性を示すが、グルコースによる阻害を受けるため、発酵終盤に添加する必要がある。

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