酵素の応用

製薬産業では、酵素を医薬品として利用することが可能です。医薬品としての酵素には、二つの固有の特性があります。第一に、標的に対して特異的に結合できること。第二に、標的分子の変換を触媒し、所望の生成物へ導けることです。したがって、医薬品としての酵素は、一般的な低分子医薬品に比べて比類のない可能性と優位性を有します。

食品産業で使用される酵素の多くは、かつては動物内臓や植物から抽出されていましたが、現在ではその大半が微生物発酵により得られています。一般に、食品用酵素は特段高い純度を必要とせず、多くは部分精製酵素です。ただし、低カロリービールに用いられるタンパク質分解酵素のように特別な用途では、純度が高いほど効果が高い傾向があります。食品加工で最も広く使用されている酵素はグルコアミラーゼで、次いでプロテアーゼ、リパーゼ、エステラーゼが続き、その後に酸化還元酵素およびイソメラーゼが続きます。

酵素は、飼料、繊維、製紙、皮革、洗剤などの工業生産において広く利用されています。飼料への酵素添加は、デンプン、タンパク質、ミネラルの利用率を向上させ、動物飼料中に存在する抗栄養因子を分解し、消化不良の予防および消化性の改善に寄与します。アミラーゼおよびリパーゼは主に繊維の糊抜き工程に用いられ、白度の向上、染料吸着の改善、繊維の柔軟化に役立ちます。製紙産業では、キシラナーゼおよびセルラーゼによるパルプの前処理により、化学漂白剤の使用量を低減できます。ラッカーゼはパルプ中のリグニンを分解し、紙の白度を向上させます。

酵素は、クリーンな環境の維持に多面的に貢献する強力なツールです。農食品、石油、動物飼料、洗剤、パルプ・紙、繊維、皮革、石油化学、ならびにファインケミカルおよび生化学産業など、多くの産業で環境目的に活用されています。また、廃棄物管理における利用を通じて、汚染のない環境の維持にも寄与します。環境分野における酵素応用に関連する新興研究領域として、組換えDNA技術、タンパク質工学、合理的酵素設計が挙げられます。将来的には、遺伝子シャッフリング、ハイスループットスクリーニング、ナノテクノロジーなど、各種技術の活用も見込まれます。

現代においてバイオテクノロジーは、一般に、生体システムまたは生物を用いて製品を製造または改変するプロセスを指します。従来の発酵に加え、バイオテクノロジーのツールは、遺伝子工学、応用免疫学、医療用治療法および診断など、より高度な科学分野へと拡大しています。これらのツールの中で多様な酵素は不可欠であり、分子生物学実験を遂行するためのハンマーやノミのように機能する場合もあれば、工業生産における高効率なマイクロリアクターとして作用する場合もあります。