β-グルカナーゼ

β-グルカナーゼ

β-グルカナーゼは、β-グルカンを加水分解する酵素である。醸造において特に重要なβ-グルカナーゼは、大麦胚乳の細胞壁に存在するβ-グルカンを分解する酵素である。醸造原料中のβ-グルカン含量が高いことは、特に麦汁製造およびビールろ過工程において問題を引き起こし得るため、回避すべきである。β-グルカナーゼは、複雑なβ-グルカン分子をより小さな単位へ分解するために必要である点で重要である。これらの酵素には幅広い種類があり、切断する特定の結合の違いにより特性が異なる。

図1．XAOのタンパク質構造。

概要

大麦において最も重要な酵素は、エンド-β→3,1→4-グルカナーゼ（エンド大麦β-グルカナーゼと呼ばれることもある）であり、β1→3結合に隣接するβ1→4結合を加水分解し、β-グルカン溶液の粘度を急速に低下させる。本酵素は大麦中では基本的に存在しないが、発芽中に合成され、問題となるβ-グルカンを除去するための麦芽改質に関与する。本酵素は熱に対して非常に感受性が高い。例えば、未発芽穀粒やβ-グルカンに富む副原料（生、焙煎、焼成、またはフレーク状の大麦やオーツ麦等）に残存するβ-グルカンを処理する目的で、醸造所において穀粒中で本酵素の作用が必要な場合、グリーンモルトは低い初期温度から最終的な固化温度まで段階的に昇温する必要がある。さらに、この段階でβ-グルカナーゼを機能させるには、糖化を低温（例：40℃～50℃、または104°F～122°F）で開始することが必要である。代替として、より耐熱性の高い微生物由来β-グルカナーゼをマッシュに添加することもできる。これには、麦芽由来酵素と特異性が非常に類似するBacillus subtilis由来酵素、またはAspergillus、Trichoderma、Penicillium等の真菌由来グルカナーゼが含まれる。これらは、エンド型およびエキソ型のβ1-3-ならびにβ1-4-グルカナーゼを含む、特異性の異なる酵素の混合物を含有する。その結果、デキストラン除去においてより包括的な作用を示す。

機能

• β-グルカナーゼは、β-グルカン内のグリコシド結合を切断する糖質加水分解酵素群を指す。これらのグルカンは、Candida albicans等の多様な真菌（腸管におけるカンジダの一般的な経験として知られるカンジダ・バイオフィルムを含む）の細胞壁の最大60%を構成することがある。
• β-グルカンは、グルコース分子が連結して長鎖を形成した多糖であり、ヒトでは容易に消化されない。より身近な表現では、セルロース性の植物繊維、穀類のふすま由来食物繊維、ならびに特定の真菌、酵母、細菌の構成成分である。難消化性食物繊維の一種として腸管内で粘性を呈し、蠕動（腸管収縮）を遅延させ得る。
• β-グルカンは腸内食物繊維として作用し、血清コレステロール高値の低減に寄与し得るほか、嵩（バルク）形成により整腸に資する点で健康増進に寄与する。水溶性食物繊維は、血糖調節にも寄与し、大腸関連疾患の発症リスク低減に資する可能性がある。

β-グルカナーゼの健康上のベネフィット

カンジダの過増殖（カンジダ症とも呼ばれる）のある人は、β-グルカナーゼの摂取によりベネフィットを得る可能性がある。カンジダ症は真菌または酵母による感染であるが、固有の抗微生物作用により排除が困難である場合がある。残念ながら、多くの人が消化器疾患や感染症の治療に長期かつ高用量の抗菌薬を使用しているが、これはCandidaの耐性を増大させ得る。β-グルカナーゼは、消化管内で増殖し得るCandidaの被膜またはバイオフィルムの低減に特に有用であることが示されている。腸内細菌またはカンジダ細胞が過剰なβ-グルカンを分泌すると、生体内でバイオフィルムが形成される。現在、科学界では、これらのバイオフィルム、真菌の過増殖、および薬物治療に対する真菌の耐性増大との関連が研究されている。過剰なβ-グルカンの蓄積は、抗菌薬耐性の増大とも関連する。

参考文献