アルカリ性リパーゼ

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リパーゼはカルボン酸エステル加水分解酵素（carboxyl ester hydrolases）に分類され、トリグリセリドを段階的に加水分解してグリセロールおよび脂肪酸を生成する。リパーゼは脂質を含有する動物・植物・微生物（カビ、細菌等）の組織に存在し、ホスファターゼ、ステロラーゼ、カルボキシエステラーゼ等を含む。脂肪酸は食品、医薬品、皮革、日用化学品等の分野で広く利用されている。

図1．リパーゼのタンパク質構造。

由来

リパーゼは動物、植物および微生物に広く存在する。植物では、ヒマ（castor bean）やナタネ（rapeseed）など油糧作物の種子に多く含まれる。油糧種子の発芽時には、リパーゼが他の酵素と協働して油脂の分解を触媒し、糖を生成して発根に必要な栄養および発芽に必要なエネルギーを供給する。高等動物では膵臓および脂肪組織にリパーゼが多く含まれ、腸液にも少量含まれており、脂肪消化における膵リパーゼ不足を補う。肉食動物では胃液中に少量の酪酸グリセリドが存在する。動物体内では、各種リパーゼが消化、吸収、脂肪の再構築、リポタンパク質代謝の過程を制御する。細菌、糸状菌および酵母はリパーゼがより豊富である。微生物は多様性が高く、増殖が速く、遺伝的変異が生じやすいため、動物・植物由来酵素に比べて作用pH範囲、作用温度範囲および基質特異性が広い。微生物由来リパーゼは一般に細胞外分泌酵素であり、主な発酵微生物としてAspergillus niger、Candida等が挙げられる。大規模工業生産および高純度サンプルの取得に適していることから、微生物リパーゼは工業用リパーゼの重要な供給源である。一般に、由来の異なるリパーゼは特性が異なり、理論研究上も重要な意義を有する。

特性

リパーゼは多様な触媒能を有する酵素群であり、トリアシルグリセロール等の水不溶性エステルのエステル結合に対して、加水分解、アルコーリシス、エステル化、エステル交換（トランスエステル化）および逆合成反応を触媒する。さらに、ホスホリパーゼ、リゾホスホリパーゼ、コレステロールエステラーゼ、アシルペプチド加水分解酵素活性等、他の酵素活性も示す。リパーゼの各種活性は反応系の特性に依存し、例えば油水界面ではエステル加水分解を促進し、有機相では酵素合成およびエステル交換反応を示す。リパーゼの主要特性として、至適温度・至適pH、温度・pH安定性、基質特異性が挙げられる。これまで多数の微生物リパーゼが分離・精製され、その特性が検討されているが、分子量、至適pH、至適温度、pHおよび熱安定性、等電点等の生化学的性質は多様である。一般に、微生物リパーゼは動物・植物由来リパーゼに比べ、pHおよび温度の適用範囲が広く、安定性と活性が高く、基質に対する特異性を有する。

アルカリ性リパーゼ

アルカリ性リパーゼとは、アルカリ条件下で脂質中のエステル結合に作用する酵素を指す。一般にはエステル結合の加水分解に用いられるが、逆反応としてエステル合成も触媒し得る。他の酵素と同様に、アルカリ性リパーゼは一定の温度およびpH範囲内で活性を示す。加えて、リパーゼは高い特異性を有し、エステル結合に対して高活性である一方、タンパク質および炭水化物に対する加水分解活性は示さない。

用途

• 洗剤産業におけるリパーゼの用途

家庭用または工業用洗浄剤の添加剤として使用され、リパーゼの最大の商業用途分野である。統計によれば、1995年の世界の酵素販売総額は約3,000万米ドルであり、そのうち洗剤用酵素が30%を占めた。洗浄剤には年間130万トン当たり平均1,000トンのリパーゼが添加されている。

• 食品産業におけるリパーゼの用途

リパーゼを用いて、機能性および健康効果を併せ持つ新規構造油脂およびその誘導体を製造する。例えば、油脂改質（ココアバター代替脂の製造、一般的な動植物油におけるPUFA含量の増加等）、乳化剤（グルコースエステル等）、酸化防止剤、香料等の製造に利用される。これにより油脂の適用範囲が拡大するだけでなく、油脂産業の経済的便益および発展可能性が向上する。

• 繊維・製紙産業におけるリパーゼの用途

カポック繊維の精練に用いられ、工程を簡素化しつつカポック繊維を損傷しない。パルプ中の樹脂（ピッチ）成分（トリグリセリドおよびワックスを含む）を除去し、製紙工程における重大な断紙を回避する。

• バイオエネルギー分野におけるリパーゼの用途

天然油脂および廃油の分子量範囲は軽油に近い。油脂の主成分は脂肪酸とグリセリンから形成されるエステルである。油脂をリパーゼで加水分解した後、一連の化学変換を経てバイオディーゼルを得る。

• 製薬産業におけるリパーゼの用途

リパーゼの特有のエナンチオ選択性を利用することで、光学活性立体異性体を高効率に識別し、非ステロイド性抗炎症薬（ナプロキセン、イブプロフェン、スプロフェン、ケトプロフェン等）、ニッコマイシンB等の抗生物質、抗ウイルス薬（HIVに対抗するために用いられるラミブジン等）、抗がん薬、アルカロイド、ビタミン等、多様な医薬品の合成に応用できる。