アルカリペクチナーゼ

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ペクチナーゼは、植物の主要成分であるペクチンを分解する酵素を指します。ペクチナーゼは、基質に応じて高等植物や微生物に広く分布しています。これには三つのカテゴリに分けることができます。そのうちの二つ（ペクチンエステラーゼとポリガラクツロン酸エステラーゼ）は高等植物や微生物に見られ、もう一つ（ペクチンリラーゼ）は微生物、特に植物に感染する特定の病原微生物に見られます。

図1. ペクチナーゼのタンパク質構造。

導入

ペクチナーゼは、植物細胞壁に存在する多糖類であるペクチンを分解する酵素です。通常ペクチナーゼと呼ばれ、ペクチナーゼ、ペクチナーゼ、ポリガラクツロン酸エステラーゼを含み、これは最も広く研究され、商業的に最も広く使用されているペクチナーゼの一つです。これは、ペクチンが植物細胞を結びつけ、他の細胞壁成分（セルロースフィブリルなど）を埋め込むゼラチン状のマトリックスであるため、有用です。したがって、ペクチナーゼは、リンゴやトマトを含む果物からのジュース抽出プロセスを加速するなど、植物材料の分解を伴うプロセスで一般的に使用されます。1960年代以降、ペクチナーゼはワイン生産にも使用されています。醸造におけるペクチナーゼの機能は二重です。第一に、植物（通常は果物）原料の分解を助け、風味を抽出するのに役立ちます。第二に、完成したワインにペクチンが存在すると、濁りやわずかな濁りを引き起こす可能性があります。ペクチナーゼはペクチンを分解し、ワインを澄ませるために使用できます。ペクチナーゼは脱ガム処理にも使用されます。キレート剤を追加したり、酸で植物材料を前処理することで、酵素の効果を高めることができます。

分類

ペクチナーゼには二種類のタイプがあり、一方のタイプはペクチンの脱重合を触媒し、もう一方のタイプはペクチン分子内のエステルの加水分解を触媒します。その中で、ペクチン物質の脱重合を触媒する酵素は、ペクチンに作用する酵素（ポリメチルガラクトース、ウロンダーゼ、アルデヒドリラーゼまたはペクチンリラーゼ）とペクチン酸に作用する酵素（ポリガラクトース、アルデヒド、ポリガラクツロン酸リラーゼまたはペクチン酸リラーゼ）に分けられます。ペクチン分子内のエステルの加水分解を触媒する酵素には、ペクチンエステラーゼとペクチンアシルヒドロラーゼが含まれます。

機能

ペクチナーゼはアスペルギルス・ニガーによって代謝され、生成されます。液体の深層発酵と現代の生物抽出および乾燥技術によって調製されます。ペクチンを加水分解して水溶性ペクチン、ペクチン酸、β-ガラクトロン酸を生成することができます。ペクチナーゼは、果物や野菜のジュースを絞った後の濁りを防ぐために広く使用され、可溶性および不溶性のペクチンやヘミセルロースなどを効果的に分解し、果物や野菜のジュースのフロック形成を防ぎ、澄明化を達成します。また、ジュースの粘度を減少させ、濾過効率を改善し、フィルターメンブレンの寿命を延ばすのにも非常に効果的です。

応用

ペクチナーゼは果物加工において最も重要な酵素です。ペクチナーゼを使用して壊れた果物を処理することで、ジュースの濾過を加速し、澄明化を促進できます。他の酵素とペクチナーゼを一緒に使用すると、効果がより明確になります。例えば、秦蘭はペクチナーゼとセルラーゼの複合酵素系を使用してカボチャジュースを調製し、カボチャジュースの収率と安定性を大幅に向上させました。走査型電子顕微鏡でカボチャの果肉細胞の超微細構造を観察したところ、単一のペクチナーゼ製剤またはセルラーゼ製剤がカボチャの果肉細胞壁に与える破壊的効果は、複合酵素系のそれに比べてはるかに少ないことが示されました。新しいタイプの果物と野菜の加工酵素であるお粥酵素（ペクチナーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、プロテアーゼなどを含む）が報告されており、果物と野菜のジュースの収率と明瞭度を改善することができます。

最適環境

すべての酵素と同様に、ペクチナーゼには最も活性な最適温度とpHがあります。例えば、商業用ペクチナーゼは通常45〜55°Cで活性化され、pH 3.0〜6.5でうまく機能します。ペクチナーゼは果物産業で果物ジュースの抽出を加速するために一般的に使用されます。