アルカリ性ペクチナーゼ

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ペクチナーゼとは、植物の主要構成成分であるペクチンを分解する酵素群を指す。ペクチナーゼは基質特異性に応じて高等植物および微生物に広く分布しており、3つのカテゴリーに分類される。そのうち2つ（ペクチンエステラーゼおよびポリガラクツロナーゼ）は高等植物と微生物の双方に存在し、もう1つ（ペクチンリアーゼ）は微生物に存在し、特に植物に感染する特定の病原性微生物に多く認められる。

図1．ペクチナーゼのタンパク質構造。

概要

ペクチナーゼは、植物細胞壁に存在する多糖であるペクチンを分解する酵素である。一般に「ペクチナーゼ」と総称されるが、ペクチンエステラーゼおよびポリガラクツロナーゼ等を含み、なかでもポリガラクツロナーゼは最も研究が進み、商業的にも広く利用されているペクチナーゼの一つである。これは、ペクチンが植物細胞同士を結び付け、他の細胞壁成分（例：セルロース微繊維）を包埋するゲル状マトリクスとして機能するためである。したがって、ペクチナーゼは、リンゴやトマト等の果実からの搾汁工程の迅速化など、植物由来原料の分解を伴うプロセスで一般的に使用される。1960年代以降、ペクチナーゼはワイン製造にも使用されている。醸造におけるペクチナーゼの役割は二つある。第一に、植物（通常は果実）由来の原料を分解し、香味成分の抽出を促進する。第二に、完成したワイン中にペクチンが残存すると濁り（混濁または軽度の霞）を生じ得るため、ペクチナーゼによりペクチンを分解して清澄化を図ることができる。ペクチナーゼは脱ガム（デガミング）にも用いられる。キレート剤の添加、または酸による植物原料の前処理により、酵素作用を増強できる。

分類

ペクチナーゼには、ペクチンの脱重合を触媒するタイプと、ペクチン分子中のエステル結合の加水分解を触媒するタイプの2種類がある。脱重合を触媒する酵素は、ペクチンに作用する酵素（ポリメチルガラクツロナーゼ、ウロニダーゼ、アルデートリアーゼ／ペクチンリアーゼ）と、ペクチン酸に作用する酵素（ポリガラクツロナーゼ、ポリガラクツロン酸リアーゼ／ペクテートリアーゼ）に分類される。ペクチン分子中のエステル結合の加水分解を触媒する酵素には、ペクチンエステラーゼおよびペクチンアシルヒドロラーゼが含まれる。

機能

ペクチナーゼはAspergillus nigerにより代謝・産生され、液体深部発酵ならびに現代的な生物学的抽出・乾燥技術により製剤化される。ペクチンを加水分解して水溶性ペクチン、ペクチン酸およびβ-ガラクツロン酸を生成する。ペクチナーゼは、搾汁後の果実・野菜ジュースにおける混濁の防止に広く用いられ、水溶性および不溶性のペクチンやヘミセルロース等を効果的に分解し、果実・野菜ジュースのフロック形成を抑制・除去して清澄化を達成する。また、ジュースの粘度低減、ろ過効率の向上、ならびにフィルターメンブレンの寿命延長にも有効である。

用途

ペクチナーゼは果実加工において最も重要な酵素である。破砕果実をペクチナーゼで処理することで、果汁のろ過を迅速化し、清澄化を促進できる。他の酵素とペクチナーゼを併用すると、効果はより顕著となる。例えば、Qinlanはペクチナーゼとセルラーゼからなる複合酵素系を用いてカボチャジュースを製造し、ジュース収率および安定性を大幅に改善した。走査型電子顕微鏡によるカボチャ果肉細胞の超微細構造観察では、単独のペクチナーゼ製剤またはセルラーゼ製剤による細胞壁破壊効果は、複合酵素系に比べて著しく小さいことが示された。また、ペクチナーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、プロテアーゼ等を含有する新規の果実・野菜加工用酵素（「ポリッジ酵素」）が報告されており、果実・野菜ジュースの収率および清澄度を向上させ得る。

最適環境

他の酵素と同様に、ペクチナーゼには活性が最大となる最適温度および最適pHがある。例えば、市販のペクチナーゼは通常45～55℃で活性化され、pH 3.0～6.5で良好に作用する。ペクチナーゼは、果汁抽出を迅速化する目的で果実産業において一般的に使用されている。