イソアミラーゼ

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紹介

アイソアミラーゼは、系統名グリコーゲン6-α-D-グルカノヒドロラーゼを持つ酵素です。この酵素は、以下の化学反応を触媒します。グリコーゲン、アミロペクチンおよびそのβ-リミットデキストリンにおける(1→6)-α-D-グルコシド結合の加水分解。

機能

アイソアミラーゼは、グリコーゲンまたは分岐したデンプンの分岐点で-1,6グリコシド鎖のみを加水分解し、全ての側枝を切り落として、さまざまな長さの直鎖デンプンを形成します。アイソアミラーゼの基質に対する作用の特性は、もち米デンプンに対する作用後の生成物の特性によって確認できます。アイソアミラーゼがもち米デンプンに作用すると、非分岐作用により、ヨウ素の色反応が赤から青に変わり、還元力が増加し、ブタノール中で沈殿が発生し、デンプン溶液が容易に老化し、直鎖デンプンの特性が現れます。アイソアミラーゼが他のアミラーゼと組み合わせて使用される際の顕著な現象は、デンプンの完全な糖化を引き起こすことです。

発見

アイソアミラーゼは1940年に酵母抽出物の中で発見されましたが、アイソアミラーゼの酵素特性はそれほど短い期間では知られていませんでした。この酵素はもち米デンプン溶液と相互作用し、濁りを引き起こすことがあります。数日後、白色沈殿が発生し、ヨウ素と反応すると徐々に青に変わります。このヨウ素反応の変化は、酸やアミラーゼなどによるデンプンの分解の変化とは逆のものです。したがって、この酵素はデンプンを合成する機能を持つと誤って考えられ、デンプン合成酵素と名付けられました。その後、デンプン化学の進展に伴い、アミラーゼはよりよく理解されるようになりました。上記のヨウ素反応の色変化が分岐鎖デンプンと直鎖デンプンの特性に関連していることがわかり、いわゆるデンプン合成酵素は実際には「6」グリコシド結合を切る酵素であることが判明しました。この酵素をアイソアミラーゼと改名しました。

分布

アイソアミラーゼは自然界に広く存在します。植物では、アイソアミラーゼは米、ソラマメ、ジャガイモ、麦芽、スイートコーンに見られます。高等動物の肝臓や筋肉にも、アイソアミラーゼに似たII-1,6グリコシド結合を分解する酵素があります。アイソアミラーゼを生成できる微生物の株は多く存在します。酵母の他にも、多くの細菌や一部の放線菌がアイソアミラーゼを生成することが知られています。さらに、アイソアミラーゼの異なる供給源は基質に対する作用の特異性が異なることが知られています。

応用

アイソアミラーゼの主な応用は、さまざまな分岐多糖およびトロンボミシンの分解にあります。1970年代までに、アイソアミラーゼの応用は、デンプンシロップ、ビールおよびアルコール生産などのさまざまなデンプン深加工分野に拡大し、徐々に実験室段階から産業規模に移行しました。デンプン処理において、アイソアミラーゼは糖化プロセスを加速し、グリコシラーゼと協働することで糖化率を改善できます。また、β-アミラーゼと組み合わせて働くと、マルトースの収量を大幅に向上させることができるため、需要の高い分岐鎖アミラーゼです。現在、高グルコースシロップ、高マルトースシロップおよびビールの生産に成功裏に応用されています。