イソプルルラナーゼ

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アミラーゼは加水分解酵素（ヒドロラーゼ）に分類され、デンプン、グリコーゲンおよびデキストリンに存在するグリコシド結合を加水分解する酵素群の総称である。アミラーゼは自然界に広く分布し、ほぼすべての植物・動物・微生物に含まれる。最も研究が進み、最も早期に工業生産が開始され、用途が広く、生産量も多い酵素の一つであり、その生産量は酵素総生産量の50％以上を占める。由来により、細菌由来アミラーゼ、抗酸菌由来アミラーゼおよびマルトースアミラーゼに分類される。

イソプルラナーゼ

イソプルラナーゼは、グリコーゲンまたは分岐デンプンの分岐点に存在するα-1,6-グリコシド結合のみを加水分解し、側鎖全体を切り離して、長さの異なる直鎖状デンプンを生成する。イソプルラナーゼの基質に対する作用特性は、もち米デンプンに作用させた後の生成物の性状から確認できる。イソプルラナーゼがもち米デンプンに作用すると、脱分岐作用によりヨウ素呈色反応は赤色から青色へ変化し、還元力が増大し、ブタノール中で沈殿が生じ、デンプン溶液は老化しやすくなり、直鎖状デンプンの特性が現れる。イソプルラナーゼを他のアミラーゼと併用した場合の顕著な現象として、デンプンの完全糖化が達成される点が挙げられる。

原理

実際、イソプルラナーゼは1940年にはすでに酵母抽出物から見出されていたが、その酵素学的特性が十分に理解されるまでには相応の時間を要した。デンプン化学の進展に伴い、アミラーゼに関する理解も深まった。上記のヨウ素反応の呈色変化が分岐鎖デンプンと直鎖デンプンの性質に関連すること、また、いわゆるデンプン合成酵素とされていたものが実際にはα-1,6-グリコシド結合を切断する酵素であることが明らかとなった。そこで本酵素をイソプルラナーゼと改称した。

原理

イソプルラナーゼは自然界に広く存在する。植物では、米、ソラマメ、ジャガイモ、麦芽、スイートコーンに認められる。高等動物の肝臓および筋肉にも、イソプルラナーゼと同様にα-1,6-グリコシド結合を分解する酵素が存在する。イソプルラナーゼを産生する微生物株も多数知られており、酵母に加えて、多くの細菌および一部の放線菌がイソプルラナーゼを産生することが報告されている。さらに、由来の異なるイソプルラナーゼでは、基質に対する作用特異性が異なることが知られている。

用途

イソプルラナーゼの主な用途は、各種分岐多糖類およびスロンボマイシンの分解である。1970年代までに、イソプルラナーゼの応用は、デンプン糖化液、ビールおよびアルコール製造など、複数のデンプン高度加工分野へと拡大し、研究室レベルから工業規模へ段階的に移行した。デンプン加工において、イソプルラナーゼはグルコアミラーゼと相乗的に作用することで糖化工程を加速し、糖化率を向上させる。また、β-アミラーゼと併用するとマルトース収率を大幅に高めることができるため、需要の高い脱分岐酵素である。現在では、高グルコースシロップ、高マルトースシロップ、オリゴ糖およびビールの製造に成功裏に適用されているほか、医薬分野でも利用されている。