果物ジュース搾汁用セルラーゼ ― 果物・野菜からの歩留まりと清澄化の向上

植物細胞壁は単一のポリマーではなく、セルロースマイクロフィブリル、ヘミセルロース架橋構造(アラビノキシラン、キシログルカン)、ペクチン(ポリガラクツロン酸)からなる複合マトリクスです。各ポリマーの分解にはそれぞれ特異的な酵素が必要で、セルラーゼはセルロースを、ヘミセルラーゼはアラビノキシランとキシログルカンの架橋を、ペクチナーゼはペクチンを分解します。セルラーゼのみを使用すると、セルロースマイクロフィブリルには作用しますが、ペクチンとヘミセルロースのマトリクスがほぼ手つかずのまま残り、細胞壁の破壊が限定的になります。3つすべての酵素活性を組み合わせることで相乗的な細胞壁分解が得られ、単独の酵素よりもジュース放出の最大化、粘度低減、プレス性能の向上が図れます。市販の果肉軟化用酵素製剤の多くは、これら3つの活性すべてを含んでいます。

ジュース生産におけるセルラーゼ・ペクチナーゼ果肉処理の最適温度は45°C~50°Cで、最大の酵素活性と最短の処理時間(30~60分)が得られます。常温(20°C~25°C)でも酵素処理は可能ですが、同等の効果を得るには2~4時間を要します。赤ワインのマセラシオンでは、果肉を加熱すると酵母が死滅しワインの香気前駆体に影響するため、発酵温度(20°C~25°C)で酵素処理を行います。コールドプレス・低温抽出ジュース生産では10°C~20°Cでの酵素処理も用いられますが、これらの低温では十分な細胞壁改質のために長い処理時間(4~12時間)が必要です。

セルラーゼ酵素処理は一般に、ジュースの品質を損なうのではなく向上させます。細胞壁をより完全に破壊することで、この酵素は風味成分、色素(赤いベリーやぶどうのアントシアニン)、カロテノイド(ニンジンや野菜ジュース中)を含む細胞内成分の放出を助けます。酵素処理によるより完全な細胞破壊は、後続の清澄化も速めます。破壊された細胞由来の粒子はより容易に沈降し、遠心分離やろ過にもより良く応答します。ジュース中に残存するセルラーゼ酵素は、パッケージング前の殺菌または加熱処理により失活し、最終製品中で活性を保つことはありません。推奨投入量では、セルラーゼはオフフレーバーを生じさせません。

ジュース搾汁用セルラーゼ処理の投入量最適化は、目標のpH、温度、幅を持たせた酵素投入量範囲でのベンチスケール果肉トライアルから始め、標準処理時間経過後にプレスまたは遠心分離によるジュース歩留まりを未処理対照と比較して測定します。最適投入量は、歩留まり向上が頭打ちになる点です。それ以上投入量を増やしても効果は逓減します。最適投入量に影響する変数には、果実の熟度(より熟した果実は細胞壁が柔らかく必要な酵素量が少ない)、果実の品種(硬い品種は柔らかい品種より多くの酵素を必要とする)、処理温度と接触時間があります。多くのジュース生産者は、シーズンを通じて3~5回のベンチトライアルで最適投入量の範囲を見出し、季節の酵素調達を決定する前に生産スケールでのトライアルで確認しています。