麹と発酵の基礎講座第3回「麹菌」と「酵素」ってどんな関係なのですか？

糸状に広がる麹菌の顕微鏡写真（写真提供：中島春紫/明治大学教授）

健康ブームや和食ブームと共に発酵食品が注目されています。味噌（みそ）や醤油（しょうゆ）、ヨーグルトやチーズといった発酵食品のほか、日本の「國酒（こくしゅ）」ともいわれる焼酎や日本酒も発酵食品の代表選手。発酵食品をつくる過程で微生物が大活躍していることをご存じの方も多いでしょう。本コーナーでは、三和酒類のシンクタンク「三和研究所」で常日頃から微生物に向かい合う研究員が、麹（こうじ）と発酵の基礎を解説いたします。

: 教えてくれた人
三和酒類三和研究所研究員　辛島健文

麹菌を使う発酵食品というと、味噌や醤油、日本酒や焼酎などが代表的ですね。製造工程の中で、麹菌は、それぞれどのような役割を果たすのですか。

麹菌を使った発酵食品というのはいろいろありますね。でも、じつは製造工程の中でそれぞれの麹菌が果たす役割は大きくは変わらないのです。

麹菌も人と同じ生物であり、生きていくためには食事をしていかなければなりません。

本講座第1回のQ2の解説の中で、焼酎の製造工程を簡単にご説明しました。つくり始めの段階で、原材料に種麹（たねこうじ）と呼ばれるもの（麹菌の種と捉えてください）を振りかけて、温度管理などをすることで、原材料全体に麹菌が生えた状態である「麹」をつくるのですね。

原材料は炊いた麦や芋、米といった穀物です。これらに含まれるでんぷんが麹菌の食べ物なのですが、そのままだと麹菌にとってはサイズが大き過ぎて、食べることができないのです。そこで、でんぷん（2～40μm）^*1を細かく分解して食べやすいサイズ（グルコース分子では0.6nm程度）^*2に変えます。この分解こそ、人が発酵食品づくりの工程の中で麹菌に期待している主要な役割です。*1 μm（マイクロメートル）：1μm（マイクロメートル）は1,000分の1mm（ミリメートル）。
*2 nm（ナノメートル）：1nm（ナノメートル）は100万分の1mm（ミリメートル）。

ここで注目すべきは「酵素」です。

じつは分解という働きは、麹菌がつくり出す「酵素」（英語ではエンザイム）によって引き起こされます。麹菌がからだの外に酵素を分泌し、酵素がでんぷんやタンパク質を小さく分解して、食べやすい状態に変えるのです。

発酵食品の代表選手として、味噌・醤油、そして日本酒、それぞれの製造過程の中で、麹菌の酵素が果たす役割をご説明しましょう。

■味噌・醤油
麹菌の酵素が原料のでんぷんやタンパク質を分解し、甘味成分(ブドウ糖等)や、うま味成分(アミノ酸のひとつであるグルタミン酸等)をつくり出します。アミノ酸等の成分は、味に大きく関わってくるため、これらを生産する酵素の役割がカギとなっていると考えられます。

■日本酒
日本酒の製造工程の中ではアミノ酸は雑味のもとになるため、味噌や醤油と、日本酒で求められる麹菌の役割とは異なります。ブドウ糖やアミノ酸は「酵母」の働きによって、日本酒のアルコールや香り成分に変化していきます。なお、酵母の働きについては、今後の本講座で解説する予定です。

麹菌がつくり出す酵素が発酵食品の原料である物質を変化させるのですね。そもそも「酵素」とは何なのでしょう。生物ですか、それとも物質ですか。

「酵素」とは、生物がつくる、化学反応を進めるタンパク質です。麹菌が酵素を大量につくり、化学反応を進めることで、麹菌の力を借りた発酵食品は出来上がるのです。

麹菌がつくる酵素「アミラーゼ」と「プロテアーゼ」について解説しますね。

「アミラーゼ」という「酵素」はでんぷんを分解してブドウ糖をつくります。このブドウ糖を「酵母」が利用することで、お酒の主成分であるエタノールがつくり出されます。

高校の化学の授業で学んだ方もいらっしゃるかもしれません。でんぷんの構造は下の図に見るとおり長く連なるものですが、「アミラーゼ」がハサミの役割を果たして小さい構造に切り離していき、小さなサイズに変えるのです。唾液にもアミラーゼが含まれており、口に入れてみるとでんぷんでは感じられなかった甘さが、ブドウ糖では感じられると思います。

●でんぷんの分解図

続いて、「プロテアーゼ」です。タンパク質の構造はやはりアミノ酸が長くつながっていてサイズが大きいのですが、「プロテアーゼ」がハサミの役割を果たしてタンパク質を分解します。アミノ酸のうち、グルタミン酸はうま味成分の1つであり、発酵食品の味に関わります。

●タンパク質の分解図

酵素は温度や湿度などによって、分解させるパワーが変化するため、酵素のパワーを最大限に引き出すには、綿密な管理をして麹づくりを行う必要があります。

さらに、つくりたい発酵食品によって管理方法も異なります。例えば、焼酎の製造に用いられる麹菌は、人の体温程度から40℃くらいまでの温度で生育させ、大量の酵素を生産します。ここから30℃程度まで温度を下げると、今度は麹菌がクエン酸の生産を活発に行うようになります。

麹菌と酵素の特徴を活かすことで、発酵食品だけでなく、医薬品など、私たちの生活に必要な様々なものをつくり上げることができるのです。

話が横道にそれますが、「こうじ」という漢字について質問です。「麹」と「糀」がありますが、どちらが正解なのですか。

どちらも同じ意味を指しますので、いずれも正解です。

「麹」は中国から伝わった漢字で、「糀」は日本で作られた和製漢字です。
糀は、米にコウジカビの生える様子が、花の咲くように見えることが成り立ちといわれています。

商品のイメージと合った漢字が使い分けられている印象を受けますね。

一方で、個人的な印象かもしれませんが、麹と表記されることが多いように感じられます。この基礎講座では基本的に麹と表現することにします。

では、次回はさらに麹菌のことを深く解説していきますね。

第4回へ続く

PROFILE

辛島健文（からしま・たけふみ）

三和酒類株式会社　三和研究所クロスオーバーセンター研究開発室　研究員／技術士（生物工学部門）
1990年、大分県出身。広島大学大学院生物圏科学研究科博士課程前期にて酵母を研究。修士号取得後、2015年に三和酒類に入社。生産現場勤務を経て研究所に異動。基礎研究から工業生産立ち上げまで、事業化のほぼ全ての工程に関与する。2022年、日本技術士会生物工学部会役員に就任。将来は本業の経験と技術士資質能力を活かし、業界全体の持続的発展に尽くしたいと考える。趣味はライブ鑑賞で、全国各地の音楽フェスに精力的に参加（現在はコロナ禍で休業中）。