DE3519429A1 - Verfahren zur umesterung von fetten und oelen und enzympraeparat - Google Patents
Verfahren zur umesterung von fetten und oelen und enzympraeparatInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umesterung von Fetten und Ölen unter Verwendung eines enzymatisehen Lipasepräparats.
Die Umesterung von Fetten und Ölen ist ein wichtiges technisches Verfahren, vergleichbar mit der Hydrierung
bei der Herstellung von verarbeiteten Fetten, z.B. Margarinen und Shortening-Ölen.
Die Umesterungsreaktion eines Fetts oder Öls wird durch ein chemisches Verfahren durchgeführt unter Verwendung
von alkalischen Substanzen, z.B. Alkalimetallalkoholat, Alkalimetall- oder einem Erdalkalimetallhydroxid als
Katalysator. Bei dem bekannten Verfahren wird jedoch keine Spezifizierung hinsichtlich der Position der Fettsäure
in dem erhaltenen Fett oder Öl erhalten, da die Umesterung ohne Festlegung der Position der Fettsäure im Fett
oder Harz erfolgt. Der Nachteil des bekannten chemischen Umesterungsverfahrens liegt also somit in der Nicht-Selektivität
hinsichtlich der Position der Fettsäure im Fett oder Öl.
Vor kurzem sind Umesterungsverfahren für Fette oder Öle
mit einer Positionsspezifität anstelle der nichtselektiven üblichen Verfahren vorgeschlagen worden. Ein typisches
Beispiel für diese Verfahren ist ein Verfahren, worin Lipase als Enzym für die Hydrolyse von Fetten und
3o Ölen verwendet wird (vgl. JP-OS Io4 5o6/1977).
Bei diesem Verfahren muß jedoch Wasser im Reaktionssystem anwesend sein, um die Lipase zu aktivieren. Obwohl der
Wassergehalt bei nur ο,2 bis 1 % liegt, kann die dadurch
bedingte Bildung von Diglyceriden als Nebenprodukt der Hydrolyse der Fette und Öle und eine Herabsetzung der
Ausbeute des Austauschprodukts nicht verhindert werden. Dies liegt daran, daß so lange kleine Mengen an Wasser
im Reaktionssystem vorhanden sind, die Lipase die Hydrolyse der Fette und Öle verursacht.
Die Nebenprodukte, wie Diglyceride, sollten aus dem Gemisch entfernt werden, da sie die gewünschten Eigenschaften
des Umesterungsprodukts beeinträchtigen. Es sind ausserdem komplizierte Reinigungsstufen für die Entfernung
der Nebenprodukte notwendig. Diese bekannten Verfahren sind daher für die praktische Durchführung ebenfalls nicht
geeignet.
Unter diesen Umständen sind Verfahren vorgeschlagen worden, in denen die Umesterung wirksam durchgeführt worden
ist durch die Kontrolle der Hydrolyse der Fette und Öle, um die Nachteile der bekannten Verfahren zu verhindern.
Es sind z.B. folgende Verfahren vorgeschlagen worden:
(a) Aus der JP-OS 648o/82 und der JP-OS 78 496/82 ist
ein Verfahren bekannt, bei dem ein niedriger mehrwertiger Alkohol anstelle von Wasser als Lipaseaktivator verwendet
wird, um die Hydrolyse des Fetts oder Öls bei der Umesterung zu unterdrücken.
(b) Aus der JP-OS 198 798/1982 ist ein Verfahren bekannt, das auf der Tatsache beruht, daß die Umesterung in einer
Grenzfläche zwischen dem Öl und dem Wasser in dem hydrogenen System stattfindet. Lipase ist wasserlöslich.
Bei diesem Verfahren wird ein Tensid zu dem heterogenen Reaktionssystem hinzugegeben, um den Kontakt des Fetts
35
oder Öls mit der Lipase in der Grenzfläche zu verbessern.
(c) Aus der JP-OS 116 689/1983 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Umesterungsrate erhöht wird durch
die Kontrolle des Wassergehalts mit einem ■wasserabsorbierenden
Harz, das in der Lage ist, Wasser in einer Menge zu absorbieren entsprechend dem mehrmals hundertfachen
Gewicht des Absorptionsmittels. Io
(d) Aus der JP-PS 27 159/1982 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Umesterung des Fetts oder Öls durchgeführt
wird unter Verwendung eines Esters eines niedrigen Alkohols mit einer Fettsäure mit einem niedrigen
Schmelzpunkt anstelle der Fettsäure an sich mit einem höheren Schmelzpunkt, um die Reaktion einheitlicher
durchzuführen.
Es hat sich herausgestellt, daß auch die oben beschriebenen
bekannten Verfahren nicht für den industriellen Einsatz geeignet sind, da sie folgende Nachteile aufweisen:
Das Verfahren (a) ist dadurch gekennzeichnet, daß ein
niedriger mehrwertiger Alkohol, z.B. Glycerin, anstelle von Wasser als Lipaseaktivator verwendet wird. Bei Verwendung
dieses Aktivators ist die Umesterungsrate extrem niedrig und es wird nahezu eine Woche benötigt, um
eine entsprechende Umwandlung zu erreichen, obwohl die Hydrolysereaktion zum Teil kontrolliert werden kann.
Bei dem Verfahren (b) kann das Öl wirksam mit der Lipase in der Grenzfläche zwischen der Ölschicht und der
wäßrigen Schicht kontaktiert werden, und die Umesterung 35
verläuft relativ selektiv, wenn das Tensid hinzugegeben wird. Hierbei wird ein inverses Mizell auf der Oberfläche des Enzymproteins
gebildet und so eine Bedingung geschaffen, die geeignet ist für die Herstellung eines Komplexes aus der
Lipase und dem Substrat,und als Ergebnis daraus wird eine hohe Umesterungsaktivität erreicht. Der Nachteil dieses
Verfahrens liegt jedoch darin, daß die Hydrolyse nicht in ausreichendem Maße kontrolliert werden kann und daß das Tensid
im Umesterungsprodukt verbleibt und so die physikalisehen Eigenschaften des Fetts bzw. Öls beeinträchtigt. Das
Tensid bzw. der Emulgator muß mittels eines komplizierten Behandlungsverfahrens entfernt werden, so daß auch dieses
bekannte Verfahren für den Einsatz in der industriellen Praxis nicht geeignet ist.
Bei dem bekannten Verfahren (c) kann die 'Hydrolyse des Fetts oder Öls nicht in ausreichendem Maße kontrolliert
werden, und ein Ausgangsmonomer, das als Verunreinigung
im Harz vorhanden ist, kann daher ausgeschieden werden und so in das Fett bzw. Öl gelangen. Desweiteren wurde festgestellt,
daß beim Verfahren (c) das wasserabsorbierende Harz quillt und an den Wandungen des Reaktionsgefäßes haftet,
wenn es mit Wasser in Kontakt kommt. Auf diese Weise kommt es zu einem Verlust von Lipase, was wiederum einen
Nachteil bei der Rückgewinnung der Lipase und bei der Wiederverwendung bedeutet.
Bei dem bekannten Verfahren (d) müssen die Fettsäureester vor der Umesterung hergestellt werden, was zu einer Komplikation
der Verfahrensschritte führt.
Wie oben im einzelnen dargelegt worden ist, sind die bekannten Verfahren für eine industrielle Verwendung nicht
geeignet.
35
35
Es ist somit kein Verfahren bekannt für die Umesterung,
bei dem gleichzeitig die Hydrolyse des Fetts bzw. Öls in entsprechender Weise kontrolliert bzw. gesteuert werden
kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem nur die gewünschte Umesterung
in effektiver Weise abläuft und wobei gleichzeitig die Hydrolyse der Fette und Öle kontrolliert wird.
Io
Die Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung eines Enzympräparats,
das erhalten wird nach einem neuen und einfachen Lipaseaktivierungsverfahren.
Für die Herstellung einer aktiven Lipase ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein Trägermaterial in einer
wäßrigen Lipaselösung dispergiert wird, um die Lipase oder eine Lipase enthaltende Substanz an dem Trägermaterial zu
adsorbieren,und dann wird das Trägermaterial getrocknet, um ein Enzympräparat mit einem vorgegebenen Wassergehalt
herzustellen (vgl. JP-OS 127 087/1981 und 48 oo6/1983).
Aber auch diese bekannten Verfahren haben Nachteile, die nachfolgend im einzelnen dargelegt werden und die die Verfahren
für den großtechnischen Einsatz ungeeignet machen.
Bei dem Verfahren der Umesterung für Fette und Öle unter Verwendung kleiner Mengen von Wasser als Enzymaktivator
ist dargelegt worden, daß die Hydrolyse des Fetts oder Öls abläuft zusätzlich zu der gewünschten Umesterung, und daß
so die Ausbeute an Umesterungsprodukt verringert wird (vgl. "Journal of the American Oil Chemist's Society", Bd. 6o,
Seiten 291-294 (1983)). Es ist gefunden worden, daß, wenn das hier verwendete Wasser ersetzt wird durch einen niedri-
35
gen mehrwertigen Alkohol, z.B. Glycerin, die Umesterungsrate extrem niedrig ist und es nahezu einer Woche bedarf,
um die gewünschte Umwandlung zu erhalten, obwohl die Hydrolysereaktion in einem gewissen Ausmaß kontrolliert
wird.
Die bei der Hydrolyse des Öls oder Fetts gebildeten Nebenprodukte beeinträchtigen die Eigenschaften des gewünschten
Umesterungsprodukts, so daß ein Produkt mit einer hohen
Qualität oder der gewünschten Qualität nicht erhalten werden kann. Außerdem ist es notwendig, um die gewünschte Qualität
zu erreichen, die Nebenprodukte durch Isolations- und Reinigungsbehandlungen in zusätzlichen Verfahrensschritten
zu entfernen. Auf diese Weise sind weitere Verfahrensstufen notwendig, die die bekannten Verfahren vom Standpunkt
der Industrie her unvorteilhaft gestalten und außerdem besteht die Gefahr, daß die Zusammensetzung des Fetts oder
Öls bei dieser Behandlung modifiziert wird.
Die bekannten Verfahren unter Einsatz eines Enzymaktivators sind unzureichend. Kürzlich ist zum Beispiel in der
JP-OS 198 798/1982 die Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels oder Emulgators und in der JP-OS 116 689/1983 die
Verwendung eines Harzes mit einer hohen Wasserabsorptionsfähigkeit vorgeschlagen worden als Katalysator für eine
wirksame enzymatische Umesterung, um auf diese Weise die Nachteile des Enzymaktivators zu überwinden und die Hydrolyse
zu steuern. Jedoch selbst dann, wenn die Enzymkatalysatoren gemäß diesen bekannten Verfahren verwendet werden,
kann die Hydrolyse nicht in ausreichender Weise unterbunden werden und der Emulgator verbleibt im umgeesterten
Fett oder es verbleiben Verunreinigungen, z.B. Monomeranteile, die in dem eingesetzten Harz mit der hohen Wasserabsorptionsfähigkeit
enthalten sind, im Fett. Daher sind
auch diese bekannten Verfahren für großtechnische Verwendung nicht geeignet.
Für das zweite bekannte Verfahren, d.h. für die Herstellung des aktiven Enzyms, ist es notwendig, eine Trocknung
über einen langen Zeitraum durchzuführen, um eine hohe enzymatische Aktivität zu erhalten, wobei die Trocknungsrate
sehr genau kontrolliert werden muß, damit ein Optimum an enzymatischer Aktivität erhalten wird. Dabei ist zu berücksichtigen,
daß die enzymatische Wirksamkeit bei der über einen langen Zeitraum durchgeführten Trocknungsbehandlung
verringert wird. Somit ist auch dieses bekannte Verfahren nicht als industriell einsetzbares Verfahren geeignet,
da es sehr schwierig durchzuführen ist und einen hohen Ar-
15 beitseinsatz notwendig macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, enzymatische Katalysatoren zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen,
die gewünschte Umesterung in wirksamer Weise durchzuführen, während gleichzeitig die Nebenreaktionen minimiert
werden. Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines Enzympräparats mittels eines einfachen neuen enzymatischen
Aktivierungsverfahrens gefunden worden. Die Erfindung beruht insbesondere auf dieser Erkenntnis.
Die Erfindung betrifft die Umesterung von Fetten und Ölen in wirksamer Weise in Gegenwart eines Enzympräparats, das
für die Umesterung wirksam ist, wobei das Verfahren durchgeführt wird durch Zugabe von Fetten und Ölen zu einem Gemisch
eines Lipaseaktivators, einer Lipase und eines Trägermaterials. Der Veresterungsverfahrensschritt wird weiterhin
durchgeführt in Gegenwart eines Lipaseaktivators.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren für die Herstellung des Enzympräparats zur Verfügung gestellt, wobei
- Io -
dieses gekennzeichnet ist durch die Verfahrensschritte der
Zugabe von Fetten und Ölen zu einer Mischung eines Lipaseaktivators, einer Lipase und eines Trägermaterials, Umsetzung
der Komponenten miteinander zur Zersetzung der Fette und Öle, und Entfernung der Fette und Öle aus dem
Zersetzungsproduktzur Abtrennung des Enzympräparats. Das
Verfahren enthält auch die Verfahrensschritte der Zugabe der Öle und Fette zu der Mischung des Enzymaktivators, der
Lipase und des Trägermaterials.
Io
Io
Die Erfindung betrifft weiterhin das Enzympräparat, erhältlich nach dem oben angegebenen Verfahren.
Gemäß der Erfindung wird ein Lipaseaktivator, z.B. Wasser, oder ein zweiwertiger oder dreiwertiger niedriger Alkohol
zu einer Lipase hinzugegeben und dann wird ein Trägermaterial und Fett oder Öl zu der Mischung hinzugegeben, um
das Fett oder Öl durch die Lipase zu zersetzen und um das Enzym wirken zu lassen. Dabei wird ein Enzympräparat mit
einer hohen Umesterungsaktivität erhalten. Bei Verwendung
des erhaltenen Enzyms (nachfolgend als "Enzympräparat" bezeichnet)
wird die gewünschte Umesterung der Fette und Öle in wirksamer Weise erreicht, während gleichzeitig die
Hydrolyse unterbunden bzw. kontrolliert wird.
Es ist ein Umesterungsverfahren bekannt, bei dem ein Enzympräparat
mit hoher Aktivität verwendet wird, das erhalten wird durch die Adsorption von Lipase an einem Trägermaterial.
Dieses bekannte Verfahren basiert jedoch auf komplizierten Verfahrensvorschriften für die Herstellung des Enzympräparats,
da eine lange Zeitperiode für die Trocknung des Präparats vorgeschrieben ist und die Trocknungsrate
sehr genau eingehalten werden muß. Außerdem ist bei der Umesterung mit dem bekannten Enzympräparat ein Verfahrens-
schritt einzuhalten, bei dem die Reaktionsflüssigkeit durch eine Säule gegeben wird, die mit dem Enzympräparat gefüllt
ist, oder wobei weiterhin ein wasserentziehendes
Mittel mitverwendet wird, um die Hydrolyse des Fetts bzw. Öls zu unterbinden,bzw. wobei das Reaktionssystem
unter vermindertem Druck erhalten wird. Diese bekannten Verfahren können daher nicht in einfacher Weise durchgeführt
werden und sind für die Verwendung im industriellen Maßstab nicht geeignet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anschließend näher erläutert.
Ein Fett oder Öl wird zu einer Mischung hinzugegeben,
enthaltend einen Lipaseaktivator, z.B. Wasser oder einen zweiwertigen oder dreiwertigen niedrigen Alkohol, eine
Lipase und ein Trägermaterial, um die Komponenten miteinander umzusetzen und das Fett oder Öl zu zerlegen bzw.
zu zersetzen. Dann wird das Fett oder Öl aus dem Umsetzungsprodukt
durch Filtration oder ein ähnliches Verfahren abgetrennt, um ein Enzympräparat herzustellen.
Das erhaltene Enzympräparat kann als solches für die Umesterung verwendet werden oder, falls notwendig, nach dem
Waschen mit einem Lösungsmittel, welches die Enzymaktivität nicht beeinträchtigt, z.B. ein Kohlenwasserstoff, und
25 anschließend wird das Präparat getrocknet.
Die Umesterung wird durchgeführt durch Umsetzung einer Mischung, enthaltend ein Fett oder ein Öl, eine Fettsäure
und ein Lösungsmittel, z.B. ein Kohlenwasserstoff, in Gegenwart des obigen Enzympräparats, oder durch Umsetzung des
Fetts oder Öls mit einer Mischung, enthaltend ein Fett oder ein Öl und ein Lösungsmittel in Gegenwart des Enzympräparats.
Bei der Durchführung der Umesterung in Gegenwart des erfindungsgemäßen Enzympräparats kann, falls not-
wendig, ein Lipaseaktivator, z.B. Wasser oder ein zweiwer-
tiger oder dreiwertiger niedriger Alkohol, mitverwendet werden, obgleich der gewünschte Erfolg auch in ausreichendem
Maße in Abwesenheit eines Lipaseaktivators erreicht wird. Ein gereinigtes Umesterungsprodukt wird erhalten
durch die Entfernung der Fettsäure und kleiner Mengen Monoglyceride und Diglyceride aus dem Umesterungsprodukt
mittels eines üblichen Abtrenn- und Reinigungsverfahrens, z.B. durch Flüssig-Flüssig-Extraktion, Neutralisation mit
Alkali, Vakuumdestillation oder Molekulardestillation. Io
Die erfindungsgemäß verwendete Lipase weist vorzugsweise eine spezifische Selektivität auf, z.B. eine Selektivität
für eine Position des zu bindenden Glycerids oder eine Selektivität für eine Vielzahl von Fettsäuren, denn wenn
die Selektivität gering ist bei der enzymatischen Umesterung, dann würde keine Verbesserung gegenüber einem üblichen
Umesterungsverfahren, bei dem ein Alkalimetallkatalysator
oder ein ähnliches Mittel verwendet wird, erhalten werden. Die Lipasen mit einer ausgezeichneten Positions-Selektivität
schließen zum Beispiel ein solche, die herstellbar sind über die Mikroorganismen Rhizopus, Aspergillus,
Candida und Mucor und Pankreaslipase. Bei der spezifischen Umesterung von Fettsäuregruppen in den Positionen 1 und 3
eines Glycerids kann geeigneterweise eine Lipase eingesetzt werden, hergestellt durch Rhizopus delemar, Rhizopus japonicus
oder Mucor japonicus. Bei diesen Lipasen handelt es sich um bekannte, auf dem Markt erhältliche Lipasen.
Bevorzugte Enzymaktivatoren sind Wasser und zweiwertige und dreiwertige niedrige Alkohole. Besonders wirksam sind
Wasser und Glycerin.
Das Trägermaterial kann aus bekannten Trägermaterialien ausgewählt werden. Geeignete Trägermaterialien sind solche,
35
die in dem Reaktionssystem bei der Herstellung des Enzympräparats und bei der erfindungsgemäßen Umesterung unlöslich
sind und die die enzymatische Aktivität nicht beeinträchtigen.
Geeignete Trägermaterialien sind z.B. Celite, Diatomeenerden, Kaolinit, Perlit, Silicagelj Glasfasern,
Aktivkohle, Cellulosepulver und Calciumcarbonat. Die Trägermaterialien
können in Form von Pulver, Granulaten, Fasern usw. eingesetzt werden.
Für die erfindungsgemäß eingesetzten Fette und Öle sind geeignet übliche Pflanzen- und Tierfette und -öle als
auch behandelte Fette und Öle und Mischungen davon. Geeignete Beispiele schließen ein Sojabohnenöl, Baumwollsamenöl,
Rapsöl, Olivenöl, Maisöl, Kokosnußöl, Safloröl, Rindertalg, Schweineschmalz und Fischöle. Bei der Herstellung
eines Ersatzprodukts für Kakaobutter durch Umesterung können verwendet werden Fette und Öle, enthaltend eine große
Menge an Ölsäure in der Position 2 des Glycerins, z.B. Palmöl, Olivenöl, Tsubakiöl, Sasanquaöl, SaIfett,
Illippebutter, Kokumbutter, Sheabutter, Mowrahfett, Phulwarabutter,
Borneotalg· und die daraus fraktionierten Öle und Fette. Obgleich das Fett oder Öl, das für die Herstellung
des Enzympräparats verwendet wird, unabhängig von den Fetten oder Ölen ausgewählt wird, die für die Umesterung
eingesetzt werden, ist es wünschenswert, daß ein Fett oder Öl für die Herstellung des Enzympräparats verwendet wird,
das eine Zusammensetzung aufweist, die nahe bei der Zusammensetzung der Fette und Öle liegt, die für die Umesterung
eingesetzt werden.
Die Umesterung des Fetts oder Öls wird durchgeführt durch Umsetzung mit einer Fettsäure oder durch die Umsetzung mit
einem Fett oder Öl.
Die Fettsäuren sind geradkettige Fettsäuren mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, und dabei handelt es sich um natürliche
Fettsäuren, z.B. Palmitinsäure, Stearinsäure oder Ölsäure
.
5
5
Bei der Umesterung können Alkoholester der Fettsäuren zusätzlich zu den obengenannten Fettsäuren verwendet werden.
Die Alkohol/Fettsäureester schließen solche ein, die erhalten werden aus den obigen Fettsäuren (geradkettige Fettsäuren
mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen) und gesättigten geradkettigen einwertigen Alkoholen. Geeignet sind z.B. Methylpalmitat,
Ethylpalmitat, Methylstearat und Ethylstearat.
Das Fett oder Öl kann ausgewählt werden aus den oben angegegebenen, z.B. aus üblichen Pflanzenfetten und -ölen,
tierischen Fetten und -ölen, behandelten Fetten und Ölen und Mischungen davon.
Die Lösungsmittel, die während der Umesterung gemäß der Erfindung verwendet werden, sind organische Lösungsmittel,
die gegen Lipase inert sind, z.B. η-Hexan, handelsübliches Hexan, Petroläther und Petrolbenzin. Ein Lösungsmittel,
das für die Umesterung verwendet wird, kann auch für die Herstellung des Enzympräparats verwendet werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird anschließend näher erläutert.
Das erfindungsgemäße Enzympräparat wird hergestellt aus einem Fett oder Öl, einem Lipaseaktivator, z.B. Wasser
oder einem zweiwertigen oder dreiwertigen niedrigen Alkohol, einer Lipase und einem Trägermaterial, insbesondere
aus o,öl bis Io Gew.-Teilen einer handelsüblichen Lipase,
o,l bis 2o Gew.-Teilen eines Lipaseaktivators und 1 bis 5o Gew.-Teilen eines Trägermaterials, und zwar hinzugege-
ben zu loo Gew.-Teilen eines Fetts oder Öls. Das Gemisch
wird dann bei 2o bis 80 0C für 1 bis 24 h gerührt, um die
Fette oder Öle zu zerlegen. Die Zersetzung des Fetts oder Öls wird durchgeführt im oben angegebenen Temperaturbereich,
insbesondere in einem Temperaturbereich, der für die verwendete Lipase besonders geeignet ist. Danach wird
das Fett oder Öl aus dem Zersetzungsprodukt durch Filtration oder durch eine andere übliche Methode entfernt, um
das Enzympräparat zu gewinnen. Das Enzympräparat kann als solches bei der Umesterung eingesetzt werden. Jedoch,
falls notwendig, kann das Enzympräparat auch mit einem inerten organischen Lösungsmittel, das die Aktivität des
Enzyms nicht beeinträchtigt, z.B. mit einem der obengenannten Kohlenwasserstoffe, wie η-Hexan oder Petrolbenzin,
gewaschen werden. Anschließend wird das Präparat getrocknet, wobei möglichst nicht erwärmt wird, da dadurch die
Enzymaktivität beeinträchtigt werden kann. Die Umesterung wird durchgeführt in Gegenwart des in obiger Weise hergestellten
Enzympräparats, und zwar in der folgenden Weise:
Eine Mischung von loo Gew.-Teilen eines Fetts oder Öls
und 25 bis 3oo Gew.-Teile einer Fettsäure oder eines Alkoholesters einer Fettsäure oder eines anderen Fetts oder
Öls, o,l bis loo Gew.-Teilen des nach der obigen Weise hergestellten Enzympräparats, enthaltend o,ol bis Io Gew.-Teile
einer Lipase und eines Trägermaterials, O bis Io Gew.-Teile Wasser oder eines zweiwertigen oder dreiwertigen
niederen Alkohols als Lipaseaktivator und, falls notwendig, O bis looo Gew.-Teile eines inerten organischen
Lösungsmittels werden bei 2o bis 80 0C miteinander verrührt.
Die erfindungsgemäße Umesterung kann durchgeführt werden bei dem oben angegebenen Temperaturbereich, wobei innerhalb
dieses Temperaturbereiches die Temperatur bevorzugt wird, die für die Lipase besonders geeignet ist. Die Reaktionszeit
liegt bei 1 bis 3 Tagen.
Nach der Vervollständigung der Umesterung kann Fettsäure und kleine Mengen an Monoglyceriden und Diglyceriden auf
leichte Weise aus der Reaktionsflüssigkeit durch übliche Isolations- und Reinigungsverfahren entfernt werden, z.B.
mittels Flüssig-Flüssig-Extraktions, Neutralisation mit Alkali oder Vakuumdestillation oder Molekulardestillation
oder durch eine geeignete Kombination dieser Verfahren. Auf diese Weise wird das gewünschte gereinigte, umgeesterte
Produkt erhalten.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß die gewünschte Umesterung des Fetts oder Öls in wirksamer Weise durchgeführt
werden kann, während die Hydrolyse des Fetts oder Öls kontrolliert wird durch die Verwendung des Enzympräparats
mit einer hohen Umesterungsaktivität, wobei das Enzympräparat über ein einfaches Verfahren herstellbar ist,
d.h. daß das erfindungsgemäße Verfahren eine sehr hohe Produktivität aufweist.
Ein weiterer vorteilhafter Effekt gemäß der Erfindung liegt darin, daß die Deaktivierung des Enzyms während der Reaktion
vernachlässigbar ist und daß das nach der Beendigung der Umsetzung rückgewonnene Enzympräparat erneut wirksam
eingesetzt werden kann, so daß das Verfahren in großtechnischem Maßstab unter ökonomisch vorteilhaften Bedingungen
durchgeführt werden kann.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß bei der erfindungsgemäßen Umesterung zum
Beispiel ein hochwertiges Ersatzprodukt für Kakaobutter hergestellt werden kann aus preiswertem Palmöl, und zwar
unter Verwendung einer Lipase mit einer speziellen Selektivität hinsichtlich der Umesterungspositionen.
Die Erfindung wird,durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1 5
5o g einer weichen Fraktion eines Palmöls, 5 g Celite, o,5 g eines ionenausgetauschten Wassers und o,l g einer
handelsüblichen Lipase (Lipase, hergestellt mittels Rhizopus delemar) wurden miteinander bei 4o "C in einem
geschlossenen Reaktionsgefäß für 12 h gerührt, um die Enzymreaktion (Hydrolyse) durchzuführen. Nach der Beendigung
der Reaktion wurden die unlöslichen Teile mittels Filtration ( Gemisch aus Celite und Lipase) abgetrennt.
Es wurde mit 5 ml η-Hexan dreimal bis zur vollständigen Entfernung des Öls gewaschen. Das Produkt wurde dann getrocknet
bei 2o bis 3o 0C unter verringertem Druck für 1 h, um das Enzympräparat herzustellen.
2,6 g des so erhaltenen Enzympräparats, enthaltend o,o5 g Lipase und 2,55 g Celite, wurden verrührt mit Io g einer Palmölfraktion
mit mittlerem Schmelzpunkt,mit einer Jodzahl von und einem Diglyceridgehalt von 2 %, Io g Stearinsäure und
4o ml η-Hexan bei 4o 0C in einem geschlossenen Reaktionsgefäß für 3 Tage, um die Enzymreaktion durchzuführen (Umesterungsreaktion).
Nach der Vervollständigung der Umsetzung wurde die Umsetzung der Umesterungsreaktion bestimmt
über den Stearinsäuregehalt des erhaltenen Öls, und der Diglyceridgehalt (DG) wurde mittels Säulenchromatographie
ermittelt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I zusammengefaßt.
1 g des Enzympräparats gemäß Beispiel 1 wurde verrührt mit Io g einer Palmölfraktion mit einem mittleren Schmelzpunkt,
mit einer Jodzahl von 34 und einem Diglyceridgehalt von
2%, Io g Stearinsäure, o,ol5 g ionenausgetauschten Wassers und 4o ml η-Hexan bei 4o 0C in einem geschlossenen Reaktionsgefäß für 2 Tage, um die Enzymreaktion durchzuführen (Umesterungsreaktion).
Nach der Vervollständigung der Reaktion wurde die Umwandlung und der Diglyceridgehalt bestimmt
in der gleichen Weise,wie in Beispiel 1 angegeben. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I zusammengefaßt.
Io Verffleichsbeispiel 1
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt unter den gleichen Reaktionsbedingungen (Temperatur und Zeit), jedoch
mit der Ausnahme, daß die weiche Fraktion des PaImöls
ersetzt wurde durch 4o ml n-Hexan,und die Menge des ionenausgetauschten Wassers wurde geändert auf o,o9 g, um
ein Enzympräparat zu erhalten. Das so hergestellte Enzympräparat wurde nicht isoliert und vermischt und Io g Palmölfraktion
mit einem mittleren Schmelzpunkt, mit einer Jodzahl von 34 und einem Diglyceridgehalt von 2% und Io g
Stearinsäure wurden zugegeben. Die enzymatisch« Reaktion (Umesterungsreaktion) wurde durchgeführt bei 4o 0C in einem
geschlossenen Reaktionsgefäß für 4 Tage.
Nach der Vervollständigung der Umsetzung wurde die Umwandlung und der Diglyceridgehalt in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 beschrieben, bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengefaßt.
3o · Verffleichsbeispiel 2
2o mg der Lipase, die in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde
verrührt mit Io g einer mittleren Schmelzpunktsfraktion des Palmöls mit einer Jodzahl von 34 und einem Diglyceridgehalt
von 2 Ji, Io g Stearinsäure und o,ol8 g ionenausge-35
tauschten Wassers und 4o ml η-Hexan bei 4o 0C in einem geschlossenen
Reaktionsgefäß für 3 Tage, um die Enzymreaktion (Umesterungsreaktion) durchzuführen. Nach der Vervollständigung
der Umsetzung wurde die Umwandlung und der Diglyceridgehalt in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bestimmt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengefaßt.
| Enzympräparat | Umesterungs- bedingungen |
Reaktions zeit |
Umwandlung | Diglycerid- gehalt |
| Enzympräparat (Beispiel 1) |
Wasser gehalt* ) |
3 Tage | 95 % | 2,5 % |
| Enzympräparat (Beispiel 2) |
** | 2 Tage | 96 % | 4,ο % |
| Enzym, hergestellt ohne Verwendung von Fett oder Öl (Vergleichsbei spiel 1) |
o,15 Gew. % |
4 Tage | 6 % | 7 % |
| handelsübliches Enzym ohne jede Behandlung (Vergleichsbeispiel 2) |
o,18 Gew.% |
3 Tage | 5o % | 7 % |
| o,18 Gew.% |
Bemerkung:
bezogen auf das Fett oder Ol
ionenausgetauschtes Wasser wurde nicht verwendet
ionenausgetauschtes Wasser wurde nicht verwendet
co cn & CO
CO
Beispiel 3
5o g einer weichen Palmölfrakion wurden verrührt mit 5 g
Celite, o,5 g Glycerin und o,l g einer handelsüblichen
Lipase (Lipase, hergestellt mittels Rhizopus delemar) bei 4o 0C in einem geschlossenem Reaktionsgefäß für 12 h,
um die Enzymreaktion (Hydrolyse) durchzuführen.
Nach der Vervollständigung der Reaktion wurde der unlösliehe
Teil, bestehend aus einem Gemisch von Celite und Lipase, durch Filtration abgetrennt und dann mit 5 ml
η-Hexan dreimal gewaschen, um das Öl zu entfernen. Nach dem Trocken bei 2o bis 3o 0C unter verringertem Druck für
1 h wurde das Enzympräparat erhalten. 15
2,6 g des so erhaltenen Enzympräparats wurden verrührt
mit Io g einer Palmölfraktion mit einem mittleren Schmelzpunkt mit einer Jodzahl von 34 und einem Diglyceridgehalt
von 2 %t Io g Stearinsäure und 4o ml η-Hexan bei 4o 0C in
einem geschlossenen Reaktionsgefäß für 3 Tage, um die Enzymreaktion (Umesterungsreaktion) durchzuführen.
Nach der Vervollständigung der Umsetzung wurde die Umwandlung während der Umesterungsreaktion bestimmt über den
Stearinsäuregehalt des erhaltenen Öls. Der Stearinsäuregehalt betrug 95 % und der Diglyceridgehalt in dem erhaltenen
Öl betrug 3,ο %.
Claims (6)
1. Verfahren zur Umesterung von Fetten und Ölen in Gegenwart eines Enzympräparats, das eine
5 Umesterungsaktivität aufweist und das herstellbar ist durch Zugabe von Fetten und Ölen zu einer Mischung aus
einem Lipaseaktivator, einer Lipase und einem Trägermaterial.
Io
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch ge kennzeichnet
, daß der Umesterungsschritt
Telefon
Telephone
Telephone
l'ernselirciher
I"ele\
Velekopierer
ΡιίΜμίηι München
Klo Nr IMWM-NlVI
HI /"IMi HKISiI
Deutsehc Biink Munclu-n
Bayer Vereinshaiik MuikIicii
Kin Nr 1Ki(I(II.'
I)I /"'IH) .1J).'70
durchgeführt wird in der zusätzlichen Gegenwart eines Lipaseaktivators.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-
zeichnet, daß als Lipaseaktivator Wasser oder ein zweiwertiger oder dreiwertiger niedriger Alkohol verwendet
wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzympräparat erhältlich
ist durch Zugabe von Fetten und Ölen zu einer Mischung eines Lipaseaktivators, einer Lipase und eines Trägermaterials,
Umsetzung der Komponenten miteinander zur Zerlegung der Fette und Öle und Entfernung der Fette
und Öle aus dem Zersetzungsprodukt zur Abtrennung des Enzympräparats.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzympräparat erhältlich
ist durch Zugabe von Ölen und Fetten zu einem Gemisch aus einem Enzymaktivator, einer Lipase und einem Trägermaterial,
Umsetzung der Komponenten miteinander zur Zerlegung der Fette und Öle und Entfernung der Fette und
Öle aus dem Zersetzungsprodukt zur Abtrennung des Enzym-
25 präparats.
6. Enzympräparat, erhältlich nach einem der Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5.
3o
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59110334A JPS60251891A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 油脂のエステル交換反応方法 |
| JP59110333A JPS60251884A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 油脂のエステル交換に有用な酵素剤の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3519429A1 true DE3519429A1 (de) | 1985-12-05 |
Family
ID=26449979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19853519429 Withdrawn DE3519429A1 (de) | 1984-05-30 | 1985-05-30 | Verfahren zur umesterung von fetten und oelen und enzympraeparat |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4940845A (de) |
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