JP2009521920A - ジアシルグリセロールの製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明はジアシルグリセロールを製造する方法を提供する。この方法は、トリアシルグリセロールを水および酵素調製物と反応させて、ジアシルグリセロール、モノアシルグリセロールおよび遊離脂肪酸を含む混合物を得る工程、脱水により混合物中の水分を除去する工程、およびモノアシルグリセロール、遊離脂肪酸および残存するトリアシルグリセロールを少なくとも1つの分離法により分離して、高純度のジアシルグリセロールを得る工程を含む。前記方法から得られるジアシルグリセロールと、ジアシルグリセロールの0.5重量%〜25重量%の量のフィトステリルエステルおよび/またはフェルラ酸エステルとを含む油脂組成物も提供される。

Description

本発明はジアシルグリセロールの製造に関する。さらに具体的には、本発明は高純度のジアシルグリセロールを短期間に高収率で製造する方法に関する。
ジアシルグリセロールは、例えば油脂、および食品産業における食用油の可塑性を向上させるための添加剤、ならびに化粧品および医薬品の製造用原料物質など、種々の用途に広く使用されている。一般に、このようなジアシルグリセロールの調製法には、アルカリ触媒またはリパーゼなどの酵素を使用した、グリセロールと対応する脂肪酸とのエステル化反応、グリセロールと油脂とのアルコール交換反応などが含まれる。しかし、合成されるジアシルグリセロールの収量・純度および省エネルギーの観点からは酵素触媒の使用が好ましい。
日本国特許出願第71495/1989明細書には、1,3−位選択的リパーゼの存在下、反応により生成された水を系外に除去しながら脂肪酸などをグリセロールと反応させて、高収率および高純度でジアシルグリセロールを得ることを含む、リパーゼ触媒反応プロセスが記載されている。このプロセスの欠点は工業レベルで製造条件を吟味できないことである。
日本国特許出願第330289/1992明細書には、等モル量以上のグリセロールを脂肪酸に添加して反応させる方法が記載されている。ジアシルグリセロールの濃度が上昇したら反応を停止させ、不溶性グリセロールを分離し、脱水しながらさらに反応させることにより、脱水効率を向上させて高いエステル化反応速度でジアシルグリセロールを合成するものである。この方法は、ジグリセリドの濃度がピークに達した時に反応を停止する必要があるなどの技術的困難を有する。
日本国特許出願第234391/1998明細書には、脂肪酸などとグリセロールなどの混合物を、リパーゼで満たされたフローチューブ型リアクター中で、リアクター内の混合物の空塔速度を少なくとも0.05cm/秒に制御しながら反応させる方法が記載されている。この技法は操作が容易であり、反応速度をある程度までは向上させることができるが、結果として得られるジグリセリドの純度および工業的スケールアップ技術に関しては不十分である。
米国特許第6,361,980号明細書には、固定化リパーゼ調製物を含んだ酵素充填塔を用いるジアシルグリセロールの調製方法が記載されており、該方法は、(1)脂肪酸、その低級アルコールエステル、およびそれらの混合物からなる群から選択されるアシル基ドナーと、(2)グリセロール、モノアシルグリセロール、およびそれらの混合物からなる群から選択されるアシル基アクセプターとの間のエステル化反応を行って酵素充填塔から反応液を得ることと、反応液中の水分含量または低級アルコール含量を低下させることと、その後、反応液を酵素充填塔に再循環させること(ここで、酵素充填塔内での反応流体の滞留時間は120秒以下である)とを含む。この方法では、前記低下させる工程は、脱水プロセスにおいて、スプレーノズルを通して反応液を供給することにより反応液を脱水または脱アルコールすることを含む。しかし、この方法は高価な精製脂肪酸を原料として使用することを必要とするので、コストが嵩む。
上記を考慮すると、高純度のジアシルグリセロールを工業的レベルで短時間に高収率で製造する方法を提供することは有利なことであると考えられる。
本発明によれば、短時間で高純度のジアシルグリセロールを高収率で製造する方法が提供され、この方法は、トリアシルグリセロールを水および酵素調製物と反応させて、ジアシルグリセロール、モノアシルグリセロールおよび遊離脂肪酸の混合物を得る工程と、脱水により混合物中の水分を除去する工程と、前記モノアシルグリセロール、遊離脂肪酸および残存するトリアシルグリセロールを1つ以上の分離法により分離して、高純度のジアシルグリセロールを得る工程と、を含む。
本発明によれば、高純度のジアシルグリセロールを短時間に高収率で製造することができる。
本発明のもう1つの態様によれば、本発明において製造されるジアシルグリセロールと、フィトステリルエステルおよび/またはフェルラ酸エステルとを含む油脂組成物が提供される。
以下の本発明の好適な実施形態の詳細な説明から本発明がより良く理解されるにつれて、本発明の他の種々の目的、特徴および付随する利点は十分に理解されるはずである。
本発明は、高純度ジアシルグリセロールを高収率で短時間に製造する方法を提供する。本発明の特徴および詳細は、本発明の工程として、または本発明の部分の組み合わせとして、さらに詳細に記載する。当業者には、本発明の特定の具体例は例示のために示されたものであって、本発明を限定するためのものではないことは理解されるであろう。これらの例は、当業者に本発明の範囲内での実施方法を示すためのものであって、請求の範囲においてのみ規定される本発明の範囲を制限するものではない。
本発明に係るジアシルグリセロールの製造方法は、次の工程を含む:
(i)トリアシルグリセロールを水および酵素調製物と反応させて、ジアシルグリセロール、モノアシルグリセロールおよび遊離脂肪酸を含む混合物を得る工程;
(ii)脱水法により混合物中の水分を除去する工程;および
(iii)前記モノアシルグリセロール、遊離脂肪酸および残留するトリアシルグリセロールを1種以上の分離法により分離して高純度のジアシルグリセロールを得る工程。
本発明によれば、工程(i)は水の存在下で行われる制御された加水分解反応を含む。ジアシルグリセロールの純度および生産速度を向上させる観点から、反応流体中の水の量は酵素調製物100重量部あたり20〜180重量部であることが好ましい。
本発明における加水分解反応は、制御された加水分解から得られる遊離脂肪酸の量が5重量%〜50重量%、好ましくは25重量%〜35重量%の範囲になるように制御されるのが好ましい。
本発明で用いられる酵素調製物は、加水分解活性を有しており、遊離酵素または固定化酵素を含む。
遊離酵素または固定化酵素はリパーゼであることが好ましい。
上記固定化リパーゼ酵素は好適な酵素担体、例えばイオン交換樹脂上に固定されていることが好ましい。当該リパーゼは、非位置特異性または1,3−位特異性を有し得る。
本発明において用いることができる遊離リパーゼ酵素または固定化リパーゼ酵素の例は、リゾープス(Rhizopus)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、ムコール(Mucor)属、カンジダ(Candida)属、および/またはシュードモナス(Pseudomonas)属などの微生物由来であってよい。例えば、リゾープス・デレマー(Rhizopus delemar)、リゾープス・ジャポニカス(Rhizopus japonicus)、リゾープス・ニベウス(Rhizopus niveus)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、ムコール・ジャバニカス(Mucor javanicus)、ムコール・ミエヘイ(Mucor miehei)、カンジダ・ルゴーサ(Candida rugosa)、カンジダ・アンタルクチカ(Candida antarctica)、シュードモナス・セパシア(Pseudomonas cepacia)等が挙げられる。固定化されたリパーゼ調製物は、酵素を固定化する公知の方法に従ってリパーゼを固定化することにより得られる。
本発明の酵素法に用いられる制御された加水分解反応に好適な装置の例は、撹拌槽、固定床、流動化槽、およびそれらの組み合わせを含む。制御された加水分解反応は、バッチ式、連続式、または半連続式で行うことができる。
本発明の制御された加水分解は酵素加水分解により行われるので、この制御された加水分解はリパーゼの活動温度範囲内、好ましくは20℃〜90℃の温度で行われる。
反応流体の脱水は、例えば遠心分離、凝縮、蒸留、蒸発または吸収などの従来の水除去法を用いて行われることが好ましい。
本発明に用いられるトリアシルグリセロールは、通常の植物性および動物性油脂、あるいは酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ズーマリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、ペトロセリン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、ステアリドン酸、アラキジン酸、アラキドン酸、ガドレイン酸、アラキン酸、ジホモ−γ−リノレン酸、エイコサペンタエン酸、ベヘン酸、エルカ酸、アドレン酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、ネルボン酸、またはその異性体などのC2−C24の飽和または不飽和脂肪酸あるいはそれらの混合物を含む加工された油脂を含む。本発明において用い得る植物性および動物性油脂の例は、カノーラ油、ココナッツ油、トウモロコシ油、綿実油、ヤシ油、ヤシ核油、ピーナッツ油、菜種油、紅花油、大豆油、ヒマワリ油、オリーブ油、米ぬか油、コーンブラン油、ルリヂサ油、月見草油、アマニ油、ブドウ種子油、リンシード油、アルガン油、アルファルファ油、アーモンド種子油、杏仁油、アボカド油、ババス油、バオバブ油、ブラックカラント種子油、ブラジルナッツ油、ココア種子油、ツバキ油、ニンジン油、カシューナッツ油、ヘーゼルナッツ油、大麻種子油、キウィ種子油、マカダミアナッツ油、マンゴー種子油、メロン種子油、ニガー種子油、桃仁油、シソ油、ピスタチオ油、ケシ種子油、カボチャ種子油、ランブータン種子油、ローズヒップ油、ゴマ油、シア種子油、トール油、クルミ油および麦芽油、牛脂、ラード、魚油;硬化、水素添加、エステル交換反応、あるいは無作為化、分別、蒸留のプロセスから得られる油脂;および/またはそれらの混合物を含む。
モノアシルグリセロール、遊離脂肪酸および残存するトリアシルグリセロールをジアシルグリセロールから分離するのに用いられる分離法は、例えば、脱臭、水蒸気蒸留、分子蒸留、吸着クロマトグラフィ、およびそれらの任意の組み合わせであってよい。分離法は、バッチ式、連続式、および半連続式などで行うことができる。
本発明の工程は、10%〜96%の範囲の純度のジアシルグリセロールを含有する最終生成物が得られるまで連続的に行うことが好ましい。本発明においてはジアシルグリセロールの重量%の(ジアシルグリセロール重量%+トリアシルグリセロール重量%)に対する比率×100として定義されるジアシルグリセロール純度は、本発明で用いられる精製油脂組成物のジアシルグリセロール濃度を測定するのに用いられる。本発明によれば、10%〜96%のジアシルグリセロールを含む組成物を得ることができる。結果として得られる生成物には、加水分解されていないトリアシルグリセロールが少量含まれ得る。
本明細書に記載の方法によって製造されるジアシルグリセロールと、脂肪酸のフィトステリルエステルおよび/またはフェルラ酸エステルとを含む油脂組成物を得ることができる。本発明から得ることのできる油脂組成物は、心血管疾患およびその潜在的症状、例えば高コレステロール血症、高脂質血症、アテローム性動脈硬化症、高血圧、血栓症、ならびにII型糖尿病、認知症、癌、老化および酸化的損傷を病状の一部として含む疾患などその他の疾患の危険性の低減および予防の一助となり得る。フィトステリルエステルおよび/またはフェルラ酸エステルは、120℃〜150℃の範囲で融解し、本発明により製造されるジアシルグリセロール油と混合される前に溶融状態になる。この混合物は均質化され、室温で冷却される。本発明に用いられるフィトステリルエステルおよび/またはフェルラ酸エステルの量は、ジアシルグリセロールの0.5重量%〜25重量%であることが好ましい。
フィトステロール、すなわち植物ステロールは、人間の食物中の天然成分であり、通常、植物性油脂の微量成分として見いだされる。これらはコレステロールと構造的に関連するが、その側鎖構造が異なる。フィトステロールは一般に、パルプおよび製紙産業(木材由来;「トール油石けん」)または植物油産業(植物由来)の副生成物から、有機溶媒(ヘキサンおよびアセトン)を用いて抽出される。精製されたフィトステロール混合物は白色で(コレステロールに類似する)、溶解度が非常に低い。その外観と同様に、コレステロールとフィトステロールとは類似した化学構造を有する。多様なフィトステロールが天然に存在するが、最も一般的なものはβ−シトステロール、カンペステロールおよびスティグマステロールである。フィトステロールは、含油種子、木の実および果実などの植物の様々な部位において天然に見いだされる。これらの部位由来の植物性油は、フィトステロールを油の約0.1〜1.0重量%含有する。日常的に消費されることに加え、フィトステロールのコレステロール低下剤としての使用が最近見直されている。この結果、北米およびヨーロッパではフィトステロール強化食品(機能性食品)が上市されている。これらの製品は、異常脂質血症患者を含む様々な病気の患者が使用することを意図したものである。その薬理学的性質は完全には試験されていないが、フィトステロールは重大な副作用を生ずることなく血漿コレステロールレベルを低下させるのに有効である。フィトステロールは、心血管疾患およびその潜在的症状、例えば高コレステロール血症、高脂質血症、アテローム性動脈硬化症、高血圧、血栓症、ならびにII型糖尿病、認知症、癌、老化および病状の一部に酸化的損傷を含む疾患などの他の疾患の治療においても用いられる。
近年、脂肪酸のフィトステリルエステルが、遊離フィトステロールに比してより優れた効果を生じ得ることが研究により示唆されている。溶解していないフィトステロールは、消化管内におけるミセル相中の溶解度が低く、このためコレステロールの吸収を有効に妨げることができない。フィトステロールまたはそのエステルの血中コレステロール低下効果を増大させるためには、これらを油脂、例えば食用油脂中に均質に溶解させなければならない。しかし、フィトステロールは、そのエステルよりも油脂中への溶解度が比較的低い。フィトステリルエステルはフィトステロールに較べて油脂中への溶解度が比較的高く、フィトステロールよりも高濃度で油脂中に溶解させることができる。したがって、フィトステリルエステルの生理学的効果は、フィトステロールのものよりも有効かつ効率的なものとすることができる。
フェルラ酸エステルは、一般に脂質中の溶解性がより優れた公知の酸化防止剤である。フェルラ酸エステルは、オリザノール、より好ましくはγ−オリザノールを含み、米ぬか油およびコーンブラン油中に見いだされる。フェルラ酸エステルは癌の危険性を低減し、コレステロールレベルを低下させ、筋肉増強性を有することが知られている。
本発明の油脂組成物は通常の食用油脂と同様に用いることができ、脂肪加工食品、例えば、飲料、デザート、アイスクリーム、ドレッシング、トッピング、マヨネーズおよびソースなどの水中油型脂肪加工食品、マーガリンおよびスプレッドなどの油中水型脂肪加工食品、ピーナッツバター、フライ用およびベーキング用ショートニングなどの加工脂肪食品、ポテトチップス、スナックケーキ、ケーキ、クッキー、パイ、ペストリー、パン、およびチョコレートなどの加工食品、および製パン用ミックス、加工肉製品、冷凍アントレ、および冷凍食品などのその他の食品に利用することができる。
本発明の油脂組成物をカプセル、糖衣錠、成形顆粒、キャンディー、またはドロップの形態のコレステロール低下薬として利用することも好ましい。
以下の実施例によって本発明を説明する。
[実施例1]
5Lフラスコ中で、1000gの精製パームオレインを、100gの蒸留水、100gの「Lipozyme RM 1M」、およびRhizomucor mieheiリパーゼより得られた固定化1,3−位選択的リパーゼと混合した。この混合物を60℃で10時間攪拌しながら反応させた。その後、リパーゼ調製物を反応生成物から除去した。生成物のサンプルを取り出し、遊離脂肪酸および部分アシルグリセロールの量をガスクロマトグラフィにより測定した。その結果を表1に示す。
[実施例2]
5Lフラスコ中で、1000gの精製大豆油を、100gの蒸留水、100gの「Lipozyme RM 1M」、およびRhizomucor mieheiリパーゼより得られた固定化1,3−位選択的リパーゼと混合した。この混合物を60℃で10時間攪拌しながら反応させた。その後、リパーゼ調製物を反応生成物から除去した。生成物のサンプルを取り出し、遊離脂肪酸および部分アシルグリセロールの量をガスクロマトグラフィにより測定した。その結果を表1に示す。
Figure 2009521920
[実施例3]
実施例1および2からの加水分解生成物を5000rpmで10分間遠心分離し、水相から油相を分離した。温度160℃、圧力0.001ミリバールで油相を分子蒸留し、蒸留物1として遊離脂肪酸およびモノアシルグリセロールを、残留物1としてジアシルグリセロールおよびトリアシルグリセロールを得た。さらに温度210℃、圧力0.001ミリバールで分子蒸留を行い、蒸留物2としてジアシルグリセロールを、残留物2としてトリアシルグリセロールを得た。結果を表2に示す。
Figure 2009521920
[実施例4]
β−シトステリルエステルを添加する前に、実施例1で得られた精製ジアシルグリセロール油約200gを約150℃に保った。この加熱したジアシルグリセロール油中に16gの結晶化β―シトステリルエステルを添加し、油の温度をゆっくりと室温まで冷却しながら数分間混合した。
[実施例5]
γ−オリザノールを添加する前に、実施例2で得られた約200gの精製ジアシルグリセロール油を約150℃に保った。この加熱したジアシルグリセロール油中に10gの結晶化γ−オリザノールを添加し、油の温度をゆっくりと室温まで冷却しながら数分間混合した。

Claims (13)

  1. ジアシルグリセロールの製造方法であって:
    (i)トリアシルグリセロールを水および酵素調製物と20℃〜90℃の範囲の温度で反応させて、ジアシルグリセロール、モノアシルグリセロールおよび遊離脂肪酸の混合物を得る工程と;
    (ii)工程(i)の混合物中の水分を脱水により除去する工程と;
    (iii)前記モノアシルグリセロール、遊離脂肪酸および残存するトリアシルグリセロールを少なくとも1つの分離法により分離して、高純度のジアシルグリセロールを得る工程とを含み;
    工程(i)の反応混合物中の水の量が酵素調製物100重量部あたり20〜180重量部であり、工程(i)が、5%から50%の間の遊離脂肪酸が得られるまで行われ、これにより短時間に高収率で純度96%までのジアシルグリセロールを製造する方法。
  2. 工程(i)における前記酵素調製物が遊離リパーゼまたは固定化リパーゼを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記固定化リパーゼが、固定化された非位置選択的および/または1,3−位選択的リパーゼを含む、請求項2に記載の方法。
  4. 前記遊離リパーゼまたは固定化リパーゼが、リゾープス・デレマー(Rhizopus delemar)、リゾープス・ジャポニカス(Rhizopus japonicus)、リゾープス・ニベウス(Rhizopus niveus)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、ムコール・ジャバニカス(Mucor javanicus)、ムコール・ミエヘイ(Mucor miehei)、カンジダ・ルゴーサ(Candida rugosa)、カンジダ・アンタルクチカ(Candida antarctica)、および/またはシュードモナス・セパシア(Pseudomonas cepacia)を含む、リゾープス(Rhizopus)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、ムコール(Mucor)属、カンジダ(Candida)属およびシュードモナス(Pseudomonas)属の微生物由来のリパーゼからなる群より選択される、請求項2に記載の方法。
  5. 工程(i)において用いられる前記トリアシルグリセロールが、植物および動物性油脂、および/またはそれらの混合物からなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
  6. 前記油脂が、カノーラ油、ココナッツ油、トウモロコシ油、綿実油、ヤシ油、ヤシ核油、ピーナッツ油、菜種油、紅花油、大豆油、ヒマワリ油、オリーブ油、米ぬか油、コーンブラン油、ルリヂサ油、月見草油、アマニ油、ブドウ種子油、リンシード油、アルガン油、アルファルファ油、アーモンド種子油、杏仁油、アボカド油、ババス油、バオバブ油、ブラックカラント種子油、ブラジルナッツ油、ココア種子油、ツバキ油、ニンジン油、カシューナッツ油、ヘーゼルナッツ油、大麻種子油、キウィ種子油、マカダミアナッツ油、マンゴー種子油、メロン種子油、ニガー種子油、桃仁油、シソ油、ピスタチオ油、ケシ種子油、カボチャ種子油、ランブータン種子油、ローズヒップ油、ゴマ油、シア種子油、トール油、クルミ油および麦芽油、牛脂、ラード、魚油;硬化、水素添加、エステル交換反応、あるいは無作為化、分別、蒸留のプロセスから得られる油脂;および/またはそれらの混合物からなる群より選択される、請求項5に記載の方法。
  7. 前記トリアシルグリセロールが、2〜24個の炭素原子を有する飽和または不飽和脂肪酸、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ズーマリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、ペトロセリン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、ステアリドン酸、アラキジン酸、アラキドン酸、ガドレイン酸、アラキン酸、ジホモ−γ−リノレン酸、エイコサペンタエン酸、ベヘン酸、エルカ酸、アドレン酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、ネルボン酸、またはそれらの異性体、あるいは油脂の硬化、水素添加、エステル交換反応、またはランダム化、分別、蒸留処理により得られる脂肪酸;および/またはそれらの混合物からなる、請求項1に記載の方法。
  8. 前記脱水が、遠心分離、凝縮、蒸留、蒸発および/または吸収によって行われる、請求項1に記載の方法。
  9. 前記分離法が、水蒸気蒸留、分子蒸留および/または吸着クロマトグラフィによって行われる、請求項1に記載の方法。
  10. 請求項1記載の方法において規定されている96重量%までの量のジアシルグリセロールを含む油脂組成物。
  11. 前記組成物が、ジアシルグリセロールの0.5重量%〜25重量%の範囲にある量の少なくとも1種のフィトステリルエステルをさらに含む、請求項10に記載の油脂組成物。
  12. 前記組成物が、ジアシルグリセロールの0.5重量%〜25重量%の範囲にある量の少なくとも1種のフェルラ酸エステルをさらに含む、請求項10に記載の油脂組成物。
  13. 請求項10、11および12のいずれか1つにおいて定義される油脂組成物、および/またはそれらの組み合わせを含む、油脂加工食品、飲料製品および料理用油製品。
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