JP2011504745A5

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Publication number: JP2011504745A5
Application number: JP2010535506A
Authority: JP
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2028-11-13

Claims

無溶媒微水系内で、脂肪酸のアルキルエステル、好ましくは脂肪酸メチルエステル（バイオディーゼル）などの脂肪酸短鎖アルキルエステルを調製するための方法であって、
脂肪酸源を提供するステップと、遊離アルコール、好ましくはメタノールなどの短鎖アルコール、若しくは任意のその他の高級アルコール、又はアルコール供与体を、リパーゼ製剤の存在下で前記脂肪酸源に段階的に添加するステップと、前記脂肪酸トリグリセリド源トリグリセリドが脂肪酸アルキルエステルに、特に脂肪酸メチルエステル（ＦＡＭＥ）などの脂肪酸短鎖アルキルエステルに変換されるまで、適切な条件下で反応を進行させるステップとを含み、前記リパーゼ製剤は、少なくとも２種のリパーゼ、好ましくは３種のリパーゼを含むものであり、前記リパーゼは、疎水性の脂肪族ポリマーベースの担体及び疎水性の芳香族ポリマーベースの担体のいずれか１種である担体に別々に又は一緒に固定化されており、前記リパーゼの少なくとも１種は、部分グリセリドに対して高い親和性を有しており、前記リパーゼの少なくとも１種はｓｎ−１，３位特異的であり、任意選択で第３のリパーゼは、グリセロール主鎖のｓｎ−２位に対して高い選択性を有しており、前記ｓｎ−１，３位特異的リパーゼは、サーモマイセス・ラヌギノーゼ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓｅ）、リゾムコア・ミーヘイ（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒｍｉｅｈｅｉ）、ムコア・ミーヘイ（Ｍｕｃｏｒｍｉｅｈｅｉ）、シュードモナス種（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．）、リゾープス種（Ｒｈｉｚｏｐｕｓｓｐ．）、ムコア・ジャバニカス（Ｍｕｃｏｒｊａｖａｎｉｃｕｓ）、ペニシリウム・ロックフォルティ（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉ）、アスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｎｉｇｅｒ）、アクロモバクター種（Ａｃｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｓｐ．）、及びブルクホルデリア種（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｓｐ．）からなる群から選択され、部分グリセリドに対して高い親和性を有する前記リパーゼは、カンジダ・アンタークティカＢ（ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａＢ）、カンジダ・アンタークティカＡ（ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａＡ）、アルカリゲネス種（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｓｐ．）、及びペニシリウム・カメムベルティー（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｃａｍｅｍｂｅｒｔｉｉ）からなる群から選択される上記方法。
ｓｎ−２位に対して高い選択性を有する前記第３のリパーゼが、カンジダ・アンタークティカＡ（ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａＡ）又はシュードザイマ種（Ｐｓｅｕｄｏｚｙｍａｓｐ．）に由来する、請求項１に記載の方法。
前記脂肪酸源が、大豆油、キャノーラ油、菜種油、オリーブ油、ヒマシ油、パーム油、ヒマワリ油、落花生油、綿実油、ジャトロファ油、動物由来脂肪、廃食用油、非食用植物源由来の油トリグリセリドの少なくとも１種、又はこれらの少なくとも２種の任意の混合物を含む、請求項１に記載の方法。
前記リパーゼが、前記担体に一緒に固定化されている、請求項１に記載の方法。
前記リパーゼのそれぞれが１つの前記担体に固定化されており、前記リパーゼが固定化されている担体は同一であり又は異なっている、請求項１に記載の方法。
前記担体が、多孔質担体であり、前記担体は、エポキシ及び／又はアルデヒド基から選択された活性官能基、又はイオン性基を任意選択で含有してもよい、請求項１に記載の方法。
無溶媒微水系内で、脂肪酸メチルエステル（バイオディーゼル）を調製するための方法であって、脂肪酸トリグリセリド源を提供するステップと、メタノールを、リパーゼ製剤の存在下で前記脂肪酸源に段階的に添加するステップと、前記脂肪酸源に含まれる脂肪酸アシル基から脂肪酸メチルエステルへの変換率が少なくとも７０％に達するまで、適切な条件下で反応を進行させるステップとを含み、前記リパーゼ製剤は、担体に固定化された単一のリパーゼ、又は担体に一緒に若しくは別々に固定化された少なくとも２種のリパーゼの混合物を含み、前記担体は、疎水性の脂肪族ポリマーベースの担体及び疎水性の芳香族ポリマーベースの担体のいずれか１種である上記方法。
前記リパーゼ製剤が、少なくとも２種のリパーゼ、好ましくは３種のリパーゼを含み、前記リパーゼは、前記担体に別々に又は一緒に固定化されている、請求項７に記載の方法。
前記リパーゼの少なくとも１種が、部分グリセリドに対して高い親和性を有し、前記リパーゼの少なくとも１種はｓｎ−１，３−位特異的であり、前記任意選択の第３のリパーゼは、ランダムリパーゼよりもｓｎ−２位に対して高い選択性を有する、請求項７に記載の方法。
前記ｓｎ−１，３位特異的リパーゼが、サーモマイセス・ラヌギノーゼ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓｅ）、リゾムコア・ミーヘイ（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒｍｉｅｈｅｉ）、ムコア・ミーヘイ（Ｍｕｃｏｒｍｉｅｈｅｉ）、シュードモナス種（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．）、リゾープス種（Ｒｈｉｚｏｐｕｓｓｐ．）、ムコア・ジャバニカス（Ｍｕｃｏｒｊａｖａｎｉｃｕｓ）、ペニシリウム・ロックフォルティ（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉ）、アスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｎｉｇｅｒ）、アクロモバクター種（Ａｃｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｓｐ．）、及びブルクホルデリア種（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｓｐ．）からなる群から選択され、部分グリセリドに対して高い親和性を有する前記リパーゼは、カンジダ・アンタークティカＢ（ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａＢ）、アルカリゲネス種（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｓｐ．）、及びペニシリウム・カメムベルティー（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｃａｍｅｍｂｅｒｔｉｉ）からなる群から選択され、ランダムリパーゼよりもｓｎ−２位に対して高い選択性を有する前記任意選択の第３のリパーゼは、カンジダ・アンタークティカＡ（ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａＡ）及びシュードザイマ種（Ｐｓｅｕｄｏｚｙｍａｓｐ．）に由来する、請求項７に記載の方法。
前記脂肪酸源が、大豆油、キャノーラ油、菜種油、オリーブ油、ヒマシ油、パーム油、ヒマワリ油、落花生油、綿実油、ジャトロファ油、動物由来脂肪、廃食用油、非食用植物源由来の油トリグリセリドの少なくとも１種、又はこれらの少なくとも２種の任意の混合物を含む、請求項７に記載の方法。
前記リパーゼのそれぞれが、各前記担体に固定化され、前記リパーゼが固定化される担体は、同一又は異なっている、請求項７に記載の方法。
脂肪酸の短鎖アルキルエステル、好ましくは脂肪酸メチルエステル（バイオディーゼル）を調製するための無溶媒微水法であって、
（ａ）脂肪酸トリグリセリド源を提供し、短鎖アルコール、好ましくはメタノール、又は任意のその他の短鎖アルコール供与体を、前記脂肪酸源に、リパーゼ製剤の存在下で段階的に添加し、前記脂肪酸源に含まれる脂肪酸アシル基から脂肪酸短鎖アルキルエステルへの変換率が少なくとも７０％に達するまで適切な条件下で反応を進行させ、但し前記リパーゼ製剤は、担体に固定化された少なくとも１種のリパーゼ、又は担体に一緒に若しくは別々に固定化された少なくとも２種のリパーゼ、好ましくは３種のリパーゼの混合物を含むものであり、前記担体のそれぞれは、疎水性の脂肪族ポリマーベースの担体及び疎水性の芳香族ポリマーベースの担体のいずれか１種であり、同時に、形成されたグリセロールを反応混合物から連続的に除去して、主に残留未反応グリセリド及び形成された脂肪酸短鎖アルキルエステルを含有する有機相をもたらすステップと；
（ｂ）前記脂肪酸源に含まれる脂肪酸アシル基から脂肪酸メチルエステルへの変換率が少なくとも９５％に達するまで、前記有機相を、適切な条件下で、ステップ（ａ）で定義されたリパーゼ製剤の存在下で、短鎖遊離アルコール、好ましくはメタノール、又は任意のその他のアルコール供与体と反応させるステップと
を含む上記方法。
前記担体が、多孔質担体であり、前記担体は、エポキシ及び／又はアルデヒド基から選択された活性官能基、又はイオン性基を任意選択で含有してもよい、請求項１３に記載の方法。
前記リパーゼが、カンジダ・アンタークティカ（Ｃａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａ）、リゾムコア・ミーヘイ（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒｍｉｅｈｅｉ）、ムコア・ミーヘイ（Ｍｕｃｏｒｍｉｅｈｅｉ）、シュードモナス種（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．）、リゾープス・ニベウス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓｎｉｖｅｕｓ）、ムコア・ジャバニカス（Ｍｕｃｏｒｊａｖａｎｉｃｕｓ）、リゾープス・オリザエ（Ｒｈｉｚｏｐｕｓｏｒｙｚａｅ）、アスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｎｉｇｅｒ）、ペニシリウム・カメムベルティー（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｃａｍｅｍｂｅｒｔｉｉ）、アルカリゲネス種（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｓｐ．）、ブルクホルデリア種（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｓｐ．）、シュードザイマ種（Ｐｓｅｕｄｏｚｙｍａｓｐ．）、及びサーモマイセス・ラヌギノサ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓａ）からなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
前記ｓｎ−１，３位特異的リパーゼが、サーモマイセス・ラヌギノーゼ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓｅ）、リゾムコア・ミーヘイ（Ｒｈｉｚｏｍｕｃｏｒｍｉｅｈｅｉ）、ムコア・ミーヘイ（Ｍｕｃｏｒｍｉｅｈｅｉ）、シュードモナス種（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．）、リゾープス種（Ｒｈｉｚｏｐｕｓｓｐ．）、ムコア・ジャバニカス（Ｍｕｃｏｒｊａｖａｎｉｃｕｓ）、ペニシリウム・ロックフォルティ（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｒｏｑｕｅｆｏｒｔｉ）、アスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｎｉｇｅｒ）、アクロモバクター種（Ａｃｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｓｐ．）、及びブルクホルデリア種（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｓｐ．）からなる群から選択され、部分グリセリドに対して高い親和性を有する前記リパーゼは、トリグリセリドに対するエステル交換活性が低く又はなく、カンジダ・アンタークティカＢ（ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａＢ）、アルカリゲネス種（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｓｐ．）、及びペニシリウム・カメムベルティー（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｃａｍｅｍｂｅｒｔｉｉ）からなる群から選択され、ｓｎ−２位に対して高い選択性を有する前記任意選択の第３のリパーゼは、カンジダ・アンタークティカＡ（ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａＡ）及びシュードザイマ種（Ｐｓｅｕｄｏｚｙｍａｓｐ．）からなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法において使用する際の不溶性担体に固定化されたリパーゼの混合物を調製するための方法であって、前記不溶性担体が、多孔質で網状の疎水性脂肪族又は疎水性芳香族ポリマーベースの担体であり、前記混合物は、カンジダ・アンタークティカＢ（ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａＢ）由来のリパーゼと、シュードモナス種（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．）、アルカリゲネス種（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｓｐ．）、ブルクホルデリア種（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｓｐ．）、及びサーモマイセス・ラヌギノサ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓａ）由来の少なくとも１種のリパーゼとを含むものであり、
（ａ）カンジダ・アンタークティカＢ（ＣａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａＢ）由来のリパーゼと、シュードモナス種（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．）、アルカリゲネス種（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｓｐ．）、ブルクホルデリア種（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａｓｐ．）、及びサーモマイセス・ラヌギノサ（Ｔｈｅｒｍｏｍｙｃｅｓｌａｎｕｇｉｎｏｓａ）由来の少なくとも１種のリパーゼとを含有する緩衝溶液を、疎水性の脂肪族ポリマーベースの担体及び疎水性の芳香族ポリマーベースの担体であるポリマー担体に、好ましくは、緩衝液：有機溶媒が１：１０から１０：１の比でそれぞれ固定化媒体に添加されたｎ−ヘキサンなどの疎水性有機溶媒の存在下で接触させるステップ；
（ｂ）ステップ（ａ）で得られた系を少なくとも４時間、室温で混合するステップ；
（ｃ）固定化されたリパーゼ混合物を濾別し、乾燥して含水率を５％未満にするステップ
を含む上記方法。
前記脂肪酸短鎖アルキルエステルが、脂肪酸メチル、エチル、イソプロピル、又はブチルエステル（バイオディーゼル）である、請求項１、７、及び１３のいずれか一項に記載の方法。
前記脂肪酸アルキルエステルが、脂肪酸ヘキシル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ドデシル、ｎ−テトラデシル、ｎ−ヘキサデシル、又はｎ−オクタデシルエステルである、請求項１、７、及び１３のいずれか一項に記載の方法。
脂肪酸短鎖アルキルエステル、特に脂肪酸メチルエステルを、無溶媒系内で調製するための方法であって、脂肪酸トリグリセリド源を提供するステップと、遊離短鎖アルコール、特にメタノール、又は短鎖アルコール供与体を、リパーゼ製剤の存在下で前記脂肪酸源に段階的に添加するステップと、前記脂肪酸源トリグリセリドが脂肪酸短鎖アルキルエステルに、特に脂肪酸メチルエステルに変換されるまで、適切な条件下で反応を進行させるステップとを含み、前記リパーゼ製剤は、第１のリパーゼ及び第２のリパーゼを含み、前記リパーゼは、疎水性の脂肪族ポリマーベースの担体及び疎水性の芳香族ポリマーベースの担体のいずれか１種である疎水性担体に別々に又は一緒に固定化されるものであり、前記第１のリパーゼは、部分グリセリドに対するその活性に比べ、トリグリセリドに対してより高いエステル交換活性を示し、前記第２のリパーゼは、トリグリセリドに対するその活性に比べ、部分グリセリドに対してより高いエステル交換活性を示し、前記２種のリパーゼは、最終生成物を得るのにそれらのエステル交換活性において相乗効果を示す上記方法。
脂肪酸短鎖アルキルエステル、特に脂肪酸メチルエステルを、無溶媒系内で調製するための方法であって、脂肪酸トリグリセリド源を提供するステップと、メタノールなどの遊離短鎖アルコール、又は任意のその他の短鎖アルコール供与体を、リパーゼ製剤の存在下で前記脂肪酸源に段階的に添加するステップと、前記脂肪酸源トリグリセリドが脂肪酸短鎖アルキルエステルに、特に脂肪酸メチルエステルに変換されるまで、適切な条件下で反応を進行させるステップとを含み、前記リパーゼ製剤は、第１のリパーゼ及び第２のリパーゼを含み、前記リパーゼは、疎水性の脂肪族ポリマーベースの担体及び疎水性の芳香族ポリマーベースの担体のいずれか１種である疎水性担体に別々に又は一緒に固定化されるものであり、前記第１のリパーゼは、第１のエステル交換反応のポリマーベースの担体においてモノグリセリド及びジグリセリドの少なくとも１種である中間体であって脂肪酸アルキルエステルを形成するアルコールとのエステル交換のために前記第２のリパーゼに好まれる中間体を放出する上記方法。
脂肪酸短鎖アルキルエステル、特に脂肪酸メチルエステルを、無溶媒系内で調製するための方法であって、脂肪酸トリグリセリド源を提供するステップと、メタノールなどの遊離短鎖アルコール、又は任意のその他の短鎖アルコール供与体を、リパーゼ製剤の存在下で前記脂肪酸源に段階的に添加するステップと、前記脂肪酸源トリグリセリドが脂肪酸短鎖アルキルエステルに、特に脂肪酸メチルエステルに変換されるまで、適切な条件下で反応を進行させるステップとを含み、前記リパーゼ製剤は、第１のリパーゼ及び第２のリパーゼを含み、前記リパーゼは、疎水性の脂肪族ポリマーベースの担体及び疎水性の芳香族ポリマーベースの担体のいずれか１種である疎水性担体に別々に又は一緒に固定化されるものであり、前記リパーゼは、一緒に使用したときにトリグリセリドに対してそれらのエステル交換活性を維持する異なる基質特異性を示し、同時に、前記２種のリパーゼの少なくとも一方は、基質としてトリグリセリドを用いたときに別々に使用した場合、エステル交換反応媒体中で減衰するが、基質として部分グリセリド及び脂肪酸を用いた場合にそれぞれ高いエステル交換／エステル化活性を示す上記方法。