JP2016182046A - 低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物中の低級アルコールEPAエステル化物の割合を高めることができる、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】EPA含有グリセリドを含有する原料油脂を、リパーゼを用いて25℃以下で処理して、低級アルコールEPAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を得る工程を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法。
【選択図】なし
【解決手段】EPA含有グリセリドを含有する原料油脂を、リパーゼを用いて25℃以下で処理して、低級アルコールEPAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を得る工程を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法。
【選択図】なし
Description
本発明は、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法に関する。
多価不飽和脂肪酸およびその誘導体は、血中脂肪の低減等の多くの生理活性を有し、古くから医薬品、化粧品、食品等の原料として使用されてきた。そこで、高純度かつ良好な品位の多価不飽和脂肪酸およびその誘導体の精製方法が検討されている。
例えば、特許文献1(特開昭59−113099号公報)には、脂肪酸グリセリドを含む油脂を、アルカリ性条件下での処理(以下、単に「アルカリ処理」ともいう。)により、低級アルコール脂肪酸エステル化物を得る方法が記載されている。
油脂に含まれる脂肪酸グリセリドを構成する脂肪酸の種類は通常複数である。このため、油脂をアルカリ処理すると、通常、複数種類の低級アルコール脂肪酸エステル化物の混合物が得られる。該混合物の中から特定の低級アルコール脂肪酸エステル化物を単離するためには、一般に、蒸留処理が用いられる。
しかしながら、蒸留処理によって該混合物の中から特定の低級アルコール脂肪酸エステル化物を単離する場合、該混合物に含まれる複数種類の低級アルコール脂肪酸エステル化物の脂肪酸の構造(例えば、炭素原子数や二重結合の数)が類似するため、複数種類の低級アルコール脂肪酸エステル化物の沸点もまた近似する傾向がある。このため、蒸留の際に沸点が近似する成分が共沸してしまい、特定の低級アルコール脂肪酸エステル化物のみを単離するのが困難である。
このように、前記混合物が複数種類の低級アルコールエステル化物を含む場合、蒸留処理によって特定の低級アルコール脂肪酸エステル化物を単離することが難しく、目的の低級アルコール脂肪酸エステル化物のロスが多いため、製造コストが増大する傾向がある。
本発明は、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物中の低級アルコールEPAエステル化物の割合を高めることができる、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法を提供する。
本願発明者は、EPA含有グリセリドを含有する原料油脂を、リパーゼを用いて25℃以下で処理することで、生成する低級アルコールEPAエステル化物の割合を高めることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
1.本発明の一態様に係る低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法は、EPA含有グリセリドを含有する原料油脂を、リパーゼを用いて25℃以下で処理して、低級アルコールEPAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を得る工程を含む。
2.上記1に記載の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法において、前記処理の反応液中における水分含量が0.2質量%以上であることができる。
3.上記1または2に記載の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法において、前記処理の反応液は、前記原料油脂9.5質量部に対して0.1質量部以上3質量部以下の低級アルコールをさらに含むことができる。
4.上記1ないし3のいずれかに記載の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法において、前記リパーゼが1,3位特異リパーゼであることができる。
5.上記1ないし4のいずれかに記載の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法において、前記低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の油脂成分に対して、低級アルコール脂肪酸エステル化物を40質量%以上90質量%以下含むことができる。
6.上記1ないし5のいずれかに記載の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法において、前記低級アルコール脂肪酸エステル化物は、低級アルコールDHAエステル化物をさらに含み、前記低級アルコール脂肪酸エステル化物における、前記低級アルコールDHAエステル化物に対する前記低級アルコールEPAエステル化物のモル比率(低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物)が3.0以上30以下であることができる。
7.上記1ないし6のいずれかに記載の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法において、前記EPA含有グリセリドから前記低級アルコールEPAエステル化物への転換率が60%以上であることができる。
8.上記1ないし7のいずれかに記載の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法において、前記低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物は、低級アルコールDHAエステル化物をさらに含み、前記低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を蒸留して、前記低級アルコールEPAエステル化物および前記低級アルコールDHAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物の混合物と、該混合物以外の成分とを分離する工程をさらに含むことができる。
9.本発明の一態様に係る低級アルコールEPAエステル化物の製造方法は、上記8に記載の製造方法により得られた前記混合物を蒸留して、前記低級アルコールEPAエステル化物以外の低級アルコール脂肪酸エステル化物を分離することにより、前記低級アルコールEPAエステル化物を得る工程をさらに含む。
10.本発明の一態様に係る食品組成物の製造方法は、上記8に記載の製造方法により得られた混合物および上記9に記載の製造方法により得られた前記低級アルコールEPAエステル化物あるいはいずれか一方を使用して食品組成物を得る工程を含む。
11.本発明の一態様に係るカプセル剤の製造方法は、上記8に記載の製造方法により得られた混合物および上記9に記載の製造方法により得られた前記低級アルコールEPAエステル化物あるいはいずれか一方を使用してカプセル剤を得る工程を含む。
上記1ないし8のいずれかに記載の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法によれば、EPA含有グリセリドを含有する原料油脂を、リパーゼを用いて25℃以下で処理して、低級アルコールEPAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を得る工程を含むことにより、生成する低級アルコールEPAエステル化物の割合を高めることができる。これにより、得られた該組成物を蒸留することによって、低級アルコールEPAエステル化物を単離する際に、低級アルコールEPAエステル化物の収率を高めることができる。これにより、ロスが少なくなるため、製造コストを低減することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。なお、本発明において、格別に断らない限り、「部」は「質量部」を意味し、「%」は「質量%」を意味する。ただし、グリセリドにおける各種構成脂肪酸の「比率」および「%」、ならびに低級アルコール脂肪酸エステル化物における各種脂肪酸エステル化物の「比率」および「%」は、それぞれ構成する脂肪酸の「モル比率」および「モル%」を意味する。
<低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法>
本発明の一実施形態に係る低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法(以下、単に「製造方法」ともいう。)は、EPA(エイコサペンタエン酸、C20:5)グリセリドを含有する原料油脂を、リパーゼを用いて25℃以下で処理して、低級アルコールEPAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(以下、「本実施形態に係る組成物」ともいう。)を得る工程を含む。
本発明の一実施形態に係る低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法(以下、単に「製造方法」ともいう。)は、EPA(エイコサペンタエン酸、C20:5)グリセリドを含有する原料油脂を、リパーゼを用いて25℃以下で処理して、低級アルコールEPAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(以下、「本実施形態に係る組成物」ともいう。)を得る工程を含む。
<低級アルコール:定義>
本発明において、「低級アルコール」とは、炭素原子数が1、2または3のアルキル基を有するモノアルコール(メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール)をいう。
本発明において、「低級アルコール」とは、炭素原子数が1、2または3のアルキル基を有するモノアルコール(メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール)をいう。
<低級アルコール脂肪酸エステル化物:定義>
また、本発明において、「低級アルコール脂肪酸エステル化物」とは、脂肪酸を構成するカルボキシル基(−CO2H)が低級アルコールにてエステル化された化合物をいい、脂肪酸低級アルキルエステルともいう。
また、本発明において、「低級アルコール脂肪酸エステル化物」とは、脂肪酸を構成するカルボキシル基(−CO2H)が低級アルコールにてエステル化された化合物をいい、脂肪酸低級アルキルエステルともいう。
<低級アルコールEPAエステル化物>
また、本発明において、「低級アルコールEPAエステル化物」とは、EPAを構成するカルボキシル基(−CO2H)が低級アルコールにてエステル化された化合物をいう。加えて、本発明において、「低級アルコールDHAエステル化物」とは、DHA(ドコサヘキサエン酸、C22:6)を構成するカルボキシル基が低級アルコールにてエステル化された化合物をいう。
また、本発明において、「低級アルコールEPAエステル化物」とは、EPAを構成するカルボキシル基(−CO2H)が低級アルコールにてエステル化された化合物をいう。加えて、本発明において、「低級アルコールDHAエステル化物」とは、DHA(ドコサヘキサエン酸、C22:6)を構成するカルボキシル基が低級アルコールにてエステル化された化合物をいう。
<グリセリドの定義>
また、本発明において、「グリセリド」とは、モノグリセリド、ジグリセリド、およびトリグリセリドを含むグリセリン脂肪酸エステルの概念である。
また、本発明において、「グリセリド」とは、モノグリセリド、ジグリセリド、およびトリグリセリドを含むグリセリン脂肪酸エステルの概念である。
<EPA含有グリセリドの定義>
さらに、本発明において「EPA含有グリセリド」とは、モノグリセリド、ジグリセリド、およびトリグリセリドを含むグリセリン脂肪酸エステル化物を構成する脂肪酸残基の一部または全部がEPAである化合物をいい、EPAモノグリセリド、EPAジグリセリドおよびEPAトリグリセリドを含む概念である。本発明において「DHA含有グリセリド」とは、モノグリセリド、ジグリセリド、およびトリグリセリドを含むグリセリン脂肪酸エステル化物を構成する脂肪酸残基の一部または全部がDHAである化合物をいい、DHAモノグリセリド、DHAジグリセリドおよびDHAトリグリセリドを含む概念である。
さらに、本発明において「EPA含有グリセリド」とは、モノグリセリド、ジグリセリド、およびトリグリセリドを含むグリセリン脂肪酸エステル化物を構成する脂肪酸残基の一部または全部がEPAである化合物をいい、EPAモノグリセリド、EPAジグリセリドおよびEPAトリグリセリドを含む概念である。本発明において「DHA含有グリセリド」とは、モノグリセリド、ジグリセリド、およびトリグリセリドを含むグリセリン脂肪酸エステル化物を構成する脂肪酸残基の一部または全部がDHAである化合物をいい、DHAモノグリセリド、DHAジグリセリドおよびDHAトリグリセリドを含む概念である。
<図1の説明>
図1は、本実施形態に係る製造方法のフローチャートを示す。本実施形態に係る製造方法では、まず、EPA含有グリセリドを含有する原料油脂を、リパーゼを用いて処理して(図1のステップS1)、低級アルコールEPAエステル化物を含む本実施形態に係る組成物を得る。
図1は、本実施形態に係る製造方法のフローチャートを示す。本実施形態に係る製造方法では、まず、EPA含有グリセリドを含有する原料油脂を、リパーゼを用いて処理して(図1のステップS1)、低級アルコールEPAエステル化物を含む本実施形態に係る組成物を得る。
<酵素処理(リパーゼを用いた処理)>
本実施形態に係る製造方法において、前記酵素処理の反応液は、原料油脂および酵素(固定化酵素を使用する場合は固定化酵素)を含む。本実施形態に係る製造方法では、EPA含有グリセリドを含む原料油脂を酵素(リパーゼ)で処理する。これにより、低級アルコールEPAエステル化物を含む多価不飽和脂肪酸エステル化物を含む組成物を得ることができる。
本実施形態に係る製造方法において、前記酵素処理の反応液は、原料油脂および酵素(固定化酵素を使用する場合は固定化酵素)を含む。本実施形態に係る製造方法では、EPA含有グリセリドを含む原料油脂を酵素(リパーゼ)で処理する。これにより、低級アルコールEPAエステル化物を含む多価不飽和脂肪酸エステル化物を含む組成物を得ることができる。
より具体的には、25℃以下の反応液中で、EPA含有グリセリドを含む原料油脂をリパーゼ及び低級アルコールと接触させて、該EPA含有グリセリドにリパーゼを作用させることにより、該EPA含有グリセリドを低級アルコールEPAエステル化物へと選択的に変換させることができるため、低級アルコールEPAエステル化物を高収率にて得ることができる。
<反応温度>
酵素処理は、該組成物中の低級アルコールEPAエステル化物の割合(例えば、低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物)を高めることができる点で、反応液の温度を、通常25℃以下(20℃以下、より好ましくは10℃以下)、一方、−20℃以上、好ましくは−10℃以上、より好ましくは−5℃以上にて行うことができる。
酵素処理は、該組成物中の低級アルコールEPAエステル化物の割合(例えば、低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物)を高めることができる点で、反応液の温度を、通常25℃以下(20℃以下、より好ましくは10℃以下)、一方、−20℃以上、好ましくは−10℃以上、より好ましくは−5℃以上にて行うことができる。
<原料油脂>
本実施形態に係る製造方法で使用する原料油脂は、EPAを構成脂肪酸として含むグリセリン脂肪酸エステル(EPA含有グリセリド)を含む油脂であればよく、脂肪酸組成中のEPAの含有量が12質量%以上(通常、20質量%以下)である油脂が好ましい。
本実施形態に係る製造方法で使用する原料油脂は、EPAを構成脂肪酸として含むグリセリン脂肪酸エステル(EPA含有グリセリド)を含む油脂であればよく、脂肪酸組成中のEPAの含有量が12質量%以上(通常、20質量%以下)である油脂が好ましい。
なお、原料油脂には、DHA(C22:6)等、EPA以外の脂肪酸を構成脂肪酸として含有するグリセリドを含んでいてもよい。原料油脂が、DHAを構成脂肪酸として含有するグリセリドを含む場合、脂肪酸組成中のDHAの含有量が15質量%以下である油脂が好ましい。また、原料油脂に含まれる、EPA以外の脂肪酸トリグリセリドは、多価不飽和脂肪酸のトリグリセリドであってもよい。多価不飽和脂肪酸とは、炭素数16以上でかつ分子内に二重結合を2個以上有する不飽和脂肪酸をいい、上述のEPAやDHAのほか、アラキドン酸(C20:4)、ドコサペンタエン酸(C22:5)、ステアリドン酸(C18:4)、リノレン酸(C18:3)、リノール酸(C18:2)等が挙げられる。
<油脂>
「油脂」とは、通常、トリグリセリドを意味するが、本発明では、油脂は、ジグリセリド、モノグリセリド等、酵素(リパーゼ)が作用するその他のグリセリドも含んでいてもよい。
「油脂」とは、通常、トリグリセリドを意味するが、本発明では、油脂は、ジグリセリド、モノグリセリド等、酵素(リパーゼ)が作用するその他のグリセリドも含んでいてもよい。
<原料油脂>
原料油脂としては、例えば、魚油、魚油以外の動物油、植物油、藻類、微生物が生産する油、これらの混合油脂、またはこれらの廃油が挙げられる。本発明で使用する原料油脂中のトリグリセリドの割合は、通常70質量%以上100質量%以下であり、80質量%以上100質量%以下であることが好ましい。
原料油脂としては、例えば、魚油、魚油以外の動物油、植物油、藻類、微生物が生産する油、これらの混合油脂、またはこれらの廃油が挙げられる。本発明で使用する原料油脂中のトリグリセリドの割合は、通常70質量%以上100質量%以下であり、80質量%以上100質量%以下であることが好ましい。
魚油としては、イワシ油(EPA8質量%以上20質量%以下)、マグロ油(EPA3質量%以上10質量%以下)、カツオ油(EPA5質量%以上10質量%以下)、タラ肝油(EPA5質量%以上15質量%以下)、サケ油(EPA5質量%以上15質量%以下)、イカ油(EPA10質量%以上18質量%以下)、メンヘーデン油(EPA5質量%以上質量%以下)が挙げられる。
ここで、各魚油におけるEPAの含有量は、該魚油においてグリセリドを構成する脂肪酸としてEPAを含む割合をいう。植物油は通常EPAやDHAを含有しないが、例えば、遺伝子組み換え技術によりEPAやDHAを含有する、大豆油、菜種油、パーム油、オリーブ油等を原料油脂として用いることができる。藻類、微生物由来油としては、Mortierella alpina、Euglena gracilis等によるアラキドン酸含有油、クロメ、アラメ、ワカメ、ヒジキ、ハバノリ、ヒバマタの一種によるEPA含有油、Crypthecodinium cohnii、Vibrio marinus、Thraustochytrium aureum、Shewanella属細菌等によるDHA含有油等、魚油以外の動物油としては、例えば、鯨油、羊脂、牛脂、豚脂、乳脂肪、卵黄油等が挙げられる。
なお、原料油脂は水分を含むものであってもよい。また、本発明において、「廃油」とは、使用済みの魚油、植物性油脂、または動物性油脂であり、水分が含まれていてもよい。原料油脂がEPAおよびDHAの両方を含む場合、得られる低級アルコールEPAエステル化物の割合をより高めることができる点で、原料油脂に含まれる脂肪酸グリセリドを構成する脂肪酸におけるEPAとDHAのモル比率は、EPA/DHA=0.5以上6以下であることが好ましく、1以上3以下であることがより好ましい。
<酵素>
本実施形態に係る製造方法で使用する酵素の性状は、粗精製、部分精製、精製のいずれでもよい。また遊離型でもよいし、固定化されていてもよいが、再利用可能である点、酵素処理後の後処理が簡便である点で、前記リパーゼが固定化された固定化酵素であることが好ましい。固定化酵素は、酵素を担体に固定化されたものであってもよい。
本実施形態に係る製造方法で使用する酵素の性状は、粗精製、部分精製、精製のいずれでもよい。また遊離型でもよいし、固定化されていてもよいが、再利用可能である点、酵素処理後の後処理が簡便である点で、前記リパーゼが固定化された固定化酵素であることが好ましい。固定化酵素は、酵素を担体に固定化されたものであってもよい。
<リパーゼ>
エステル交換を触媒する作用を有する点で、酵素は、例えば、リパーゼであることが好ましい。リパーゼは「リパーゼ(E.C.3.1.1.3)」と国際酵素分類を示すことで、科学的に特定される。
エステル交換を触媒する作用を有する点で、酵素は、例えば、リパーゼであることが好ましい。リパーゼは「リパーゼ(E.C.3.1.1.3)」と国際酵素分類を示すことで、科学的に特定される。
<リパーゼの種類>
本実施形態に製造方法で使用するリパーゼは、1,3位−特異的であっても、非特異的であってもよい。本実施形態に係る組成物において低級アルコールEPAエステルのモル比率を高くすることができる点で、リパーゼは、1,3位特異リパーゼ、すなわち、トリアシルグリセロールの1,3位にのみ特異的作用する酵素または2位よりも1,3位に優先的に作用する酵素であることが好ましい。
本実施形態に製造方法で使用するリパーゼは、1,3位−特異的であっても、非特異的であってもよい。本実施形態に係る組成物において低級アルコールEPAエステルのモル比率を高くすることができる点で、リパーゼは、1,3位特異リパーゼ、すなわち、トリアシルグリセロールの1,3位にのみ特異的作用する酵素または2位よりも1,3位に優先的に作用する酵素であることが好ましい。
<リパーゼの具体例>
リパーゼとしては、例えば、リゾムコール属(Rhizomucor miehei)、ムコール属(Mucor miehei,Mucor javanicus)、アスペルギルス属(Aspergillus oryzae,Aspergillus niger)、リゾプス属(Rhizopus sp.)、ペニシリウム属(Penicillium roqueforti,Penicillium camemberti)、サーモマイセス属(Thermomyces lanuginosus)等に属する糸状菌、キャンディダ属(Candida antarctica,Candida rugosa,Candida cylindracea)、ピヒア(Pichia)等に属する酵母、シュードモナス属(Pseudomonas sp.)、アクロモバクター属(Achromobacter sp.)、ブルクホルデリア属(Burkholderia sp.)、アルカリゲネス属(Alcaligenes sp.)、シュードザイマ属(Pseudozyma sp.)等に属する細菌、豚膵臓等の動物に由来するリパーゼが挙げられる。市販のリパーゼも用いられる。例えば、Rhizopus oryzaeのリパーゼ(リパーゼDF:天野エンザイム社製)、Candida rugosa(リパーゼOF:名糖産業社製)およびPseudomanas属のリパーゼ(リパーゼPS、リパーゼAK:天野製薬社製)が挙げられ、固定化酵素としては、Rhizomucor mieheiのリパーゼ(リポザイムIM60:ノボザイムズ社製、リポザイムRMIM:ノボザイムズ社製)、Pseudozyma antarcticaのリパーゼ(ノボザイム435:ノボザイムズ社製)が挙げられる。
リパーゼとしては、例えば、リゾムコール属(Rhizomucor miehei)、ムコール属(Mucor miehei,Mucor javanicus)、アスペルギルス属(Aspergillus oryzae,Aspergillus niger)、リゾプス属(Rhizopus sp.)、ペニシリウム属(Penicillium roqueforti,Penicillium camemberti)、サーモマイセス属(Thermomyces lanuginosus)等に属する糸状菌、キャンディダ属(Candida antarctica,Candida rugosa,Candida cylindracea)、ピヒア(Pichia)等に属する酵母、シュードモナス属(Pseudomonas sp.)、アクロモバクター属(Achromobacter sp.)、ブルクホルデリア属(Burkholderia sp.)、アルカリゲネス属(Alcaligenes sp.)、シュードザイマ属(Pseudozyma sp.)等に属する細菌、豚膵臓等の動物に由来するリパーゼが挙げられる。市販のリパーゼも用いられる。例えば、Rhizopus oryzaeのリパーゼ(リパーゼDF:天野エンザイム社製)、Candida rugosa(リパーゼOF:名糖産業社製)およびPseudomanas属のリパーゼ(リパーゼPS、リパーゼAK:天野製薬社製)が挙げられ、固定化酵素としては、Rhizomucor mieheiのリパーゼ(リポザイムIM60:ノボザイムズ社製、リポザイムRMIM:ノボザイムズ社製)、Pseudozyma antarcticaのリパーゼ(ノボザイム435:ノボザイムズ社製)が挙げられる。
<酵素の使用量>
反応に使用する酵素の量は、反応温度や時間等により決定されるため特に規定されないが、遊離型の酵素の場合、一般的には反応液1g当たり1単位(U)以上10,000U、好ましくは5U以上1,000U添加すればよく、適宜設定することができる。ここでの酵素活性の1Uとは、リパーゼの場合はオリーブ油の加水分解において1分間に1μmolの脂肪酸を遊離する酵素量である。固定化酵素を用いる場合は、反応液の質量に対して固定化した酵素が0.1質量%以上200質量%以下、好ましくは1質量%以上20質量%以下(担体の質量を含む質量)になるように添加すればよい。
反応に使用する酵素の量は、反応温度や時間等により決定されるため特に規定されないが、遊離型の酵素の場合、一般的には反応液1g当たり1単位(U)以上10,000U、好ましくは5U以上1,000U添加すればよく、適宜設定することができる。ここでの酵素活性の1Uとは、リパーゼの場合はオリーブ油の加水分解において1分間に1μmolの脂肪酸を遊離する酵素量である。固定化酵素を用いる場合は、反応液の質量に対して固定化した酵素が0.1質量%以上200質量%以下、好ましくは1質量%以上20質量%以下(担体の質量を含む質量)になるように添加すればよい。
<水分含量>
本発明者らは、前記酵素処理の反応液中における水分含量を0.2質量%以上とすることにより、前記反応液の温度が25℃以下にて酵素処理を行う場合であっても、得られる組成物中の低級アルコール脂肪酸エステル化物の割合(本発明において「エステル化率」ともいう。)をより高めることができることを見出した。
本発明者らは、前記酵素処理の反応液中における水分含量を0.2質量%以上とすることにより、前記反応液の温度が25℃以下にて酵素処理を行う場合であっても、得られる組成物中の低級アルコール脂肪酸エステル化物の割合(本発明において「エステル化率」ともいう。)をより高めることができることを見出した。
また、エステル化率をより高めることができ、かつ、低級アルコールEPAエステル化物の生成量を維持できる点で、前記酵素処理の反応液中における水分含量は、0.3質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることが好ましく、また、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。なお、水は、反応液中に逐次的に添加してもよいし、連続して添加してもよいし、または一括して添加してもよい。
<低級アルコール>
脂肪酸をエステル化してエステル化物を得、かつ、水および油脂の双方と混和することならびに生成する低級アルコール脂肪酸エステル化物を溶解させることにより酵素反応を円滑に進行させることができる観点から、前記酵素処理の反応液は、前記原料油脂9.5質量部に対して0.1質量部以上3質量部以下の低級アルコールをさらに含むことができる。また、酵素反応を円滑に進行させることができる観点から、前記反応液における低級アルコールと水の比率(質量比)は1以上50以下であることが好ましく、2以上であることがより好ましく、一方、20以下であることがより好ましい。
脂肪酸をエステル化してエステル化物を得、かつ、水および油脂の双方と混和することならびに生成する低級アルコール脂肪酸エステル化物を溶解させることにより酵素反応を円滑に進行させることができる観点から、前記酵素処理の反応液は、前記原料油脂9.5質量部に対して0.1質量部以上3質量部以下の低級アルコールをさらに含むことができる。また、酵素反応を円滑に進行させることができる観点から、前記反応液における低級アルコールと水の比率(質量比)は1以上50以下であることが好ましく、2以上であることがより好ましく、一方、20以下であることがより好ましい。
本実施形態に係る製造方法における原料油脂の酵素処理において、低級アルコール(炭素原子数1、2または3のアルコール)は、低級アルコールEPAエステル化物のエステル部位として利用されることができる。
生成する低級アルコールEPAエステル化物を溶解させることにより、反応液を均一に保持することができ、かつ、酵素活性を維持できる点で、前記酵素処理の反応液における前記低級アルコールの含有量は、前記原料油脂9.5質量部に対して0.1質量部以上(好ましくは、0.3質量部以上)であることが好ましく、一方、前記原料油脂9.5質量部に対して3質量部以下(好ましくは、2.5質量部以下、さらに2質量部以下)であることが好ましい。なお、低級アルコールは、反応液中に逐次的に添加してもよいし、連続して添加してもよいし、または一括して添加してもよい。
<低級アルコールの具体例>
低級アルコールとしては、水との混和性に優れている点で、メタノールおよび/またはエタノールであることが好ましく、エタノールであることがより好ましい。
低級アルコールとしては、水との混和性に優れている点で、メタノールおよび/またはエタノールであることが好ましく、エタノールであることがより好ましい。
<反応時間>
酵素処理における反応液の温度は、用いる酵素の種類により決定すればよい。また、反応時間は、通常2時間以上48時間以下、好ましくは4時間以上36時間以下である。
酵素処理における反応液の温度は、用いる酵素の種類により決定すればよい。また、反応時間は、通常2時間以上48時間以下、好ましくは4時間以上36時間以下である。
<エステル化率>
前記酵素処理により得られる低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)は、前記低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物中の油脂成分に対して、低級アルコール脂肪酸エステル化物を40質量%以上90質量%以下含むことができ、さらに50質量%以上80質量%以下含むことができる。この場合、「油脂成分」としては、トリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリド、低級アルコールエステル脂肪酸エステル化物、及び遊離脂肪酸を含む概念である。酵素処理で得られる低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物に含まれる油脂成分の割合は通常、80質量%以上約100質量%以下であり、90質量%以上であることが好ましい。本発明において、該第1組成物中における低級アルコール脂肪酸エステル化物の割合は「エステル化率」(質量%)として規定される。すなわち、エステル化率が高いほど、原料油脂からの低級アルコール脂肪酸エステル化物への変換が進行していることを意味する。低級アルコールEPAエステル化物の生成量の増加は、エステル化率の上昇に寄与することができる。本発明において、エステル化率は、後述する実施例に記載の方法によって算出することができる。なお、エステル化率の速度低下を防止できる点から、カルシウム酸化物又はその塩、及びマグネシウム酸化物又はその塩の含有量は、前記原料油脂に対して0.4質量%以下であるとよく、さらに0.08質量%以下、0.01質量%未満であるとよい。
前記酵素処理により得られる低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)は、前記低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物中の油脂成分に対して、低級アルコール脂肪酸エステル化物を40質量%以上90質量%以下含むことができ、さらに50質量%以上80質量%以下含むことができる。この場合、「油脂成分」としては、トリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリド、低級アルコールエステル脂肪酸エステル化物、及び遊離脂肪酸を含む概念である。酵素処理で得られる低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物に含まれる油脂成分の割合は通常、80質量%以上約100質量%以下であり、90質量%以上であることが好ましい。本発明において、該第1組成物中における低級アルコール脂肪酸エステル化物の割合は「エステル化率」(質量%)として規定される。すなわち、エステル化率が高いほど、原料油脂からの低級アルコール脂肪酸エステル化物への変換が進行していることを意味する。低級アルコールEPAエステル化物の生成量の増加は、エステル化率の上昇に寄与することができる。本発明において、エステル化率は、後述する実施例に記載の方法によって算出することができる。なお、エステル化率の速度低下を防止できる点から、カルシウム酸化物又はその塩、及びマグネシウム酸化物又はその塩の含有量は、前記原料油脂に対して0.4質量%以下であるとよく、さらに0.08質量%以下、0.01質量%未満であるとよい。
<低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物>
前記酵素処理により得られる低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)において、前記低級アルコールDHAエステル化物に対する前記低級アルコールEPAエステル化物のモル比率(低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物)は3.0以上30以下であることができ、より具体的には、3.0以上20以下であってもよく、3.0以上15以下であってもよい。上記モル比率は、後述する実施例に記載の方法によって算出することができる。上記モル比率の高さは、低級アルコールEPAエステル化物の収率向上に寄与する大きな要因であり、上記モル比率が高いほど、後述する精密蒸留工程において低級アルコールEPAエステル化物を単離する際のロスを少なくすることができる。
前記酵素処理により得られる低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)において、前記低級アルコールDHAエステル化物に対する前記低級アルコールEPAエステル化物のモル比率(低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物)は3.0以上30以下であることができ、より具体的には、3.0以上20以下であってもよく、3.0以上15以下であってもよい。上記モル比率は、後述する実施例に記載の方法によって算出することができる。上記モル比率の高さは、低級アルコールEPAエステル化物の収率向上に寄与する大きな要因であり、上記モル比率が高いほど、後述する精密蒸留工程において低級アルコールEPAエステル化物を単離する際のロスを少なくすることができる。
<EPA転換率>
前記酵素処理により得られる低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)において、前記EPA含有グリセリドから前記低級アルコールEPAエステル化物への転換率(本発明において「EPA転換率」ともいう。)が60%以上であることができ、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい(通常、100%以下である)。上記EPA転換率は、後述する実施例に記載の方法によって算出することができる。
前記酵素処理により得られる低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)において、前記EPA含有グリセリドから前記低級アルコールEPAエステル化物への転換率(本発明において「EPA転換率」ともいう。)が60%以上であることができ、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい(通常、100%以下である)。上記EPA転換率は、後述する実施例に記載の方法によって算出することができる。
ここで、EPA転換率が高いほど、EPA含有グリセリドから低級アルコールEPAエステル化物へとより効率的に変換されたことを意味する。すなわち、EPA転換率の高さは、低級アルコールEPAエステル化物の収率向上に寄与することができる。
<酸価>
前記酵素処理では、酵素の安定性をより高めることができる観点で、該酵素処理の反応液の酸価が2以上であることが好ましく、2.2以上12以下であることがより好ましい。
前記酵素処理では、酵素の安定性をより高めることができる観点で、該酵素処理の反応液の酸価が2以上であることが好ましく、2.2以上12以下であることがより好ましい。
本発明において、反応液の酸価は、以下の方法により測定及び算出された値である。前記酵素処理の反応液の酸価が2以上(好ましくは2.2以上12以下)であることは、該反応液中の遊離脂肪酸の濃度が高いことを意味する。本発明において、「遊離脂肪酸」とは、脂肪酸エステル化物として存在していない脂肪酸(非エステル結合型脂肪酸)をいう。
<酸価の測定方法>
酸価の値は、公益社団法人日本油化学会制定の基準油脂分析試験法(日本油化学会規格試験法委員会編、基準油脂分析試験法(Standard methods for the analysis of fats, oils and related materials):日本油化学会制定、2013年版、1.5 抽出油の酸価)により測定することができる。
酸価の値は、公益社団法人日本油化学会制定の基準油脂分析試験法(日本油化学会規格試験法委員会編、基準油脂分析試験法(Standard methods for the analysis of fats, oils and related materials):日本油化学会制定、2013年版、1.5 抽出油の酸価)により測定することができる。
具体的には、まず、試料(反応終了後の反応液)をその推定酸価に対応する採取量に準じて三角フラスコに正しく測り取り、エタノール/ジエチルエーテル=1/1(w/w)の混合溶媒100mLを加え、試料を完全に溶解させた。次いで、0.1mol/Lのエタノール性水酸化カリウムで滴定し、指示薬として加えたフェノールフタレイン溶液の変色が30秒間以上続いた点を終点とする。酸価は以下の式(3)により算出された。
酸価=5.611×A×F/B ・・・・(3)
(式中、Aは、0.1mol/Lのエタノール性水酸化カリウムの使用量(mL)であり、Bは、試料採取量(g)であり、Fは、エタノール性水酸化カリウムのファクターである。)
酸価=5.611×A×F/B ・・・・(3)
(式中、Aは、0.1mol/Lのエタノール性水酸化カリウムの使用量(mL)であり、Bは、試料採取量(g)であり、Fは、エタノール性水酸化カリウムのファクターである。)
<分子蒸留>
次に、本実施形態に係る製造方法では、酵素処理(リパーゼを用いた処理)(図1のステップS1)で得られた、低級アルコールEPAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を蒸留する工程(いわゆる、分子蒸留(一次蒸留)、図1のステップS2)をさらに含むことができる。
次に、本実施形態に係る製造方法では、酵素処理(リパーゼを用いた処理)(図1のステップS1)で得られた、低級アルコールEPAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を蒸留する工程(いわゆる、分子蒸留(一次蒸留)、図1のステップS2)をさらに含むことができる。
分子蒸留(molecular distillation)は、高真空度下で行われる蒸留である。分子蒸留工程により、低級アルコールEPAエステル化物および低級アルコールDHAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物の混合物と、該混合物以外の成分(低級アルコール脂肪酸エステル化物以外の脂肪酸モノグリセリド、脂肪酸ジグリセリドおよび脂肪酸トリグリセリド)とを分離することができる。なお、前記混合物以外の脂肪酸モノグリセリド、脂肪酸ジグリセリドおよび脂肪酸トリグリセリドを利用して、低級アルコールの存在下で再度エステル化することにより、低級アルコールDHAエステル化物を得ることもできる。
分子蒸留は通常、後述する精密蒸留における真空度よりも高い真空度で行なうことができる。
例えば、分子蒸留における温度は、80℃以上200℃以下(好ましくは150℃以上200℃以下)であり、真空度は0.001Torr以上5Torr以下(好ましくは0.01Torr以上1Torr以下)であり、より具体的には、温度140℃以上160℃以下でかつ真空度0.01Torr以上0.1Torr以下である。
分子蒸留は、通常、前記低級アルコールEPAエステル化物および前記低級アルコールDHAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物の混合物と、該混合物以外の成分とを分離することができる装置を用いて行われ、より具体的には、一般的に市販の分子蒸留装置を使用して行うことができ、例えば、遠心式分子蒸留機、ショートパス蒸留機、流下膜式蒸留機等を用いることができる。特に、ショートパス蒸留機が好ましい。分子蒸留装置では、蒸発管を通して被処理物を揮発させた後、冷却器内に通すことで、液化する低分子成分と、液化しない高分子成分とに分けることができる。
また、分子蒸留は、後述する精密蒸留の前に行うことが好ましい。
<混合物の組成>
また、後述する精密蒸留で得られる低級アルコールEPAエステル化物の純度をより高めることができる観点で、前記混合物(第2組成物)は、低級アルコール脂肪酸エステル化物を90質量%以上含み、前記低級アルコール脂肪酸エステル化物は、低級アルコールEPAエステル化物および低級アルコールDHAエステル化物を以下のモル比率で含むことがより好ましい。
3.0≦(低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物)≦30。
また、後述する精密蒸留で得られる低級アルコールEPAエステル化物の純度をより高めることができる観点で、前記混合物(第2組成物)は、低級アルコール脂肪酸エステル化物を90質量%以上含み、前記低級アルコール脂肪酸エステル化物は、低級アルコールEPAエステル化物および低級アルコールDHAエステル化物を以下のモル比率で含むことがより好ましい。
3.0≦(低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物)≦30。
より好ましくは、3.0≦(低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物)≦20である。
本実施形態に係る製造方法によれば、上記酵素処理によって、EPA含有グリセリドを低級アルコール脂肪酸エステル化物へと選択的に変換させることができるため、上記分子蒸留工程によって、前記低級アルコールEPAエステル化物および前記低級アルコールDHAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物と、他の成分(低級アルコール脂肪酸エステル化物以外の脂肪酸グリセリド、グリセリン)とを、一般的な分離処理にて比較的容易に分離することができる。これにより、後述する精密蒸留工程によって、純度の高い低級アルコールEPAエステル化物を簡便な方法にて効率良く得ることができる。
<精密蒸留>
次に、本実施形態に係る製造方法では、分子蒸留(図1のステップS2)で得られた、低級アルコールEPAエステル化物および低級アルコールDHAエステル化物を含む混合物(第2組成物)を蒸留して(精密蒸留、図1のステップS3)、前記低級アルコールEPAエステル化物以外の低級アルコール脂肪酸エステル化物を分離することにより、低級アルコールEPAエステル化物(好ましくは純度96.5質量%以上、より好ましくは98質量%以上約100質量%以下)を得る工程をさらに含むことができる。
次に、本実施形態に係る製造方法では、分子蒸留(図1のステップS2)で得られた、低級アルコールEPAエステル化物および低級アルコールDHAエステル化物を含む混合物(第2組成物)を蒸留して(精密蒸留、図1のステップS3)、前記低級アルコールEPAエステル化物以外の低級アルコール脂肪酸エステル化物を分離することにより、低級アルコールEPAエステル化物(好ましくは純度96.5質量%以上、より好ましくは98質量%以上約100質量%以下)を得る工程をさらに含むことができる。
精密蒸留(rectification)は上記の分子蒸留と比べて低真空度下で行われる蒸留であって、具体的には、塔内で液と蒸気を向流接触させると共に、適当な還流を行い、液の蒸発と蒸気の凝縮を繰り返すことによって分離の度合いを高める連続蒸留操作であり、液体混合物の分離精製に最も多く用いられる蒸留である。精密蒸留工程により、複数種類の脂肪酸のエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物から、任意の低級アルコール脂肪酸エステル化物を分離することができる。したがって、本実施形態に係る精密蒸留工程では、前記分子蒸留工程により得られた、複数種類の低級アルコール脂肪酸エステル化物の中から、低級アルコールEPAエステル化物を選択的に得ることができる。
精密蒸留は通常、上記の分子蒸留における真空度よりも低い真空度で行うことができる。
例えば、精密蒸留における温度は、150℃以上250℃以下(好ましくは160℃以上230℃以下)であり、真空度は0.01Torr以上10Torr以下(好ましくは0.1Torr以上5Torr以下)であり、より具体的には、温度170℃以上220℃以下でかつ真空度0.5Torr以上3Torr以下である。
精密蒸留は、通常、前記低級アルコールEPAエステル化物以外の低級アルコール脂肪酸エステル化物を前記低級アルコールEPAエステル化物と分離することができる装置を用いて行われ、より具体的には、精留塔を有する蒸留装置又は流下膜式の蒸留装置を使用して行うことができ、精留塔としては、例えば、棚段式、充填式、又はスプリング式等を用いることができ、特に、棚段構造を有する棚段式又は充填式の蒸留装置を使用することが好ましい。棚段構造を有する蒸留装置では、揮発した物質が上昇するが、物質の種類によって滞留する棚段が異なるため、排出口が付いている棚段まで目的物質が上昇するように棚段が設定されている。また、加熱方式としては、比較的加熱履歴の少ない流下型薄膜式が好ましい。また、精密蒸留の蒸留法としては、バッチ式または連続式のいずれでもよいが、連続式が好ましい。なお、精留塔の理論段数は適宜設定できるが、2段以上、好ましくは5段以上(通常2段以上10以下)が好ましい。
また、精密蒸留の回数は限定されない。すなわち、精密蒸留を2回以上(通常2回以上4回以下)行ってもよい。
<低級アルコールEPAエステル化物の具体例>
低級アルコールEPAエステル化物は、医薬品、化粧品、食品等の原料として使用することができる。低級アルコールEPAエステル化物としては、例えば、EPAメチルエステル、EPAエチルエステル、EPAn−プロピルエステル、EPAイソプロピルエステルが挙げられ、このうち、EPAエチルエステル(本明細書において、「EPAEE」ともいう。)は、例えば高脂血症、閉塞性動脈硬化症等の循環器系疾患治療薬として用いられている。したがって、低級アルコールEPAエステル化物はEPAEEであってもよく、低級アルコールDHAエステル化物はDHAエチルエステル(本明細書において、「DHAEE」ともいう。)であってもよい。
低級アルコールEPAエステル化物は、医薬品、化粧品、食品等の原料として使用することができる。低級アルコールEPAエステル化物としては、例えば、EPAメチルエステル、EPAエチルエステル、EPAn−プロピルエステル、EPAイソプロピルエステルが挙げられ、このうち、EPAエチルエステル(本明細書において、「EPAEE」ともいう。)は、例えば高脂血症、閉塞性動脈硬化症等の循環器系疾患治療薬として用いられている。したがって、低級アルコールEPAエステル化物はEPAEEであってもよく、低級アルコールDHAエステル化物はDHAエチルエステル(本明細書において、「DHAEE」ともいう。)であってもよい。
<低級アルコールEPAエステル化物の用途>
また、低級アルコールEPAエステル化物および低級アルコールDHAエステル化物は、サプリメント等の食品組成物およびカプセル剤の原料として使用することができる。
また、低級アルコールEPAエステル化物および低級アルコールDHAエステル化物は、サプリメント等の食品組成物およびカプセル剤の原料として使用することができる。
<作用効果−公知の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法>
本実施形態に係る製造方法の作用効果を説明するにあたり、まず、公知の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法について説明する。
本実施形態に係る製造方法の作用効果を説明するにあたり、まず、公知の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法について説明する。
<公知の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法>
公知の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法(特許文献1)では、まず、複数の脂肪酸を低級アルコール脂肪酸エステル部位に有する脂肪酸グリセリドを含む原料油脂を、アルカリ性条件下でアルコールと処理することで、脂肪酸グリセリドとアルコールとのエステル交換反応によって、低級アルコール脂肪酸エステル化物を得る。この方法によれば、複数種類の低級アルコール脂肪酸エステル化物の混合物が得られる。
公知の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法(特許文献1)では、まず、複数の脂肪酸を低級アルコール脂肪酸エステル部位に有する脂肪酸グリセリドを含む原料油脂を、アルカリ性条件下でアルコールと処理することで、脂肪酸グリセリドとアルコールとのエステル交換反応によって、低級アルコール脂肪酸エステル化物を得る。この方法によれば、複数種類の低級アルコール脂肪酸エステル化物の混合物が得られる。
また、アルコールと脂肪酸エステル化物とのエステル交換反応は通常、水の含有量が少ない条件下(例えば、特許文献1の実施例に記載される、水分含量0.1%)でアルコールと脂肪酸エステル化物とを反応させる。その理由として、脂肪酸エステル化物のエステル結合が水によって加水分解されるのを防ぐためであることが挙げられる。
<公知の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法の課題>
複数種類の低級アルコール脂肪酸エステルの混合物から所望の低級アルコール脂肪酸エステルを分離するためには、例えば、条件(例えば、真空度、加熱温度、加熱方法、加熱時間)を非常に厳密に制御した蒸留を行う必要がある。このように、条件の厳しい蒸留を行うことは、製造プロセス上、負担が大きい。
複数種類の低級アルコール脂肪酸エステルの混合物から所望の低級アルコール脂肪酸エステルを分離するためには、例えば、条件(例えば、真空度、加熱温度、加熱方法、加熱時間)を非常に厳密に制御した蒸留を行う必要がある。このように、条件の厳しい蒸留を行うことは、製造プロセス上、負担が大きい。
EPAとDHAとは炭素数や二重結合数が近似するため、低級アルコールEPAエステル化物および低級アルコールDHAエステル化物(例えば、EPAEEおよびDHAEE)の一方のみを単離することが困難である。例えば、EPA含有グリセリドおよびDHA含有グリセリドを含む油脂をアルカリ性条件下でエステル交換反応を行った場合、次の蒸留工程において、蒸留時にロスが生じる傾向がある。また、得られる低級アルコールEPAエステル化物と低級アルコールDHAエステル化物とを分離するためには、非常に精密に制御された条件下で蒸留することが必要とされ、製造プロセス上、非常に負担が大きい。
また、蒸留は一般に、大規模な装置を必要とすることが多く、製造コストが増大する傾向がある。また、蒸留操作には、多大な加熱エネルギーを必要とする。さらに、アルカリ処理を行う場合、使用するアルカリ性液が廃液として生じるため、該廃液を処理する必要が生じるという問題がある等、いずれも環境負荷が大きい。
<本実施形態に係る製造方法の作用効果>
酵素反応では一般に、反応温度が低いほど反応の進行が低下する。これに対して、本発明者らは、酵素処理の際の反応液の温度を25℃以下にすることにより、目的物である低級アルコールエステル化物の収率(より具体的には、低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物の比率)を高めることができることを見出した。また、この場合において、前記酵素処理の反応液中における水分含量を0.2質量%以上にすることにより、前記反応液の温度を25℃以下に設定した場合であっても、酵素反応の低下をより確実に抑制することができ、これによって、エステル化率をさらに高められることを見出した。
酵素反応では一般に、反応温度が低いほど反応の進行が低下する。これに対して、本発明者らは、酵素処理の際の反応液の温度を25℃以下にすることにより、目的物である低級アルコールエステル化物の収率(より具体的には、低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物の比率)を高めることができることを見出した。また、この場合において、前記酵素処理の反応液中における水分含量を0.2質量%以上にすることにより、前記反応液の温度を25℃以下に設定した場合であっても、酵素反応の低下をより確実に抑制することができ、これによって、エステル化率をさらに高められることを見出した。
(i)すなわち、本実施形態に係る製造方法によれば、第1に、EPA含有グリセリドを含有する原料油脂を25℃以下で酵素処理(リパーゼを用いた処理)して、低級アルコールEPAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を得る工程を含むことにより、低級アルコールEPAエステル化物を高収率で得ることができる(EPA転換率が高められる)とともに、生成する低級アルコール脂肪酸エステル化物中の低級アルコールEPAエステル化物の割合(具体的には、低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物の比率)を高めることができる。
このように、本実施形態に係る製造方法において、低級アルコールEPAエステル化物の割合が高められており、かつ、低級アルコール脂肪酸エステル化物中における低級アルコールEPAエステル化物の比率が高い組成物を得ることができる。
精密蒸留工程における低級アルコールEPAエステル化物の収率を高めるためには、(1)低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物の比率を高めること、ならびに、(2)EPA転換率を高めることによって達成することができる。したがって、本実施形態に係る製造方法によって、低級アルコールEPAエステル化物の割合が高められており、かつ、低級アルコール脂肪酸エステル化物中における低級アルコールEPAエステル化物の比率が高い組成物を得ることができるため、続いて行われる、該組成物を用いた精密蒸留工程において、低級アルコールEPAエステル化物と低級アルコールDHAエステル化物とを分離する際に、蒸留時のロスを少なくすることができる。よって、低級アルコールEPAエステル化物をより多く得ることができるため、製造コストを低減し、環境負荷を減ずることができる。
(ii)第2に、本実施形態に係る製造方法では、前記酵素処理における水分含量を0.2質量%以上とすることにより、前記反応液の温度を25℃以下に設定した場合であっても、酵素反応の低下をより確実に抑制することができ、かつ、エステル化率をより高めることができる。その結果、最終的に得られる低級アルコールEPAエステル化物をより多く得ることができる。
(iii)第3に、上記本実施形態に係る製造方法では、上記酵素処理を用いることにより、アルカリを用いる場合のような廃液処理の問題が生じないため、環境に与える影響が少ない。また、上記酵素処理では、酵素の繰り返し使用が可能になるため、製造コストのさらなる低減および省資源化を図ることができる。したがって、前記酵素処理は、再利用性、取扱性および経済性に優れていることから、小規模スケールでの処理のみならず、大規模スケールでの処理に好適である。
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されない。
[調製例1(固定化酵素の調製)]
サーモマイセス・ラヌギノーゼ(Thermomyces lanuginosus)の400gの溶液(940KLU/mL)を、大川原製作所製流動層造粒装置を用いて1kgのセライト545(ジョンマンビル社、粒径0.02−0.1mm)上に噴霧した。前記リパーゼ溶液はペリスタポンプ(東京理化器械株式会社製)を経由して供給した。100m3/時の空気流により吸い込み口の空気の温度は57℃であり、そして固定化産物の温度は約40℃であった。固定化終了後、流動層中で更に5分間乾燥して、粒子状の固定化酵素(平均粒子径600μm、比重2)を得た。
サーモマイセス・ラヌギノーゼ(Thermomyces lanuginosus)の400gの溶液(940KLU/mL)を、大川原製作所製流動層造粒装置を用いて1kgのセライト545(ジョンマンビル社、粒径0.02−0.1mm)上に噴霧した。前記リパーゼ溶液はペリスタポンプ(東京理化器械株式会社製)を経由して供給した。100m3/時の空気流により吸い込み口の空気の温度は57℃であり、そして固定化産物の温度は約40℃であった。固定化終了後、流動層中で更に5分間乾燥して、粒子状の固定化酵素(平均粒子径600μm、比重2)を得た。
[調製例2(固定化酵素の調製)]
ジビニルベンゼン(DVB)70質量%とメタクリル酸グリシジル15質量%とDEAEメタクレート15質量%を通常の方法で共重合し、粒子状の樹脂担体を得た。この樹脂担体の平均細孔径は11.5nmで細孔容積は0.5cm3/g、平均粒子径は0.5mm、比重0.2であった。得られた樹脂担体1kgにRhizopus sp.由来のリパーゼFAP−15(天野エンザイム(株)製155,000u/g)の2質量%水溶液10Lを加え、3時間25℃で攪拌しながら固定化を行った。濾過、洗浄後、真空乾燥器で2時間乾燥し、固定化酵素を得た。
ジビニルベンゼン(DVB)70質量%とメタクリル酸グリシジル15質量%とDEAEメタクレート15質量%を通常の方法で共重合し、粒子状の樹脂担体を得た。この樹脂担体の平均細孔径は11.5nmで細孔容積は0.5cm3/g、平均粒子径は0.5mm、比重0.2であった。得られた樹脂担体1kgにRhizopus sp.由来のリパーゼFAP−15(天野エンザイム(株)製155,000u/g)の2質量%水溶液10Lを加え、3時間25℃で攪拌しながら固定化を行った。濾過、洗浄後、真空乾燥器で2時間乾燥し、固定化酵素を得た。
[実施例1(酵素処理)]
精製魚油(イワシ油、トリグリセリド90質量%以上、EPA約18質量%、DHA約12質量%)1kgをセパラブルフラスコ(容量3L)に入れ、エタノール52.5gを添加した。フラスコを混ぜ、エタノールを魚油中に均一に分散させた。次に、水3.16g(反応液中の水分含量:0.3質量%)を入れ、撹拌し、水を魚油−エタノール混合物中に分散させて、反応液を調製した。次いで、調製例1で調製した固定化酵素105gを添加し、サンプル瓶中の大気を窒素で置換してから、撹拌機を使用し、サンプルを150rpm、15℃で22時間にて反応させて、EPAEEおよびDHAEEを含む、試験番号6の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)を得た。反応開始から22時間の時点でそれぞれ、反応液200μL採取し、成分分析(低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物中の低級アルコール脂肪酸エステル化物の含有量(質量%)、低級アルコール脂肪酸エステル化物中のEPAEEの含有量(モル%)、低級アルコール脂肪酸エステル化物中のDHAEEの含有量(モル%)、EPAEE/DHAEE(モル比率)、エステル化率(質量%)およびEPA転換率(質量%))を行った(表1参照)。
精製魚油(イワシ油、トリグリセリド90質量%以上、EPA約18質量%、DHA約12質量%)1kgをセパラブルフラスコ(容量3L)に入れ、エタノール52.5gを添加した。フラスコを混ぜ、エタノールを魚油中に均一に分散させた。次に、水3.16g(反応液中の水分含量:0.3質量%)を入れ、撹拌し、水を魚油−エタノール混合物中に分散させて、反応液を調製した。次いで、調製例1で調製した固定化酵素105gを添加し、サンプル瓶中の大気を窒素で置換してから、撹拌機を使用し、サンプルを150rpm、15℃で22時間にて反応させて、EPAEEおよびDHAEEを含む、試験番号6の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)を得た。反応開始から22時間の時点でそれぞれ、反応液200μL採取し、成分分析(低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物中の低級アルコール脂肪酸エステル化物の含有量(質量%)、低級アルコール脂肪酸エステル化物中のEPAEEの含有量(モル%)、低級アルコール脂肪酸エステル化物中のDHAEEの含有量(モル%)、EPAEE/DHAEE(モル比率)、エステル化率(質量%)およびEPA転換率(質量%))を行った(表1参照)。
また、反応液中の水分含量および反応温度を表1に示す各条件に変更して、試験番号1ないし27の低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)を得た。また、表1に示す一部の例において、反応開始から30時間または46時間の時点まで反応を行った反応液について上記の方法と同様の成分分析を行った結果を表2および表3に示す。
上述した実施形態に記載された方法により測定および算出された試験番号5ないし27の反応液の酸価もいずれも2.2以上12以下の範囲内であった。
表1ないし4において、EPAEE/DHAEE(モル比率)が6を超える場合を「A」、4以上6以下の場合を「B」、4未満の場合を「C」と評価した結果を示し、エステル化率が70質量%を超える場合を「A」、50質量%以上70質量%以下の場合を「B」、50質量%未満の場合を「C」と評価した結果を示し、EPA転換率が70質量%を超える場合を「A」、60質量%以上70質量%以下の場合を「B」、60質量%未満の場合を「C」と評価した結果を示す。
なお、実施例1において、成分分析は後述するTLC−FIDまたはGC分析により測定された値である。また、エステル化率およびEPA転換率は以下の式により算出された。
エステル化率(質量%)=(脂肪酸エチルエステルのピーク面積/試料の全ピーク面積)×100
EPA転換率(質量%)=エステル化率(質量%)×[(低級アルコール脂肪酸エステル化物中のEPAEEの割合(質量比))/(原料油脂中において、脂肪酸グリセリドの構成脂肪酸として含まれるEPAの含有量(質量比))]
上記EPA転換率の式において、「低級アルコール脂肪酸エステル化物中のEPAEEの割合(質量比)」は、低級アルコール脂肪酸エステル化物の質量に対する、EPAEEの質量の比であり、「原料油脂中において、脂肪酸グリセリドの構成脂肪酸として含まれるEPAの含有量」は、原料油脂の質量に対する、EPAの質量の比である。
1)脂質組成分析(TLD−FID)
酵素反応後の試料(反応液)を8,000rpmで5分間遠心分離して水相を除去し、得られた油相(油脂成分)の1%ヘキサン溶液を調製して、Iatroscan MK−6(三菱化学メディエンス社製)を用いたTLD−FID分析に供した。一次展開はトルエン:クロロホルム:酢酸(50:30:0.75,/v/v/v)を溶媒に用いて約60%、二次展開はヘキサン:ジエチルエーテル(65:5,v/v)を溶媒に用いて100%行った。当該脂質組成分析により、反応液中に存在する脂質の組成(より具体的には、脂肪酸エチルエステルの割合)を同定することができる。これにより、上記エステル化率を算出することができる。
酵素反応後の試料(反応液)を8,000rpmで5分間遠心分離して水相を除去し、得られた油相(油脂成分)の1%ヘキサン溶液を調製して、Iatroscan MK−6(三菱化学メディエンス社製)を用いたTLD−FID分析に供した。一次展開はトルエン:クロロホルム:酢酸(50:30:0.75,/v/v/v)を溶媒に用いて約60%、二次展開はヘキサン:ジエチルエーテル(65:5,v/v)を溶媒に用いて100%行った。当該脂質組成分析により、反応液中に存在する脂質の組成(より具体的には、脂肪酸エチルエステルの割合)を同定することができる。これにより、上記エステル化率を算出することができる。
2)GC(ガスクロマトグラフィー)分析
シリカゲル0.55gを充填した1mL容量のカラムを、溶媒(ヘキサン:ジエチルエーテル(95:5,v/v))4mLで平衡化した。酵素反応後の試料(反応液)を8,000rpmで5分間遠心分離し、水相を除去して得られた油相を、減圧処理でエタノール等の低分子成分を留去して得られた本試料(油脂成分)0.1mLをカラムに負荷し、同溶媒4mLで、脂肪酸エチルエステルを含む画分を溶出、回収した。本画分をGC分析に供した。
シリカゲル0.55gを充填した1mL容量のカラムを、溶媒(ヘキサン:ジエチルエーテル(95:5,v/v))4mLで平衡化した。酵素反応後の試料(反応液)を8,000rpmで5分間遠心分離し、水相を除去して得られた油相を、減圧処理でエタノール等の低分子成分を留去して得られた本試料(油脂成分)0.1mLをカラムに負荷し、同溶媒4mLで、脂肪酸エチルエステルを含む画分を溶出、回収した。本画分をGC分析に供した。
前記画分の脂肪酸組成は、Omegawax 250(Sigma−Aldrich社、30m、0.25mm、0.25μm)を接続したガスクロマトグラフGC 6890(Agilent Technologies社)で前記画分を分析することにより行われた。カラムオーブン温度は50℃、2分;4℃/分,220℃、15分保持した。注入口と検出口はそれぞれ250℃、260℃に設定した。
前記画分のGC分析により、低級アルコール脂肪酸エステル化物中のEPAEEの割合およびDHAEEの割合(モル%)、ならびに、EPAEE/DHAEE(モル比率)を同定することができる。また、上述のエステル化率およびこれらの値から、表1に示されるEPA変換率を算出することができる。
表1〜3によれば、反応液の温度を25℃以下にすることにより、反応液におけるEPAEEの含有量/DHAEE含有量の値を高めることができることが理解できる(試験番号5ないし27)。また、反応液における水分含量を0.2質量%以上にすることで、EPA転換率ならびにエステル化率を高めることができることが理解できる(試験番号2ないし4、6ないし9、11ないし27)。
[実施例2(酵素処理)]
精製魚油(イワシ油、トリグリセリド90質量%以上、EPA約18質量%、DHA約12質量%)4.75g、反応開始時及び反応開始から2時間の時点でそれぞれエタノール0.25g、固定化酵素RMIM(ノボザイムズ社製)0.5g、水0.1g(反応液中の水分含量:2%)をねじ口バイアル瓶に添加し、往復振盪しながら5℃、15℃、35℃で24時間反応を行い、EPAEEおよびDHAEEを含む、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)を得た。その結果を表4に示す。表4によれば、反応温度が25℃以下の場合(試験番号28および29)、反応温度が25℃を超える場合と比較して(試験番号30)、EPAEE/DHAEEが高いことが理解できる。
精製魚油(イワシ油、トリグリセリド90質量%以上、EPA約18質量%、DHA約12質量%)4.75g、反応開始時及び反応開始から2時間の時点でそれぞれエタノール0.25g、固定化酵素RMIM(ノボザイムズ社製)0.5g、水0.1g(反応液中の水分含量:2%)をねじ口バイアル瓶に添加し、往復振盪しながら5℃、15℃、35℃で24時間反応を行い、EPAEEおよびDHAEEを含む、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)を得た。その結果を表4に示す。表4によれば、反応温度が25℃以下の場合(試験番号28および29)、反応温度が25℃を超える場合と比較して(試験番号30)、EPAEE/DHAEEが高いことが理解できる。
上述した実施形態に記載された方法により測定および算出された、試験番号28および29の反応液の酸価はそれぞれ2.2以上12以下の範囲内であった。
[実施例3]
反応液の温度を0℃、−5℃、−10℃に変更した以外は実施例1と同様の処理を行い、EPAEEおよびDHAEEを含む、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)を得た。
反応液の温度を0℃、−5℃、−10℃に変更した以外は実施例1と同様の処理を行い、EPAEEおよびDHAEEを含む、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第1組成物)を得た。
[実施例4(分子蒸留処理)]
実施例1で得られた第1組成物を、ショートパス蒸留機(株式会社神鋼環境ソリューション製)を使用して、真空度0.1Torr以下で80℃以上200℃以下の温度にて蒸留し(分子蒸留(一次蒸留))、低級アルコールEPAエステル化物(EPAEE)および低級アルコールDHAエステル化物(DHAEE)を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第2組成物)を得た。
実施例1で得られた第1組成物を、ショートパス蒸留機(株式会社神鋼環境ソリューション製)を使用して、真空度0.1Torr以下で80℃以上200℃以下の温度にて蒸留し(分子蒸留(一次蒸留))、低級アルコールEPAエステル化物(EPAEE)および低級アルコールDHAエステル化物(DHAEE)を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(第2組成物)を得た。
実施例4で得られた第2組成物に含まれる低級アルコール脂肪酸エチルエステルの含有量はほぼ100質量%であり、ならびに、第2組成物におけるEPAEE/DHAEE(モル比率)は6.0であった。
[実施例5(精密蒸留処理)]
実施例4で得られた第2組成物を、流下型薄膜式の精密蒸留機(株式会社旭製作所製)を使用して、真空度3Torr以下、150℃以上250℃以下の温度、理論段数5段にて蒸留(精密蒸留(二次蒸留))して、EPAEE(第3組成物、純度:ほぼ100質量%)を得た。
実施例4で得られた第2組成物を、流下型薄膜式の精密蒸留機(株式会社旭製作所製)を使用して、真空度3Torr以下、150℃以上250℃以下の温度、理論段数5段にて蒸留(精密蒸留(二次蒸留))して、EPAEE(第3組成物、純度:ほぼ100質量%)を得た。
[実施例6(食品組成物:クッキー)]
下記配合にてクッキーを調製した。ショートニングおよび実施例4で得られた低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を攪拌機(Kitchen Aid社製Kitchen Aid K5SS)に投入し速度調節レバー6で1分間混ぜ合わせてクリーム状にし、粉末全卵、砂糖を加えミキシングを行った。次に、除々に清水を加え比重を0.8g/mlに調整し、予め混合してから篩った小麦粉とベーキングパウダーを加えてから30秒間攪拌を続けて生地を調製した。得られた生地を冷蔵庫で2時間ねかせた後、厚さ3〜5mm程度に延ばし、型を抜き、180℃のオーブンで13〜15分間焼成し、クッキーを得た。
下記配合にてクッキーを調製した。ショートニングおよび実施例4で得られた低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を攪拌機(Kitchen Aid社製Kitchen Aid K5SS)に投入し速度調節レバー6で1分間混ぜ合わせてクリーム状にし、粉末全卵、砂糖を加えミキシングを行った。次に、除々に清水を加え比重を0.8g/mlに調整し、予め混合してから篩った小麦粉とベーキングパウダーを加えてから30秒間攪拌を続けて生地を調製した。得られた生地を冷蔵庫で2時間ねかせた後、厚さ3〜5mm程度に延ばし、型を抜き、180℃のオーブンで13〜15分間焼成し、クッキーを得た。
<配合>
小麦粉 200g
ベーキングパウダー 1g
低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(実施例4) 1g
ショートニング 120g
上白糖 80g
粉末全卵 12g
清水 24g
―――――――――――――――――――――――――――――――――
合計 438g
小麦粉 200g
ベーキングパウダー 1g
低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物(実施例4) 1g
ショートニング 120g
上白糖 80g
粉末全卵 12g
清水 24g
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合計 438g
[実施例7(ソフトカプセル)]
実施例5で得られたEPAEEを使用して、内容物が下記の配合であるソフトカプセルを製した。
実施例5で得られたEPAEEを使用して、内容物が下記の配合であるソフトカプセルを製した。
<配合割合>
EPAEE(実施例5) 20%
オリーブ油 50%
ミツロウ 10%
中鎖脂肪酸トリグリセリド 10%
乳化剤 10%
―――――――――――――――――――――
合計 100%
EPAEE(実施例5) 20%
オリーブ油 50%
ミツロウ 10%
中鎖脂肪酸トリグリセリド 10%
乳化剤 10%
―――――――――――――――――――――
合計 100%
Claims (11)
- EPA含有グリセリドを含有する原料油脂を、リパーゼを用いて25℃以下で処理して、低級アルコールEPAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を得る工程を含む、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法。
- 請求項1において、
前記処理の反応液中における水分含量が0.2質量%以上である、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法。 - 請求項1または2において、
前記処理の反応液は、前記原料油脂9.5質量部に対して0.1質量部以上3質量部以下の低級アルコールをさらに含む、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法。 - 請求項1ないし3のいずれか1項において、
前記リパーゼが1,3位特異リパーゼである、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法。 - 請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物中の油脂成分に対して、低級アルコール脂肪酸エステル化物を40質量%以上90質量%以下含む、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法。 - 請求項1ないし5のいずれか1項において、
前記低級アルコール脂肪酸エステル化物は、低級アルコールDHAエステル化物をさらに含み、
前記低級アルコール脂肪酸エステル化物における、前記低級アルコールDHAエステル化物に対する前記低級アルコールEPAエステル化物のモル比率(低級アルコールEPAエステル化物/低級アルコールDHAエステル化物)が3.0以上30以下である、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法。 - 請求項1ないし6のいずれか1項において、
前記EPA含有グリセリドから前記低級アルコールEPAエステル化物への転換率が60%以上である、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法。 - 請求項1ないし7のいずれか1項において、
前記低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物は、低級アルコールDHAエステル化物をさらに含み、
前記低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物を蒸留して、前記低級アルコールEPAエステル化物および前記低級アルコールDHAエステル化物を含む低級アルコール脂肪酸エステル化物の混合物と、該混合物以外の成分とを分離する工程をさらに含む、低級アルコール脂肪酸エステル化物含有組成物の製造方法。 - 請求項8に記載の製造方法により得られた前記混合物を蒸留して、前記低級アルコールEPAエステル化物以外の低級アルコール脂肪酸エステル化物を分離することにより、前記低級アルコールEPAエステル化物を得る工程をさらに含む、低級アルコールEPAエステル化物の製造方法。
- 請求項8に記載の製造方法により得られた混合物および請求項9に記載の製造方法により得られた前記低級アルコールEPAエステル化物あるいはいずれか一方を使用して食品組成物を得る工程を含む、食品組成物の製造方法。
- 請求項8に記載の製造方法により得られた混合物および請求項9に記載の製造方法により得られた前記低級アルコールEPAエステル化物あるいはいずれか一方を使用してカプセル剤を得る工程を含む、カプセル剤の製造方法。
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- 2016-03-25 WO PCT/JP2016/001770 patent/WO2016152174A1/en active Application Filing
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WO2016152174A1 (en) | 2016-09-29 |
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