JP2983655B2 - Diglyceride production method - Google Patents

Diglyceride production method

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JP2983655B2
JP2983655B2 JP3007133A JP713391A JP2983655B2 JP 2983655 B2 JP2983655 B2 JP 2983655B2 JP 3007133 A JP3007133 A JP 3007133A JP 713391 A JP713391 A JP 713391A JP 2983655 B2 JP2983655 B2 JP 2983655B2
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glycerin
fatty acid
lipase
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はジグリセリドの製造法に
関する。より詳しくは酵素法により、グリセリン過剰下
で反応する反応と不溶グリセリンを除去し脱水下で反応
する2段反応によりジグリセリドを製造する方法に関す
るものである。
The present invention relates to a method for producing diglycerides. More specifically, the present invention relates to a method for producing diglyceride by a two-step reaction in which an enzymatic method is used to react under excess glycerin and an insoluble glycerin is removed and reacted under dehydration.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】グリセ
リドの内、モノグリセリドとトリグリセリドは産業的利
用価値が古くから知られ、その利用面や製造技術に関し
てこれまで多くの提案がなされている。
2. Description of the Related Art Among glycerides, monoglyceride and triglyceride have long been known for their industrial utility value, and many proposals have been made on their use and production technology.

【0003】しかし、ジグリセリドはあまり注目される
こともなく、むしろモノグリセリドやトリグリセリドに
混入又は中間体として副生するあまり利用価値のない生
成物として取扱われている。そのため、ジグリセリド、
とりわけ高純度のジグリセリドを製造する方法に関して
はこれまで数点の提案がなされているのみである。
[0003] However, diglycerides have received little attention, and have been treated as less useful products which are mixed with monoglycerides or triglycerides or are by-produced as intermediates. Therefore, diglycerides,
In particular, only a few proposals have been made on a method for producing high-purity diglyceride.

【0004】例えば、角田らは微生物アルカリリパーゼ
を用い脱水下でエステル化反応を行なっている。条件と
してはグリセリン1モルに対しオレイン酸1.7 倍モル
で、酵素としてリパーゼ−PL 679(名糖産業(株)製)
13.8重量%存在下において40℃、48時間振とう反応して
いる。この反応液のエステル合成率は96%と報告されて
いる(特開昭62−25987 号) 。
For example, Kakuta et al. Conduct esterification under dehydration using microbial alkaline lipase. The conditions were 1.7 moles of oleic acid per mole of glycerin, and lipase-PL 679 (manufactured by Meito Sangyo Co., Ltd.) as an enzyme.
Reacts with shaking at 40 ° C for 48 hours in the presence of 13.8% by weight. The ester synthesis rate of this reaction solution is reported to be 96% (JP-A-62-25987).

【0005】又、廣田らはリパーゼ製剤を用いグリセリ
ン1モルに対し、2倍モルのオレイン酸を脱水下でエス
テル化反応を行ない、40℃, 10時間でエステル合成率9
5.3%を得ている(特開昭64−71495 号) 。
Also, Hirota et al. Conducted an esterification reaction of oleic acid in an amount of 2 moles per mole of glycerin using a lipase preparation under dehydration, and obtained an ester synthesis rate of 9 at 40 ° C. for 10 hours.
5.3% (JP-A-64-71495).

【0006】高濃度ジグリセリド製造法としては上記以
外に油脂のグリセロリシス反応による製造法として山根
ら(特開昭62−201591号)、廣田ら(特開昭63−133992
号)があるがいずれもジグリセリド濃度は上記エステル
化反応に劣る。
As a method for producing high-concentration diglycerides, in addition to the above, Yamane et al. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-201591) and Hirota et al.
), But the diglyceride concentration is inferior to the above esterification reaction.

【0007】グリセリンの脂肪酸によるエステル化反応
は下式の如き可逆反応式で表わされる。
The esterification reaction of glycerin with a fatty acid is represented by the following reversible reaction formula.

【0008】[0008]

【化1】 Embedded image

【0009】(式中、Gly はグリセリン、FAは脂肪酸、
MGはモノグリセリド、DGはジグリセリドを示す。)(1)
、(2)式より水分の多い系では加水分解側に、また水分
の少ない系ではエステル化反応側に反応が進むことは明
らかであり、反応速度を増加させる為には水分を除去し
つつ上記反応を行なわせることが有利である。
Wherein Gly is glycerin, FA is a fatty acid,
MG indicates monoglyceride and DG indicates diglyceride. ) (1)
From the formula (2), it is clear that the reaction proceeds to the hydrolysis side in a system with a large amount of water, and to the esterification reaction side in a system with a small amount of water. It is advantageous to carry out the reaction.

【0010】この水分除去方法としては特公昭63−1259
9 号公報は水又は水及び低級アルコールを排出する系に
おいて部分グリセリド及び遊離脂肪酸又はその低級アル
コールのエステルを含む基質にエステル交換活性を有す
る脂質分解酵素を作用させるエステル化法を開示してお
り、系外への水又は水及び低級アルコールの排出法とし
て減圧溜出やゼオライト、シリカゲルなどの吸収剤を用
いることが示されている。反応系内の水分量としては0.
18%程度以下と記載されている。
As a method for removing water, Japanese Patent Publication No. 63-1259
No. 9 discloses an esterification method in which a lipolytic enzyme having a transesterification activity is allowed to act on a substrate containing partial glyceride and free fatty acid or an ester of the lower alcohol in a system for discharging water or water and a lower alcohol, As a method for discharging water or water and lower alcohol to the outside of the system, use of an absorbent such as vacuum distillation or zeolite or silica gel is disclosed. The water content in the reaction system is 0.
It is described as about 18% or less.

【0011】また特開昭60−203196号公報は、油脂類の
加水分解反応に続いてエステル合成反応を行うリパーゼ
によるエステル交換方法を開示しており、エステル合成
反応段階において乾燥した不活性ガスは継続的に或は断
続的に反応系内に通気し、更に反応系外に排気して反応
系内の水分を同伴除去することにより水分を除去するこ
とが述べられている。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 60-203196 discloses a transesterification method using a lipase in which an ester synthesis reaction is carried out after a hydrolysis reaction of fats and oils. It is described that water is removed by continuously or intermittently ventilating the reaction system and exhausting the reaction system to remove the water in the reaction system together.

【0012】特開昭62−19090 号公報は、グリセリンと
炭素数2〜22の飽和又は不飽和脂肪酸に、実質的に水を
加えることなく、更に反応によって副生する水を除きつ
つ、特定の性状を有するキャンディダ・シリンドラセの
変異菌の生成するリパーゼを作用させてジグリセリドを
製造する方法を開示しており、反応系からの脱水法とし
ては、吸収剤を用いるか、乾燥した空気や不活性ガスを
反応槽中に通気撹拌して系外へ排気して水分を除いて反
応系の含水率を0.1 %以下にすることが示されている。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 62-19090 discloses a method of adding specific water to glycerin and a saturated or unsaturated fatty acid having 2 to 22 carbon atoms without substantially adding water and further removing water by-produced by the reaction. It discloses a method of producing diglyceride by acting lipase produced by a mutant of Candida cylindrase having properties, and as a method of dehydrating the reaction system, using an absorbent, dry air or inactive It is disclosed that the gas is aerated and agitated into a reaction vessel and exhausted to the outside of the system to remove water to reduce the water content of the reaction system to 0.1% or less.

【0013】以上の脱水方法においてゼオライト、シリ
カゲルなどの吸収剤を用いる場合、吸収剤の吸湿能力に
限界があり、飽和後は、新たな吸収剤に交換するか、吸
収剤を再生しなければならず、工業的に不可能である。
又、乾燥気流による系外への通気脱水は大量の乾燥気流
が必要となり工業的には装置の膨大化を招く。
When an absorbent such as zeolite or silica gel is used in the above-mentioned dehydration method, the absorbent has a limited hygroscopic capacity. After saturation, the absorbent must be replaced with a new absorbent or the absorbent must be regenerated. Not industrially possible.
In addition, aeration and dehydration to the outside of the system by a dry airflow requires a large amount of dry airflow, and the equipment is industrially enlarged.

【0014】従って最も工業化に適する脱水法としては
減圧による溜出が考えられる。但し、酵素安定性を考慮
すると低温での脱水が必要となり、高真空、大抽気量の
設備が必要となる。又、反応初期においては、基質濃度
が高く反応速度が大きいため、生成水が多量に発生す
る。従って従来の減圧による脱水法では、反応初期にお
いて効率的に脱水が行なえず、脱水律速による反応速度
の悪化を招いている。
Therefore, the most suitable dehydration method for industrialization is distillation under reduced pressure. However, in consideration of enzyme stability, dehydration at a low temperature is required, and equipment with a high vacuum and a large amount of bleeding air is required. In the early stage of the reaction, a large amount of generated water is generated because the substrate concentration is high and the reaction rate is high. Therefore, in the conventional dehydration method using reduced pressure, dehydration cannot be performed efficiently in the initial stage of the reaction, and the reaction rate is degraded due to the dehydration rate control.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは、脂肪酸とグリセリンとのエステル化反応の
反応機構を解明する過程において、まったく新しい反応
方法にて高効率にジグリセリド、好ましくは高濃度ジグ
リセリドを得る製造法を見出し本発明を完成するに到っ
た。
Under such circumstances, the present inventors have found that in elucidating the reaction mechanism of the esterification reaction between fatty acids and glycerin, diglycerides, preferably high diglycerides, can be obtained with a completely new reaction method. The present inventors have found a production method for obtaining a diglyceride having a high concentration and completed the present invention.

【0016】即ち本発明は、炭素数2〜22の飽和もしく
は不飽和脂肪酸とグリセリンとのエステル合成反応にお
いて、グリセリンを該脂肪酸に対して等モル以上加え反
応を行ない(以下、グリセリン過剰域反応という)、生
成目的物であるジグリセリド濃度を高めた状態で反応を
停止し、不溶グリセリンを分離し、その後脱水しながら
更に反応を行う(以下脱水反応という)ことを特徴とす
るジグリセリドの製造法を提供するものである。
That is, according to the present invention, in the ester synthesis reaction of a saturated or unsaturated fatty acid having 2 to 22 carbon atoms with glycerin, glycerin is added to the fatty acid in an equimolar amount or more to carry out the reaction (hereinafter referred to as glycerin excess reaction). ), A process for producing a diglyceride, wherein the reaction is stopped in a state where the concentration of a diglyceride as a product to be produced is increased, insoluble glycerin is separated, and the reaction is further carried out while being dehydrated (hereinafter referred to as a dehydration reaction). Is what you do.

【0017】本発明の反応はグリセリンと脂肪酸による
エステル化反応であるが、双方の相互溶解性が低い為、
不均一反応である。又、生成物であるモノグリセリド、
ジグリセリド、トリグリセリドはグリセリン相にほとん
ど溶解せず脂肪酸相側に溶解すること等により、脂肪酸
相を連続相、グリセリン相を分散相とする反応形態を有
している。即ち、反応場は脂肪酸相であり、グリセリン
は脂肪酸相に溶解したものが反応に関与することが判っ
た。ここで水分について考えると同様に脂肪酸相で水分
が反応に関与しており、この脂肪酸相中の水分を除去す
ることによりエステル化速度は増加する。そこで反応に
直接影響しない分散相であるグリセリン液滴が吸水性を
有しており、これを利用することによって連続相である
脂肪酸相で反応が起こり生成した水分を分散相であり過
剰に加えたグリセリン液滴側に移行させることによりエ
ステル化速度を増加させることに思い到った。研究の結
果、このグリセリン過剰域で反応させることにより従来
の減圧による脱水に比べ脱水速度が増大し、エステル化
速度も増大することが判った。
The reaction of the present invention is an esterification reaction with glycerin and a fatty acid.
Heterogeneous reaction. Also, the product monoglyceride,
Diglyceride and triglyceride have a reaction form in which the fatty acid phase is a continuous phase and the glycerin phase is a dispersed phase by, for example, dissolving almost insoluble in the glycerin phase and dissolving in the fatty acid phase. That is, the reaction field was in the fatty acid phase, and it was found that glycerin dissolved in the fatty acid phase was involved in the reaction. When considering the water here, similarly, the water is involved in the reaction in the fatty acid phase, and the esterification rate is increased by removing the water in the fatty acid phase. Therefore, the glycerin droplet, which is a dispersed phase that does not directly affect the reaction, has water absorption, and by using this, the water generated by the reaction in the fatty acid phase, which is the continuous phase, is added as a dispersed phase, which is excessive. It was conceived to increase the esterification rate by moving to the glycerin droplet side. As a result of the study, it was found that by performing the reaction in the glycerin excess region, the dehydration rate was increased and the esterification rate was increased as compared with the conventional dehydration under reduced pressure.

【0018】更に本発明方法を好適に実施するために
は、反応後半においてはモノグリセリド濃度が増加し、
目的生成物であるジグリセリドが減少するという知見に
基づき、ジグリセリド濃度を高めた状態で、好ましくは
ジグリセリド濃度がピークに達したところで反応を停止
し、脂肪酸相に不溶である生成水を含有したグリセリン
を遠心分離若しくは静置分離にて除去し、得られた軽液
である脂肪酸相のみで再度減圧、並びにモレキュラシー
ブス乾燥気流等の脱水法を用い、可及的に生成水を系外
に除去することにより反応を進行させ、ジグリセリド反
応液を得ることができたのである。
Further, in order to carry out the method of the present invention suitably, the concentration of monoglyceride increases in the latter half of the reaction,
Based on the finding that diglyceride, which is the target product, is reduced, the reaction is stopped when the diglyceride concentration reaches a peak, preferably in a state where the diglyceride concentration reaches a peak, and glycerin containing product water that is insoluble in the fatty acid phase is removed. Remove by centrifugation or standing separation, remove the water as much as possible out of the system by depressurizing again only with the obtained fatty acid phase, which is a light liquid, and using a dehydration method such as molecular sieves dry air flow. The reaction was allowed to proceed to obtain a diglyceride reaction solution.

【0019】即ち、上記のようなグリセリン過剰域反応
と脱水反応とを組み合わせた本発明の方法により従来の
方法に比べてエステル合成に要する時間が大幅に短縮で
き、高濃度のジグリセリドを効率良く製造できるのであ
る。
That is, according to the method of the present invention in which the above-mentioned glycerin excess reaction and dehydration reaction are combined, the time required for ester synthesis can be greatly reduced as compared with the conventional method, and a high concentration of diglyceride can be produced efficiently. You can.

【0020】以下本発明について詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0021】本発明で使用する脂肪酸は、炭素数2〜22
個の飽和または不飽和の脂肪酸であり、例えば酪酸、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、パルミチン酸、ゾーマリン酸、ステアリン酸、
オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、
アラキドン酸、ガドレン酸、アラキン酸、ベヘン酸、エ
ルカ酸などを用いることができる。これらの脂肪酸は単
独または2種以上混合して用いることができる。
The fatty acid used in the present invention has 2 to 22 carbon atoms.
Saturated or unsaturated fatty acids, such as butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecanoic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, zomaric acid, stearic acid,
Oleic acid, elaidic acid, linoleic acid, linolenic acid,
Arachidonic acid, gadrenic acid, arachinic acid, behenic acid, erucic acid and the like can be used. These fatty acids can be used alone or in combination of two or more.

【0022】本発明においては、固定化1,3 位選択的リ
パーゼまたは菌体内1,3 位選択的リパーゼの存在下で反
応を行うことが好ましく、固定化1,3 位選択的リパーゼ
は1,3 位選択的リパーゼを公知の方法で固定化すること
により得られる。固定化のための公知の方法は例えば
「固定化酵素」千畑一郎編集、講談社刊、9〜85頁及び
「固定化生体触媒」千畑一郎編集、講談社刊、12〜101
頁に記載されているが、イオン交換樹脂により固定化す
る方法が好ましいものとして例示される。固定化に用い
られる1,3 位選択的リパーゼとしては、リゾプス(Rhizo
pus)属、アスペルギルス(Aspergillus) 属、ムコール属
(Mucor) 属等の微生物由来のリパーゼ、膵臓リパーゼ等
がある。例えばリゾプス・デレマー(Rhizopus delema
r)、リゾプス・ジャポニカス(Rhizopus japonicus)、リ
ゾプス・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(Mu-cor javanicus)、ムコール・ミーハイ(Mucor mie
hei)などを起源とするリパーゼを使用することができ
る。市販の固定化1,3 位選択的リパーゼとしては、ノボ
・インダストリー・A・S社製の商品名「Lipozyme3A」
がある。菌体内1,3 位選択的リパーゼは、微生物菌体に
1,3 位選択的リパーゼが吸着または結合したもので、市
販品としては、大阪細菌研究所製の商品名「オリパー
ゼ」がある。これらの固定化もしくは菌体内リパーゼは
減圧条件でもその特性を維持するため、保水力を示すも
のである必要がある。このためには、特にイオン交換樹
脂で固定化したリパーゼが好ましい。
In the present invention, the reaction is preferably performed in the presence of immobilized 1,3-position selective lipase or intracellular 1,3-position selective lipase. It can be obtained by immobilizing the 3-position selective lipase by a known method. Known methods for immobilization include, for example, "Immobilized Enzyme" edited by Ichiro Chibatake, Kodansha, pp. 9-85 and "Immobilized Biocatalyst" edited by Ichiro Chibatake, Kodansha, 12-101.
On the page, a method of immobilizing with an ion exchange resin is exemplified as a preferable method. As the 1,3-selective lipase used for immobilization, Rhizops (Rhizo
pus), Aspergillus, Mucor
Lipases derived from microorganisms of the genus (Mucor), pancreatic lipase, and the like. For example, Rhizopus delema
r), Rhizopus japonicus, Rhizopus niveus, Aspergillus niger, Mu-cor javanicus, Mucor mie
lipases of origin such as hei) can be used. Commercially available immobilized 1,3-position selective lipase is "Lipozyme3A" (trade name, manufactured by Novo Industries AS)
There is. Intracellular 1,3-position selective lipase is
1,3-position-selective lipase is adsorbed or bound, and a commercial product is "Olipase" (trade name, manufactured by Osaka Bacteria Research Institute). These immobilized or intracellular lipases need to exhibit a water retention ability in order to maintain their properties even under reduced pressure conditions. For this purpose, lipase immobilized with an ion exchange resin is particularly preferable.

【0023】本発明のより具体的な好ましい方法は以下
に示す通りである。
A more specific preferred method of the present invention is as follows.

【0024】まず炭素数2〜22の飽和もしくは不飽和脂
肪酸とグリセリンとを、グリセリンを脂肪酸に対して等
モル以上加えて反応を行なう。好ましくは脂肪酸1モル
に対し、グリセリン1 〜50モル、より好ましくは1.25〜
3.33モルとなるように添加し、更に前記のリパーゼ製剤
を添加した混合物を20℃〜100 ℃、好ましくは40〜70℃
で反応を行う。脂肪酸に対するグリセリンのモル比は高
い程反応場の水分は低くなり、エステル化速度は増加す
るが、50モルを超えるような大過剰に加える場合連続相
と分散相の転移が起き、反応終了後不溶含水グリセリン
の分離に負荷がかかり、反応槽の大きさが大きくなるな
どの不利益が生ずるため好ましくない。
First, a saturated or unsaturated fatty acid having 2 to 22 carbon atoms and glycerin are reacted by adding glycerin in an equimolar amount or more to the fatty acid. Glycerin is preferably 1 to 50 mol, more preferably 1.25 to 1 mol per mol of fatty acid.
3.33 mol, and the mixture to which the lipase preparation was further added was 20 ° C to 100 ° C, preferably 40 to 70 ° C.
To carry out the reaction. The higher the molar ratio of glycerin to fatty acid, the lower the water content in the reaction field and the higher the esterification rate.However, when added in a large excess exceeding 50 moles, the transition between the continuous phase and the dispersed phase occurs, and the reaction becomes insoluble after the end of the reaction. A load is imposed on the separation of the hydrated glycerin, and disadvantages such as an increase in the size of the reaction tank occur, which is not preferable.

【0025】反応系はリパーゼ製剤に含まれる水分を除
き、実質的に非水系で行う。またヘキサン、オクタン、
石油エーテル等の溶剤を用いることもできるが、その除
去、精製を考えると、溶剤を用いない方が好ましい。リ
パーゼ製剤に含まれる水分は0.1 〜20重量%、好ましく
は2〜6重量%である。
The reaction system is substantially non-aqueous except for the water contained in the lipase preparation. Hexane, octane,
Although a solvent such as petroleum ether can be used, it is preferable not to use a solvent in consideration of its removal and purification. The water content of the lipase preparation is 0.1 to 20% by weight, preferably 2 to 6% by weight.

【0026】反応経時組成は、グリセリン過剰存在下で
あるため反応後半においてグリセロリシス反応が起こ
り、目的生成物であるジグリセリドからモノグリセリド
に平衡が移行してしまう。従ってそのような領域でリパ
ーゼ製剤を濾別し、脂肪酸相に不溶解である生成水を含
水したグリセリンを遠心分離あるいは静置分離により除
去する。除去した含水グリセリンはエバポレーターで減
圧蒸留し原料グリセリンとして再使用することができ
る。また分離したリパーゼ製剤は繰り返し反応に用いる
ことができる。
Since the composition over time of the reaction is in the presence of excess glycerin, a glycerolysis reaction occurs in the latter half of the reaction, and the equilibrium shifts from the target product, diglyceride, to monoglyceride. Therefore, the lipase preparation is filtered off in such a region, and glycerin containing water produced, which is insoluble in the fatty acid phase, is removed by centrifugation or standing separation. The removed water-containing glycerin can be reused as raw glycerin by distillation under reduced pressure with an evaporator. The separated lipase preparation can be used repeatedly for the reaction.

【0027】以上の反応は常圧下で充分エステル化反応
は進行するが、可及的に生成水を除去する方法と並用し
てもよい。
In the above reaction, the esterification reaction proceeds sufficiently under normal pressure, but it may be used together with a method for removing generated water as much as possible.

【0028】得られた脂肪酸相はよりジグリセリド濃度
を高める為、可及的に生成水を除去する状態において前
記リパーゼ製剤を用い更にエステル化反応を行う。
In order to further increase the diglyceride concentration of the obtained fatty acid phase, the esterification reaction is further carried out using the lipase preparation in a state in which generated water is removed as much as possible.

【0029】以上の2段反応終了後、反応物よりリパー
ゼ製剤を濾別し、未反応の脂肪酸及びモノグリセリドは
分子蒸留等、従来周知の分離・精製手段を単独又は適宜
併用することにより容易に除去することができる。かく
して精製ジグリセリドが高純度で収率良く得られる。ま
た、分離したリパーゼ製剤は繰り返し反応に用いること
ができる。
After the completion of the above two-stage reaction, the lipase preparation is separated from the reaction product by filtration, and unreacted fatty acids and monoglycerides are easily removed by conventional or well-known separation and purification means such as molecular distillation alone or in combination. can do. Thus, purified diglyceride can be obtained with high purity and high yield. Further, the separated lipase preparation can be repeatedly used for the reaction.

【0030】このジグリセリド製造プロセスを連続化す
る事により本発明をより効果的に応用できる。即ち図1
に示すようなプロセスとなる。
By making this diglyceride production process continuous, the present invention can be more effectively applied. That is, FIG.
The process is as shown in the following.

【0031】グリセリン過剰域での反応は6から原料脂
肪酸、7からグリセリンを仕込み、リパーゼ製剤13を充
填した反応塔1を流通管式反応器とし連続的に反応を行
う。即ち、これにより酵素濃度を飛躍的に増大すること
が可能であり、反応速度の増大による装置のコンパクト
化、高効率化、並びに副生物であるトリグリセリドの抑
制などの効果がある。ジグリセリド製造法における従来
技術(特開昭62−25987 号)では脂肪酸1モルに対し0.
45〜1モルのグリセリンを用いた1段反応である為、流
通管式反応器を用いた場合、直ちに反応が平衡に達し、
低反応率しか得られない。
In the reaction in the glycerin excess region, the reaction is continuously carried out using a reaction tower 1 charged with 6 as a starting fatty acid and 7 with glycerin and filled with a lipase preparation 13 as a flow tube reactor. That is, this makes it possible to dramatically increase the enzyme concentration, and has effects such as downsizing of the apparatus by increasing the reaction rate, increasing the efficiency, and suppressing triglyceride as a by-product. In the prior art in the diglyceride production method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-25987), 0.1 mol per 1 mol of fatty acid is used.
Since it is a one-stage reaction using 45 to 1 mol of glycerin, when a flow tube type reactor is used, the reaction immediately reaches equilibrium,
Only low reaction rates are obtained.

【0032】次に脂肪酸相に不溶な含水グリセリン9は
遠心分離器2により連続的に分離し含水グリセリンは減
圧蒸留器5により蒸留し、原料グリセリン10として再使
用する。尚、含水グリセリンの分離は比重差により短期
間で分離するため静置分離により分離してもよい。
Next, the hydrated glycerin 9 insoluble in the fatty acid phase is continuously separated by the centrifugal separator 2, and the hydrated glycerin is distilled by the vacuum evaporator 5 and reused as the raw material glycerin 10. The hydrated glycerin may be separated by stationary separation in order to separate the glycerin in a short period of time due to a difference in specific gravity.

【0033】脂肪酸相の脱水反応は脱水器3とリパーゼ
製剤14を充填した反応塔4を循環することにより反応を
進行させ、連続槽型反応器として連続処理し、出口8か
ら反応終了品を得る。尚、11及び12は真空ラインであ
る。
In the dehydration reaction of the fatty acid phase, the reaction proceeds by circulating through the dehydrator 3 and the reaction tower 4 filled with the lipase preparation 14, and is continuously processed as a continuous tank type reactor to obtain a reaction finished product from the outlet 8. . In addition, 11 and 12 are vacuum lines.

【0034】[0034]

【実施例】以下に、本発明を実施例、比較例をもって詳
細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0035】実施例1 1,3位選択的リパーゼである市販リパーゼ製剤〔リゾプ
ス・ジャポニカス(Rhi-zopus japonicus)起源のリパー
ゼ、商品名「リリパーゼA−10」、長瀬産業社製〕を中
村らによる固定化方法(特開平1−174384号) により固
定化して得た固定化リパーゼ10g、オレイン酸100 g
(0.357mol)及びグリセリン43.8g(0.476mol)を混合し40
℃でかきまぜ、1.4 時間反応を行った。反応終了後固定
化リパーゼを濾別した後、不溶グリセリンを遠心分離で
除き、残った脂肪酸相の一部をアルカリ滴定することに
よりエステル合成率を求めた。又、サンプルを一部取
り、トリメチルシリル化してガスクロマトグラフィーに
よりトリグリセリド、ジグリセリド及びモノグリセリド
の組成を求めた。その結果は第1反応として表1に示し
た。
Example 1 A commercially available lipase preparation (lipase derived from Rhi-zopus japonicus, trade name "Lipase A-10", manufactured by Nagase & Co., Ltd., manufactured by Nagase & Co., Ltd.), which is a 1,3-position selective lipase, was prepared by Nakamura et al. G of immobilized lipase and 100 g of oleic acid obtained by immobilization according to the method (JP-A-1-174384).
(0.357 mol) and 43.8 g (0.476 mol) of glycerin,
The mixture was stirred at ℃ and reacted for 1.4 hours. After completion of the reaction, the immobilized lipase was separated by filtration, insoluble glycerin was removed by centrifugation, and a part of the remaining fatty acid phase was subjected to alkali titration to determine the ester synthesis rate. Further, a sample was partially taken, trimethylsilylated, and the composition of triglyceride, diglyceride and monoglyceride was determined by gas chromatography. The results are shown in Table 1 as the first reaction.

【0036】次にこの反応液100 gに上記固定化リパー
ゼ10gを混合し40℃でかきまぜ1.5時間反応を行った。
反応の際、ジグリセリド濃度を高めるため5mmHgに系内
を減圧にした。反応後固定化リパーゼを濾別した後、上
記方法にてエステル合成率及びグリセリド組成を求め
た。その結果は第2反応として表1に示した。
Next, 10 g of the above-mentioned immobilized lipase was mixed with 100 g of the reaction solution, and the mixture was stirred at 40 ° C. and reacted for 1.5 hours.
During the reaction, the pressure in the system was reduced to 5 mmHg in order to increase the diglyceride concentration. After the reaction, the immobilized lipase was separated by filtration, and then the ester synthesis rate and the glyceride composition were determined by the above method. The results are shown in Table 1 as the second reaction.

【0037】実施例2 実施例1の固定化リパーゼ10g、オレイン酸100 g(0.3
57mol)、グリセリン65.7g(0.714mol)を混合し40℃でか
きまぜ1.6 時間反応を行った。以下実施例1と同じ操作
により第2反応を1.0 時間行った。その結果を表1に示
す。
Example 2 10 g of the immobilized lipase of Example 1 and 100 g of oleic acid (0.3 g
57 mol) and 65.7 g (0.714 mol) of glycerin were mixed and stirred at 40 ° C. to carry out a reaction for 1.6 hours. Thereafter, the second reaction was carried out for 1.0 hour in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0038】実施例3 実施例1の固定化リパーゼ10g、オレイン酸100g(0.35
7mol)、グリセリン100g(1.087mol)を混合し40℃でかき
まぜ1.8 時間反応を行った。以下実施例1と同じ操作に
より第2反応を0.5 時間行った。その結果を表1に示
す。
Example 3 10 g of the immobilized lipase of Example 1 and 100 g of oleic acid (0.35
7 mol) and 100 g (1.087 mol) of glycerin, and the mixture was stirred at 40 ° C. and reacted for 1.8 hours. Thereafter, the second reaction was carried out for 0.5 hour in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0039】比較例1 実施例1の固定化リパーゼ10g、オレイン酸100 g(0.3
57mol)、グリセリン16.4g(0.179mol)を混合し40℃でか
きまぜ系内を5mmHgに減圧した状態で6.5 時間反応を行
った。その結果を表1に示す。
Comparative Example 1 10 g of the immobilized lipase of Example 1 and 100 g of oleic acid (0.3 g
57 mol) and 16.4 g (0.179 mol) of glycerin were mixed and stirred at 40 ° C., and the reaction was carried out for 6.5 hours under reduced pressure of 5 mmHg in the system. Table 1 shows the results.

【0040】比較例2 比較例1において、反応時間を3.0 時間とする以外は比
較例1と全く同様の反応行った。その結果を表1に示
す。
Comparative Example 2 The same reaction as in Comparative Example 1 was carried out except that the reaction time was changed to 3.0 hours. Table 1 shows the results.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】実施例4 実施例1の固定化リパーゼ560 gを図1に示す反応塔1
に投入しオレイン酸を仕込み口6から1590g/hrで、ま
たグリセリンを仕込み口7から1050g/hrで流通反応さ
せる。定常状態後反応液をサンプリングし、遠心分離後
上層を前述の測定法にてエステル合成率を測定した結果
を第1反応品として表2に示す。
Example 4 560 g of the immobilized lipase of Example 1 was added to the reaction column 1 shown in FIG.
And oleic acid is flowed through the charging port 6 at 1590 g / hr and glycerin is flowed through the charging port 7 at 1050 g / hr. After the steady state, the reaction solution was sampled, and after centrifugation, the upper layer was measured for the ester synthesis rate by the above-mentioned measurement method. The results are shown in Table 2 as the first reaction product.

【0043】流通管反応塔1から出た反応液を遠心分離
器2により遠心分離し得られた第1反応品を脱水器3に
3kg入れ、固定化リパーゼ400 gを充填した反応塔4を
通し脱水器3に戻す、即ち循環することにより反応を進
行させる。又、脱水器3に第1反応品を1840g/hrで連
続的に仕込み脱水器滞留液量を一定にしながら第2反応
品を出口8より抜き出す。反応の際ジグリセリド濃度を
高めるため5mmHgに脱水器3内を減圧にした。第2反応
品のエステル合成率を表2に並記する。
The first reaction product obtained by centrifuging the reaction solution discharged from the reaction tower 1 by the centrifugal separator 2 was placed in a dehydrator 3 at 3 kg, and passed through the reaction tower 4 filled with 400 g of immobilized lipase. The reaction proceeds by returning to the dehydrator 3, that is, by circulating. Further, the first reaction product is continuously charged into the dehydrator 3 at 1840 g / hr, and the second reaction product is withdrawn from the outlet 8 while keeping the amount of liquid retained in the dehydrator constant. During the reaction, the pressure in the dehydrator 3 was reduced to 5 mmHg in order to increase the diglyceride concentration. Table 2 shows the ester synthesis ratio of the second reaction product.

【0044】比較例3 実施例4における第2反応方法のみで連続反応を行な
う。プロセスは図2のようになる。即ち、オレイン酸を
仕込み口24から1460g/hrで、またグリセリンを仕込み
口25から240 g/hrで脱水器15に仕込み、固定化リパー
ゼ21を充填した反応塔18を通し脱水器15に戻し、脱水器
15の滞留量が一定になるよう液を抜き出す。この反応液
26のエステル合成率を表2に示す。
Comparative Example 3 A continuous reaction is carried out only by the second reaction method in Example 4. The process is as shown in FIG. That is, oleic acid was charged into the dehydrator 15 from the charging port 24 at 1460 g / hr and glycerin was charged from the charging port 25 at 240 g / hr, and returned to the dehydrator 15 through the reaction tower 18 filled with immobilized lipase 21. Dehydrator
Drain the liquid so that the amount of retention in step 15 is constant. This reaction solution
Table 2 shows the ester synthesis rates of 26.

【0045】又、この反応液26はエステル合成率が低い
為、同様に次の脱水器16、固定化リパーゼ22を充填した
反応器19に連続的に供給する。同様方法により得られた
反応液27のエステル合成率を表2に示す。
Since the reaction solution 26 has a low ester synthesis rate, it is similarly continuously supplied to the next dehydrator 16 and the reactor 19 filled with the immobilized lipase 22. Table 2 shows the ester synthesis rate of the reaction solution 27 obtained by the same method.

【0046】同様に、この反応液27を次の脱水器17、固
定化リパーゼ23を充填した反応器20に連続供給した結果
を反応液28として表2に示す。
Similarly, the result of continuously supplying the reaction solution 27 to the next dehydrator 17 and the reactor 20 filled with the immobilized lipase 23 is shown in Table 2 as a reaction solution 28.

【0047】脱水器15、16、17は5mmHgの減圧下であ
り、反応器18、19、20にはそれぞれ400 gの固定化リパ
ーゼ21、22、23を充填する。又、それぞれの系内滞留量
は3kgである。尚、29, 30, 31は真空ラインである。
The dehydrators 15, 16, 17 are under a reduced pressure of 5 mmHg, and the reactors 18, 19, 20 are filled with 400 g of the immobilized lipase 21, 22, 23, respectively. In addition, the retention amount in each system is 3 kg. 29, 30, 31 are vacuum lines.

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明の製造法によれば従来提案の酵素
法に比較して脱水効率がよくエステル化反応速度を増加
することができる。
According to the production method of the present invention, the dehydration efficiency is higher and the esterification reaction rate can be increased as compared with the conventionally proposed enzymatic method.

【0050】また本発明により製造プロセスを高効率な
連続システムにすることが可能であり、装置のコンパク
ト化、副生物の抑制が可能である。
Further, according to the present invention, it is possible to make the manufacturing process a continuous system with high efficiency, and it is possible to make the apparatus compact and suppress by-products.

【0051】また、本発明法では、反応生成水が多く発
生する初期段階で生成水の除去を減圧、乾燥気流、シリ
カゲル等の可及的方法を必要とせず、原料であるグリセ
リン液滴に吸水させる為、リパーゼへの影響、即ち酵素
安定性の向上が期待できる。又、反応温度は酵素安定性
を考慮し低温で反応を進行させるが、低温で生成水を除
去する従来の方法に比べグリセリンに吸水させ分離後、
含水グリセリンを高温で減圧蒸留できる本発明による製
造法の方がより省エネルギーである。
Further, in the method of the present invention, in the initial stage when a large amount of reaction product water is generated, the removal of the product water does not require any means such as reduced pressure, dry air flow, silica gel, etc. Therefore, an effect on lipase, that is, an improvement in enzyme stability can be expected. In addition, the reaction temperature proceeds at a low temperature in consideration of enzyme stability, but compared with the conventional method of removing generated water at a low temperature, after absorption by glycerin and separation,
The production method according to the present invention, in which hydrous glycerin can be distilled at a high temperature under reduced pressure, is more energy-saving.

【0052】また工業化計画の際、減圧法によると脱水
速度は脱水器液深並びに撹拌強度の影響を受けるが、本
発明法によればその影響を考慮する必要はない。
In the industrialization plan, the dehydration rate is affected by the dehydrator liquid depth and the stirring intensity according to the decompression method. However, according to the method of the present invention, it is not necessary to consider the influence.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の製造方法の好ましいプロセスを示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a preferred process of the manufacturing method of the present invention.

【図2】比較例3で用いた製造方法のプロセスを示す図
である。
FIG. 2 is a view showing a process of a manufacturing method used in Comparative Example 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:反応塔 2:遠心分離器 3:脱水器 4:反応塔 5:蒸留器 6:原料脂肪酸仕込み口 7:原料グリセリン仕込み口 8:反応終了品出口 9:含水グリセリン出口 10:蒸留後回収グリセリン 11:真空ライン 12:真空ライン 13:固定化リパーゼ 14:固定化リパーゼ 15:脱水器 16:脱水器 17:脱水器 18:反応塔 19:反応塔 20:反応塔 21:固定化リパーゼ 22:固定化リパーゼ 23:固定化リパーゼ 24:原料脂肪酸仕込み口 25:原料グリセリン仕込み口 26:反応液 27:反応液 28:反応液 29:真空ライン 30:真空ライン 31:真空ライン 1: Reaction tower 2: Centrifuge 3: Dehydrator 4: Reaction tower 5: Distiller 6: Raw material fatty acid charging port 7: Raw material glycerin charging port 8: Reaction finished product outlet 9: Hydrous glycerin outlet 10: Glycerin recovered after distillation 11: vacuum line 12: vacuum line 13: immobilized lipase 14: immobilized lipase 15: dehydrator 16: dehydrator 17: dehydrator 18: reaction tower 19: reaction tower 20: reaction tower 21: immobilized lipase 22: immobilization Immobilized lipase 23: Immobilized lipase 24: Raw material fatty acid inlet 25: Raw material glycerin inlet 26: Reaction solution 27: Reaction solution 28: Reaction solution 29: Vacuum line 30: Vacuum line 31: Vacuum line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−183396(JP,A) 特開 昭61−247390(JP,A) 特開 平1−71495(JP,A) 特開 昭62−25987(JP,A) 特開 昭63−133992(JP,A) 特開 昭62−19090(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12P 7/64 BIOSIS(DIALOG) CA(STN) JICSTファイル(JOIS) REGISTRY(STN) WPI(DIALOG)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-183396 (JP, A) JP-A-61-247390 (JP, A) JP-A-1-71495 (JP, A) JP-A-62-1987 25987 (JP, A) JP-A-63-133992 (JP, A) JP-A-62-19090 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C12P 7/64 BIOSIS ( DIALOG) CA (STN) JICST file (JOIS) REGISTRY (STN) WPI (DIALOG)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 炭素数2〜22の飽和もしくは不飽和脂肪
酸とグリセリンとのエステル合成反応において、グリセ
リンを該脂肪酸に対して等モル以上加え反応を行ない
(以下、グリセリン過剰域反応という)、生成目的物で
あるジグリセリド濃度を高めた状態で反応を停止し、不
溶グリセリンを分離し、その後脱水しながら更に反応を
行う(以下脱水反応という)ことを特徴とするジグリセ
リドの製造法。
In an ester synthesis reaction between a saturated or unsaturated fatty acid having 2 to 22 carbon atoms and glycerin, glycerin is added to the fatty acid in an equimolar amount or more to carry out a reaction (hereinafter, referred to as a glycerin excess zone reaction). A process for producing a diglyceride, comprising stopping the reaction in a state where the concentration of a target diglyceride is increased, separating insoluble glycerin, and further performing the reaction while dehydrating (hereinafter referred to as a dehydration reaction).
【請求項2】 炭素数2〜22の飽和もしくは不飽和脂肪
酸とグリセリンとの添加割合が該脂肪酸1モルに対し、
グリセリン1〜50モルである請求項1記載のジグリセリ
ドの製造法。
2. The addition ratio of a saturated or unsaturated fatty acid having 2 to 22 carbon atoms and glycerin to 1 mole of the fatty acid is
The method for producing diglyceride according to claim 1, wherein the amount of glycerin is 1 to 50 mol.
【請求項3】 固定化リパーゼまたは菌体内リパーゼの
存在下で反応を行う請求項1又は2記載のジグリセリド
の製造法。
3. The method for producing diglyceride according to claim 1, wherein the reaction is performed in the presence of immobilized lipase or intracellular lipase.
【請求項4】 固定化リパーゼまたは菌体内リパーゼを
管に充填し、グリセリン過剰域での反応においては流通
管反応器として1passで連続的に処理し、又、後段の脱
水反応においては脱水器と酵素充填器を循環し、脱水器
を減圧にすることにより脱水反応を行ない、連続槽型反
応器として連続的に反応を行なう請求項3記載のジグリ
セリドの製造法。
4. A tube filled with immobilized lipase or intracellular lipase, which is continuously treated in one pass as a flow tube reactor in a reaction in an excess glycerin region, and a dehydrator in a subsequent dehydration reaction. 4. The method for producing diglyceride according to claim 3, wherein a dehydration reaction is carried out by circulating the enzyme filler and depressurizing the dehydrator to conduct the reaction continuously as a continuous tank reactor.
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