JP3186774B2 - 酵素によるエステル化法 - Google Patents
酵素によるエステル化法Info
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Description
の炭素原子を有する脂肪族、飽和又は不飽和、直鎖又は
分枝鎖モノカルボン酸と多価アルコールのモノエステル
を製造する方法に関する。
場合、十分にエステル化されたポリオールと、モノエス
テル、ジエステルなど、種々の程度に部分的にエステル
化されたポリオールを含む混合物が形成される。
にモノエステルを得ることは非常に難しいことであっ
た。
便な方法を開発するために、これまで多くの研究が行わ
れてきた。酵素的な触媒法は、非酵素的な触媒法同様、
研究されてきた。酵素的な触媒法を使用した、この課題
を研究するための種々の方法の概説が、U.T.Bornscheue
r著、“Enzyme and Microbial Technology"、17、578頁
乃至586頁(1995)に記載されている。
を有する酵素を使用したこのような方法の例は、欧州特
許明細書EP−B−0,215,038号(ノボ・インダストリ(N
ovo Industri)A/S)に記載されている。この発明に
は、モノグリセリドの製造法が記載されており、初めに
グリセロールの二つの水酸基をイソプロピリデングリセ
ロール又はグリセロールジエチルケタールのようなケタ
ール又はアセタールへ変換することによりブロックす
る。次に、このケタール又はアセタールを、エステラー
ゼの存在下でカルボン酸又はカルボン酸エステルと反応
させる。次にアセタール又はケタール保護基を、得られ
るエステルから酸触媒により除去し、モノグリセリドを
生成する。しかし、この合成は、煩わしい経路を構成す
る。すなわち、初めに、グリセロール分子の二つの近接
した水酸基を、化学的反応を含んでブロックすることを
必要とし、次にブロック基を、最終的な脱保護工程で除
去しなければならない。
り、モノグリセリドの高い収量と最小限の量のジエステ
ル又はより高次のエステルをもたらす、高アルコールの
脂肪酸モノエステルを製造する、簡単な酵素的方法が必
要とされている。
い群は、ジャガイモの塊茎に見出される脂質アシルヒド
ロラーゼ活性を有する。脂質アシルヒドロラーゼは、例
えば、モノグリセリド、ジグリセリド、及びリン脂質等
の天然の脂質の範囲の脱アシル化(加水分解)を触媒す
る活性を有することのみが知られている(Biochem.J.12
1(3)、379頁乃至390頁(1971))。
長鎖一価アルコールのワックスエステルの形成のために
使用することは保証されている(S.Dennis及びT.Gallia
rd、Phytochemistry 13[11]、2469頁乃至2473頁[197
4年])。モノグリセリドのようなポリオールモノエス
テルの合成が示唆されず、又提案されてもいないことは
驚くべきである。
質アシルヒドロラーゼが、脂肪族カルボン酸及び多価ア
ルコールのモノエステル化の酵素的生成に特に適するこ
とを発見した。この酵素は、十分に手に入る原料から比
較的容易に得られるため、良好な量で入手可能である。
塊茎は前記の酵素を最も多く含むが、ジャガイモの植物
体の他の部分でもより少ない量で見つけることができ
る。この酵素は、遺伝子工学技術によっても得ることが
できる。
和又は不飽和、直鎖又は分枝鎖C2乃至C24モノカルボン
酸及び多価アルコールのモノエステルを製造する方法に
関し、酵素はジャガイモの脂質アシルヒドロラーゼであ
り、ヒドロラーゼはジャガイモから得られるか、又は基
質特異性により同定されることを意味する。前記の酵素
特異性は、モノグリセリドの形成を触媒する。より高次
のエステルも形成されるが、非常に少量でのみ存在す
る。
ル化が進行するときのアシルグリセロール含量の増加を
示す。MGはモノグリセリドであり、DGはジグリセリドで
ある。温度は40℃、水の含量は3.3重量%である。
ル化が、真空を使用して進行するとき、及び使用しない
で進行するときのアシルグリセロール含量の増加を示
す。MGはモノグリセリドであり、DGはジグリセリドであ
る。
ボン酸を使用することが好ましい。
ピレングリコール、ジプロピレングリコールなどのグリ
コールのような二価アルコール、グリセロールのような
三価アルコール、ジグリセロールのような四価アルコー
ル、五価アルコール、糖アルコール及びさらなる糖のよ
うな六価アルコール、アルキルグリコシドのような糖ア
ルキルエーテル、及びこれらの混合物からなる群から選
択されることが好ましい。グリセロール、ジグリセロー
ル、及び、エチルグリコシドのようなC1乃至C18アルキ
ルグリコシドを使用することが好ましい。
茎から分離された蛋白抽出物の形で使用することがで
き、抽出物は濃縮することが可能である。ジャガイモか
ら抽出された特定のアシルヒドロラーゼは、パタチンと
して周知である。蛋白抽出物は、ジャガイモの葉から得
ることもできる。蛋白は、遺伝子工学技術を使用しても
得られる。パタチンをコードする遺伝子は、クローニン
グに成功している。したがって、遺伝子的に改良された
酵母又は菌を使用して高収量でパタチンを発酵的に生成
することも可能である。
満、より好ましくは0.01乃至5重量%を保つ。好ましい
態様においては、反応中に生成した水を除去する。これ
は、浸透気化及び真空蒸発のような当技術分野に周知の
いずれかの技術を使用して成される。
℃の間である。
リセリドの品質を高めるためにも適している。したがっ
て、本発明のもう一つの態様は、上記と同様の条件下
で、グリセロールと触媒量のジャガイモの脂質アシルヒ
ドロラーゼの存在下で、粗モノグリセリドを反応させる
ことを含む粗いモノグリセリドの脱酸の方法である。
うな固定された形でも有効に使用することができる。
洗浄し、皮を剥き、楔形にそぎ、すぐに10重量%のポリ
ビニルポリピロリドン(PVPP)(シグマ・ケミカル・コ
(Sigma Chemical Co.))を含む0.01重量%のピロ亜硫
酸ナトリウム溶液へ浸漬した。水性混合物及びPVPPを排
出した後、楔形のジャガイモをプラスチック・バッグへ
入れ、−18℃で冷凍した。
%のピロ亜硫酸ナトリウム及び1重量%のPVPPを含む、
1.5lの100mMリン酸緩衝液(pH7.0)で1分間4℃でワリ
ング(Waring)混合器で均一化させた。均一化されたも
のを、3層のムスリンを通過させて濾過し、濾過物を8,
000gで30分間遠心分離した。上清を一晩4℃で10lの脱
イオン水で透析した。得られた透析された混合物18,000
gで遠心分離し、上清をシェル(shell)凍結し、凍結乾
燥機を使用して約100mlの容積へ減少させた。濃縮され
た溶液を解凍した後、18,000gで1時間遠心分離し、上
清をシェル凍結させ、凍結乾燥して約50重量%の蛋白を
含む粉末(7.2g)を得た。
drich Chemical Co.)の製品)(1.41g=5mmol)、グリ
セロール(プリセリン(Pricerine)(登録商標)909
8、ユニケマ・インターナショナル(Unichema internat
ional)の製品)(0.56g=6.1mmol)、ジャガイモの蛋
白抽出物(100mg)、及び種々の量の水(0乃至70μ
l)を含む混合物を、種々の温度(40乃至60℃)で栓付
き試験管内で撹拌した。GC及びTLCによる分析のため
に、サンプルを周期的に反応混合物から採取した。
す。反応の主要な生成物はモノグリセリド(MG)であ
り、低レベルでのみジグリセリド(DG)を含む。TLCに
よる最終的な生成物の例は、トリグリセリドが形成され
なかったことを示した。
間後に形成された生成物の組成を示す。表Iは、進行曲
線から計算された初期の反応速度をも示す。反応速度
は、1分当たり、抽出物1g当たりの生成物のμmolで表
されている。40℃での水の添加は、最終的な生成物の収
量にあまり影響を示さなかったが、初期の反応速度を僅
かに刺激した。反応温度の上昇は、初期の反応速度を高
めた。3.3重量%の水で、50℃での変換の最大値が観察
された。60℃では、初期の反応速度はより高いが、最終
的な変換はより低く、これは、酵素の不活性化が、この
ように上昇された温度での反応の間に生じることを示唆
している。50℃で、3.3重量%の水と75%のオレイン酸
が、96mol%のMG及び4mol%のDGからなるアシルグリセ
ロール混合物へ変換された。
ロール形成の速度は非常に低い(60℃で抽出物1g当たり
<0.01μmol/分)。
合成 オレイン酸(1.5g=5.32mmol)、グリセロール(0.57
g=6.2mmol)、水(70μl)、及びジャガイモの蛋白抽
出物(100mg)の混合物を、50℃で撹拌し、油圧式ポン
プを使用して真空(<50mbar)を系に適用した。比較の
ために、同様の反応を、真空を使用せずに栓付き試験管
で実験した。GCによる分析のために、サンプルを周期的
に反応混合物から採取した。反応の進行曲線を第2図に
示す。真空下で実施された反応は、72時間後、4.43mmol
のMG及び0.10mmolのDGを形成した。87%のオレイン酸が
アシルグリセロールへ変換された。比較の反応では、72
時間後に3.51mmolのMG及び0.14mmolのDGが形成された。
オレイン酸のアシルグリセロールへの最終的は変換は71
%であった。
(70μl)及びジャガイモの蛋白抽出物(50mg)の混合
物を栓付き試験管内で種々の温度で撹拌した。6時間後
に形成された生成物をGCで分析した。表2は、種々の飽
和及び不飽和脂肪酸でのモノ−及びジグリセリドの収量
を示す。長鎖脂肪酸では、反応体を溶解させるために高
い反応温度(70℃)が必要であった。おそらく高い反応
温度での蛋白触媒の不活性化のために、より低いMGの収
量が得られた。
衝液(pH7.0、10mM)へ溶解した。酸で洗浄し、フラッ
クス(flux)焼成された珪藻土(1.0g)(セライト(Ce
lite)(登録商標)、マンビレ・コーポレーション(Ma
nville Corporation)の製品)を蛋白溶液へ添加した。
混合の後、濃厚なペーストを得た。このペーストを一晩
室温で真空オーブンで乾燥し、固定された酵素粉末を得
た。
7g=6.2mmol)、水(70μl)及び固定された酵素粉末
(100mg)の混合物を栓付き試験管内で40℃で48時間撹
拌した。GCによる反応生成物の分析は、3.31mmolのモノ
オレフィン及び0.24mmolのジオレフィンが形成されたこ
とを示した。固定された酵素粉末は、MG合成において有
効な触媒であることが明らかである。
ッチ・ケミカル・コの製品)(25mmol)、水(350μ
l)及びジャガイモの蛋白抽出物(500mg)を栓付き試
験管内で6時間、30℃で撹拌した。得られた反応混合物
をGCで分析した。表IIIに示された結果は、モノエステ
ルが主要な反応生成物であり、少量でのみジエステルが
形成されたことを示す。
(ユニケマ・インターナショナルの製品、92%ジグリセ
ロール、4%のグリセロール、4%の他のポリオールを
含む)(0.9g)、水(70μl)及びジャガイモの蛋白抽
出物(100mg)の混合物を50℃で撹拌し、油圧式ポンプ
を使用してこの系を真空(<50mbar)にした。48時間
後、反応を停止させ、生成物をGCにより分析した。主要
な反応生成物はジグリセロールモノエステル(2.60mmo
l)であった。より少量のジグリセロールジエステル
(0.56mmol)及びMG(0.18mmol)も又形成された。
l)、及びプロパン−1,2−ジオール又はプロパン−1,3
−ジオール(アルドリッチ・ケミカル・コの製品)(0.
38g=5mmol)、水(70μl)及びジャガイモの蛋白抽出
物(100mg)の混合物を栓付き試験管内で、35℃で24時
間撹拌した。反応生成物をCGにより分析した。プロパン
−1,2−ジオールでは0.28mmolのカプリン酸モノエステ
ルが形成され、プロパン−1,3−ジオールでは1.02mmol
のモノエステルが製造された。少量のみのジエステルし
か、反応生成物中に検出されなかった。
g)、水(70μl)及びジャガイモの蛋白抽出物(100m
g)の混合物を栓付き試験管内で、35℃で8時間撹拌し
た。得られた混合物のCGによる分析は、主要な反応生成
物はジグリセロールのカプリン酸モノエステル(1.72mm
ol)であることを示した。より少量のジグリセロールジ
エステル(0.24mmol)及びモノグリセリド(0.11mmol)
が形成された。
ニケマ・インターナショナルの製品、〜80mgのエチルグ
リコシド、7%のグルコース、及び10%のジグリコシド
を含む)(1.04g)、水(70μl)及びジャガイモの蛋
白抽出物(100mg)の混合物を栓付き試験管内で、35℃
で72時間撹拌した。得られる反応混合物のCGによる分析
は、0.21mmolのエチルグリコシドモノカプレートが生成
されたことを示した。痕跡量のみのエチルグリコシドジ
エステルしか検出されなかった。
リッチ・ケミカル・コの製品)(0.91g=5mmol)、t−
ブタノール(500μl)、水(70μl)及びジャガイモ
の蛋白抽出物(100mg)の混合物を栓付き試験管内で35
℃で72時間撹拌した。得られる反応混合物の分析は、ソ
ルビトールモノカプレート(0.12mmol)及びソルビトー
ルジカプレート(0.04mmol)が形成されたことを示し
た。
Claims (11)
- 【請求項1】脂肪族であり、飽和又は不飽和であり、直
鎖又は分枝鎖である、C2乃至C24モノカルボン酸と多価
アルコールからの酵素の存在下でのモノエステルの製造
方法であって、酵素がジャガイモの脂質アシルヒドロラ
ーゼであることを特徴とする、方法。 - 【請求項2】脂肪族飽和直鎖C6乃至C22モノカルボン酸
が使用される、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】多価アルコールが、二価アルコール、三価
アルコール、四価アルコール、五価アルコール、六価ア
ルコール、糖、糖アルキルエステル、及びこれらの混合
物からなる群から選択される、請求項1記載の方法。 - 【請求項4】多価アルコールがグリセロール又はジグリ
セロールである、請求項1記載の方法。 - 【請求項5】多価アルコールが、C1乃至C18アルキルグ
リコシドである、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】ジャガイモの脂質アシルヒドロラーゼがパ
タチンであることを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 【請求項7】ジャガイモの脂質アシルヒドロラーゼがジ
ャガイモの塊茎から分離されたジャガイモ抽出物であ
る、請求項1記載の方法。 - 【請求項8】脂質アシルヒドロラーゼが、遺伝子的に改
良された酵母又は菌を使用することにより発酵して得ら
れる、請求項1記載の方法。 - 【請求項9】反応混合物の水含量の総計が10重量%未満
である、請求項1記載の方法。 - 【請求項10】反応温度が10℃乃至90℃である、請求項
1記載の方法。 - 【請求項11】モノカルボン酸が粗モノグリセリドに存
在する遊離脂肪酸であり、多価アルコールがグリセロー
ルである請求項1記載の方法であって、25℃〜50℃の範
囲の温度で、触媒量の酸素の存在下で、グリセロールを
遊離脂肪酸でモノエステル化することにより行われる、
方法。
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