JP4446496B2

JP4446496B2 - エステル交換油脂の製造方法

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Publication number: JP4446496B2
Application number: JP02429795A
Authority: JP
Inventors: 渉松本; 洋太清水; 亘一前田; 敏幸廣川
Original assignee: Adeka Corp
Current assignee: Adeka Corp
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2025-04-07
Also published as: JPH08214890A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エステル交換油脂の製造方法、詳しくは、リパーゼを触媒としたランダムエステル交換油脂の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
油脂のエステル交換反応は、油脂の物性（口溶け性、結晶性、耐熱性等）を改質するのに有効な方法であり、最近盛んに研究が行われている。
油脂のエステル交換反応は、化学的エステル交換反応と酵素的エステル交換反応の２つに大別される。
【０００３】
化学的エステル交換反応は、カセイソーダ、ナトリウムメチラート等の触媒を用いて、原料油を高温下で反応させ、マーガリン、ショートニング等に適した油脂に改質する方法である。
この化学的エステル交換反応の特徴は、油脂の脂肪酸配列がランダム化され、位置選択性のないトリグリセリドが生成することである。しかし、化学的エステル交換反応では、触媒としてナトリウムメチラートを用いるため、反応系から触媒を除去する際に反応液を水洗する必要があり、そのときに加水分解が起こり、脂肪酸、モノグリセリド及びジグリセリドが副生し、収率の低下を招く。さらに、この化学的エステル交換反応では、ランダムエステル交換しかできず、選択的なエステル交換を行うことはできない。
【０００４】
一方、酵素的エステル交換反応は、リパーゼを触媒としてエステル交換反応を行うもので、脂肪酸、モノグリセリド及びジグリセリドの副生がなく、ほとんど収率の低下がなく、且つ、リパーゼの種類を選択することにより、１、３位選択的エステル交換及びランダムエステル交換の何れも行うことができる。
例えば、リゾプス属(Rizopus sp.) 、ムコール属(Mucor sp.) 等由来のリパーゼは、１、３位選択的エステル交換反応に利用することができ（特開昭５５−７１７９７号公報、特開昭５８−４２６９７号公報及び特開昭６３−１９８９９２号公報等参照）、キャンディダ属(Candida sp.) 、クロモバクテリウム属(Chromobacterium sp.) 等由来のリパーゼは、ランダムエステル交換反応に利用することができる（「リパーゼの基礎と応用」幸書房、平成３年７月２５日発行、第２５８〜２８９頁参照）。
【０００５】
また、特開昭６０−７８５８６号公報及び特開平１−１３７９８８号公報には、アルカリゲネス属(Alcaligenes sp.) 由来のリパーゼを用いた１、３位選択的なエステル交換反応の例が報告されているが、これを用いてランダムエステル交換を行っている例は報告されていない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、１、３位選択性を有するリパーゼを用いたランダムエステル交換油脂の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究を行った結果、触媒として特定の１、３位選択性を有するリパーゼを用い且つエステル交換反応の反応率を制御することにより、上記目的が達成されることを知見した。
【０００８】
本発明は、上記知見に基づきなされたもので、１、３位選択性を有するアルカリゲネス属由来のリパーゼを触媒として用いた、油脂のエステル交換反応において、１、３位選択性がなくなり、ランダム化を起こすまで反応を行って、反応率を８０％以上にすることにより、ランダムエステル交換を行うことを特徴とするエステル交換油脂の製造方法を提供するものである。
【０００９】
以下、本発明のエステル交換油脂の製造方法を詳細に説明する。
本発明で用いられる原料油としては、例えば、大豆油、ナタネ油、米油、コーン油、綿実油、パーム油、パーム軟質油、パーム分別油、パーム核油、ヤシ油、カカオ脂、サル脂等の植物油脂、魚油、ラード、牛脂、乳脂等の動物油脂及びこれらの分別油、硬化油、トリラウリン、トリオレイン、トリパルミチン等の合成油脂、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸等の脂肪酸、ステアリン酸エチル、パルミチン酸エチル、オレイン酸エチル、リノール酸エチル等の脂肪酸エステルが挙げられる。本発明におけるエステル交換の態様としては、油脂と油脂とのエステル交換、油脂と脂肪酸とのエステル交換、及び油脂と脂肪酸エステルとのエステル交換がある。
【００１０】
本発明で用いられるリパーゼは、１、３位選択性を有するアルカリゲネス属(Alcaligenes sp.) 由来のものであり、具体的には、名糖産業（株）製の「リパーゼＰＬ」、「リパーゼＱＬ」（ともに商品名）等を用いることができる。このリパーゼは、ケイソウ土、シリカ、セラミック、活性炭、イオン交換樹脂等の担体に固定化して用いることが好ましい。斯る固定化リパーゼは、上記担体を上記リパーゼの水溶液に浸潤した後、乾燥することにより調製することができる。乾燥後の固定化リパーゼの水分活性は、０．１〜０．２とすることが好ましい。
【００１１】
上記固定化リパーゼを用いたエステル交換は、回分式反応または充填層型の連続反応で行うことができる。回分式反応では、水分２００ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下まで脱水した原料油に対し、固定化リパーゼを０．１〜２０重量％、好ましくは０．５〜５重量％添加し、エステル交換を行う。充填層型の連続反応では、固定化リパーゼを充填したカラムに、水分２００ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下に脱水した原料油を通液することでエステル交換を行うことができる。
【００１２】
エステル交換反応は、無溶媒またはヘキサン等の非極性溶媒下で行うことができるが、無溶媒下で行うことが好ましい。これは、無溶媒下で反応を行った方が、よりランダム化が起こりやすいためである。
また、この時の反応温度は、好ましくは３０〜７０℃、より好ましくは３５〜６０℃である。この理由は、反応温度が３０℃よりも低いと固定化リパーゼのエステル交換活性が低くなり、７０℃を越えると固定化リパーゼの失活が速くなるためである。
【００１３】
反応は、当然ながら固定化リパーゼの種類及び固定化する担体の種類により反応速度が異なるが、反応平衡値に対して反応率が８０％以上、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上になるように行う。この理由は、アルカリゲネス属由来のリパーゼは、反応平衡値に対して反応率が８０％以上になると、１、３位選択性がなくなり、急激にランダム化を起こすためであり、反応率が高くなるほどこの傾向が顕著になるためである。また、反応平衡値に対して反応率が８０％未満の場合は、ランダム化の程度が低く、完全にランダム化されたものにはならない。尚、反応率が８０％以上の場合、反応の初期では１、３位選択性反応が起こり、反応の後期ではランダム化反応が起こっていると推測される。
本発明におけるランダムエステル交換とは、ランダム化率（２位の脂肪酸の変化率）が５０％以上、好ましくは６０％以上変化する反応のことである。
【００１４】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００１５】
実施例１
名糖産業（株）製のアルカリゲネス属(Alcaligenes sp.) 由来の「リパーゼＰＬ」を５％水溶液とし、この水溶液４００ｍｌを粉末ケイ藻土（昭和科学（株）製、ラジオライト＃３０００）８０ｇに添加し、室温で３０分間攪拌後、濾過、硫酸デシケーター中で室温下４８時間乾燥し、固定化リパーゼを調製した。この固定化リパーゼの水分活性は、０．１５であった。
原料油（ＩＶ６５のスーパーオレイン Lam Soon社製）は、減圧下で脱水し、水分８０ｐｐｍとしたものを使用した。
上記固定化リパーゼ４ｇを充填したカラムに、流量０．８ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度４５℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表１〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表２〕にそれぞれ示した。
下記〔表２〕から明らかなように、このエステル交換反応は、ランダム化が起こっている。
【００１６】
実施例２
名糖産業（株）製のアルカリゲネス属(Alcaligenes sp.) 由来の「リパーゼＱＬ」を５％水溶液とし、この水溶液４００ｍｌを粉末ケイ藻土（昭和科学（株）製、ラジオライト＃３０００）８０ｇに添加し、室温で３０分間攪拌後、濾過、硫酸デシケーター中で室温下４８時間乾燥し、固定化リパーゼを調製した。この固定化リパーゼの水分活性は、０．１５であった。
原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ４ｇを充填したカラムに、流量１．０ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度４５℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表１〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表２〕にそれぞれ示した。
下記〔表２〕から明らかなように、酵素を「リパーゼＱＬ」に変えても、ランダム化が起こっている。
【００１７】
実施例３
固定化リパーゼ及び原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ４ｇを充填したカラムに、流量２．０ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度６０℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表１〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表２〕にそれぞれ示した。
下記〔表２〕から明らかなように、このエステル交換反応は、ランダム化が起こっている。
【００１８】
実施例４
固定化リパーゼ及び原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ４ｇを充填したカラムに、流量３．０ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度７０℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表１〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表２〕にそれぞれ示した。
下記〔表２〕から明らかなように、このエステル交換反応も、ランダム化が起こっている。
【００１９】
実施例５
固定化リパーゼ及び原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ４ｇを充填したカラムに、流量１．２ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度４５℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表１〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表２〕にそれぞれ示した。
下記〔表２〕から明らかなように、反応率８５．２％でも、ランダム化が起こっていることがわかる。
【００２０】
実施例６
固定化リパーゼ及び原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ４ｇを充填したカラムに、流量３．２ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度６０℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表１〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表２〕にそれぞれ示した。
下記〔表２〕から明らかなように、このエステル交換反応も、ランダム化が起こっている。
【００２１】
実施例７
固定化リパーゼ及び原料油は、実施例１と同じものを使用した。
１リットルのフラスコに上記原料油３００ｇ及び上記固定化リパーゼ３ｇ（対油１％）を入れ、５０℃で７２時間攪拌して、エステル交換を行い、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表１〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表２〕にそれぞれ示した。
下記〔表２〕から明らかなように、このエステル交換反応も、ランダム化が起こっている。
また、経時的にエステル交換油脂を分析し、反応率と２位の脂肪酸組成（Ｃ１６：０）のランダム化率との関係を〔図１〕に示した。
〔図１〕から明らかなように、反応率が８０％以上になると、急激にランダム化が起こることがわかる。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
比較例１
天野製薬（株）製のリゾプスデルマー(Ryzopus delmer)由来の「リパーゼＤ」を５％水溶液とし、この水溶液４００ｍｌを粉末ケイ藻土（昭和科学（株）製、ラジオライト＃３０００）８０ｇに添加し、室温で３０分間攪拌後、濾過、硫酸デシケーター中で室温下４８時間乾燥し、固定化リパーゼを調製した。この固定化リパーゼの水分活性は、０．１５であった。
原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ４ｇを充填したカラムに、流量１．０ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度４５℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表３〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表４〕にそれぞれ示した。
下記〔表４〕から明らかなように、リゾプスデルマー由来の酵素を使用すると、ランダム化は起こらず、１、３位選択的な反応しか起こっていないことがわかる。
【００２５】
比較例２
固定リパーゼは、比較例１と同じものを、原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ４ｇを充填したカラムに、流量０．２ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度４５℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表３〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表４〕にそれぞれ示した。
下記〔表４〕から明らかなように、リゾプスデルマー由来の酵素を使用すると、流量を遅くして、油脂との接触時間を長くしても、ランダム化は起こらず、１、３位選択的な反応しか起こっていないことがわかる。
【００２６】
比較例３
固定リパーゼは、比較例１と同じものを、原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ４ｇを充填したカラムに、流量０．８ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度６０℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表３〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表４〕にそれぞれ示した。
下記〔表４〕から明らかなように、リゾプスデルマー由来の酵素を使用すると、反応温度を高くしても、ランダム化は起こらず、１、３位選択的な反応しか起こっていないことがわかる。
【００２７】
比較例４
固定リパーゼ及び原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ４ｇを充填したカラムに、流量０．８ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度２０℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表３〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表４〕にそれぞれ示した。
下記〔表３〕から明らかなように、反応温度２０℃では、ほとんど反応が起こっていないことがわかる。
【００２８】
比較例５
固定リパーゼ及び原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ２ｇを充填したカラムに、流量２０．０ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度４５℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表３〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表４〕にそれぞれ示した。
下記〔表４〕から明らかなように、アルカリゲネス属由来の「リパーゼＰＬ」を使用しても、反応率が低いと、選択的な反応しか起こらないことがかわる。
【００２９】
比較例６
固定リパーゼは、実施例２と同じものを、原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ２ｇを充填したカラムに、流量２０．０ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度４５℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表３〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表４〕にそれぞれ示した。
下記〔表４〕から明らかなように、アルカリゲネス属由来の「リパーゼＱＬ」を使用しても、反応率が低いと、選択的な反応しか起こらないことがかわる。
【００３０】
比較例７
固定リパーゼ及び原料油は、実施例１と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ２ｇを充填したカラムに、流量１５．０ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度４５℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表３〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表４〕にそれぞれ示した。
下記〔表４〕から明らかなように、アルカリゲネス属由来の「リパーゼＰＬ」を使用しても、反応率が低い（８０％未満）と、選択的な反応しか起こらないことがかわる。
【００３１】
比較例８
固定化リパーゼは、比較例１と同じものを、原料油は、実施例１と同じものを使用した。
１リットルのフラスコに上記原料油３００ｇ及び上記固定化リパーゼ３ｇ（対油１％）を入れ、５０℃で７０時間攪拌して、エステル交換を行った。この交換反応において、経時的にエステル交換油脂を分析し、反応率と２位の脂肪酸組成（Ｃ１６：０）のランダム化率との関係を〔図２〕に示した。
〔図２〕から明らかなように、リゾプスデルマー由来の酵素を使用すると、反応率が高くなっても、１、３位選択的な反応しか起こらないことがわかる。
【００３２】
【表３】

【００３３】
【表４】

【００３４】
実施例８
固定リパーゼは、実施例１と同じものを使用した。原料油（トリオレイン：リノール酸＝１：１重量比）は、減圧下で脱水し、水分８０ｐｐｍとしたものを用いた（トリオレイン；当社調整品純度９８％、リノール酸；当社調整品純度９８％）。
上記固定化リパーゼ２０ｇを充填したカラムに、流量０．４ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度４５℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表５〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表６〕にそれぞれ示した。
下記〔表６〕から明らかなように、アルカリゲネス属由来の「リパーゼＰＬ」を使用すれば、油脂と脂肪酸のエステル交換反応でも、ランダム化が起こることがわかる。
【００３５】
実施例９
固定リパーゼは、実施例２と同じものを、原料油は、実施例８と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ２０ｇを充填したカラムに、流量０．５ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度４５℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表５〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表６〕にそれぞれ示した。
下記〔表６〕から明らかなように、アルカリゲネス属由来の「リパーゼＱＬ」を使用すれば、油脂と脂肪酸のエステル交換反応でも、ランダム化が起こることがわかる。
【００３６】
比較例９
固定リパーゼは、比較例１と同じものを、原料油は、実施例８と同じものを使用した。
上記固定化リパーゼ２０ｇを充填したカラムに、流量０．４ｇ／時間で上記原料油を通液してエステル交換を行い（反応温度４５℃）、エステル交換油脂を得た。このエステル交換油脂の組成を下記〔表５〕に、また該油脂の２位の脂肪酸組成を下記〔表６〕にそれぞれ示した。
下記〔表６〕から明らかなように、リゾプスデルマー由来の酵素を使用すると、油脂と脂肪酸のエステル交換反応においても、１、３位選択的反応しか起こらないことがわかる。
【００３７】
【表５】

【００３８】
【表６】

【００３９】
尚、上記の実施例及び比較例で得られたエステル交換油脂の２位の脂肪酸組成は、次の方法により測定した。
〔２位脂肪酸組成の測定方法〕
０．１ＭのTris−アミノメタン７ml及び１ＭのCaCl₂O ０．５mlを４０℃にて３０分間激しく攪拌した。その後、エステル交換油脂２mg及び１０％タリバ−ゼ（田辺製薬（株）製）２mlを加え１５分間加水分解反応を行った。１５分後、濃塩酸を加え反応を止めた。この加水分解物をＴＬＣプレ−トにて、トリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリドに分離した。（展開溶液ヘキサン：ジエチルエ−テル：ギ酸＝３０：７０：１）
分離したモノグリセリド部分の脂肪酸組成をガスクロマトグラフィ−にて分析した。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のエステル交換油脂の製造方法によれば、１、３位選択性を有するリパ−ゼを用いてランダムエステル交換を行うことができる（エステル交換反応の初期では１、３位選択性反応が起こり、反応の後期ではランダム化反応が起こっている）ため、特異なエステル交換油脂を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例７のエステル交換反応における反応率とランダム化率との関係を示すグラフである。
【図２】図２は、比較例８のエステル交換反応における反応率とランダム化率との関係を示すグラフである。

Claims

１、３位選択性を有するアルカリゲネス属由来のリパーゼを触媒として用いた、油脂のエステル交換反応において、１、３位選択性がなくなり、ランダム化を起こすまで反応を行って、反応率を８０％以上にすることにより、ランダムエステル交換を行うことを特徴とするエステル交換油脂の製造方法。