JP5242230B2 - 固定化酵素の製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、上記の従来技術のうち、アルカリを用いて酵素を除去する方法は、固定化担体が限定されたものであり、その他の固定化担体を用いた酵素に即応用できるものではない。
また、活性が低下した固定化酵素を溶剤又は溶剤とリン脂質を用いて湿潤処理する方法は、一部のリパーゼの脱離により活性が低下した固定化酵素を再生するものではなく、あくまでも残存するリパーゼを再活性化する方法である。
本発明において、陰イオン交換樹脂の材質としては、フェノールホルムアルデヒド系、ポリスチレン系、アクリルアミド系、ジビニルベンゼン系等が挙げられ、特に本発明の効果を良好に発揮する点からフェノールホルムアルデヒド系樹脂(例えば、Rohmand Hass社製Duolite A-568)が好ましい。
洗浄方法は、バッチ式混合、連続式接触等が挙げられるが、操作性の点からバッチ式混合が好ましい。洗浄後、固定化酵素から溶剤を濾過・減圧留去等の方法により除去することが好ましい。
油分残存量は、固定化担体質量に対して残存する油分の質量を測定し、下記式より固定化担体100部に対する質量比として求めることとする。
油分残存量=(a-b)/b×100 (a:固定化酵素質量、b:固定化担体質量)
アルカリ溶液との接触方法は、バッチ式混合、連続式接触等が挙げられるが、操作性の点からバッチ式混合が好ましい。接触方法は、静置、攪拌、振とう等が挙げられる。
アルカリ溶液を接触させた後、水洗、pH処理等によりアルカリを除去するのが好ましい。
ここで、エステル化反応に用いる脂肪酸又はその低級アルキルエステルとしては、直鎖又は分岐鎖の炭素数4〜22、好ましくは炭素数8〜18の飽和又は不飽和脂肪酸が好ましく、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、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸等を用いることができる。また上記脂肪酸とエステルを形成する低級アルコールとしては、炭素数1〜6のもの、例えばメタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、n-ブタノール、2-ブタノール又はt-ブタノールなどが挙げられる。これらの脂肪酸又はその低級アルキルエステルは、2種以上を併用することもできる。また、上記脂肪酸の混合物、例えば大豆脂肪酸などの天然由来の脂肪酸を用いることもできる。
また、エステル化反応の反応温度は、特に限定されないが、20〜80℃、特に30〜70℃が反応性の点で好ましい。また反応時間は工業的な生産性の観点から10時間以内が好ましい。
三日月羽根をセットした4つ口フラスコに固定化酵素を4部仕込み、大豆脂肪酸約20部で3回洗浄した。その後、大豆脂肪酸を加え、50℃・400rpm・15分間攪拌した。次にグリセリンを加えて反応を開始し、真空ポンプで減圧にした。エステル化反応は温度50℃・攪拌400rpm・真空度400Paで行い、大豆脂肪酸とグリセリンはFA/GLYモル比を2とし、仕込みの合計量を80部とした。30分毎に反応液をサンプリングし、AV値・水分・グリセリド組成の分析を行い、各組成(FA・GLY・MAG・DAG・TAG)の経時変化を追跡した。収率(DAG+TAG)が70%に到達した時間とDAG純度(DAG質量/(DAG+TAG質量)×100)を経時曲線から読み取り算出した。
Duolite A-568(Rohm and Hass社)10部を0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液100部中で1時間攪拌した。濾過した後、蒸留水100部で洗浄し、500mM酢酸緩衝液(pH5)100部で1回、50mM酢酸緩衝液(pH5)100部で2回、pH平衡化を行った。濾過後、エタノール40部でエタノール置換を行った。濾過した後、大豆脂肪酸10部とエタノール40部の混合液を加え30分間攪拌した。次に50mM酢酸緩衝液(pH5)50部で30分ずつ4回洗浄し、濾過して担体を回収した。その後、リパーゼ(リリパーゼ A-10FG、ナガセケムテックス株式会社)10部を50mM酢酸緩衝液(pH5)180部に溶解した酵素液と2時間接触させ、固定化を行った。固定化後に濾過して固定化酵素を回収した後、50mM酢酸緩衝液(pH5)50部で30分間洗浄を行い、固定化していない酵素や蛋白を除去し、濾過して固定化酵素を回収した。酵素吸着率は98.0%であった。次に回収した固定化酵素とナタネ油40部とを16時間接触させ、濾過して油処理した固定化酵素を回収した。以上の操作で調製した固定化酵素の収率70%の到達時間は64.1分で、DAG純度は95.1%、TAG含有量3.4%であった。
前記新規固定化酵素を用い、50℃にてエステル化反応時間1000時間相当の操作を行い、活性が低下した残存活性を有する使用済み固定化酵素を調製した。このときの油分残存量は固定化担体100部に対して150部であった。使用済み固定化酵素の収率70%の到達時間は220分で、DAG純度は92.9%、TAG含有量は5.0%であった。
固定化酵素a部に対し10質量倍のヘキサン、アセトンで交互に各3回洗浄後、70℃で15時間放置することにより脱溶剤し、固定化担体のみの質量を秤量し(b)、下記式より固定化担体100部に対する質量比として求めた。
油分残存量=(a-b)/b×100 (a:固定化酵素質量、b:固定化担体質量)
酵素固定化操作における吸着前後の酵素溶液の酵素活性を、リパーゼキットS(大日本製薬製)を使用し、37℃・15分反応させ測定し、酵素吸着率は下記式より求めた。
酵素吸着率[%]=(吸着前の活性−吸着後の活性)/吸着前の活性×100
使用済み固定化酵素10部(乾燥基準)に対しn-ヘキサン85部を加えて30分間攪拌した。洗浄後の油分残存量は、固定化担体100部に対して36.9部であった。ヘキサンを減圧留去した後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液100部と50℃、24時間接触させて、残存酵素の脱離を行った。水酸化ナトリウム水溶液を除去し、蒸留水100部で洗浄後、10%の酢酸水溶液4部と蒸留水100部を加えて中和した。その後、500mM酢酸緩衝液(pH5)100部で1回、50mM酢酸緩衝液(pH5)100部で2回、pH平衡化を行った。濾過後、エタノール40部でエタノール置換を行った。濾過した後、大豆脂肪酸10部とエタノール40部の混合液を加え30分間攪拌した。次に50mM酢酸緩衝液(pH5)50部で30分ずつ4回洗浄し、濾過して担体を回収した。その後、リパーゼ(リリパーゼ A-10FG、ナガセケムテックス株式会社)10部を50mM酢酸緩衝液(pH5)180部に溶解した酵素液と2時間接触させ、固定化を行った。固定化後に濾過して固定化酵素を回収した後、50mM酢酸緩衝液(pH5)50部で30分間洗浄を行い、固定化していない酵素や蛋白を除去し、濾過して固定化酵素を回収した。酵素吸着率は97.7%であった。次に回収した固定化酵素とナタネ油40部とを16時間接触させ、濾過して油処理した固定化酵素を回収した。
以上の操作で製造した固定化酵素について、前記「固定化酵素の活性測定方法」に従って測定(以下同じ)したところ、収率70%の到達時間は64.3分で、DAG純度は95.0%、TAG含有量3.5%であった。
水酸化ナトリウム水溶液との接触時間が2時間である以外は実施例1と同様に固定化酵素を調製した。酵素吸着率は95.5%であった。得られた固定化酵素の活性を測定したところ、収率70%の到達時間は66.2分で、DAG純度は94.7%、TAG含有量3.8%であった。
使用済み固定化酵素10部(乾燥基準)に対しn-ヘキサン85部を加えて30分間攪拌し、ヘキサンを減圧留去した。この操作を2回行い、油分残存量が固定化担体100部に対して6.7部のものを使用して、実施例1と同様に固定化酵素を調製した。酵素吸着率は96.7%であった。得られた固定化酵素の活性を測定したところ、収率70%の到達時間は65.2分で、DAG純度は96.7%、TAG含有量2.3%であった。
使用済み固定化酵素10部(乾燥基準)に対しn-ヘキサン85部を加えて30分間攪拌し、ヘキサンを減圧留去した。この操作を3回行い、油分残存量が固定化担体100部に対して2.4部のものを使用して、実施例1と同様に固定化酵素を調製した。酵素吸着率は98.6%であった。得られた固定化酵素の活性を測定したところ、収率70%の到達時間は66.8分で、DAG純度は95.8%、TAG含有量2.9%であった。
前記使用済み固定化酵素をヘキサン洗浄を行わずに1Nの水酸化ナトリウム水溶液100部と50℃、24時間接触させて残存酵素の脱離処理を行ったが、濾過する際に液体の流動性が悪くて濾過ができず、固定化酵素が調製できなかった。
前記使用済み固定化酵素10部(乾燥基準)に対しn-ヘキサン30部で洗浄し、油分残存量を固定化担体100部に対して100部とした後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液100部と50℃、24時間接触させて残存酵素の脱離処理を行ったが、比較例1と同様に流動性が悪くて濾過ができず、固定化酵素が調製できなかった。
実施例1において、ヘキサン洗浄後、アルカリ処理による酵素の脱離を行わずにエタノール置換を行い、その他は実施例1と同様に固定化酵素を調製した。酵素吸着率は91.1%であった。得られた固定化酵素の活性を測定したところ、収率70%の到達時間は69.5分で、DAG純度は92.6%、TAG含有量5.2%であった。
Claims (3)
- エステル化反応に使用した固定化脂質分解酵素に溶剤を添加し、油分残存量が固定化担体100質量部に対して50質量部以下になるように洗浄し、次いで温度が0〜70℃で、濃度が0.25〜2規定のアルカリ溶液を2〜48時間接触させた後固定化担体を回収し、当該固定化担体に脂質分解酵素を吸着させる固定化脂質分解酵素の製造方法。
- 固定化担体がイオン交換樹脂である請求項1記載の固定化脂質分解酵素の製造方法。
- 請求項1又は2記載の方法により製造された固定化脂質分解酵素を用いて、グリセリンと脂肪酸又はその低級アルキルエステルとを反応させるジアシルグリセロールの製造方法。
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