JP5450954B2 - Method for producing fatty acid lower alcohol ester - Google Patents

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Description

本発明は、リパーゼ反応により油脂から脂肪酸低級アルコールエステルを製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a fatty acid lower alcohol ester from fats and oils by a lipase reaction.

近年において、バイオディーゼル燃料として、脂肪酸メチルエステルが注目されていることから、油脂から脂肪酸メチルエステルを製造する方法がいくつか報告されている(特許文献1など)。また、例えば生理活性脂肪酸であるエイコサペンタエン酸(EPA)、ドコサヘキサエン酸(DHA)のエチルエステルは医薬品として利用されており、これらの製造原料として脂肪酸エチルエステルが使用される。EPAおよびDHAのエチルエステルは医薬品であるために高純度であることが必要であるため、その製造原料のエステルも高純度であることが求められる。したがって、高純度の脂肪酸低級アルコールエステルの効率的な製造方法が求められている。   In recent years, fatty acid methyl esters have attracted attention as biodiesel fuels, and thus several methods for producing fatty acid methyl esters from fats and oils have been reported (Patent Document 1, etc.). Further, for example, ethyl esters of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA), which are physiologically active fatty acids, are used as pharmaceuticals, and fatty acid ethyl esters are used as raw materials for their production. Since ethyl esters of EPA and DHA are required to have high purity because they are pharmaceuticals, the esters of the raw materials for production thereof are also required to have high purity. Therefore, there is a need for an efficient method for producing high purity fatty acid lower alcohol esters.

油脂からの脂肪酸低級アルコールエステルの製造方法として、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどのアルカリ化合物を触媒としてアルコリシス反応を行う方法が一般的に行われている。しかし、当該方法によれば、アルカリを含んだグリセリンを含むアルカリ廃液が生じるため、その処理にコストがかかり、また環境にも悪影響を与えるという問題点を有している。   As a method for producing a fatty acid lower alcohol ester from fats and oils, a method of performing an alcoholysis reaction using an alkali compound such as potassium hydroxide or sodium hydroxide as a catalyst is generally performed. However, according to the method, an alkaline waste liquid containing glycerin containing alkali is generated, so that the treatment is costly and the environment is adversely affected.

アルカリ化合物以外の化学触媒を利用する方法やリパーゼを利用した方法では、多くの場合、アルカリ法に比べ反応速度やエステルへの変換率が劣るため、製造コストおよび得られるエステルの純度が問題となる。他の方法として、超高圧条件下でエステル交換反応を行う方法が知られているが、高温、高圧での反応に耐える特殊な設備が必要であり、また、反応効率は必ずしも高くはない。   In many cases, a method using a chemical catalyst other than an alkali compound or a method using a lipase is inferior in reaction rate and conversion rate to an ester as compared with an alkali method, and thus the production cost and the purity of the resulting ester are problematic. . As another method, a method of performing a transesterification reaction under an ultrahigh pressure condition is known, but a special facility that can withstand a reaction at a high temperature and a high pressure is required, and the reaction efficiency is not necessarily high.

特開平5−328962号公報(特許文献2)には、固定化リパーゼを内蔵した固定床リアクターと脱水槽を含む、脂肪酸とアルコールを原料とするエステルの連続合成装置が開示されている。当該装置においてはリアクターと脱水槽がそれぞれ少なくとも2つ以上必要となる。また、当該装置による反応を、脂質からのエステル合成にそのまま利用することはできない。   Japanese Patent Laid-Open No. 5-328962 (Patent Document 2) discloses a continuous ester synthesis apparatus using fatty acids and alcohol as raw materials, including a fixed bed reactor incorporating an immobilized lipase and a dehydration tank. In the apparatus, at least two reactors and dehydration tanks are required. Moreover, the reaction by the apparatus cannot be used as it is for ester synthesis from lipids.

国際出願公報WO00/12743号(特許文献3)は、無溶媒系において直鎖低級アルコールのリパーゼ阻害濃度以下の濃度に該直鎖低級アルコール濃度を調節しつつ、リパーゼと油脂と該直鎖低級アルコールとを反応させる、脂肪酸エステルの製造方法に関するものであり、固定化リパーゼのカラムを使用する連続式の脂肪酸低級アルコールエステルの製造方法について言及する。しかし、あくまでもリパーゼ反応にのみによって脂肪酸低級アルコールエステルの純度を高めることをめざす技術である。
特開2002−233393号公報 特開平5−328962号公報 国際出願公報WO00/12743号
International Application Publication No. WO 00/12743 (Patent Document 3) describes a lipase, an oil and fat, and the linear lower alcohol while adjusting the linear lower alcohol concentration to a concentration below the lipase inhibitory concentration of the linear lower alcohol in a solvent-free system. And a method for producing a fatty acid ester of a continuous type using a column of immobilized lipase. However, it is a technique aiming to increase the purity of the fatty acid lower alcohol ester only by the lipase reaction.
JP 2002-233393 A Japanese Patent Laid-Open No. 5-328962 International Application Publication No. WO00 / 12743

本発明は、効率的で長時間の連続的な実施が可能な、油脂を原料とする酵素的連続反応による脂肪酸低級アルコールエステルの製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the manufacturing method of the fatty-acid lower alcohol ester by the enzymatic continuous reaction which uses fats and oils as an efficient and continuous implementation for a long time.

発明者らは脂肪酸低級アルコールエステルの製造方法を様々な角度から研究した結果、リパーゼを使用して効率的に脂肪酸低級アルコールエステルを製造することができる方法を見いだし、本発明を完成させた。リパーゼ反応により脂肪酸低級アルコールエステルを製造する場合、原料としては、リパーゼ、油脂、低級アルコールが必要であり、製造効率の面からは、反応速度、純度、収率、コストなどを考慮する必要がある。本発明は原料の中でもっともコストが高いリパーゼを最も効率よく使用することに着眼して完成した発明である。リパーゼ反応のみで高純度、高収率の脂肪酸低級アルコールエステルの製造方法を目指すのではなく、リパーゼ反応と別の精製方法を組み合わせることにより、結果的にリパーゼに負担が少なく、長く使用することができることを可能にし、高純度、高収率で脂肪酸低級アルコールエステルを製造することを可能にした。   As a result of studying a method for producing a fatty acid lower alcohol ester from various angles, the inventors have found a method capable of efficiently producing a fatty acid lower alcohol ester using lipase, and completed the present invention. When a fatty acid lower alcohol ester is produced by a lipase reaction, lipase, fats and oils are required as raw materials, and in terms of production efficiency, it is necessary to consider reaction rate, purity, yield, cost, etc. . The present invention has been completed by focusing on the most efficient use of the lipase having the highest cost among the raw materials. Rather than aiming for a high purity, high yield fatty acid lower alcohol ester production method by lipase reaction alone, combining lipase reaction and another purification method results in less burden on lipase and can be used for a long time. It was possible to produce fatty acid lower alcohol esters with high purity and high yield.

本発明の1つの側面によれば、脂肪酸低級アルコールエステルの製造方法であって、
1)反応容器に固定化リパーゼを加え、そこに、油脂、および当該油脂に対して反応当量(油脂の3倍モル)未満の低級アルコールを一定の流量で加え、反応させながら、同時に反応容器より反応液を同流量で連続的に抜き出す工程;
2)抜き出した反応液を精製し、脂肪酸低級アルコールエステルを得る工程;
を含む前記方法が提供される。
According to one aspect of the present invention, a method for producing a fatty acid lower alcohol ester comprising:
1) Immobilized lipase is added to the reaction vessel, and to the oil and fat and lower alcohol less than the reaction equivalent (3 times mole of oil and fat) is added to the oil and fat at a constant flow rate. Continuously removing the reaction solution at the same flow rate;
2) A step of purifying the extracted reaction solution to obtain a fatty acid lower alcohol ester;
Is provided.

本発明の方法においては、使用するリパーゼの触媒活性が長期間維持されるため、比較的高価であるリパーゼを交換することなく長期間連続的に脂質から脂肪酸低級アルコールエステルを製造することが可能となり、製造効率を向上させることができる。また、本発明の方法はリパーゼを使用して製造するため、アルカリ性廃液などが生じないという利点も有する。   In the method of the present invention, since the catalytic activity of the lipase used is maintained for a long period of time, it becomes possible to produce fatty acid lower alcohol esters from lipids continuously for a long period of time without replacing a relatively expensive lipase. , Manufacturing efficiency can be improved. In addition, since the method of the present invention is produced using lipase, there is an advantage that alkaline waste liquid or the like is not generated.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

原料として用いる油脂は特には限定されず、例えば植物性油脂としては、オリーブ油、ごま油、米ぬか油、サフラワー油、大豆油、とうもろこし油、なたね油、パーム油、パーム核油、ひまわり油、綿実油、やし油、落花生油、これらの油の調合油など、動物性油脂としては、牛脂、ラード、魚油など、微生物由来のシングルセルオイル、合成油、またはこれらの油の使用済みの廃油を使用することができる。例えば、生理活性脂肪酸であるエイコサペンタエン酸(EPA)、ドコサヘキサエン酸(DHA)が構成脂肪酸として豊富に含まれる魚油(例えば、イワシ、マグロ、カツオ、ブリ、サバ、サンマ、ウナギ、ニジマス、サケ、アジ、タラ、オキアミ、エビ、魚卵など由来の油)を油脂として使用して得られる脂肪酸エチルエステルは、医薬品の原料として使用することができる。   The fats and oils used as raw materials are not particularly limited. For example, vegetable oils include olive oil, sesame oil, rice bran oil, safflower oil, soybean oil, corn oil, rapeseed oil, palm oil, palm kernel oil, sunflower oil, cottonseed oil, and Animal oils such as coconut oil, peanut oil, blended oil of these oils, beef oil, lard, fish oil and other single-cell oils derived from microorganisms, synthetic oils, or used waste oils of these oils Can do. For example, fish oils (e.g., sardines, tuna, bonito, yellowtail, mackerel, eel, rainbow trout, salmon, horse mackerel) that contain abundant constituent fatty acids such as the bioactive fatty acids eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). Fatty acid ethyl ester obtained by using oils derived from cod, cod, krill, shrimp, fish eggs and the like as fats and oils can be used as raw materials for pharmaceuticals.

反応容器は、撹拌式、振盪式または循環式の反応容器を使用することができる。連続反応の場合、カラム式に代表される固定層型の反応装置がエステル交換には一般的に用いられているが、油脂のアルコリシスの場合では副生成物であるグリセリンが油から分離し、固定化リパーゼの担体へと吸着し、またグリセリンの粘度が高いことから、酵素担体同士が固まって原料がその隙間を流れてしまうチャンネリング現象が起こりやすく、接触阻害により反応性が急速に落ちるというような現象がみられるため(比較例1)、カラムを使用する場合には考慮が必要である。したがって、連続的な反応の反応効率を維持するためには固定化担体が反応装置内で一定箇所にとどまらないように攪拌または通液を行うのが好ましい。撹拌型の連続反応の場合、基質の混合拡散のためにカラム等の固定層型などと比較して反応効率は若干低くなるが、固定化リパーゼが高濃度のアルコールと接触することもなく、また環境が常に一定であることから、安定したエステルの製造が可能となり、脂肪酸低級アルコールエステルの工業的生産においては有利である。   As the reaction vessel, a stirring type, shaking type, or circulation type reaction vessel can be used. In the case of continuous reaction, a fixed bed type reactor represented by a column type is generally used for transesterification, but in the case of oil alcoholysis, glycerin as a by-product is separated from the oil and fixed. Adsorbed to the carrier of glycated lipase, and the viscosity of glycerin is high, the enzyme carrier is hardened and the channeling phenomenon that the raw material flows through the gap is likely to occur, and the reactivity rapidly decreases due to contact inhibition Since this phenomenon is observed (Comparative Example 1), it is necessary to consider when using a column. Therefore, in order to maintain the reaction efficiency of the continuous reaction, it is preferable to carry out stirring or liquid passing so that the immobilized carrier does not stay in a certain place in the reaction apparatus. In the case of the stirring type continuous reaction, the reaction efficiency is slightly lower than that of a fixed layer type such as a column due to the mixing and diffusion of the substrate, but the immobilized lipase does not come into contact with a high concentration of alcohol. Since the environment is always constant, it is possible to produce stable esters, which is advantageous in industrial production of fatty acid lower alcohol esters.

固定化リパーゼとしては、基質特異性の低いものであれば特に限定されないが、例えば、カンジダ・アンタークチカ(Candida. Antarctica)またはサーモマイセス ラヌギノサス(Thermomyces lanuginosus)に属する微生物由来の固定化リパーゼ、具体的には、ノボザイム435(商品名)またはリポザイムTL IM(商品名)などを使用することができる。   The immobilized lipase is not particularly limited as long as it has low substrate specificity. For example, an immobilized lipase derived from a microorganism belonging to Candida. Antarctica or Thermomyces lanuginosus, specifically, , Novozyme 435 (trade name) or Lipozyme TL IM (trade name) can be used.

本発明の工程2において行う精製方法は、生成物である脂肪酸低級アルコールエステルと未反応物であるトリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリドとを分離できる方法であれば特に限定されない。当該精製方法は、好ましくは蒸留であり、例えば、分子蒸留および短行程蒸留などを行うことができる。当該蒸留において回収される、未反応のトリグリセリド、ジグリセリドおよび/またはモノグリセリドを反応容器に再度戻すことにより、収率の向上も図ることができる。   The purification method performed in Step 2 of the present invention is not particularly limited as long as it is a method capable of separating the fatty acid lower alcohol ester as the product and the unreacted triglyceride, diglyceride and monoglyceride. The purification method is preferably distillation, and for example, molecular distillation and short path distillation can be performed. The yield can also be improved by returning the unreacted triglyceride, diglyceride and / or monoglyceride recovered in the distillation to the reaction vessel again.

本発明の方法は、工程2において抜き出した反応液を蒸留する前に、反応により生じたグリセリンを除去する工程を含んでいてもよい。グリセリンは、例えば、遠心分離によりまたは水による洗浄により、反応液から除去することができる。当該処理を含めることにより、蒸留の効率を向上させることができる。また、回収したグリセリン自体も工業製品として使用することができる。   The method of the present invention may include a step of removing glycerin produced by the reaction before distilling the reaction liquid extracted in step 2. Glycerin can be removed from the reaction solution, for example, by centrifugation or washing with water. By including this treatment, the efficiency of distillation can be improved. The recovered glycerin itself can also be used as an industrial product.

本発明の方法は、工程2での蒸留により得られた脂肪酸低級アルコールエステルを、液−液分配法またはクロマトグラフィーにより更に精製する工程を含んでいてもよい。液−液分配法において洗浄のために使用することができる溶媒としては、低級アルコール(例えばC1−3アルコール)、および水を含む親水性有機溶媒(例えば、含水メタノール、含水メタノール、含水アセトンなど)を使用することができる。また、洗浄する脂肪酸低級アルコールエステルは、例えばC5−8アルカン(特に、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなど)の溶液としてもよい。クロマトグラフィーとしては、例えば、適当な充填剤を使用するカラムクロマトグラフィーが挙げられ、充填剤としては、例えば、活性炭、活性白土、珪藻土、シリカゲル、アルミナ、ゼオライト、モレキュラーシーブなどが使用されうる。 The method of the present invention may include a step of further purifying the fatty acid lower alcohol ester obtained by distillation in Step 2 by a liquid-liquid partition method or chromatography. Solvents that can be used for washing in the liquid-liquid distribution method include lower alcohols (eg C 1-3 alcohol) and hydrophilic organic solvents containing water (eg hydrous methanol, hydrous methanol, hydrous acetone, etc.) ) Can be used. The fatty acid lower alcohol ester to be washed may be, for example, a solution of C 5-8 alkane (particularly pentane, hexane, heptane, etc.). Examples of the chromatography include column chromatography using a suitable packing material, and examples of the packing material include activated carbon, activated clay, diatomaceous earth, silica gel, alumina, zeolite, molecular sieve and the like.

反応で使用される固定化リパーゼの使用量は、撹拌効率の観点から、工程1で反応容器内の油脂に対する重量比で24%以下であることが好ましく、反応効率も考慮すると、反応容器内の油脂に対する重量比で4〜24%、特に4〜12%であることが好ましい。   From the viewpoint of stirring efficiency, the amount of the immobilized lipase used in the reaction is preferably 24% or less in the weight ratio with respect to the fats and oils in the reaction vessel in Step 1, and considering the reaction efficiency, It is preferable that it is 4 to 24% by weight ratio with respect to fats and oils, especially 4 to 12%.

使用する低級アルコールは、固定化リパーゼの基質となるアルコールであれば制限されない。低級アルコールとしては、例えば、C1−6アルコール、好ましくはC1−4アルコール、更に好ましくはメタノールまたはエタノールが挙げられる。反応系中のアルコールの量が多ければ反応が進行しやすくなる一方で、アルコールが過剰になることによりリパーゼ活性が阻害される場合があるため、アルコールの使用量はモル比で原料混合物中の油脂の3倍未満(すなわち、反応当量未満)であれば特に制限されない。アルコールは、原料混合物中の油脂に対するモル比で1.8〜2.7、好ましくは、2.2〜2.5倍の量で使用することができる。 The lower alcohol to be used is not limited as long as it is an alcohol that becomes a substrate for the immobilized lipase. Examples of the lower alcohol include C 1-6 alcohol, preferably C 1-4 alcohol, and more preferably methanol or ethanol. If the amount of alcohol in the reaction system is large, the reaction is likely to proceed. On the other hand, lipase activity may be inhibited due to excess alcohol, so the amount of alcohol used is the fat and oil in the raw material mixture at a molar ratio. If it is less than 3 times (that is, less than the reaction equivalent), there is no particular limitation. Alcohol can be used in an amount of 1.8 to 2.7, preferably 2.2 to 2.5 times in terms of a molar ratio to fats and oils in the raw material mixture.

反応温度は、固定化リパーゼの至適温度の範囲内であれば特に制限されず、例えば、25〜70℃、好ましくは、30〜60℃、より好ましくは30〜50℃の範囲とすることができる。   The reaction temperature is not particularly limited as long as it is within the optimum temperature range of the immobilized lipase. For example, the reaction temperature may be 25 to 70 ° C, preferably 30 to 60 ° C, more preferably 30 to 50 ° C. it can.

原料の添加流量および抜き出しの流量は、1時間当たり反応容器内の反応溶液に対して100%以下の原料量を流す速度、好ましくは1時間当たり反応容器内の反応溶液に対して30〜75%の範囲の原料量を流す速度とすることができる。反応液の容器内における平均滞留時間では、1時間以上、好ましくは1時間〜3時間30分の範囲とすることができる。   The raw material addition flow rate and the withdrawal flow rate are such that the flow rate of the raw material is 100% or less per hour for the reaction solution in the reaction vessel, preferably 30 to 75% for the reaction solution in the reaction vessel per hour. It can be set as the speed | rate which flows the amount of raw materials of the range. The average residence time of the reaction liquid in the container may be 1 hour or longer, preferably 1 hour to 3 hours 30 minutes.

本発明による脂肪酸低級アルコールエステルの製造方法の一例を、図1に基づいて説明する。油脂、および当該油脂に対して反応当量(油脂の3倍モル)未満の低級アルコールからなる原料混合物Aを原料供給槽1に投入し、内部に固定化リパーゼを含む反応容器2内に原料混合物を一定の流量で投入する。反応容器2内の原料混合物が撹拌可能となった時点で直ちに撹拌を開始し、所定の反応温度で撹拌を継続しながら反応液が一定量となるまで原料混合物を反応容器2に投入する。反応液が反応容器2内で一定量に達した時点で、原料混合物の投入流量と同じ流量で反応液の抜き出しを開始し、抜き出した反応液をグリセリン除去装置3に送液する。グリセリン除去装置3では、遠心分離法や液−液分配法(例えば、水による洗浄)などの処理がされ、ここで除かれたグリセリンはグリセリン溶液Bとして得られる。当該処理後の反応液は蒸留装置4に送られ、分子蒸留または短行程蒸留などにより精製される。目的の脂肪酸低級アルコールエステルを含む留分は、更に精製装置5に送られ、液−液分配やクロマトグラフィーにより精製され、目的の脂肪酸低級アルコールエステルを含む生成物Cと回収物を含む溶液Dが得られる。   An example of a method for producing a fatty acid lower alcohol ester according to the present invention will be described with reference to FIG. Raw material mixture A composed of fat and oil and lower alcohol having a reaction equivalent (less than 3 moles of fat and oil) with respect to the fat and oil is charged into raw material supply tank 1, and the raw material mixture is placed in reaction vessel 2 containing immobilized lipase inside. Input at a constant flow rate. Stirring is started immediately when the raw material mixture in the reaction vessel 2 can be stirred, and the raw material mixture is charged into the reaction vessel 2 until the reaction liquid reaches a constant amount while continuing stirring at a predetermined reaction temperature. When the reaction solution reaches a certain amount in the reaction vessel 2, the extraction of the reaction solution is started at the same flow rate as that of the raw material mixture, and the extracted reaction solution is sent to the glycerin removing device 3. In the glycerin removal apparatus 3, processing such as a centrifugal separation method or a liquid-liquid distribution method (for example, washing with water) is performed, and the glycerin removed here is obtained as a glycerin solution B. The reaction solution after the treatment is sent to the distillation apparatus 4 and purified by molecular distillation or short path distillation. The fraction containing the target fatty acid lower alcohol ester is further sent to the purification apparatus 5 and purified by liquid-liquid distribution or chromatography, and a product C containing the target fatty acid lower alcohol ester and a solution D containing the recovered product are obtained. can get.

ここで、蒸留装置4による蒸留で得られる残分は未反応のトリグリセリド、ジグリセリドおよび/またはモノグリセリドを主成分とするため、回収物貯蔵槽6に投入し、一定の割合で反応容器2に再投入してもよい。当該再投入を行う場合は、反応容器内の反応液の量が一定となるように原料混合物の投入流量か反応液の抜き出し流量を調節する。   Here, since the residue obtained by distillation by the distillation apparatus 4 is mainly composed of unreacted triglyceride, diglyceride and / or monoglyceride, it is put into the recovered material storage tank 6 and recharged into the reaction vessel 2 at a certain rate. May be. When performing the re-injection, the raw material mixture input flow rate or the reaction liquid extraction flow rate is adjusted so that the amount of the reaction liquid in the reaction vessel becomes constant.

上記の例では、固定化リパーゼのみが入った反応容器に原料混合物を投入する方法を示しているが、実際には固定化リパーゼを液になじませるために、反応前に生成物である脂肪酸低級アルコールエステルを入れて攪拌しておくのが好ましい。実施例に示すように、その状態から、一定量の原料を投入し、一定量の反応液を抜き出す工程を開始する。   In the above example, the method of introducing the raw material mixture into the reaction vessel containing only the immobilized lipase is shown. However, in order to actually immobilize the immobilized lipase into the liquid, the lower fatty acid product as the product before the reaction is shown. It is preferable to add an alcohol ester and stir. As shown in the examples, from that state, a process of charging a certain amount of raw material and extracting a certain amount of reaction liquid is started.

以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例になんら限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1:魚油(精製イワシ油)からの脂肪酸エチルエステルの製造
図2のような装置系を組み、40℃に保温した反応容器内に、固定化リパーゼとしてノボザイム435を1.2gとり、魚油としてイワシ脱酸油(日本水産株式会社製)(以下、精製イワシ油と称する)を使用した。固定化リパーゼを液になじませるために、精製イワシ油をエチルエステル化した油(エチルエステル:74%)10gを加え、固定化リパーゼと撹拌しながら1時間インキュベートした。精製イワシ油にモル比で2.5倍モル(反応当量で0.84倍量)の特級エタノールを混合した原料溶液を5.5g/hの流量で供給しつつ、容器内の溶液が約10gで一定を保つように反応液の抜き出しを行った。この時、固定化リパーゼ量は油脂に対して重量比で12%である。反応容器内は常に撹拌混合を行った。
Example 1 : Production of fatty acid ethyl ester from fish oil (refined sardine oil) 1.2 g of Novozyme 435 as an immobilized lipase was taken into a reaction vessel kept at 40 ° C. by assembling an apparatus system as shown in FIG. A sardine deoxidized oil (manufactured by Nippon Suisan Co., Ltd.) (hereinafter referred to as refined sardine oil) was used. In order to adjust the immobilized lipase to the solution, 10 g of an oil obtained by ethyl esterification of purified sardine oil (ethyl ester: 74%) was added and incubated with the immobilized lipase for 1 hour with stirring. While supplying a raw material solution obtained by mixing 2.5 times mole (reaction equivalent 0.84 times the amount) of special grade ethanol with purified sardine oil at a flow rate of 5.5 g / h, the solution in the container is about 10 g. The reaction solution was withdrawn so as to keep constant. At this time, the amount of immobilized lipase is 12% by weight with respect to fats and oils. The reaction vessel was always stirred and mixed.

得られた反応液100gを遠心分離(1900G、10分)して90g(回収率90%)のグリセリンが除去された油を得た。さらにトリグリセリドおよびジグリセリド分離のために、短行程蒸留にて処理を行った。短行程蒸留装置KD6型(UIC GmbH社)を用いて行った。短行程蒸留の条件を以下に示す。   100 g of the obtained reaction solution was centrifuged (1900 G, 10 minutes) to obtain 90 g (recovery rate 90%) of glycerin-free oil. Further, for separation of triglyceride and diglyceride, the treatment was performed by short path distillation. This was carried out using a short stroke distillation apparatus KD6 type (UIC GmbH). The conditions for the short stroke distillation are shown below.

蒸留面面積:0.05m
内部圧力:1×10−3mbar(8×10−4torr)以下(開始時から終了時まで)
内部コンデンサー温度:40℃
留分排出部ジャケット温度:40℃
残分排出部ジャケット温度:60℃
蒸留面温度(熱媒の蒸留面出口温度):160℃
フィード量:実測0.60L/h(スペック値0.54L/h、ポンプギア速度30rpm)
エチルエステルを含む留分について、さらに、モノグリセリドの分離のために、液−液分配を行った。条件を以下に示す。
Distillation area: 0.05m 2
Internal pressure: 1 × 10 −3 mbar (8 × 10 −4 torr) or less (from start to end)
Internal condenser temperature: 40 ° C
Fraction discharge jacket temperature: 40 ° C
Residual discharge jacket temperature: 60 ° C
Distillation surface temperature (distillation surface outlet temperature of heating medium): 160 ° C
Feed amount: measured 0.60 L / h (spec value 0.54 L / h, pump gear speed 30 rpm)
The fraction containing ethyl ester was further subjected to liquid-liquid partitioning for the separation of monoglycerides. The conditions are shown below.

上層を油(留分):ヘキサン=1:1、下層を含水エタノール(80%)として上層:下層=6:5の溶媒組成で液−液分配を行い、分液後の上層(油層)を回収して、含水エタノールを加えて、再び分液操作を繰り返して、合計3回分液操作をした。   The upper layer is oil (fraction): hexane = 1: 1, the lower layer is water-containing ethanol (80%), and liquid-liquid partition is performed with a solvent composition of upper layer: lower layer = 6: 5, and the upper layer (oil layer) after liquid separation is It collect | recovered, water-containing ethanol was added, and liquid separation operation was repeated again, and liquid separation operation was carried out 3 times in total.

得られた反応液の脂質組成の分析は、薄層クロマトグラフィー/水素炎イオン化検出器(TLC/FID,イアトロスキャン(三菱化学ヤトロン株式会社))にて行った。サンプル25μLを酢酸エチル1mLに溶解し、クロマロッドに0.6〜1.0μLを負荷した。展開溶媒 クロロホルム:メタノール(95:5、v/v)で5分展開したのち、乾燥させてさらに展開溶媒 ヘキサン:ジエチルエーテル:ギ酸(90:10:0.1)またはトルエン:ジエチルエーテル:酢酸(140:30:0.1、v/v/v)を用いて35分展開を行った。これをイアトロスキャンにて脂質組成の分析を行った。   The lipid composition of the obtained reaction solution was analyzed by thin layer chromatography / hydrogen flame ionization detector (TLC / FID, Iatroscan (Mitsubishi Chemical Yatron Co., Ltd.)). A sample of 25 μL was dissolved in 1 mL of ethyl acetate, and a chroma rod was loaded with 0.6 to 1.0 μL. Developing solvent: Developed with chloroform: methanol (95: 5, v / v) for 5 minutes, then dried and further developed with developing solvent hexane: diethyl ether: formic acid (90: 10: 0.1) or toluene: diethyl ether: acetic acid ( 140: 30: 0.1, v / v / v) for 35 minutes. This was analyzed for lipid composition by Iatroscan.

短行程蒸留後および液−液分配後の油の脂質組成の測定は以下の通りに行った。
分画はシリカゲルカートリッジカラムボンドエルート(登録商標)SI(2g、12mL)を用いて行った。ヘキサン:酢酸エチル(20:1、v/v)で置換したボンドエルート(登録商標)に、サンプル油(約500mg)をヘキサン:酢酸エチル(20:1、v/v、500μL)に溶解して負荷した。ヘキサン:酢酸エチル(20:1、v/v、30mL)を流して脂肪酸エチルエステルを流した後、ヘキサン:酢酸エチル(7:3、v/v、20mL)、ヘキサン:酢酸エチル(4:6、v/v、20mL)を流した画分をそれぞれ分取した。前者にはジグリセリド、後者にはモノグリセリドが含まれる。それぞれの画分を濃縮し、減圧下で乾燥した後、0.5N 水酸化ナトリウム/エタノール溶液(500μL)を加えて、80℃で1時間ケン化させて、1N塩酸(1mL)を加えて中和してから乾固した。これにTMSI−H(ジーエルサイエンス社、500μLずつ)を加えて60℃で15分間反応させてグリセリンをトリメチルシリル誘導体化し、ガスクロマトグラフ/水素炎イオン化検出器(GC/FID)に供した。GC/FIDの条件は以下の通りである。
Measurement of the lipid composition of the oil after the short stroke distillation and after the liquid-liquid partition was performed as follows.
Fractionation was performed using silica gel cartridge column bond Elut (registered trademark) SI (2 g, 12 mL). Dissolve the sample oil (about 500 mg) in hexane: ethyl acetate (20: 1, v / v, 500 μL) in Bond Elut (registered trademark) substituted with hexane: ethyl acetate (20: 1, v / v). And loaded. Hexane: ethyl acetate (20: 1, v / v, 30 mL) was flowed and fatty acid ethyl ester was flown, then hexane: ethyl acetate (7: 3, v / v, 20 mL), hexane: ethyl acetate (4: 6). , V / v, 20 mL) were collected. The former includes diglycerides and the latter includes monoglycerides. Each fraction was concentrated and dried under reduced pressure, 0.5N sodium hydroxide / ethanol solution (500 μL) was added, saponified at 80 ° C. for 1 hour, and 1N hydrochloric acid (1 mL) was added. It was mixed and dried. TMSI-H (GL Science Inc., 500 μL each) was added thereto and reacted at 60 ° C. for 15 minutes to convert glycerin into a trimethylsilyl derivative, which was supplied to a gas chromatograph / hydrogen flame ionization detector (GC / FID). The conditions of GC / FID are as follows.

機種:島津GC−14(島津製作所)
カラム:DB−5(15m×0.53mm×0.25μm、J&G)
カラム温度:80℃(3分保持)
80℃−280℃(昇温20℃/分)
280℃(15分保持)
注入温度:250℃
注入方法:スプリット
スプリット比:1:1
スプリット流量:20mL/min
キャリアーガス:ヘリウム(25kPa、コンスタントプレッシャ)
定量はジオレインおよびグリセリンで検量線を作成して行った。部分グリセリド量は全てジオレインに換算した値である。回収率は短行程蒸留前の反応液に対する留分の重量比である。
Model: Shimadzu GC-14 (Shimadzu Corporation)
Column: DB-5 (15 m × 0.53 mm × 0.25 μm, J & G)
Column temperature: 80 ° C (hold for 3 minutes)
80 ° C.-280 ° C. (temperature increase 20 ° C./min)
280 ° C (hold 15 minutes)
Injection temperature: 250 ° C
Injection method: Split Split ratio: 1: 1
Split flow rate: 20 mL / min
Carrier gas: helium (25 kPa, constant pressure)
Quantification was performed by preparing a calibration curve with diolein and glycerin. The partial glyceride amounts are all values converted to diolein. The recovery rate is the weight ratio of the fraction to the reaction solution before short-path distillation.

酵素反応と遠心分離後、短行程蒸留後、液−液分配後の油の回収率および脂質組成について以下に示す。   The oil recovery rate and lipid composition after enzyme reaction and centrifugation, after short-path distillation and after liquid-liquid distribution are shown below.

Figure 0005450954
Figure 0005450954

部分グリセリドが0.25%、エチルエステル99.8%の油が原料に対して61%の回収率で得られた。短行程蒸留および液−液分配で分離された油は、回収後再度原料に戻して再使用することができる。   An oil having a partial glyceride of 0.25% and an ethyl ester of 99.8% was obtained with a recovery rate of 61% based on the raw material. The oil separated by the short stroke distillation and the liquid-liquid distribution can be returned to the raw material after collection and reused.

実施例2:エチルエステル化の長期連続反応
実施例1と同様の装置系で、40℃に保温した反応容器内に、固定化リパーゼとしてノボザイム435を1.2gとり、魚油として精製イワシ油を使用し、モル比で2.2倍モル(反応当量で0.73倍量)の特級エタノールを混合した原料溶液を5.5g/hの流量で供給しつつ、容器内に溶液が約10gで一定となるように反応液の抜き出しを行った。反応容器内は常に撹拌混合を行った。得られた反応液の脂質組成の分析は、実施例1と同様にTLC/FIDにて行った。
Example 2 : Long-term continuous reaction for ethyl esterification In the same apparatus system as in Example 1, 1.2 g of Novozyme 435 as immobilized lipase was taken in a reaction vessel kept at 40 ° C., and purified sardine oil was used as fish oil Then, while supplying a raw material solution mixed with a special grade ethanol of 2.2 times mole (reaction equivalent 0.73 times amount) in a molar ratio at a flow rate of 5.5 g / h, the solution is constant at about 10 g in the container. The reaction solution was extracted so that The reaction vessel was always stirred and mixed. The analysis of the lipid composition of the obtained reaction liquid was performed by TLC / FID as in Example 1.

図3に、反応開始後の反応液の脂質組成の経時変化について、36日目までのデータを示す。TLC/FIDにて得られたピークの面積比を油の脂質組成とした。グラフは横軸に経過日数を、縦軸に脂質組成比を示す。目的物であるエチルエステルの成分比は70〜75%で36日間保たれており、使用したリパーゼの活性は維持されることが確認された。   FIG. 3 shows data up to the 36th day with respect to the change over time in the lipid composition of the reaction solution after the start of the reaction. The area ratio of the peak obtained by TLC / FID was defined as the lipid composition of the oil. The graph shows the elapsed days on the horizontal axis and the lipid composition ratio on the vertical axis. The component ratio of the target ethyl ester was maintained at 70 to 75% for 36 days, and it was confirmed that the activity of the lipase used was maintained.

実施例3:反応温度および原料供給流量を変化させた場合のエチルエステル化反応
実施例1と同様の装置系で、60℃に保温した反応容器内に、固定化リパーゼとしてノボザイム435を1.2gとり、精製イワシ油に対してモル比で2.2倍モル(反応当量で0.73倍量)の特級エタノールを混合した原料溶液を2.5g/hから5.5g/hへと原料供給流量を変化させて流し、容器内に溶液が約10gで一定となるように反応液の抜き出しを行った。
Example 3 : Ethyl esterification reaction when the reaction temperature and the raw material supply flow rate were changed In the same apparatus system as in Example 1, 1.2 g of Novozyme 435 as an immobilized lipase was placed in a reaction vessel kept at 60 ° C. The raw material solution is mixed from 2.5 g / h to 5.5 g / h by mixing 2.2-fold mol (0.73 times the reaction equivalent) of special grade ethanol with respect to refined sardine oil. The flow rate was changed, and the reaction solution was extracted so that the solution was kept constant at about 10 g in the container.

図4に、反応開始後の反応液の脂質組成の経時変化について、3日目までのデータを示す。実施例1と同様にTLC/FIDにて得られたピークの面積比を油の脂質組成とした。グラフは横軸に経過日数を、縦軸に脂質組成比を示す。本実施例の結果では、原料供給量が2.5g/hと5.5g/hのいずれでも脂質組成に実質的な変化は確認されなかった。また、反応温度が60℃でも本発明の連続反応は実施可能であることが確認された。   FIG. 4 shows data up to the third day regarding the change over time in the lipid composition of the reaction solution after the start of the reaction. Similar to Example 1, the area ratio of the peak obtained by TLC / FID was defined as the lipid composition of the oil. The graph shows the elapsed days on the horizontal axis and the lipid composition ratio on the vertical axis. As a result of this example, no substantial change was confirmed in the lipid composition when the raw material supply amount was 2.5 g / h and 5.5 g / h. Moreover, it was confirmed that the continuous reaction of the present invention can be carried out even at a reaction temperature of 60 ° C.

実施例4:反応温度を変化させた場合のエチルエステル化反応
実施例1と同様の装置系で、反応温度を40℃から30℃に変化させ、反応容器内に固定化リパーゼとしてノボザイム435を1.2gとり、精製イワシ油に対してモル比で2.5倍モル(反応当量で0.84倍量)または1.6倍モル(反応当量で0.53倍量)の特級エタノールを混合した原料溶液を5.5g/hで供給しつつ、容器内に溶液が約10gで一定となるように反応液の抜き出しを行った。
Example 4 : Ethyl esterification reaction when the reaction temperature was changed In the same apparatus system as in Example 1, the reaction temperature was changed from 40 ° C to 30 ° C, and Novozyme 435 was immobilized as an immobilized lipase in the reaction vessel. .2g was taken and mixed with refined sardine oil in 2.5 times mole (0.84 times the reaction equivalent) or 1.6 times mole (0.53 times the reaction equivalent) special grade ethanol in a molar ratio. While supplying the raw material solution at 5.5 g / h, the reaction solution was extracted so that the solution became constant at about 10 g in the container.

図5に、反応液の脂質組成の7日目までの経時変化を示す。実施例1と同様にTLC/FIDにて得られたピークの面積比を油の脂質組成とした。グラフは横軸に経過日数を、縦軸に脂質組成比を示す。反応温度が30℃では、反応速度の低下に伴い、反応液中のエチルエステルの成分比は低下するが、本発明の方法を行う上で問題ないことが確認された。   FIG. 5 shows the change over time of the lipid composition of the reaction solution up to the seventh day. Similar to Example 1, the area ratio of the peak obtained by TLC / FID was defined as the lipid composition of the oil. The graph shows the elapsed days on the horizontal axis and the lipid composition ratio on the vertical axis. When the reaction temperature was 30 ° C., the component ratio of ethyl ester in the reaction solution decreased as the reaction rate decreased, but it was confirmed that there was no problem in carrying out the method of the present invention.

実施例5:反応液を振盪方式で混合した場合のエチルエステル化反応
図6のような装置系を組み、40℃に保温した反応容器内に、固定化リパーゼとしてノボザイム435を1.2gとり、精製イワシ油に対してモル比で2.5倍モル(反応当量で0.84倍量)の特級エタノールを混合した原料溶液を5.5g/hの流量で供給しつつ、容器内に溶液が約10gで一定となるように反応液の抜き出しを行った。反応容器ごと振とうすることで、酵素と溶液の混合をおこなった。
Example 5 : Ethyl esterification reaction when the reaction solution was mixed by shaking method In a reaction vessel kept at 40 ° C., 1.2 g of Novozyme 435 was taken as an immobilized lipase in an apparatus system as shown in FIG. While supplying a raw material solution mixed with 2.5-fold mol (reaction equivalent 0.84 amount) of special grade ethanol to purified sardine oil at a flow rate of 5.5 g / h, The reaction solution was extracted so as to be constant at about 10 g. The enzyme and the solution were mixed by shaking the whole reaction vessel.

図7に、反応液の脂質組成の12日目までの経時変化を示す。実施例1と同様にTLC/FIDにて得られたピークの面積比を油の脂質組成とした。グラフは横軸に経過日数を、縦軸に脂質組成比を示してある。振盪式による反応装置を使用した場合でも、実施例1と同様に、連続的なエチルエステル生成反応が可能であることが確認された。   In FIG. 7, the time-dependent change to the 12th day of the lipid composition of a reaction liquid is shown. Similar to Example 1, the area ratio of the peak obtained by TLC / FID was defined as the lipid composition of the oil. The graph shows elapsed days on the horizontal axis and the lipid composition ratio on the vertical axis. Even when a shaker-type reaction apparatus was used, it was confirmed that continuous ethyl ester formation reaction was possible as in Example 1.

実施例5:短行程蒸留処理の温度変化
実施例1で得られたグリセリン除去後の反応液を用いて、短行程蒸留装置(実施例1と同じ装置)を用いた蒸留の温度条件を130℃、145℃、160℃、175℃に変化させて、ジグリセリドおよびモノグリセリドの除去について条件検討を行った。蒸留条件を以下に示す。
Example 5 : Temperature change of short stroke distillation treatment Using the reaction solution after removing glycerin obtained in Example 1, the temperature condition of distillation using a short stroke distillation apparatus (same apparatus as in Example 1) is 130 ° C. The conditions of the removal of diglyceride and monoglyceride were examined by changing the temperature to 145 ° C, 160 ° C, and 175 ° C. The distillation conditions are shown below.

蒸留面温度(熱媒の蒸留面出口温度):130℃、145℃、160℃、175℃
フィード量:実測0.60L/h(スペック値0.54L/h、ポンプギア速度30rpm)
各温度条件で留分と残分を取り、計8サンプルを得た。
Distillation surface temperature (distillation surface outlet temperature of heating medium): 130 ° C, 145 ° C, 160 ° C, 175 ° C
Feed amount: measured 0.60 L / h (spec value 0.54 L / h, pump gear speed 30 rpm)
A fraction and a residue were taken at each temperature condition to obtain a total of 8 samples.

定量は実施例1と同様にジオレインおよびグリセリンで検量線を作成して行った。   The quantification was performed by preparing a calibration curve with diolein and glycerin as in Example 1.

Figure 0005450954
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短行程蒸留を行うことで、処理温度160℃以下で反応用液からジグリセリドを極めて低いレベルまで低減した。生成物であるエチルエステルの回収率は145℃の処理温度で72%であり、1回の処理でエチルエステルの成分比が82%の油から9割近くを回収することができた。   By performing short stroke distillation, diglyceride was reduced from the reaction solution to a very low level at a treatment temperature of 160 ° C. or lower. The recovery rate of the product ethyl ester was 72% at a treatment temperature of 145 ° C., and nearly 90% was recovered from an oil having an ethyl ester component ratio of 82% in one treatment.

実施例6:液−液分配における分配回数と溶媒組成変化
実施例1で得られた短行程蒸留後の反応液を用いて液−液分配の条件検討を行った。上層を油:ヘキサン=1:0.6、下層を含水エタノール(70%)として上層:下層=2:3という条件、および上層を油:ヘキサン=1:1、下層を含水エタノール(80%)として上層:下層=6:5という条件で、分液後の上層(油層)を回収して、含水エタノールを加えて、再び分液操作を繰り返して、得られた油について部分グリセリドの分析を行った。結果を表3に示す。
Example 6 : Distribution frequency and change in solvent composition in liquid-liquid distribution The liquid-liquid distribution conditions were examined using the reaction liquid obtained after the short-path distillation obtained in Example 1. The upper layer is oil: hexane = 1: 0.6, the lower layer is water-containing ethanol (70%), the upper layer: lower layer = 2: 3, and the upper layer is oil: hexane = 1: 1, the lower layer is water-containing ethanol (80%) The upper layer (lower layer) is recovered under the condition of 6: 5, and the upper layer (oil layer) after the liquid separation is recovered, water-containing ethanol is added, the liquid separation operation is repeated again, and the resulting oil is analyzed for partial glycerides. It was. The results are shown in Table 3.

Figure 0005450954
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液−液分配を1回以上行うことで、モノグリセリドを非常に低いレベルまで低減でき、99%以上の純度のエチルエステルを得ることができた。
実施例7:短行程蒸留残分の原料としての再利用
短行程蒸留処理において得られた残分がエステル化反応の原料となりうるかを確認するために、実施例5において反応液を160℃で処理した際の残分を使用して、ノボザイム435を用いたエステル化反応を行った。反応原料として、160℃で処理した残分をそのまま使用した場合、および当該残分と精製イワシ油の1:1混合液を使用した場合についてそれぞれ試験した。また、使用するリパーゼ(ノボザイム435)は160℃で処理した残分または160℃で処理した残分と精製イワシ油の1:1混合液に対する重量比で4%(反応a)または8%(反応b)とした。各原料の脂質組成組成は表4の通りである。
By performing the liquid-liquid partition once or more, the monoglyceride could be reduced to a very low level, and an ethyl ester having a purity of 99% or more could be obtained.
Example 7 : Reuse of short path distillation residue as raw material In order to confirm whether the residue obtained in the short path distillation process can be used as a raw material for the esterification reaction, the reaction liquid was treated at 160 ° C in Example 5. The residue obtained at the time was used for esterification reaction using Novozyme 435. As a reaction raw material, the case where the residue processed at 160 degreeC was used as it was, and the case where the 1: 1 mixed liquid of the said residue and refined sardine oil were used were tested, respectively. The lipase (Novozyme 435) used is 4% (reaction a) or 8% (reaction) by the weight ratio of the residue treated at 160 ° C. or the 1: 1 mixture of the residue treated at 160 ° C. and purified sardine oil. b). Table 4 shows the lipid composition of each raw material.

Figure 0005450954
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ガラスバイアル(SV−10、日電理化硝子社製)に160℃残分のみ、160℃残分と精製イワシ油を1:1で混合した油、精製イワシ油のみをそれぞれに5gとり、エタノール0.82g(モル比で3.15倍モル;本実施例ではバッチ式なので、酵素に対する影響は無視できるためエタノール量は等量以上用いている)とノボザイム435(4%または8%)を加えてふたをし、40℃にてバイアルを振とうするというバッチ式で反応を行った。逐次サンプリングを行い、反応液の脂質組成の分析を行った。反応液中のエチルエステル含量変化の結果を図8および図9に示す。   In a glass vial (SV-10, manufactured by Nidec Rika Glass Co., Ltd.), take only 5 g each of 160 ° C. residue, 160 ° C. residue and purified sardine oil, and purified sardine oil. Add 82g (molar ratio 3.15 times mol; since this example is a batch type, the effect on the enzyme is negligible, so the amount of ethanol is used in an equal amount or more) and Novozyme 435 (4% or 8%). The reaction was carried out in a batch system in which the vial was shaken at 40 ° C. Sequential sampling was performed to analyze the lipid composition of the reaction solution. The results of changes in the ethyl ester content in the reaction solution are shown in FIGS.

図8および図9の結果は、短行程蒸留残分を原料としたエチルエステル化反応は問題なく進行することが示しており、蒸留における残分を反応容器に再度加えることにより、本発明の製造方法の収率をより向上させることができることが確認された。   The results of FIGS. 8 and 9 show that the ethyl esterification reaction using the short-stroke distillation residue as a raw material proceeds without any problem. By adding the residue in the distillation again to the reaction vessel, the production of the present invention is performed. It was confirmed that the yield of the method can be further improved.

比較例1:カラムを用いたエチルエステル化の反応
直径1cm、長さ7.5cmのガラス製カラムに固定化酵素ノボザイム435(2g)を充填し、40℃で保温し、定量ポンプにて精製イワシ油に3.15倍モル(反応当量で1.05倍量)のエタノールを混合した液を5.5g/hの流速で上から流し、反応液を分取して脂質組成の分析を行った。
Comparative Example 1 : Reaction of ethyl esterification using a column A glass column having a diameter of 1 cm and a length of 7.5 cm was filled with immobilized enzyme Novozyme 435 (2 g), kept at 40 ° C., and purified sardines with a metering pump. A solution obtained by mixing 3.15 times mole (1.05 times amount in terms of reaction equivalent) of ethanol with oil was flowed from above at a flow rate of 5.5 g / h, and the reaction solution was separated to analyze the lipid composition. .

図10に、反応後の溶液の脂質組成について、15時間後までの経時変化のデータを示す。TLC/FIDにて得られたピークの面積比を油の脂質組成とし、グラフは横軸に経過時間を、縦軸にエチルエステル比率を示す。図10によれば、開始から数時間で急速にエチルエステル化の反応率が低下している。この原因は、エチルエステル化の副生成物のグリセリンが酵素の固定化担体に吸着することによるものと考えられる。   FIG. 10 shows data of changes over time until 15 hours after the reaction, regarding the lipid composition of the solution. The area ratio of the peak obtained by TLC / FID is the lipid composition of the oil, and the graph shows the elapsed time on the horizontal axis and the ethyl ester ratio on the vertical axis. According to FIG. 10, the reaction rate of ethyl esterification rapidly decreases within a few hours from the start. The cause of this is thought to be that glycerin, a by-product of ethyl esterification, is adsorbed onto the enzyme immobilization carrier.

比較例2:バッチ式でのエチルエステル化の反応
ガラスバイアルSV−10に魚油5g、エタノール0.82g(モル比で3.15倍モル)とノボザイム435(魚油に対する重量比で4%、8%または12%)を加えてふたをし、40℃にてバイアルを振とうするというバッチ式で反応を行った。逐次サンプリングを行い、反応液の脂質組成の分析を行った。反応液中のエチルエステル含量変化の結果を図11に示す。
Comparative Example 2 : Reaction glass vial SV-10 for ethyl esterification in a batch system, 5 g of fish oil, 0.82 g of ethanol (molar ratio 3.15 times mol) and Novozyme 435 (4% by weight ratio to fish oil, 8%) Or 12%) was added, the lid was closed, and the reaction was carried out in a batch system in which the vial was shaken at 40 ° C. Sequential sampling was performed to analyze the lipid composition of the reaction solution. The results of changes in the ethyl ester content in the reaction solution are shown in FIG.

酵素量が多い方が反応速度は早いが、実施例1と比較すると、同じノボザイム435(使用量12%)の条件で、バッチ式で反応進行が早い反応初期段階(バッチ式での反応開始後3時間)でもエチルエステルの割合は62%であり、酵素1g当たりに換算すると、1.7g/hのエチルエステルを生産する。   The reaction rate is faster when the amount of enzyme is larger, but compared to Example 1, the reaction progress is fast in the batch system under the same Novozyme 435 (use amount 12%) condition (after the start of the reaction in the batch system). 3 hours), the ratio of ethyl ester is 62%, and 1.7 g / h of ethyl ester is produced when converted per gram of enzyme.

それに対して、連続式として実施例1の場合には、酵素1.2gを使用して、エチルエステルの割合が74%の油を5.5g/h生産することから、酵素1g当たりに換算すると、3.4g/hのエチルエステルを生産し、これはバッチ式の倍のエチルエステルの生産量である。   In contrast, in the case of Example 1 as a continuous system, 1.2 g of the enzyme is used to produce 5.5 g / h of an oil having a 74% ethyl ester ratio. 3.4 g / h of ethyl ester is produced, which is a batch-wise production of ethyl ester.

本発明の製造方法を実施するための装置の略示図である。1 is a schematic view of an apparatus for carrying out the manufacturing method of the present invention. 実施例1で使用した反応装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a reactor used in Example 1. FIG. 実施例2の反応液中の脂質組成(面積%)の経時変化を示すグラフである(EE:エチルエステル、TG:トリグリセリド、DG:ジグリセリド、MG:モノグリセリド,FFA:遊離脂肪酸)。It is a graph which shows a time-dependent change of the lipid composition (area%) in the reaction liquid of Example 2 (EE: Ethyl ester, TG: Triglyceride, DG: Diglyceride, MG: Monoglyceride, FFA: Free fatty acid). 実施例3の反応液中の脂質組成(面積%)の経時変化を示すグラフである(EE:エチルエステル、TG:トリグリセリド、DG:ジグリセリド、MG:モノグリセリド,FFA:遊離脂肪酸)。It is a graph which shows the time-dependent change of the lipid composition (area%) in the reaction liquid of Example 3 (EE: Ethyl ester, TG: Triglyceride, DG: Diglyceride, MG: Monoglyceride, FFA: Free fatty acid). 実施例4の反応液中の脂質組成(面積%)の経時変化を示すグラフである(EE:エチルエステル、TG:トリグリセリド、DG:ジグリセリド、MG:モノグリセリド,FFA:遊離脂肪酸)。It is a graph which shows a time-dependent change of the lipid composition (area%) in the reaction liquid of Example 4 (EE: Ethyl ester, TG: Triglyceride, DG: Diglyceride, MG: Monoglyceride, FFA: Free fatty acid). 実施例5で使用した反応装置の模式図である。6 is a schematic diagram of a reaction apparatus used in Example 5. FIG. 実施例5の反応液中の脂質組成(面積%)の経時変化を示すグラフである(EE:エチルエステル、TG:トリグリセリド、DG:ジグリセリド、MG:モノグリセリド,FFA:遊離脂肪酸)。It is a graph which shows the time-dependent change of the lipid composition (area%) in the reaction liquid of Example 5 (EE: Ethyl ester, TG: Triglyceride, DG: Diglyceride, MG: Monoglyceride, FFA: Free fatty acid). 実施例7のリパーゼを4%使用した場合(反応a)の反応液中のエチルエステル含量変化を示すグラフである。It is a graph which shows the ethyl ester content change in the reaction liquid at the time of using 4% of lipases of Example 7 (reaction a). 実施例7のリパーゼを8%使用した場合(反応b)の反応液中のエチルエステル含量変化を示すグラフである。It is a graph which shows the ethyl ester content change in the reaction liquid at the time of using 8% of lipases of Example 7 (reaction b). 比較例1のカラムを用いたエチルエステル化の反応における反応後の反応液中のエチルエステル含量変化を示すグラフである。6 is a graph showing changes in the ethyl ester content in the reaction solution after the reaction in the ethyl esterification reaction using the column of Comparative Example 1. FIG. 比較例2のバッチ式でのエチルエステル化の反応における、反応液中のエチルエステル含量変化を示すグラフである。6 is a graph showing a change in ethyl ester content in a reaction solution in a batch type ethyl esterification reaction of Comparative Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 原料供給槽
2 反応容器
3 グリセリン除去装置
4 蒸留装置
5 精製装置
6 回収物貯蔵槽
A 原料混合物
B グリセリン溶液
C 生成物
D 回収物を含む溶液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw material supply tank 2 Reaction container 3 Glycerin removal apparatus 4 Distillation apparatus 5 Purification apparatus 6 Collected material storage tank A Raw material mixture B Glycerin solution C Product D Solution containing recovered material

Claims (11)

脂肪酸低級アルコールエステルの製造方法であって、
1)反応容器に固定化リパーゼを加え、そこに、油脂、および当該油脂に対して反応当量未満の低級アルコールを一定の流量で加え、攪拌式または振盪式の連続反応を行いながら、同時に反応容器より反応液を同流量で連続的に抜き出す工程;
2)抜き出した反応液を蒸留し、トリグリセリド、ジグリセリドおよび/またはモノグリセリドを含む回収物、および脂肪酸低級アルコールエステルを得る工程;および
3)トリグリセリド、ジグリセリドおよび/またはモノグリセリドを含む回収物を反応容器に加える工程;
を含む前記方法。
A method for producing a fatty acid lower alcohol ester, comprising:
1) Immobilized lipase is added to the reaction vessel, and the oil and fat and lower alcohol less than the reaction equivalent are added to the oil and fat at a constant flow rate, and the reaction vessel is simultaneously used while performing a stirring type or shaking type continuous reaction. A step of continuously extracting the reaction solution at the same flow rate;
2) a step of distilling the extracted reaction liquid to obtain a recovered product containing triglyceride, diglyceride and / or monoglyceride, and fatty acid lower alcohol ester; and
3) adding a recovered material containing triglyceride, diglyceride and / or monoglyceride to the reaction vessel;
Including said method.
前記蒸留が分子蒸留または短行程蒸留である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1 , wherein the distillation is molecular distillation or short path distillation. 前記工程2において抜き出した反応液を蒸留する前に、グリセリンを除去する工程を更に含む、請求項1または2に記載の方法。 The method according to claim 1 , further comprising a step of removing glycerin before distilling the reaction liquid extracted in the step 2. 前記蒸留により得られた脂肪酸低級アルコールエステルを、液−液分配法またはクロマトグラフィーにより精製する工程を更に含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a step of purifying the fatty acid lower alcohol ester obtained by the distillation by a liquid-liquid partition method or chromatography. 前記工程1で油脂とともに加えられる低級アルコールが当該油脂に対して0.6〜0.9反応当量である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 The method of any one of Claims 1-4 whose lower alcohol added with fats and oils in the said process 1 is 0.6-0.9 reaction equivalent with respect to the said fats and oils. 前記工程1において、反応容器内の油脂に対する重量比で4〜24%の固定化リパーゼを使用する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5 , wherein in the step 1, 4 to 24% of immobilized lipase is used in a weight ratio with respect to fats and oils in the reaction vessel. 前記固定化リパーゼが、カンジダ・アンタークチカ(Candida. Antarctica)またはサーモマイセス ラヌギノサス(Thermomyces lanuginosus)に属する微生物から得られるリパーゼである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the immobilized lipase is a lipase obtained from a microorganism belonging to Candida. Antarctica or Thermomyces lanuginosus. 前記固定化リパーゼが、ノボザイム435(商品名)またはリポザイムTL IM(商品名)である、請求項7に記載の方法。 The method according to claim 7 , wherein the immobilized lipase is Novozyme 435 (trade name) or Lipozyme TL IM (trade name). 前記低級アルコールがメタノールまたはエタノールである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 8 , wherein the lower alcohol is methanol or ethanol. 前記工程1において攪拌式の連続反応が行われる、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。The method according to claim 1, wherein a stirring-type continuous reaction is performed in the step 1. 反応前に固定化リパーゼを脂肪酸低級アルコールエステル中で攪拌する工程をさらに含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 10, further comprising a step of stirring the immobilized lipase in a fatty acid lower alcohol ester before the reaction.
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