JP5586855B2 - Method for producing monoacylglycerol-rich oil and fat - Google Patents

Method for producing monoacylglycerol-rich oil and fat Download PDF

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Description

本発明は、モノアシルグリセロール高含有油脂を効率良く製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for efficiently producing an oil and fat having a high monoacylglycerol content.

モノアシルグリセロール(以下、「モノグリセリド」又は「モノグリセライド」と記載することもある)は、乳化剤や抗菌剤等として食品、医薬品、化粧品等の分野に広く利用され、最近、モノアシルグリセロールの優れた生理活性に着目した食品が注目されている。このモノアシルグリセロールを得るため、脂肪酸又は脂肪酸メチルとグリセリンを反応させる方法、あるいは油脂とグリセリンを、高温下で金属触媒を添加して化学反応させる方法が用いられている。   Monoacylglycerol (hereinafter sometimes referred to as “monoglyceride” or “monoglyceride”) has been widely used as an emulsifier and antibacterial agent in the fields of foods, pharmaceuticals, cosmetics, and the like. Foods that focus on activity are attracting attention. In order to obtain this monoacylglycerol, a method of reacting fatty acid or fatty acid methyl and glycerin, or a method of chemically reacting fat and glycerin with a metal catalyst added at high temperature is used.

脂肪酸を原料として用いるモノアシルグリセロールの製造法として、エステル化法、エステル交換法又はグリセロリシス法等が挙げられる。
例えば、部分グリセリドリパーゼの存在下、脂肪酸又はその低級アルキルエステルとグリセロールとを反応させるモノグリセライドとジグリセライドの混合物の製造方法(特許文献1)が知られている。
また、Penicillium camembertii モノ及びジグリセリドリパーゼの存在下、共役リノール酸に対してモル比で3倍以上の過剰量のグリセリンを使用し、5℃で反応させるモノグリセリドの製造方法(特許文献2)が知られている。
Examples of the method for producing monoacylglycerol using a fatty acid as a raw material include an esterification method, a transesterification method, and a glycerolysis method.
For example, a method for producing a mixture of monoglyceride and diglyceride in which fatty acid or a lower alkyl ester thereof and glycerol are reacted in the presence of partial glyceride lipase is known (Patent Document 1).
Also known is a method for producing monoglyceride (Patent Document 2) in which an excess of glycerin at a molar ratio of 3 times or more with respect to conjugated linoleic acid is used and reacted at 5 ° C. in the presence of Penicillium camembertii mono and diglyceride lipase. ing.

一方、炭酸カルシウムに固定化したPseudomonas sp.由来リパーゼの存在下、高度不飽和脂肪酸に対してモル比で30倍以上のグリセリンを使用し、反応させるモノグリセリドの製造方法(特許文献3)が知られている。 On the other hand, a method for producing monoglycerides (Patent Document 3) is known in which glycerin is used in a molar ratio of 30 times or more with respect to highly unsaturated fatty acid in the presence of lipase derived from Pseudomonas sp. Immobilized on calcium carbonate. ing.

そこで、脂肪酸とグリセリンを反応させてモノアシルグリセロール高含有油脂を効率よく製造する方法が望まれている。   Therefore, a method for efficiently producing fats and oils containing a high amount of monoacylglycerol by reacting a fatty acid with glycerin is desired.

特開昭61−181390号公報JP 61-181390 A 特許第3970669号公報Japanese Patent No. 3970669 特許第3861941号公報Japanese Patent No. 3861941

前記従来技術のうち、金属触媒を用いる化学反応は200℃以上の高温であるため、原料に不飽和脂肪酸を多く含む場合には劣化が生じ易い点、また、金属触媒の完全除去が困難である点等から、その適用が問題とされてきた。また、前記部分グリセリドリパーゼを用いる技術(特許文献1)では、反応の進行と共にモノアシルグリセロール濃度(モノアシルグリセロール/原料)は低下するので、モノアシルグリセロールの純度を上げるためにはエステル化反応の後に精留等の精製工程が必要となり、製造効率の点で課題がある。更に、前記モノ及びジグリセリドリパーゼを用いる技術(特許文献2)では、リパーゼの至適温度ではない低温で行われるため反応効率が良くない。また、炭酸カルシウムに固定化したリパーゼを用い脂肪酸に対してモル比で30倍以上のグリセリンを使用する技術(特許文献3)では、モノグリセリド濃度は16.7%に過ぎない。   Among the prior arts, the chemical reaction using a metal catalyst is at a high temperature of 200 ° C. or higher. Therefore, when the raw material contains a large amount of unsaturated fatty acid, it tends to deteriorate, and it is difficult to completely remove the metal catalyst. From the point of view, its application has been a problem. Further, in the technique using the partial glyceride lipase (Patent Document 1), the monoacylglycerol concentration (monoacylglycerol / raw material) decreases with the progress of the reaction. Later, a purification step such as rectification is required, which is problematic in terms of production efficiency. Furthermore, in the technique using the mono- and diglyceride lipase (Patent Document 2), since the reaction is performed at a low temperature that is not the optimum temperature for the lipase, the reaction efficiency is not good. Moreover, in the technique (patent document 3) in which glycerin is used in a molar ratio of 30 times or more with respect to the fatty acid using lipase immobilized on calcium carbonate, the monoglyceride concentration is only 16.7%.

本発明は、脂肪酸とグリセリンを原料とし、リパーゼ活性を損なうことなくモノアシルグリセロールを効率良く製造する方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing monoacylglycerol using fatty acid and glycerin as raw materials without impairing lipase activity.

本発明者は、脂肪酸又はその低級アルキルエステルとグリセリンを固定化酵素である固定化部分グリセリドリパーゼを用いて反応させる際、意外にも酵素固定化用担体(以下、固定化担体とも云う。)の量に対して部分グリセリドリパーゼの使用割合を多くして調製した固定化部分グリセリドリパーゼではモノアシルグリセロールの生産効率が低くなるのに対し、固定化担体の量に対して部分グリセリドリパーゼの使用割合を少なくするとモノアシルグリセロールの生産効率が高まることを見出した。更には、固定化担体の表面積がモノアシルグリセロールの生産効率に関与していることも見出し、固定化担体の単位面積あたりのエステル化活性が特定範囲となるように調製された固定化部分グリセリドリパーゼの存在下で反応させると、高い反応率で高純度のモノアシルグリセロールを製造できることを見出し、本発明を完成した。   When the present inventor reacts fatty acid or a lower alkyl ester thereof with glycerin using an immobilized partial glyceride lipase, which is an immobilized enzyme, the present invention surprisingly provides an enzyme immobilization carrier (hereinafter also referred to as an immobilization carrier). Immobilized partial glyceride lipase prepared by increasing the proportion of partial glyceride lipase used relative to the amount decreases the production efficiency of monoacylglycerol, whereas the proportion of partial glyceride lipase used relative to the amount of immobilized carrier It has been found that the production efficiency of monoacylglycerol increases when the amount is reduced. Furthermore, it has been found that the surface area of the immobilization carrier is involved in the production efficiency of monoacylglycerol, and the immobilization partial glyceride lipase prepared so that the esterification activity per unit area of the immobilization carrier falls within a specific range. As a result, it was found that high-accuracy monoacylglycerol can be produced at a high reaction rate when the reaction is carried out in the presence of.

すなわち、本発明は、脂肪酸又はその低級アルキルエステルとグリセリンを、固定化担体の単位表面積あたりのエステル化活性が100〜140000U/m2である固定化部分グリセリドリパーゼの存在下で反応させるモノアシルグリセロール高含有油脂の製造方法を提供するものである。 That is, the present invention relates to a monoacylglycerol in which a fatty acid or a lower alkyl ester thereof and glycerin are reacted in the presence of an immobilized partial glyceride lipase having an esterification activity per unit surface area of the immobilized carrier of 100 to 140000 U / m 2. The present invention provides a method for producing a high content fat.

本発明のモノアシルグリセロール高含有油脂の製造方法によれば、高純度のモノアシルグリセロールが効率良く得られる。   According to the method for producing a monoacylglycerol-rich oil and fat of the present invention, highly pure monoacylglycerol can be obtained efficiently.

本願発明で使用する固定化部分グリセリドリパーゼは、部分グリセリドリパーゼが固定化担体に固定化されたものである。本発明において、固定化担体の単位表面積あたりのエステル化活性(以下「A値」と記載する)は、平均粒径の分かっている担体にリパーゼを固定化してエステル化活性を測定し、当該測定に用いた固定化部分グリセリドリパーゼの質量、及び担体の平均粒径から求めた担体の単位質量あたりの比表面積から、次の式(1)に従って求める。   The immobilized partial glyceride lipase used in the present invention is obtained by immobilizing a partial glyceride lipase on an immobilization carrier. In the present invention, the esterification activity per unit surface area of the immobilized carrier (hereinafter referred to as “A value”) is determined by immobilizing lipase on a carrier whose average particle diameter is known and measuring the esterification activity. The specific surface area per unit mass of the carrier determined from the mass of the immobilized partial glyceride lipase used in the above and the average particle size of the carrier is determined according to the following formula (1).

A〔U/m2〕=固定化リパーゼのエステル化活性〔U〕/(固定化担体比表面積〔m2/g〕×固定化リパーゼ質量〔g〕)・・・式(1) A [U / m 2 ] = Esterification activity of immobilized lipase [U] / (Immobilized carrier specific surface area [m 2 / g] × Immobilized lipase mass [g]) Formula (1)

本発明においては、式(1)中の固定化リパーゼのエステル化活性〔U〕は、脂肪酸とグリセリンを合計で100g、脂肪酸/グリセリンをモル比0.6で混合し、これに固定化リパーゼを乾燥質量基準で5g加え、40℃、400Paで60分間攪拌後の脂肪酸濃度を測定し、1分間あたりに減少した脂肪酸のμモル数として定義する。ここで、固定化リパーゼ中、固定化担体の質量に対するリパーゼの質量は極めて小さいため、固定化担体の質量≒固定化リパーゼの質量とする。本発明においては、前記により測定したA値が100〜140000U/m2の範囲のものである。このA値は、反応速度を向上させつつジアシルグリセロールを副生させず、効率的にモノアシルグリセロール高含有油脂を得る点から好ましくは200〜70000U/m2、更に500〜30000U/m2、特に1500〜10000U/m2が好ましい。 In the present invention, the esterification activity [U] of the immobilized lipase in the formula (1) is a mixture of fatty acid and glycerin in a total of 100 g and fatty acid / glycerin in a molar ratio of 0.6. The fatty acid concentration after adding 5 g on a dry mass basis and stirring for 60 minutes at 40 ° C. and 400 Pa is measured and defined as μmol number of fatty acid decreased per minute. Here, in the immobilized lipase, the mass of the lipase relative to the mass of the immobilized carrier is extremely small, and therefore the mass of the immobilized carrier is approximately equal to the mass of the immobilized lipase. In the present invention, the A value measured as described above is in the range of 100 to 140000 U / m 2 . This A value is preferably 200 to 70000 U / m 2 , more preferably 500 to 30000 U / m 2 , particularly from the viewpoint of efficiently obtaining a monoacylglycerol-rich oil and fat without improving the reaction rate and by-producing diacylglycerol. 1500 to 10000 U / m 2 is preferred.

本発明において用いる固定化部分グリセリドリパーゼのエステル化活性は、効率的にモノアシルグリセロール高含有油脂を得る点から5〜8000U、更に10〜4000U、特に50〜2000U、殊更200〜1200Uが好ましい。   The esterification activity of the immobilized partial glyceride lipase used in the present invention is preferably 5 to 8000 U, more preferably 10 to 4000 U, particularly 50 to 2000 U, and most preferably 200 to 1200 U, from the viewpoint of efficiently obtaining a monoacylglycerol-rich oil.

本発明において用いる固定化部分グリセリドリパーゼに使用する固定化担体の比表面積は、固定化担体1gあたりの表面積であり、効率的にモノアシルグリセロール高含有油脂を得る点から0.0027〜0.536m2/g、更に0.0045〜0.268m2/g、特に0.0077〜0.179m2/g、殊更0.0107〜0.134m2/gが好ましい。当該比表面積は、固定化担体を篩によって分級し平均粒子径を求め、担体の形状が球状、真比重を1.12g/cm3と仮定して算出することができる。 The specific surface area of the immobilization carrier used for the immobilization partial glyceride lipase used in the present invention is the surface area per 1 g of the immobilization carrier, and 0.0027 to 0.536 m from the viewpoint of efficiently obtaining fats and oils with high monoacylglycerol content. 2 / g, further 0.0045~0.268m 2 / g, especially 0.0077~0.179m 2 / g, especially 0.0107~0.134m 2 / g are preferred. The specific surface area can be calculated by classifying the immobilized carrier with a sieve to obtain an average particle size, assuming that the shape of the carrier is spherical and the true specific gravity is 1.12 g / cm 3 .

本発明で使用する部分グリセリドリパーゼは、モノアシルグリセロール及びジアシルグリセロールの部分グリセリドを加水分解するが、トリアシルグリセロールを加水分解し難いリパーゼである。
部分グリセリドリパーゼとしては、ラット小腸、ブタ脂肪組織などの動物臓器由来のモノグリセリドリパーゼ又はジグリセリドリパーゼ;バチルス・スピーシーズ(Bacillus sp.)H−257由来モノグリセリドリパーゼ(J. Biochem., 127, 419-425, 2000)、シュードモナス・スピーシーズ(Pseudomonas sp.)LP7315由来モノグリセリドリパーゼ(Journal of Bioscience and Bioengineering, 91(1), 27-32, 2001)、ペニシリウム・サイロピウム由来リパーゼ(J. Biochem, 87(1), 205-211, 1980)、ペニシリウム・カメンベルティ(Penicillium camembertii)U−150由来リパーゼ(J. Fermentation and Bioengineering, 72(3), 162-167, 1991)等が挙げられる。市販品としては、例えば「モノグリセライドリパーゼ(MGLPII)」(旭化成社)、「リパーゼG「アマノ」50」(天野エンザイム社)等がある。
The partial glyceride lipase used in the present invention is a lipase that hydrolyzes monoacylglycerol and diacylglycerol partial glycerides but hardly hydrolyzes triacylglycerol.
Examples of partial glyceride lipase include monoglyceride lipase or diglyceride lipase derived from animal organs such as rat small intestine and porcine adipose tissue; monoglyceride lipase derived from Bacillus sp. 2000), Pseudomonas sp. LP7315-derived monoglyceride lipase (Journal of Bioscience and Bioengineering, 91 (1), 27-32, 2001), Penicillium silopium-derived lipase (J. Biochem, 87 (1), 205) -211, 1980), Penicillium camembertii U-150 lipase (J. Fermentation and Bioengineering, 72 (3), 162-167, 1991) and the like. Examples of commercially available products include “monoglyceride lipase (MGLPII)” (Asahi Kasei Corporation), “Lipase G“ Amano ”50” (Amano Enzyme).

本発明で使用する固定化担体は、セライト、ケイソウ土、カオリナイト、シリカゲル、モレキュラーシーブス、多孔質ガラス、活性炭、炭酸カルシウム、セラミックス等の無機担体;セルロースパウダー、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、キトサン、イオン交換樹脂、疎水吸着樹脂、キレート樹脂、合成吸着樹脂等の有機高分子の担体等が挙げられるが、特にイオン交換樹脂が、保水力の点で好ましい。固定化担体の形状としては、特に限定されないが、粒子状、粉末状、顆粒状、繊維状、スポンジ状等が挙げられる。   The immobilization carrier used in the present invention is an inorganic carrier such as celite, diatomaceous earth, kaolinite, silica gel, molecular sieves, porous glass, activated carbon, calcium carbonate, ceramics; cellulose powder, polyvinyl alcohol, polypropylene, chitosan, ion exchange Examples thereof include organic polymer carriers such as resins, hydrophobic adsorption resins, chelate resins, and synthetic adsorption resins. In particular, ion exchange resins are preferable in terms of water retention. The shape of the immobilization carrier is not particularly limited, and examples thereof include particles, powders, granules, fibers, and sponges.

担体の粒子径は10〜2000μm、更に20〜1200μm、特に30〜700μm、殊更40〜500μmが好ましく、細孔径は10〜150nm、更に10〜100nmが好ましい。
イオン交換樹脂としては、多孔性の陰イオン交換樹脂が好ましい。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る。特にフェノールホルムアルデヒド系樹脂(商品名Rohm and Hass社製Duolite A−568)がリパーゼ吸着性向上の点から好ましい。
The particle diameter of the carrier is preferably 10 to 2000 μm, more preferably 20 to 1200 μm, particularly preferably 30 to 700 μm, particularly preferably 40 to 500 μm, and the pore diameter is preferably 10 to 150 nm, more preferably 10 to 100 nm.
As the ion exchange resin, a porous anion exchange resin is preferable. Examples of the material for the resin include phenol formaldehyde, polystyrene, acrylamide, and divinylbenzene. In particular, a phenol formaldehyde-based resin (trade name: Duolite A-568 manufactured by Rohm and Hass) is preferable from the viewpoint of improving lipase adsorption.

本発明では、高活性を発現するような吸着状態にするため、酵素の固定化の前処理として、固定化担体を脂溶性脂肪酸又はその誘導体で処理することが好ましい。またこれらは単一で用いてもよいが、2種以上を組み合わせることで一層の効果が発揮される。これらの脂溶性脂肪酸又はその誘導体と固定化担体の接触法としては、水又は有機溶剤中にこれらをそのまま加えてもよいが、分散性を良くするため、有機溶剤に脂溶性脂肪酸又はその誘導体を一旦分散・溶解させた後、水に分散させた固定化担体に加えてもよい。この有機溶剤としては、クロロホルム、ヘキサン、エタノール等が挙げられる。脂溶性脂肪酸又はその誘導体と固定化担体の比率は、固定化担体1質量部(乾燥質量)に対し、脂溶性脂肪酸又はその誘導体0.01〜1質量部、特に0.05〜0.5質量部が好ましい。接触温度は、0〜80℃、特に20〜60℃が好ましい。接触時間は、5分〜5時間程度でよい。本処理後濾過して固定化担体を回収するが、この時乾燥してもよい。乾燥温度は室温〜80℃が良く、減圧乾燥を行ってもよい。   In the present invention, it is preferable to treat the immobilization carrier with a fat-soluble fatty acid or a derivative thereof as a pretreatment for immobilization of the enzyme in order to obtain an adsorption state that exhibits high activity. These may be used singly, but a further effect is exhibited by combining two or more. As a method for contacting these fat-soluble fatty acids or derivatives thereof and the immobilization carrier, these may be added as they are in water or an organic solvent, but in order to improve dispersibility, fat-soluble fatty acids or derivatives thereof are added to the organic solvent. Once dispersed / dissolved, it may be added to an immobilized carrier dispersed in water. Examples of the organic solvent include chloroform, hexane, ethanol, and the like. The ratio of the fat-soluble fatty acid or derivative thereof to the immobilization carrier is 0.01 to 1 part by mass, particularly 0.05 to 0.5 mass, with respect to 1 part by mass (dry mass) of the immobilization carrier. Part is preferred. The contact temperature is preferably 0 to 80 ° C, particularly preferably 20 to 60 ° C. The contact time may be about 5 minutes to 5 hours. After this treatment, the immobilized carrier is recovered by filtration, but may be dried at this time. The drying temperature is preferably room temperature to 80 ° C., and may be dried under reduced pressure.

この固定化担体の前処理に用いられる脂溶性脂肪酸としては、炭素数4〜24の直鎖又は分岐鎖の、飽和又は不飽和の、水酸基が置換していてもよい脂肪酸が挙げられる。好ましい脂溶性脂肪酸としては、炭素数8〜18の脂肪酸、例えば、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸等の直鎖飽和脂肪酸、オレイン酸、リノール酸等の不飽和脂肪酸、リシノール酸等のヒドロキシ脂肪酸、イソステアリン酸等の分岐脂肪酸が挙げられる。脂溶性脂肪酸誘導体としては、炭素数8〜18の脂肪酸と水酸基を有する化合物とのエステルが挙げられ、1価アルコールエステル、多価アルコールエステル、リン脂質、あるいはこれらのエステルに更にエチレンオキサイドを付加した誘導体等が例示される。1価アルコールエステルとしては、メチルエステル、エチルエステル等が、多価アルコールエステルとしては、モノアシルグリセロール、ジアシルグリセロール、及びそれらの誘導体、あるいはポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、蔗糖脂肪酸エステル等が挙げられる。これらの脂溶性脂肪酸又はその誘導体は、いずれも常温で液状であることが工程上望ましい。また、これらの脂溶性脂肪酸又はその誘導体としては、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。   Examples of the fat-soluble fatty acid used for the pretreatment of the immobilization carrier include C4-C24 linear or branched, saturated or unsaturated fatty acids that may be substituted with hydroxyl groups. Preferred fat-soluble fatty acids include fatty acids having 8 to 18 carbon atoms, for example, linear saturated fatty acids such as capric acid, lauric acid and myristic acid, unsaturated fatty acids such as oleic acid and linoleic acid, hydroxy fatty acids such as ricinoleic acid, Examples thereof include branched fatty acids such as isostearic acid. Examples of the fat-soluble fatty acid derivative include esters of a fatty acid having 8 to 18 carbon atoms and a compound having a hydroxyl group, monohydric alcohol ester, polyhydric alcohol ester, phospholipid, or ethylene oxide added to these esters. Examples include derivatives. Examples of monohydric alcohol esters include methyl esters and ethyl esters, and examples of polyhydric alcohol esters include monoacylglycerol, diacylglycerol, and derivatives thereof, or polyglycerin fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, and sucrose fatty acid esters. It is done. These fat-soluble fatty acids or derivatives thereof are desirably liquid at room temperature in the process. Moreover, as these fat-soluble fatty acids or derivatives thereof, a mixture of the above fatty acids, for example, naturally-derived fatty acids such as soybean fatty acids can be used.

本発明の固定化部分グリセリドリパーゼは、一般的な固定化酵素の製造方法にて調製することができるが、例えば、固定化担体として、Duolite A−568(Rohm & Hass社製)を用いて、固定化担体に水酸化ナトリウム水溶液を加えて攪拌しながらアルカリ処理、緩衝液を加えて攪拌しながらpH調整、エタノールで置換後、脂肪酸を加えて攪拌しながら脂溶性脂肪酸又はその誘導体による前処理を行った後、リパーゼを加えて攪拌しながら固定化、さらに大豆脂肪酸を加えて油置換することにより固定化酵素を得る方法や上記固定化担体に部分グリセリドリパーゼ溶液を加えて攪拌することにより該固定化担体に該部分グリセリドリパーゼを吸着固定し、次いで該部分グリセリドリパーゼ溶液から不溶性担体を濾過し、イオン交換水又は緩衝液を用いて洗浄する方法等が挙げられる。該酵素は、必要に応じて精製したり、予め水や緩衝溶液等の水性媒体に分散又は溶解して用いてもよい。   The immobilized partial glyceride lipase of the present invention can be prepared by a general method for producing an immobilized enzyme. For example, Duolite A-568 (manufactured by Rohm & Hass) is used as an immobilization carrier. Sodium hydroxide aqueous solution is added to the immobilization carrier and stirred for alkali treatment, buffer solution is added and stirred for pH adjustment, ethanol is substituted, and fatty acid is added and stirred for pretreatment with a fat-soluble fatty acid or derivative thereof. After the lipase was added and fixed while stirring, the method was obtained by further replacing the oil by adding soybean fatty acid, or by adding a partial glyceride lipase solution to the fixed carrier and stirring the mixture. The partial glyceride lipase is adsorbed and immobilized on the immobilized carrier, and then the insoluble carrier is filtered from the partial glyceride lipase solution. How is washed with-exchange water or buffer and the like. The enzyme may be purified as necessary, or may be used by dispersing or dissolving in advance in an aqueous medium such as water or a buffer solution.

このとき用いる部分グリセリドリパーゼの量は、効率的にモノアシルグリセロール高含有油脂を得る点から固定化担体100質量部に対して、部分グリセリドリパーゼとしてリパーゼG「アマノ」50(50000u/g以上)を用いた場合、0.1〜500質量部、更に1〜200質量部、特に5〜100質量部、殊更10〜80質量部とすることが好ましい。なお、ここでいうu数は、LV乳化法によって、1分間に1μモルの脂肪酸の増加をもたらす酵素量を1単位[u]とする。LV乳化法とは、ラウリン酸ビニルの乳化液にリパーゼを作用(pH5.6、40℃にて30分間)させ、エタノール/アセトン混合溶媒で反応を停止し、水酸化ナトリウムで生成脂肪酸を中和後、残存する水酸化ナトリウムを塩酸で滴定することで、生成脂肪酸を定量してu数を求める方法である。   The amount of the partial glyceride lipase used at this time is such that lipase G “Amano” 50 (50000 u / g or more) is used as the partial glyceride lipase with respect to 100 parts by mass of the immobilization carrier from the viewpoint of efficiently obtaining a fat having a high monoacylglycerol content. When used, it is preferably 0.1 to 500 parts by mass, more preferably 1 to 200 parts by mass, particularly 5 to 100 parts by mass, and particularly preferably 10 to 80 parts by mass. The number of u referred to here is 1 unit [u], which is the amount of enzyme that causes an increase of 1 μmol of fatty acid per minute by the LV emulsification method. In the LV emulsification method, lipase is allowed to act on an emulsion of vinyl laurate (pH 5.6, 30 minutes at 40 ° C.), the reaction is stopped with an ethanol / acetone mixed solvent, and the generated fatty acid is neutralized with sodium hydroxide. Thereafter, the remaining sodium hydroxide is titrated with hydrochloric acid to quantify the generated fatty acid to determine the u number.

なお、部分グリセリドリパーゼの固定化温度は、酵素の失活の起きない温度であればよく、0〜60℃、特に5〜30℃が好ましい。また固定化に用いる酵素水溶液のpHは、酵素の変性が起きないような範囲であればよく、pH3〜9が好ましい。特に至適pHが酸性とされているリパーゼを用いる場合に最大の活性を得るには、pH4〜6とするのがよい。また酵素水溶液に用いる緩衝液としては、一般的な酢酸緩衝液、リン酸緩衝液、トリス塩酸緩衝液等を用いることができる。   The immobilization temperature of the partial glyceride lipase may be any temperature that does not cause enzyme inactivation, and is preferably 0 to 60 ° C, particularly preferably 5 to 30 ° C. The pH of the aqueous enzyme solution used for immobilization may be in a range that does not cause denaturation of the enzyme, and is preferably pH 3-9. In particular, in order to obtain the maximum activity when using a lipase whose optimum pH is acidic, the pH is preferably 4 to 6. Moreover, as a buffer solution used for the enzyme aqueous solution, a general acetate buffer solution, phosphate buffer solution, Tris-HCl buffer solution, or the like can be used.

本発明のモノアシルグリセロールを製造するための原料として用いる脂肪酸としては、炭素数4〜22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1〜3の低級アルコール類が好ましい。炭素数1〜3の低級アルコールとしては、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(以下、単に「脂肪酸等」と記載する)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。   The fatty acid used as a raw material for producing the monoacylglycerol of the present invention is preferably a saturated or unsaturated fatty acid having 4 to 22 carbon atoms, such as butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, Capric acid, undecanoic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, zomarinic acid, stearic acid, oleic acid, elaidic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, gadrenic acid, arachic acid, behenic acid, erucic acid, eicosapentaene An acid, docosahexaenoic acid, etc. can be used. Moreover, as a lower alcohol which forms the said fatty acid and ester, a C1-C3 lower alcohol is preferable. Examples of the lower alcohol having 1 to 3 carbon atoms include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol and the like. Two or more of these fatty acids or lower alkyl esters thereof (hereinafter simply referred to as “fatty acids etc.”) can be used in combination. A mixture of the above fatty acids, for example, naturally derived fatty acids such as soybean fatty acid can also be used.

固定化部分グリセリドリパーゼの存在下での脂肪酸等とグリセリンのエステル化反応は、固定化部分グリセリドリパーゼと原料(脂肪酸等とグリセリン)を接触させればよく、接触手段としては、浸漬、攪拌、該固定化酵素を充填したカラムにポンプ等で通液すること等が挙げられる。攪拌する場合には、効率的にモノアシルグリセロール高含有油脂を得る点から、30〜1000r/minが好ましく、更には100〜700r/minが好ましい。   The esterification reaction of fatty acid or the like and glycerin in the presence of the immobilized partial glyceride lipase may be performed by bringing the immobilized partial glyceride lipase and the raw material (fatty acid or the like and glycerin) into contact with each other. For example, a column filled with the immobilized enzyme may be passed with a pump or the like. In the case of stirring, 30 to 1000 r / min is preferable, and 100 to 700 r / min is more preferable from the viewpoint of efficiently obtaining a high monoacylglycerol-containing fat.

本発明において用いる固定化部分グリセリドリパーゼは、効率的にモノアシルグリセロール高含有油脂を得る点から、固定化担体の粒径範囲に応じて次のようにエステル化活性〔U〕を設定することが好ましい。即ち、固定化担体の粒子径が20〜100μmでは、エステル化活性は50〜8000U、更に200〜4000U、特に500〜2000Uであることが好ましく、固定化担体の粒子径が100〜400μmでは、エステル化活性は10〜4000U、更に50〜2000U、特に200〜1200Uであることが好ましく、固定化担体の粒子径が400〜1200μmでは、エステル化活性は5〜2000U、更に10〜1200U、特に50〜800Uであることが好ましい。   The immobilized partial glyceride lipase used in the present invention is capable of setting the esterification activity [U] as follows according to the particle size range of the immobilized carrier from the viewpoint of efficiently obtaining a monoacylglycerol-rich oil and fat. preferable. That is, when the particle size of the immobilized carrier is 20 to 100 μm, the esterification activity is preferably 50 to 8000 U, more preferably 200 to 4000 U, and particularly preferably 500 to 2000 U. When the particle size of the immobilized carrier is 100 to 400 μm, The esterification activity is preferably 10 to 4000 U, more preferably 50 to 2000 U, and particularly preferably 200 to 1200 U. When the particle size of the immobilized carrier is 400 to 1200 μm, the esterification activity is 5 to 2000 U, further 10 to 1200 U, particularly 50 to It is preferable that it is 800U.

この反応において、脂肪酸等とグリセリンの反応モル比R〔R=脂肪酸等(mol)/グリセリン(mol)〕は、0.2〜1.5が好ましく、更には0.3〜1.35、特に0.4〜1.2であるのが好ましい。また、脂肪酸等とグリセリンを合計した原料100質量部に対し、前記固定化部分グリセリドリパーゼを0.1〜50質量部添加することが好ましく、更に0.5〜40質量部、特に2.5〜30質量部、殊更5〜25質量部とすることが、反応速度を向上させ、効率的にモノアシルグリセロール高含有油脂を得る点から好ましい。   In this reaction, the reaction molar ratio R [R = fatty acid etc. (mol) / glycerin (mol)] of fatty acid etc. is preferably 0.2 to 1.5, more preferably 0.3 to 1.35, in particular. It is preferable that it is 0.4-1.2. Moreover, it is preferable to add 0.1-50 mass parts of said fixed partial glyceride lipase with respect to 100 mass parts of raw materials which totaled fatty acid etc. and glycerin, and also 0.5-40 mass parts, especially 2.5-. 30 parts by mass, particularly 5 to 25 parts by mass is preferable from the viewpoint of improving the reaction rate and efficiently obtaining a high monoacylglycerol-containing fat.

上記エステル化反応の反応温度は、反応速度を向上する点、酵素の失活を抑制する点から0〜100℃、更に10〜80℃、特に20〜70℃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、1〜200時間が好ましく、更には2〜150時間が好ましい。また、適宜圧力の調整を行なってもよく、該圧力条件は、効率的にモノアシルグリセロール高含有油脂を得る点から、10〜10000Paが好ましく、更には100〜1000Paが好ましい。   The reaction temperature of the esterification reaction is preferably 0 to 100 ° C., more preferably 10 to 80 ° C., and particularly preferably 20 to 70 ° C. from the viewpoint of improving the reaction rate and suppressing the deactivation of the enzyme. The reaction time is preferably 1 to 200 hours, more preferably 2 to 150 hours, from the viewpoint of industrial productivity. Moreover, pressure may be adjusted as appropriate, and the pressure condition is preferably 10 to 10,000 Pa, more preferably 100 to 1000 Pa, from the viewpoint of efficiently obtaining a high monoacylglycerol-containing fat.

また、効率的にモノアシルグリセロール高含有油脂を得る点から、反応生成水を反応系外に除去しながら行われることが好ましい。例えば、リパーゼ製剤に含まれる水分を除き、実質的に無水条件下で行われ、エステル化反応により生成した反応生成水は、減圧;ゼオライト、モレキュラーシーブス等の吸収剤の利用;反応槽中への乾燥した不活性ガスの通気等の方法により、系外に除去される。   Moreover, it is preferable to carry out while removing the reaction product water out of the reaction system from the viewpoint of efficiently obtaining a monoacylglycerol-rich oil and fat. For example, the water produced in the esterification reaction is carried out under substantially anhydrous conditions except for the water contained in the lipase preparation, and the reaction product water is reduced in pressure; the use of an absorbent such as zeolite or molecular sieves; It is removed from the system by a method such as ventilation of a dry inert gas.

本発明方法によれば、グリセリンと脂肪酸等を原料として、トリアシルグリセロールをほとんど生成せず、かつジアシルグリセロールの生成を抑制しつつ、できるだけ高い反応率でモノアシルグリセロール高含有油脂を製造することができる。得られたモノアシルグリセロール高含有油脂は、少なくともモノアシルグリセロール濃度40質量%以上であることが好ましく、より好ましくは50質量%以上、更に60質量%以上、特に70質量%以上、殊更75質量%以上であることが好ましい。なお、該モノアシルグリセロール濃度は、モノアシルグリセロール/(モノアシルグリセロール+ジアシルグリセロール+トリアシルグリセロール)×100(質量%)で求めることができる。また、エステル化反応後のモノアシルグリセロール含有油脂の歩留は、エステル化反応を進行させて、脂肪酸濃度を低く、モノアシルグリセロールの含有量を高くする点から30質量%以上であることが好ましく、更に40質量%以上、特に50質量%以上、殊更60質量%以上であることが好ましい。ここで、モノアシルグリセロール含有油脂の歩留は、エステル化反応油中のモノアシルグリセロール、ジアシルグリセロール及びトリアシルグリセロールの質量%の合計で求めることができる。   According to the method of the present invention, a monoacylglycerol-rich oil and fat can be produced with as high a reaction rate as possible while hardly producing triacylglycerol and suppressing production of diacylglycerol, using glycerin and fatty acid as raw materials. it can. The resulting monoacylglycerol-rich oil / fat preferably has a monoacylglycerol concentration of 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, further 60% by mass or more, particularly 70% by mass or more, and particularly 75% by mass. The above is preferable. The monoacylglycerol concentration can be determined by monoacylglycerol / (monoacylglycerol + diacylglycerol + triacylglycerol) × 100 (mass%). In addition, the yield of the monoacylglycerol-containing oil after the esterification reaction is preferably 30% by mass or more from the viewpoint of allowing the esterification reaction to proceed to lower the fatty acid concentration and increase the monoacylglycerol content. Further, it is preferably 40% by mass or more, particularly 50% by mass or more, and particularly preferably 60% by mass or more. Here, the yield of monoacylglycerol-containing fats and oils can be determined by the sum of mass% of monoacylglycerol, diacylglycerol and triacylglycerol in the esterification reaction oil.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

〔分析方法〕
(i)酸価の測定
日本油化学協会編「基準油脂分析試験法」2003年版中の「酸価(2.3.1−1996)」に従って、試料1g中に含まれている遊離脂肪酸を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数を求めた値いう。
[Analysis method]
(I) Measurement of Acid Value According to “Acid Value (2.3.1-1996)” of “Standard Oil Analysis Test Method” edited by Japan Oil Chemistry Association, the free fatty acid contained in 1 g of the sample A value obtained by calculating the number of mg of potassium hydroxide required for summing.

(ii)脂肪酸組成の測定
日本油化学協会編「基準油脂分析試験法」中の「脂肪酸メチルエステルの調製法(2.4.1.2−1996)」に従って脂肪酸メチルエステルを調製し、得られたサンプルを、American Oil Chemists. Society Official Method Ce 1f-96(GLC法)に従って測定した。
(Ii) Measurement of fatty acid composition Obtained by preparing fatty acid methyl ester according to “Preparation Method of Fatty Acid Methyl Ester (2.4.1.2-1996)” in “Standard Analysis Method for Fats and Oils” edited by Japan Oil Chemistry Association. The samples were measured according to American Oil Chemists. Society Official Method Ce 1f-96 (GLC method).

(iii)脂肪酸濃度の測定
前記方法により測定した酸価及び脂肪酸組成を用い、油脂製品の知識(株式会社 幸書房)に従って、次式(1)により求めた。
脂肪酸濃度(質量%)=x×y/56.1/10 (1)
(x=酸価[mgKOH/g]、y=脂肪酸組成から求めた平均分子量)
(Iii) Measurement of fatty acid concentration Using the acid value and fatty acid composition measured by the above method, the fatty acid concentration was determined according to the following formula (1) according to the knowledge of fat and oil products (Shoshobo Co., Ltd.).
Fatty acid concentration (mass%) = xxy / 56.1 / 10 (1)
(X = acid value [mg KOH / g], y = average molecular weight determined from fatty acid composition)

(iv)グリセリド組成の測定
遠心分離が可能な試験管に反応終了油のサンプルを約3g採取し、3000r/minで10分間遠心分離を行い、沈降したグリセリンを除去した。次いで、ガラス製サンプル瓶に、上層を約10mgとトリメチルシリル化剤(「シリル化剤TH」、関東化学製)0.5mLを加え、密栓し、70℃で15分間加熱した。これに水1.5mLとヘキサン1.5mLを加え、振とうした。静置後、上層をガスクロマトグラフィー(GLC)に供して、グリセリド組成の分析を行った。
(Iv) Measurement of glyceride composition About 3 g of a sample of the reaction finished oil was collected in a test tube capable of being centrifuged, and centrifuged at 3000 r / min for 10 minutes to remove the precipitated glycerin. Next, about 10 mg of the upper layer and 0.5 mL of a trimethylsilylating agent (“silylating agent TH”, manufactured by Kanto Chemical) were added to a glass sample bottle, sealed, and heated at 70 ° C. for 15 minutes. To this, 1.5 mL of water and 1.5 mL of hexane were added and shaken. After standing, the upper layer was subjected to gas chromatography (GLC) to analyze the glyceride composition.

(v)固定化酵素の乾燥重量比率の測定
油分及び水分の付着した固定化酵素a質量部に対し10質量倍のヘキサン及びアセトンで交互に各3回ずつ洗浄後、70℃で15時間放置することにより脱溶剤し、固定化酵素のみの質量を秤量し(b質量部)、下記式より固定化担体100質量部に対する質量比として求めた。
固定化酵素の乾燥重量比率=b/a×100(%)
(a:油分及び水分の付着した固定化酵素質量、b:固定化酵素質量)
(V) Measurement of dry weight ratio of immobilized enzyme Washed 3 times alternately with 10 parts by mass of hexane and acetone with respect to a part by mass of immobilized enzyme a to which oil and moisture are adhered, and then left at 70 ° C. for 15 hours. Thus, the solvent was removed, and the mass of the immobilized enzyme alone was weighed (b parts by mass), and the mass ratio was determined from the following formula with respect to 100 parts by mass of the immobilized carrier.
Immobilized enzyme dry weight ratio = b / a × 100 (%)
(A: immobilized enzyme mass with oil and water attached, b: immobilized enzyme mass)

〔固定化リパーゼ1の調製〕
Duolite A−568(Rohm & Hass社製、平均粒径480μm、以下同じ)50gを0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液500mL中で、1時間攪拌した。その後、500mLの蒸留水で1時間洗浄し、500mMの酢酸緩衝液(pH5)500mLで、2時間pHの平衡化を行った。その後50mMの酢酸緩衝液(pH5)500mLで2時間ずつ2回、pHの平衡化を行った。この後、濾過を行い、担体を回収した後、エタノール250mLでエタノール置換を30分間行った。濾過した後、大豆脂肪酸を50g含むエタノール250mLを加え30分間、大豆脂肪酸を担体に吸着させた。この後濾過し、担体を回収した後、50mMの酢酸緩衝液(pH5)500mLで4回洗浄し、エタノールを除去し、濾過して担体を回収した。その後、部分グリセリドリパーゼであるリパーゼG「アマノ」50(天野エンザイム(株)、以下同じ)50gを50mMの酢酸緩衝液(pH5)400mLに溶解したリパーゼ溶液と2時間接触させ、固定化を行った。さらに、濾過し固定化リパーゼを回収して、50mMの酢酸緩衝液(pH5)500mLで洗浄を行い、固定化していないリパーゼや蛋白を除去した。以上の操作はいずれも温度20℃で行った。その後、大豆脂肪酸500gを加え、温度40℃で攪拌しながら、圧力400Paに達するまで減圧して脱水し、固定化リパーゼ1を得た。
[Preparation of immobilized lipase 1]
50 g of Duolite A-568 (Rohm & Hass, average particle size of 480 μm, the same applies hereinafter) was stirred in 500 mL of 0.1N sodium hydroxide aqueous solution for 1 hour. Then, it was washed with 500 mL of distilled water for 1 hour, and the pH was equilibrated with 500 mL of 500 mM acetate buffer (pH 5) for 2 hours. Thereafter, the pH was equilibrated twice with 500 mL of 50 mM acetate buffer (pH 5) for 2 hours each. Thereafter, filtration was performed and the carrier was recovered, followed by ethanol replacement with 250 mL of ethanol for 30 minutes. After filtration, 250 mL of ethanol containing 50 g of soybean fatty acid was added, and the soybean fatty acid was adsorbed on the carrier for 30 minutes. Thereafter, the carrier was recovered by filtration, and then washed four times with 500 mL of 50 mM acetate buffer (pH 5), ethanol was removed, and the carrier was recovered by filtration. Thereafter, 50 g of lipase G “Amano” 50 (Amano Enzyme Co., Ltd., hereinafter the same), which is a partial glyceride lipase, was brought into contact with a lipase solution dissolved in 400 mL of 50 mM acetate buffer (pH 5) for immobilization. . Furthermore, the immobilized lipase was recovered by filtration, and washed with 500 mL of 50 mM acetate buffer (pH 5) to remove non-immobilized lipase and protein. All the above operations were performed at a temperature of 20 ° C. Thereafter, 500 g of soybean fatty acid was added, and the mixture was stirred at a temperature of 40 ° C. and depressurized until reaching a pressure of 400 Pa and dehydrated to obtain immobilized lipase 1.

〔固定化リパーゼ2〜4の調製〕
リパーゼG「アマノ」50の使用量を5、25、100gとした以外は固定化リパーゼ1と同様の方法により処理し、固定化リパーゼ2〜4を得た。
[Preparation of immobilized lipase 2-4]
The immobilized lipase 2 to 4 were obtained in the same manner as the immobilized lipase 1 except that the amount of lipase G “Amano” 50 used was 5, 25, and 100 g.

〔固定化リパーゼ5の調製〕
Duolite A−568 500gをすり潰し、63μm及び38μmの篩で分級して得た平均粒径51μmの固定化担体を用いた以外は固定化リパーゼ1と同様の方法により処理し、固定化リパーゼ5を得た。
[Preparation of immobilized lipase 5]
Duolite A-568 500 g was ground and classified with a sieve of 63 μm and 38 μm, and treated in the same manner as immobilized lipase 1 except that an immobilized carrier having an average particle diameter of 51 μm was used to obtain immobilized lipase 5. It was.

Duolite A−568 500gをすり潰し、250μm及び150μmの篩で分級して得た平均粒径200μmの固定化担体を用いた以外は固定化リパーゼ1と同様の方法により処理し、固定化リパーゼ6を得た。   Duolite A-568 500 g was ground and classified with a sieve of 250 μm and 150 μm, and treated in the same manner as immobilized lipase 1 except that an immobilized carrier having an average particle size of 200 μm was used to obtain immobilized lipase 6. It was.

〔固定化リパーゼ7〜10の調製〕
リパーゼを1,3位選択性リパーゼであるリリパーゼA−10FG(ナガセケムテックス(株))とし、使用量を5、25、50、100gとした以外は固定化リパーゼ1と同様の方法により処理し、固定化リパーゼ7〜10を得た。
[Preparation of immobilized lipase 7 to 10]
The lipase was treated in the same manner as the immobilized lipase 1 except that the lipase was lipase A-10FG (Nagase ChemteX Corp.), which is a 1,3-position selective lipase, and the amount used was 5, 25, 50, 100 g. Immobilized lipases 7 to 10 were obtained.

〔固定化リパーゼ11の調製〕
Duolite A−568 20gを0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液200mL中で、1時間攪拌した。その後、200mLの蒸留水で1時間洗浄し、500mMのリン酸緩衝液(pH7)200mLで、2時間pHの平衡化を行った。その後50mMのリン酸緩衝液(pH7)200mLで2時間ずつ2回、pHの平衡化を行った。この後、濾過を行い、担体を回収した後、エタノール100mLでエタノール置換を30分間行った。濾過した後、大豆脂肪酸を20g含むエタノール100mLを加え30分間、大豆脂肪酸を担体に吸着させた。この後濾過し、担体を回収した後、50mMのリン酸緩衝液(pH7)100mLで4回洗浄し、エタノールを除去し、濾過して担体を回収した。その後、非選択性リパーゼであるリパーゼAY「アマノ」30G(天野エンザイム(株))20gを50mMのリン酸緩衝液(pH7)400mLに溶解したリパーゼ溶液と4時間接触させ、固定化を行った。さらに、濾過し固定化リパーゼを回収して、50mMのリン酸緩衝液(pH7)100mLで洗浄を行い、固定化していないリパーゼや蛋白を除去した。以上の操作はいずれも温度20℃で行った。その後、脱臭大豆油100gを加え、温度40℃、10時間攪拌した後、濾過して脱臭大豆油と分離し、固定化リパーゼ11を得た。
[Preparation of immobilized lipase 11]
20 g of Duolite A-568 was stirred in 200 mL of 0.1N aqueous sodium hydroxide for 1 hour. Then, it was washed with 200 mL of distilled water for 1 hour, and equilibrated with 200 mL of 500 mM phosphate buffer (pH 7) for 2 hours. Thereafter, the pH was equilibrated twice with 200 mL of 50 mM phosphate buffer (pH 7) for 2 hours each. Thereafter, filtration was performed and the carrier was recovered, followed by ethanol replacement with 100 mL of ethanol for 30 minutes. After filtration, 100 mL of ethanol containing 20 g of soybean fatty acid was added, and the soybean fatty acid was adsorbed on the carrier for 30 minutes. Thereafter, the carrier was recovered by filtration, and then washed four times with 100 mL of 50 mM phosphate buffer (pH 7), ethanol was removed, and the carrier was recovered by filtration. Thereafter, 20 g of lipase AY “Amano” 30G (Amano Enzyme Co., Ltd.), a non-selective lipase, was contacted with a lipase solution dissolved in 400 mL of 50 mM phosphate buffer (pH 7) for 4 hours for immobilization. Furthermore, the immobilized lipase was recovered by filtration, and washed with 100 mL of 50 mM phosphate buffer (pH 7) to remove non-immobilized lipase and protein. All the above operations were performed at a temperature of 20 ° C. Thereafter, 100 g of deodorized soybean oil was added and stirred at a temperature of 40 ° C. for 10 hours, followed by filtration to separate from the deodorized soybean oil, whereby immobilized lipase 11 was obtained.

〔原料脂肪酸〕
反応原料として用いた脂肪酸は、油水向流式の高圧熱水型分解装置によって油脂を加水分解反応することにより得た。大豆油を高圧熱水型分解装置の下側から、水を装置の上側からそれぞれ連続的に送液した。送液量は、原料油脂100質量部に対して水50質量部とした。この時、分解塔内の平均滞留時間(hr)(塔容積(m3)/(原料油の流量(m3/hr)+水の流量(m3/hr)))は約4hrであった。装置の中で原料油脂は高圧熱水(5.0MPa、240℃)により加熱された。油水向流式の高圧熱水型分解装置の途中にあるサンプリング口から反応液を採取し、窒素シールし、遮光状態で25℃まで冷却した。その後、遠心分離(5,000g,30分)し、水層を除去後、脂肪酸層を温度70℃、真空度400Paで30分間減圧脱水し、原料脂肪酸Xを得た。また、原料脂肪酸Xを、ワイプトフィルム蒸発装置(神鋼パンテック社 2−03型、内径5cm、伝熱面積0.03m2)を用い、加熱ヒーター温度230℃、圧力2Pa、流量150ml/hrの操作条件で蒸留し、原料脂肪酸Yを得た。それぞれのグリセリド組成を表1に示す。ここで、FFAは遊離脂肪酸、GLYはグリセリン、MAGはモノアシルグリセロール、DAGはジアシルグリセロール、TAGはトリアシルグリセロールである(以下同じ)。
[Raw fatty acid]
The fatty acid used as a reaction raw material was obtained by hydrolyzing fats and oils with an oil-water countercurrent type high-pressure hydrothermal cracker. Soybean oil was continuously fed from the lower side of the high-pressure hydrothermal decomposition apparatus, and water was continuously fed from the upper side of the apparatus. The liquid feeding amount was 50 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of the raw material fats and oils. At this time, the average residence time (hr) in the decomposition tower (column volume (m 3 ) / (flow rate of raw material oil (m 3 / hr) + flow rate of water (m 3 / hr))) was about 4 hr. . In the apparatus, the raw oil and fat was heated with high-pressure hot water (5.0 MPa, 240 ° C.). The reaction solution was collected from a sampling port in the middle of the oil-water counter-flow type high-pressure hydrothermal decomposition apparatus, sealed with nitrogen, and cooled to 25 ° C. in a light-shielded state. Thereafter, the mixture was centrifuged (5,000 g, 30 minutes), and after removing the aqueous layer, the fatty acid layer was dehydrated under reduced pressure at a temperature of 70 ° C. and a vacuum degree of 400 Pa for 30 minutes to obtain a raw fatty acid X. In addition, the raw material fatty acid X was operated at a heater temperature of 230 ° C., a pressure of 2 Pa, and a flow rate of 150 ml / hr using a wipe film evaporator (Shinko Pantech 2-03 type, inner diameter 5 cm, heat transfer area 0.03 m 2 ). Distillation was performed under conditions to obtain a raw material fatty acid Y. Each glyceride composition is shown in Table 1. Here, FFA is a free fatty acid, GLY is glycerin, MAG is monoacylglycerol, DAG is diacylglycerol, and TAG is triacylglycerol (the same applies hereinafter).

Figure 0005586855
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〔固定化リパーゼのエステル化活性〕
三日月羽根をセットした300mlの4ツ口フラスコに、表1に示した原料脂肪酸100g及びエステル化原料に対して固定化リパーゼを乾燥質量基準で5g仕込み、温度40℃、攪拌400rpm、圧力400Paで30分間減圧脱水した。その後、原料脂肪酸で3回洗浄した。その後、原料脂肪酸を加え、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40℃、攪拌400rpm、圧力400Paで行った。原料脂肪酸とグリセリンの合計を100g、FFA/GLYのモル比を0.6とした。60分後の反応液をサンプリングし、脂肪酸濃度の値からエステル化活性を算出した。なお、各原料脂肪酸の脂肪酸組成から算出した平均分子量は、原料脂肪酸X及びYのいずれも279であった。調製した固定化リパーゼの調製条件及び物性値を表2に示す。
[Esterification activity of immobilized lipase]
A 300 ml four-necked flask with a crescent blade set was charged with 5 g of immobilized lipase based on 100 g of the raw fatty acid shown in Table 1 and the esterified raw material on a dry mass basis, at a temperature of 40 ° C., a stirring of 400 rpm, and a pressure of 400 Pa. Dehydrated under reduced pressure for minutes. Then, it wash | cleaned 3 times with raw material fatty acid. Thereafter, raw material fatty acid was added, and then glycerin was added to start the reaction, and the pressure was reduced with a vacuum pump. The esterification reaction was carried out at a temperature of 40 ° C., a stirring of 400 rpm, and a pressure of 400 Pa. The total of raw material fatty acid and glycerin was 100 g, and the molar ratio of FFA / GLY was 0.6. The reaction solution after 60 minutes was sampled, and the esterification activity was calculated from the value of the fatty acid concentration. The average molecular weight calculated from the fatty acid composition of each raw fatty acid was 279 for both raw fatty acids X and Y. Table 2 shows the preparation conditions and physical property values of the prepared immobilized lipase.

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〔エステル化反応1〜18〕
三日月羽根をセットした300mlの4ツ口フラスコに、表3に示したX又はYのいずれかの原料脂肪酸100g及び固定化リパーゼを乾燥質量基準で表3に示す量仕込み、温度40℃、攪拌400rpm、圧力400Paで30分間減圧脱水した。その後、原料脂肪酸で3回洗浄した。その後、原料脂肪酸を加え、次に攪拌しながら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40℃、攪拌400rpm、圧力400Paで行い、原料脂肪酸とグリセリンの合計を100g、表3に示したFFA/GLYのモル比とした。表3に示す反応時間で反応液をサンプリングし、グリセリド組成を求めた。
[Esterification reaction 1-18]
A 300 ml four-necked flask set with crescent moon blades was charged with 100 g of either X or Y raw fatty acid and immobilized lipase shown in Table 3 in an amount shown in Table 3 on a dry mass basis, temperature 40 ° C., stirring 400 rpm And dehydration under reduced pressure at 400 Pa for 30 minutes. Then, it wash | cleaned 3 times with raw material fatty acid. Thereafter, the starting fatty acid was added, and then the reaction was started by adding glycerin while stirring, and the pressure was reduced with a vacuum pump. The esterification reaction was performed at a temperature of 40 ° C., with stirring at 400 rpm, and a pressure of 400 Pa. The total of the raw fatty acid and glycerin was 100 g, and the molar ratio of FFA / GLY shown in Table 3 was used. The reaction solution was sampled at the reaction time shown in Table 3 to determine the glyceride composition.

〔エステル化反応19〜24〕
三日月羽根をセットした300mlの4ツ口フラスコに、表3に示した原料脂肪酸(X)、グリセリンを加えて攪拌を開始し、表4に示した量の粉末リパーゼGを添加した。エステル化反応は温度40℃、攪拌400rpm、表4に示す圧力で行い、減圧の場合は真空ポンプを用いた。原料脂肪酸とグリセリンの合計は100g、表4に示したFFA/GLYのモル比とした。表4に示す反応時間で反応液をサンプリングし、グリセリド組成を求めた。
[Esterification reaction 19-24]
Raw material fatty acid (X) and glycerin shown in Table 3 were added to a 300 ml four-necked flask with a crescent blade set, and stirring was started, and the amount of powdered lipase G shown in Table 4 was added. The esterification reaction was carried out at a temperature of 40 ° C., stirring at 400 rpm, and the pressure shown in Table 4. In the case of reduced pressure, a vacuum pump was used. The total of the raw material fatty acid and glycerin was 100 g, and the molar ratio of FFA / GLY shown in Table 4 was used. The reaction solution was sampled at the reaction time shown in Table 4 to determine the glyceride composition.

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表3及び4より、本発明で規定するA値を有する固定化部分グリセリドリパーゼを使用したエステル化反応3〜5及び9〜15は、いずれも高いMAG濃度となったが、リパーゼ種、A値、固定化のいずれか1以上の要件を満たさないものにおいては、MAG濃度を高くすることはできなかった。   From Tables 3 and 4, esterification reactions 3 to 5 and 9 to 15 using an immobilized partial glyceride lipase having an A value defined in the present invention all had high MAG concentrations, but the lipase species and the A value. The MAG concentration could not be increased in those not satisfying any one or more requirements for immobilization.

(I)リパーゼ種の影響
エステル化反応1〜3及び16〜18の比較により、固定化リパーゼを用いたエステル化反応において、部分グリセリドリパーゼであるリパーゼGを固定化したものは1,3位選択性リパーゼであるリリパーゼや非選択性リパーゼであるリパーゼAYを固定化したものと比べて、最もMAG濃度が高くなった。また、リリパーゼを用いたものは、A値を本発明規定の範囲内としてもMAG濃度を高くすることはできなかった(エステル化反応16〜18)。
(I) Influence of lipase species By comparing esterification reactions 1 to 3 and 16 to 18, in the esterification reaction using immobilized lipase, the one in which lipase G, which is a partial glyceride lipase, is immobilized is selected in the 1,3-position The MAG concentration was the highest as compared with the immobilized lipase lipase and non-selective lipase lipase AY. Moreover, those using lipase could not increase the MAG concentration even when the A value was within the range defined by the present invention (esterification reactions 16 to 18).

(II)A値の影響
エステル化反応3〜15の比較から、固定化部分グリセリドリパーゼを用い、本発明で規定するA値の範囲内の固定化部分グリセリドリパーゼを用いて行ったエステル化反応においては、いずれもMAG濃度が高くなったが、A値が上限を超えるものを用いた場合にはMAG濃度を高くすることはできず、酵素濃度を低くしても同様であった(エステル化反応6〜8)。また、A値が高いほど反応速度は速くなるが、同時にDAGが副生してくる傾向であった(エステル化反応8、9及び13)。更に、エステル化反応原料仕込比をFFA/GLY=0.2とすると、MAG濃度はより高くなるが、反応系内にグリセリンが多くなるため歩留の点では不利であった(エステル化反応3〜5。なお、表3及び4に示した反応終了油のグリセリド組成は、前記「グリセリド組成の測定」に記載した通り、反応終了油をサンプリングして遠心分離し、沈降した未反応のグリセリンを除去した後に測定しているため、グリセリン量は反応終了油に溶解したもののみが測定されている。従って、反応終了油中にグリセリンと親和性の高いMAGの量が多くなるほど、グリセリンは実際よりも多く測定されることとなる。実際に「反応系内にグリセリンが多く」なっているのはエステル化反応番号4であり、仕込み原料100g中のグリセリン62%に対して、遠心分離で沈降し除去したグリセリンは52%であった。)。
また、担体粒径をより小さくし、固定化担体の表面積を大きくすると、反応時間の短縮とMAGの高濃度化を両立することができ、特に担体粒径を200μm以下とした場合に効果が高かった(エステル化反応10及び11)。更に、A値の低い固定化部分グリセリドリパーゼを高濃度で用いると、同様に反応時間の短縮とMAGの高濃度化を両立することができた(エステル化反応12及び13)。この際、エステル化反応原料仕込比をFFA/GLY=1.0としても歩留まりの高さとMAG濃度の高さを両立でき(エステル化反応14と15の比較)、また原料脂肪酸の脂肪酸濃度が高いほどMAG濃度が高くなった(エステル化反応12と14の比較)。
(II) Effect of A value From the comparison of esterification reactions 3 to 15, in the esterification reaction performed using immobilized partial glyceride lipase within the range of the A value defined in the present invention, using immobilized partial glyceride lipase. In both cases, the MAG concentration increased, but when the A value exceeded the upper limit, the MAG concentration could not be increased, and the same was true even if the enzyme concentration was decreased (esterification reaction). 6-8). Further, the higher the A value, the faster the reaction rate, but at the same time, DAG tended to be by-produced (esterification reactions 8, 9 and 13). Further, when the feed ratio of the esterification reaction raw material is set to FFA / GLY = 0.2, the MAG concentration becomes higher, but the amount of glycerin in the reaction system increases, which is disadvantageous in terms of yield (esterification reaction 3 In addition, the glyceride composition of the reaction end oil shown in Tables 3 and 4 was obtained by sampling and centrifuging the reaction end oil and centrifuging the unreacted glycerin as described in the above “Measurement of glyceride composition”. Since it is measured after removal, only the amount of glycerin dissolved in the reaction-finished oil is measured, so the greater the amount of MAG having high affinity with glycerin in the reaction-finished oil, the more glycerin is actually In fact, it is the esterification reaction number 4 that “there is a lot of glycerin in the reaction system”, and 62% of glycerin in 100 g of the charged raw material. Against it, glycerin was precipitated by centrifugation removal was 52%.).
Further, if the carrier particle size is made smaller and the surface area of the immobilized carrier is made larger, it is possible to achieve both shortening of the reaction time and higher concentration of MAG, and the effect is particularly high when the carrier particle size is 200 μm or less. (Esterification reactions 10 and 11). Furthermore, when an immobilized partial glyceride lipase having a low A value was used at a high concentration, it was possible to achieve both a shortening of the reaction time and a high concentration of MAG (esterification reactions 12 and 13). At this time, even if the feed ratio of the esterification reaction raw material is set to FFA / GLY = 1.0, both high yield and high MAG concentration can be achieved (comparison between esterification reaction 14 and 15), and the fatty acid concentration of the raw fatty acid is high. The MAG concentration became higher (comparison between esterification reactions 12 and 14).

(III)リパーゼ固定化の影響
固定化していない粉末の部分グリセリドリパーゼを用いて行ったエステル化反応19〜24においては、減圧条件、常圧条件のいずれにおいても、高MAG濃度と高歩留の両立ができなかった。
(III) Effect of lipase immobilization In the esterification reactions 19 to 24 carried out using non-immobilized powdered partial glyceride lipase, high MAG concentration and high yield were obtained under both reduced pressure and normal pressure conditions. I was unable to achieve both.

Claims (3)

脂肪酸又はその低級アルキルエステルとグリセリンを、固定化担体の単位表面積あたりのエステル化活性が200〜10000U/m 2 である固定化部分グリセリドリパーゼの存在下で反応させるモノアシルグリセロール高含有油脂の製造方法。 A process for producing fats and oils with a high monoacylglycerol content in which fatty acid or a lower alkyl ester thereof and glycerin are reacted in the presence of an immobilized partial glyceride lipase having an esterification activity per unit surface area of the immobilized carrier of 200 to 10,000 U / m 2 . 脂肪酸又はその低級アルキルエステルとグリセリンとの反応モル比R〔R=脂肪酸又はその低級アルキルエステル(mol)/グリセリン(mol)〕が、0.2〜1.5である請求項1に記載のモノアシルグリセロール高含有油脂の製造方法。   2. The mono of claim 1, wherein the reaction molar ratio R [R = fatty acid or its lower alkyl ester (mol) / glycerin (mol)] of fatty acid or its lower alkyl ester and glycerin is 0.2 to 1.5. A method for producing an acylglycerol-rich oil and fat. 固定化担体がイオン交換樹脂である請求項1又は2に記載のモノアシルグリセロール高含有油脂の製造方法。   The method for producing a fat and oil having a high monoacylglycerol content according to claim 1 or 2, wherein the immobilization carrier is an ion exchange resin.
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