JPH01104184A - 酵素によるエステル化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、酵素によりアルコールをエステル化する方
法に間するものである。

エステル化についての研究及び実用が、いわゆる有機合
成の分野において重ねられて来ているが、これらの方法
の多くは、高温を必要とし、或いは使用される触媒によ
っては基質の酸化、重合、炭化等の好ましくない副次的
反応を惹起し、さらには触媒そのものが食品添加物とし
て認められ得ないものであったりする場合がある。これ
らの方法は、主に、可塑荊、合成潤滑油、塗料配合剤、
及び香料等の製造に使用されている。

高温を要せず、基質や生成エステルの劣化を起こさない
、といった温和な条件で反応させるには一般に酵素を利
用する方法があり、エステル化については脂質分解酵素
が使用できる。しかし、酵素の作用は一般に水の存在と
不可分であり、Ｍｒｉ質分解酵素も、水を一つの相とす
る界面、すなわち不均一系において作用する、とされる
中で、乾燥した或は水を加えていない系において脂質分
解酵素を作用させた例を、未だ見出すことができない。

かかる非乾燥系、或いは加水した非均質系において脂質
分解酵素を作用させて行なうエステル化方法は、必然的
に加水分解物（エステル化の原料）との並存均衡下にあ
り、従って合成率が低いという欠点がある。また多価ア
ルコールのエステル化物を得るに際しては、エステル化
度の相違する０＋７生物が並存して共融混合物を形成し
、目的物を分離し難い、という欠点がある。

例えばトリグリセリド（ＴＧ　）の加水分解物の中でジ
グリセリド（ＤＧ　）はＴＧから最も除去し難いもので
ある。モノグリセリド（ＭＧ）及び遊甜脂肪酸（ＦＰＡ
　）は、ＤＧと同様にＴＧと共融混合物をつくり、結晶
核の生成を妨げる作用はあるが、アルカリ精製や蒸留・
脱酸でＴＧからかなりの量を分離できるのに対し、ＤＧ
の分離については、実験室的には兎も角、工業的には有
効な分離方法が確立していないのである。ＴＧ中にＤＧ
が存在すると、５ＦＴ（固体脂含有率係数）を低下させ
、或いは結晶核の生成を妨げて、低温における分別作用
を困難にしたり、例えばチョコレート製造工程における
テンパリング操作を困難としたりする不都合がある。結
晶性を重んじるＴＧの場合、一般にＴＧ中に混融するＤ
Ｇは少ない方がよいのである。

本発明者は、脂質分解酵素の従来の使用形態の概念を越
えた低水分の系において使用することの重要性と同時に
それによる反応速度の低下をカバーする方途の研究が必
要であることとの認識から、脂質分解酵素の低水分の系
における機能を研究して来た。その中で、ある種の菌体
内酵素のように弱いエステル交換活性を示すものが一部
あるものの、他の脂質分解酵素は単独ではほとんどエス
テル交換活性を示さないこと、一般に脂質分解活性と低
水分におけるエステル交換活性とは相応しないこと等の
現象を見出し、遂には既存の酵素には認められないよう
な低水分でのエステル交換高活性の製剤を調製できるこ
とを見出した（特願昭５５−２９７０７号）。分解活性
と不相応の現象がある中でのエステル交換高活性は、と
りもなおさず、低水分におけるエステル化反応の高活性
を示すものと思料される。この発明はこのような知見に
基づいて完成されたものである。

この発明は、水または水及び低級アルコールを排出する
系においてアルコール及び脂肪酸または脂肪酸の低級ア
ルコールエステルを含有する基質にエステル交換活性を
有する脂質分解酵素を作用させることを骨子とするアル
コールのエステル化方法である。

以下この発明の詳細な説明する。

エステル交換活性は脂質分解活性すなわち、脂質分解酵
素が作用して脂肪酸を遊離する概念とは異なるもので、
脂質分解活性があるからといって乾燥系におけるエステ
ル交換活性があるとは限らない。この発明で、エステル
交換活性は、低水分系におけるエステルに結合する脂肪
酸を交換する活性をいうこととし、それを数値で表現す
るときは、以下の定義に準じるものとする。

ヤシ油（日本薬局方所ｉ！！規格）とステアリン酸メチ
ルエステル（主としてＣｌ　ＪｓｓＣＯＯＣＨｓ及びＣ
ｌ５ｌｈ＋ｃＯＯｃＨｓ　とからなりＣｌ　＋Ｈｚ＊Ｃ
００ＣＨｉを含まない）・　との等重量混合物２０ｇｒ
、及び（湿っているものは真空乾燥により可及び的水分
を下げた）酵素剤Ｉｇｒ　（系中水分の合計は０．０８
±０．０２蛯の範囲内）を５００ｍ１容の栓付マイヤー
に仕込み、窒素ガスで空気を置換後３００〜５００’ｐ
ｐｍで攪拌しながら４０℃で２４時間（１日）反応させ
る。反応後試料を約２０ｍｇ採取し、ＦｉｌＦＪクロマ
トダラムに展開して脂肪酸メチルエステル区分を分散し
、ガスクロマトグラムによりこの区分の脂肪酸組成を求
める。標識脂肪酸はラウリン酸とし、メチルエステル区
分における標識脂肪酸の値について、完全に反応した状
態（充分な反応時間をとって脂肪酸分布が実質的に一定
した状態）の値をａ１時間ｔ＝１　（日）における値を
ｂとして反応率ｘ＝ａ／ｂ、反応速度常数の有無及びそ
の内容が明らかであるときは、理論的に「完全に反応し
た状態」を設定する方が簡便で菖り、また支障がない０
例えば、グリセリドの２位に対して作用しない酵素を用
いるとき、２位を除く脂肪酸分布が完全にランダム化し
た状態をもって「完全に反応した状態」とみなすことと
し、ａはヤシ油トリグリセリドの１．３位の脂肪酸基と
ステアリン酸メチルエステルの脂肪酸基の和に対する、
１．３位に結合するラウリン酸基の割合として求めるこ
とができる。またエステル交換活性（相対値）　ｋｒは
、酵素剤１ｇｒの脂質分解活性（国際単位）でｋａｔ−
除すものとする。

この発明で使用する酵素のエステル交換活性の値は高い
程好ましい、前述特願昭５５−２９７０７号に開示した
、−旦水素下で担体に分散または吸着させたものを緩慢
に減圧乾燥する方法は高活性酵素剤を得る有用な方法で
あり、且つ繰返し使用によく耐える酵素が得られるが、
低水分系において一定のエステル交換活性を有するもの
であれば、その、調製方法はもとより限定されるもので
ない。

この発明で、「エステル化」とは、アルコールと脂肪酸
から脱水してエステルを生成する反応をいうだけでなく
、他のアルコールとのアルコール交換反応によって新た
なエステルを生成する場合のエステルや、多価アルコー
ルの部分エステル等を生成する反応を包含する。この発
明で基質成分は一般に複数であり、反応率を上げるため
には、除去しやすい方の基質を理論値より過剰量加える
のが好ましい。例えば基質がグリセリンと、脂肪酸また
は脂肪酸の低級アルコールとのエステルとの混合物であ
るときは、脂肪酸または脂肪酸の低級アルコールエステ
ルを過剰量存在させるようにするのがよい。

酵素が作用し易いよう基質は液相であるようにするのが
よい。すなわち酵素が活性を呈する温度よりも融点の高
いもの、或いは他の基質に溶解しないもの、については
、不活性な有機溶媒にとかすとか、或は、例えば脂肪酸
を低級アルコールのエステルにして使用するとかするの
がよい。

この発明で脂質分解酵素を作用させる系は、水または水
及び低級アルコールを排出する系であり、そのような乾
燥系で酵素がエステル交換活性を示すことが必要である
。系中水分は文字通りのＯであることを要しないが、目
的とするエステル化物に対する水の溶解度以下になる水
の量が目安として可及的乾燥させるのがよい。たとえば
、目的とするエステル化物がＴＧである場合の系中水分
は０．１８％以下にするのがよい。系を可及的乾燥した
状態にするのに、基質及び酵素は可及的水分を低下させ
るが、後述のように酵素を基質に作用させつつ水を系外
に排出することも、系を乾燥させる。

乾燥した系で作用させることによって反応率を著しく高
めることができ、また多価アルコールのエステル個物を
得るにあたって完全なエステル化物を高純度で得ること
ができるのである。

水または低級アルコールを系外へ排出する方法としては
、減圧留去または吸収剤を用いて行なうのがよい。

減圧の程度は、排出すべき反応生成物の、反応温度にお
ける蒸気圧よりも低い圧力とする。つまり、ここで低級
アルコールは、同温度において水の蒸気圧より高い蒸気
圧のものがより好ましい。

吸収剤としては、ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲ
ル、無水炭酸カルシウムやボウ硝などの結晶水を失った
塩類、イオン交換樹脂等を用いることができる。この中
で、水及び低級アルコールのいずれに対しても除去効果
の高いものとしては、分子篩作用を呈する合成ゼオライ
トが細孔径を容易に選択できて好ましい。

反応温度は、２０〜７５℃にあり、この中でも酵素が可
及的持久的に活性を呈し得る可及的高温が好ましい。

本発明は、香料、可塑剤、乳化剤、グリセリド油脂等の
製造に広く応用することができる。

実施例１ リゾーブス・ニベウス起原の市販酵素６０ｇ（水分４％
）を水２５０ｇに５℃前後で溶解し、これをセライ）　
２５０ｇと混合し、次いで１５＋ｗｓ＋Ｈｇで４日間乾
燥して水分約１．４％として酵素剤を調製した（但しＫ
ａ＝２８．５　、Ｋｒ　Ｘｌ０３＝２４．８）。

そして、いずれも−級試薬であるグリセリン９部及びオ
レイン酸９１部を混合して、真空加熱乾燥し、これを基
質とした。この基質１００ｇｒを上記酵素剤５ｇｒとと
もに、４０℃の常圧下において振盪し、毎日３ｇｒのゼ
オライト（モレキュラーシーフ゛４Ａタイプペレット状
）を添加して、１３日間反応を行わせた。ゼオライトを
全く添加しないで反応させることも行った。エステル化
の経時的変化は次の通りであった。

実施例２ オレイン酸１００ｇｒとエタノール８０ｇｒに実施例１
と同じリパーゼを作成した酵素剤５ｇと実施例１と同じ
ゼオライ）　５ｇｒで４０℃で４日間密閉容器中で振盪
した。反応液を濾過し余剰のエタノールを除去した後、
オレイン酸画分の酸価は３．５であり、オレイン酸エチ
エステルが高収率で得られた。

実施例３ リゾープスジャボニカス起源の市販酵素及び担体として
パーライトを用いる他は実施例１と同様にしてエステル
交換能を有する酵素剤を得た（但しＫａ＝　７．１　、
Ｋｒ　ｘｔｏ３＝１５．８）ｅプロピレングリコール１
００ｇｒとオレインＭ　３０　ｇ　ｒに上記エステル交
換活性を有する酵素剤１０ｇｒと実施例１と同じゼオラ
イ）　５ｇｒを密閉容器中に入れ４０℃で４日間反応さ
せた。

反応液をヤトロンスキャン（ＴＬＣ−ＦＩＤ）で分析し
たところオレイン酸が４７ｚ、プロピレングライコール
モノエステルが５３χ、ジエステルは微量であった。

実施例４ ソルビトール１０ｇｒとオレイン酸１０ｇｒにｎ−ヘキ
サン１００ｍ１を加え実施例３と同じ訂素剤１０ｇｒ、
同ゼオライト５ｇｒで４０℃４日間反応させた。反応系
をそのままエバポレーターにかけてｎ−ヘキサンを除去
し、次にクロロホルム可溶画分を分取したところ、オレ
イン酸が７４χ、ソルビトールオレートエステル２６χ
であった　。

実施例５ いずれも−級試薬であるグリセリン９部及びオレイン酸
エチル９１部を混合して、真空加熱乾燥し、これを基質
とした。この基質１００ｇｒを実施例１と同じ酵素剤５
ｇｒとともに、４０℃で５日間攪拌しながら１〜２ｍＨ
Ｈの減圧下においたところ、グリセリンを除く遊離脂肪
酸、モノグリセリド、ジグリセリド及びトリグリセリド
の重量百分率は各々、７２．２χ１４．３χ、１５．４
χ、８．１χであった。

実施例６ コレステロール５ｇｒとオレイン酸１０ｇｒにｎ−ヘキ
サン１００ｎｌを加えシュードモナスから調製したエス
テル交換活性を有するリパーゼ酵素剤１０ｇｒ、前記ゼ
オライト５ｇｒとを４０℃で４日間反応させた。

反応液はガスクロマトグラム分析すると遊離のコレステ
ロールが３２χでコレステロールエステルが６８χであ
った。

特許出願人　　不二製油株式会社 出願人　代理人　　　口膣　　清

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水または水及び低級アルコールを排出する系にお
   いてアルコール及び脂肪酸または脂肪酸の低級アルコー
   ルエステルを含有する基質にエステル交換活性を有する
   脂質分解酵素を作用させることを特徴とするアルコール
   のエステル化方法。