JPH03292893A - 脂肪酸アルコールエステルの加水分解法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高融点エステルをも含む脂肪酸アルコールエ
ステルを短時間でかつ高い分解率で脂肪酸に分解するこ
とができる耐熱性リパーゼを利用した脂肪酸アルコール
エステルの加水分解法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕脂肪酸
アルコールエステルを化学的に分解するには、アルカリ
によろけん化法等の方法があるが、操作が何段階にもお
よび繁雑であるため、実用的ではない。

一方、油脂加水分解酵素（リパーゼ）は、油脂（トリグ
リセリド）を加水分解する酵素として公知であるが、油
脂以外にも各種エステルや界面活性剤といった様々な基
質を分解することが知られている（Ｌｉｕ他Ａｇｒｉｃ
、　Ｂｊｏｌ、　Ｃｈｅｍ、　３７．１３４９（１９７
３））　、西尾他Ａｇｒｉｃ、　Ｂｉｏｌ、　Ｃｈｅｍ
、　５１．２５２５（１９８７）　）。脂肪酸アルコー
ルエステルは自然界には存在しない合成エステルである
が、リパーゼを触媒として用いることにより加水分解す
ることは可能である。

しかしながら、通常使用されている動植物や微生物から
分離されたリパーゼを用いて脂肪酸アルコールエステル
、特に高級脂肪酸アルコールエステルを加水分解した場
合、反応が十分に完結しなかったり、加水分解に長時間
を要したり、或いは分解率が低いといった問題があり、
かかるリパーゼを用いた加水分解法も実用性に乏しいも
のである。

このため高級脂肪酸アルコールエステルの加水分解を高
分解率で効率よく行なうことができる実用性の高い方法
の開発が望まれていた。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明者は、上
記要望に応えるため鋭意検討を重ねた結果、炭素数６〜
２２の飽和又は不飽和脂肪酸と炭素数１〜３の低級アル
コールとの脂肪酸アルコールエステルをリパーゼを用い
て加水分解するに際し、このエステル量の０．０５〜５
０倍重量の水の存在する系において加水分解を行なうこ
と、この場合反応は有機溶媒の非存在下又は第一級アル
コール以外の有機溶媒の存在下において、リパーゼとし
て至適温度が７０℃以上の耐熱性リパーゼを使用して脂
肪酸アルコールエステルの加水分解で生成する主脂肪酸
の融点より高い温度で行なうことにより前記脂肪酸アル
コールエステルの加水分解反応が短時間で完結すると共
に、高い加水分解率を示し、脂肪酸を高収率で得ること
ができること、それ故、脂肪酸アルコールエステルを工
業的に有利に加水分解することができることを知見し、
本発明をなすに至った。

従って、本発明は、炭素数６〜２２の飽和又は不飽和脂
肪酸と炭素数１〜３の低級アルコールとの脂肪酸アルコ
ールエステルに対し、エステル量の０．０５〜５０倍重
量の水の存在する系において、至適温度が７０’Ｃ以上
の耐熱性リパーゼを生成する主脂肪酸の融点以上で作用
させて、前記脂肪酸アルコールエステルを脂肪酸に分解
することを特徴とする脂肪酸アルコールエステルの加水
分解法を提供する。

以下、本発明につき更に詳述する。

本発明の脂肪酸アルコールエステルの加水分解法におい
て、使用する脂肪酸アルコールエステルは、炭素数６〜
２２の飽和もしくは不飽和脂肪酸と炭素数１〜３の低級
アルコール、例えばメタノール、エタノール、プロパツ
ールとのエステルであり、具体的には、カプロン酸メチ
ル、カプロン酸エチル、カプリル酸メチル、カプリル酸
エチル、カプリン酸メチル、カプリン酸エチル、ラウリ
ン酸メチル、ラウリン酸エチル、ラウリン酸プロピル、
ミリスチン酸メチル、ミリスチン酸エチル、ミリスチン
酸プロピル、パルミチン酸メチル、パルミチン酸エチル
、パルミチン酸プロピル、ステアリン酸メチル、ステア
リン酸エチル、ステアリン酸プロピル、オレイン酸メチ
ル、オレイン酸エチル、オレイン酸プロピル、リノール
酸メチル、リノール酸エチル、リノール酸プロピル、リ
ノール酸メチル、リノール酸エチル、リノール酸プロピ
ル、エイコサン酸メチル、アラキドン酸メチル、トコサ
ン酸メチル、トコセン酸メチル等が例示される。これら
は単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができ
る。

次に、本発明においては、前記脂肪酸アルコールエステ
ルを酵素反応を利用して加水分解するために、至適温度
が７０℃以上の耐熱性リパーゼを使用する。

ここで用いられる耐熱性リパーゼとしては、脂肪酸アル
コールエステルを加水分解する際にその至適温度が７０
℃以上を示すものであれば種々のものを使用することが
できる。例えば、キャンディダ・アンタークチイカ（Ｃ
ａｎｄｉｄａ　ａｎｔａｒｃｔｉｃａ）由来の耐熱性リ
パーゼ（ｓ　ｐ　−３８２、Ｎ　ＯＶ。

社製）、ムコール・マイハイ（Ｍｕｃｏｒ　ｍ１ｅｈｅ
ｉ）由来の耐熱性リパーゼ（Ｌｙｐｏｚｙｍｅ　、　Ｎ
　ＯＶｏ社製）などは、後述する実験結果から明らかな
ように、７０℃以上の至適温度を示す耐熱性リパーゼで
あるので好適であるが、勿論これらに限られるものでは
ない。

また、上記耐熱性リパーゼは、水に溶解した状態でも固
定化した状態でも用いることができるが、加水分解反応
の連続化、酵素の再利用を考慮すると、固定化したもの
が好ましい。

上記耐熱性リパーゼの固定化方法としては、担体結合法
、架橋法、包括法のうちいずれの方法を採用してもよい
が、特に担体結合法が好適に採用できる。

この場合、固定化担体として具体的には、活性炭、多孔
性ガラス、酸性白土、漂白土、カオリナイト、アルミナ
、シリカゲル、ベントナイト、ヒドロキシアパタイト、
リン酸カルシウム、金属酸化物等の無機物質、デンプン
、グルテン等の天然高分子化合物、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、フェノールホルマリン樹脂、アクリル樹脂
、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂等の合成高分子
物質などを挙げることができるが、本発明では特に物理
的形態として多孔性を有する合成高分子物質、例えば多
孔性ポリエチレン、多孔性ポリプロピレン、多孔性フェ
ノールホルマリン樹脂、多孔性アクリル樹脂が最も好ま
しく用いられる。なお、本発明では、酵素の活性発現を
阻害しないものであれば、上記以外の種々の固定化担体
を使用しても何ら差し支えない。

固定化担体に対し、固定化するリパーゼ量は、通常固定
化担体１００重量部に対して０．０１〜５０重量部、特
にリパーゼが蛋白質中に２〜５０％程度含まれている蛋
白質を固定化したものが好適である。

本発明において、耐熱性リパーゼの使用量は特に限定さ
れないが、上記脂肪酸アルコールエステル１００重量部
に対し０．１〜１００００重量部、好ましくは１〜２０
００重量部の範囲とすることができる。

本発明において、脂肪酸アルコールエステルを耐熱性リ
パーゼで加水分解する際、水のみを用いてもよいが、必
要に応じて有機溶媒の存在下で行なうこともできる。

ここで、有機溶媒としては、脂肪酸アルコールエステル
を容易に溶解させ得るもので第一級アルコール以外のも
のが使用でき、例えばベンゼン。

トルエン、キシレン、フェノール等の芳香族炭化水素類
、アセトン等のケトン類、ジメチルエーテル、ジオキサ
ン等のエーテル類、ｎ−ヘキサン。

イソオクタン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、
シクロへブタン等の脂環式炭化水素類、四塩化炭素、ク
ロロホルム等のハロゲン化炭化水素類、２，４−ジメチ
ル−３−ペンタノール等の第二級アルコール、第三級ブ
チルアルコール、ジアセトンアルコール等の第三級アル
コールなどを挙げることができる。なお、これらの有機
溶媒は単独で又は二種以上を組み合わせて用いることが
できる。

また、有機溶媒の使用量は、使用する有機溶媒の種類や
脂肪酸アルコールエステルの炭素鎖長、反応温度等によ
り左右されるが、好ましくは反応系全体の１０〜９９重
量％、より好ましくは５０〜８０重量％である。

而して、本発明の脂肪酸アルコールエステルの加水分解
法は、炭素数６〜２２の飽和もしくは不飽和脂肪酸と炭
素数１〜３の低級アルコールとのエステルに対して水分
の存在する系において、有機溶媒（但し、第一級アルコ
ールを除く）の存在下もしくは非存在下に至適温度が７
０℃以上の耐熱性リパーゼを作用させるものである。

ここで、上記脂肪酸アルコールエステルを耐熱性リパー
ゼを用いて加水分解させる際、反応系中の水分量は、加
水分解反応を効率良く進行させるために脂肪酸アルコー
ルエステルの０．０５−５ｏ倍重量、好ましくは０．５
〜１０倍重量とする。

更に、上記加水分解反応の反応条件は適宜調整し得るが
、５０℃以上の温度でしかも生成する主脂肪酸の融点以
上で反応させることが望ましく、この温度条件で反応を
行なうと０．５〜１５時間程度の短時間で反応を完結す
ることができる。

更に、本発明法により脂肪酸アルコールエステルを加水
分解する際は、たとえば、固定化リパーゼをカラムに充
填して基質液を通す方法（充填カラム式）、基質液と酵
素を反応槽に導入し、撹拌、振とうにより反応を行なう
方法（回分式）、前記回分式で反応を連続的に行なう方
法（連続撹拌槽式）等を採用して行なうことができる。

また、本発明では、酵素反応により炭素数１〜３の低級
アルコールが副生するが、この場合、この副生物の系中
濃度が０．５重量％以下、特に０．１重量％以下となる
ように副生物を除去することが効率良く反応を進めるた
めに好ましい。これらの副生物を除去する方法としては
、例えば乾燥空気や不活性ガスを反応槽系中に導入して
気体中に蒸発されて除去するか、あるいは反応槽内を減
圧にし、蒸発させて反応槽外に排呂する方法等が挙げら
れ、これら除去方法を前述の酵素反応装置と適宜組み合
わせることにより効率良く加水分解反応を行なうことが
できる。

なお、反応終了後は通常の方法で反応生成物中から脂肪
酸を分離・採取することができる。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、脂肪酸アルコールエステルを酵
素反応を利用して短時間に高い加水分解率で脂肪酸に分
解し得、それ故脂肪酸を工業的に有利に得ることができ
る。

次に、実験例を示す。

〔実験例〕

各種リパーゼの 第１表に示す各種リパーゼ粉末５０■を５ｄリン酸緩衝
液（０，１Ｍ、ｐＨ７）に溶解後、トリオレイン１ｇを
加え、３０℃から８０℃まで５℃間隔で各々３０分間酵
素反応を行なった。反応終了後、アセトン：エタノール
＝１：１（容量比）溶液２０−を添加し、酵素反応を停
止させた。そノ後、Ｏ，１Ｍエタノール−水醋化カリウ
ム溶液で滴定して、脂肪酸の増加量から酵素活性を算出
し、最も酵素活性の高い温度をその酵素の至適温度とし
た。

各種リパーゼの加水分解能 パルミチン酸メチル２１ｇにＯ，１Ｍリン酸緩衝液（ｐ
Ｈ７）４０ｍｕを加え、第１表に示す各種リパーゼを多
孔性アクリル樹脂に固定化したもの２ｇを加え、１５０
ｍｎＨｇの減圧下、６０’Ｃで８時間撹拌反応させた。

なお、反応中水分量を一定とするため、リン酸緩衝液を
定速度で加え続けた、反応終了後、減圧ろ過して固定化
リパーゼを除去し、アセトン：エタノール＝１：１（容
量比）溶液２００艷を添加した。その後、０．１Ｍメタ
ノール−水酸化カリウム溶液で滴定し、下記式を用いて
生成したパルミチン酸量から加水分解率を算出した。

以上の結果を、第１表に併記する。

上記第１表の結果より、キャンディダ・アンタークチイ
カ由来のリパーゼ５ｐ−３８２及びムコール・マイハイ
由来のＬｉｐｏｚｙｍｅは、優れた耐熱性を有し、リパ
ーゼ反応としては比較的高い７０℃以上という反応温度
でしかも短時間に高い分解率を達成することがわかった
。

以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本
発明は下記実施例に制限されるものではない。

〔実施例１〕 オレイン酸メチル２０ｇと０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ
７）４０ｍＱの混合物に、キャンディダアンタークティ
カ由来の耐熱性リパーゼをアクリル樹脂に固定化したも
の（以後、固定化リパーゼｓ　ｐ　−３８２と称す）２
ｇを加えた後、６０℃。

１５０ｎａＨｇの減圧下で８時間撹拌反応させた。

反応中水分量が一定となるようにリン酸緩衝液を加え続
けた。反応終了後、静置して油層のみを分離し、ガスク
ロマトグラフィーにより油分中のオレイン酸及びオレイ
ン酸メチルの重量パーセントを測定した。その結果、加
水分解率は９８．６％であった。

〔実施例２〕 ステアリン酸エチルＬｏｇ及びパルミチン酸エチル１０
ｇと０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７）２０−の混合物に
固定化リパーゼｓ　ｐ　−３８２を２ｇ加え、８０℃＋
　１６５　ｍｍ　Ｈｇの減圧下で５時間撹拌反応させた
。実施例１と同様に処理し、加水分解率９９．１％を得
た。

〔実施例３〜５〕 カプリル酸メチル２０ｇと０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ
７）１０ｍＱの混合物に固定化リパーゼ５ｐ−３８２を
２ｇ加え、６０℃ｙ　１５０　ｒｍＨｇの減圧下で５時
間撹拌反応させた。その結果、加水分解率は９８．２％
であった（実施例３）。

また、カプリル酸メチルをカプリン酸メチル、やし油メ
チルエステルにそれぞれ代えた以外は−に記と同様に反
応させた結果、加水分解率はそれぞれ９７．８％、９８
．５％であった（実施例４．５）。

〔実施例６〕 ミリスチン酸イソプロピル２０ｇとＯ，１Ｍリン酸緩衝
液（ｐＨ７）２００ｍＱの混合物に固定化リパーゼ５ｐ
−３８２を２ｇ加え、９０℃、１８０ｒｒｔｎ　Ｈｇの
減圧下で３時間撹拌反応させた。その結果、加水分解率
は９９．０％であった。

〔実施例７〕 パルミチン酸メチル２０ｇとＯ，１Ｍリン酸緩衝液（ｐ
Ｈ７）４−の混合物に第三級ブチルアルコール１００ｍ
Ｑを加え、更に固定化リパーゼｓｐ−’３８２を２ｇ加
えて、６０’Ｃ，１８５ｎｎ＋Ｈｇの減圧下で８時間撹
拌反応させた。その結果、加水分解率は８６．２％であ
った。

〔実施例８〕 ラウリン酸エチル２０ｇと０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐ　
Ｈ７）　１００ｍＱの混合物にムコール・マイハイ由来
の耐熱性リパーゼをフェノールホルマリン樹脂に固定化
したもの（以後Ｌｉｐｏｚｙｍｅと称す）２ｇを加え、
６０℃ｙ　１５０　ｎｕ　Ｈｇの減圧下で８時間撹拌反
応させた。その結果、加水分解率は８６．２％であった
。

〔実施例９，１０〕 リノール酸メチル２０ｇとＯ，１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ
７）１０ｍＱの混合物に第三級ブチルアルコール１００
　ｍＱを加え、更にＬ　ｉ　ｐ　ｏ　ｚ　ｙ　ｍ　ｅを
２ｇ加えて５０℃、１７０＋＋＋ｍＨｇの減圧下で８時
間撹拌反応させた。その結果、加水分解率は８４．５％
であった（実施例９）。

また、リノール酸メチルの代りにアラキドン酸メチルを
用いた以外は上記と同様に反応させた結果、加水分解率
は８５．５％であった（実施例１０）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、炭素数６〜２２の飽和又は不飽和脂肪酸と炭素数１
   〜３の低級アルコールとの脂肪酸アルコールエステルに
   対し、エステル量の０．０５〜５０倍重量の水の存在す
   る系において、至適温度が７０℃以上の耐熱性リパーゼ
   を生成する主脂肪酸の融点以上で作用させて、前記脂肪
   酸アルコールエステルを脂肪酸に分解することを特徴と
   する脂肪酸アルコールエステルの加水分解法。