JPH0358276B2 - - Google Patents

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JPH0358276B2
JPH0358276B2 JP59270317A JP27031784A JPH0358276B2 JP H0358276 B2 JPH0358276 B2 JP H0358276B2 JP 59270317 A JP59270317 A JP 59270317A JP 27031784 A JP27031784 A JP 27031784A JP H0358276 B2 JPH0358276 B2 JP H0358276B2
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JP
Japan
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lipase
oils
fats
transesterification
reaction
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59270317A
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Japanese (ja)
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JPS61149097A (en
Inventor
Koichi Urata
Yoshitaka Hirota
Hideki Yokomichi
Yoshiharu Kawahara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
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Publication date
Application filed by Kao Corp filed Critical Kao Corp
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Priority to US06/808,409 priority patent/US4735900A/en
Priority to DE19853545056 priority patent/DE3545056A1/en
Priority to CH5477/85A priority patent/CH667671A5/en
Priority to GB8531437A priority patent/GB2168983B/en
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Publication of JPH0358276B2 publication Critical patent/JPH0358276B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、リパーゼ(脂質分解酵素)を用いる
油脂のエステル交換反応方法に関する。更に詳し
くは、リパーゼ活性化剤で以つて予め湿潤処理し
たリパーゼ製剤を用いる油脂のエステル交換反応
方法に関するものである。 油脂のエステル交換反応は、マーガリン、シヨ
ートニング等の加工脂の製造において、水素添加
と並ぶ重要な技術である。 〔従来の技術〕 油脂のエステル交換反応は、従来より、化学的
な手法、即ちアルカリ金属アルコラート、アルカ
リ金属、アルカリ金属水酸化物等のアルカリ性物
質を触媒として用いる方法により行われてきた。
しかし、この方法では、油脂中の脂肪酸の位置に
ついて無差別な交換がおこるため、得られる油脂
の脂肪酸の位置について特異性が全く認められな
い。即ち、従来の化学的方法によるエステル交換
は、油脂の脂肪酸の位置について非選択的である
ことが欠点とされている。 最近、非選択的な従来方法にかわつて、油脂の
エステル交換を位置特異的に行わしめる方法が開
発されてきている。 即ち、油脂を加水分解する酸素であるリパーゼ
を用いる油脂のエステル交換方法がその代表的な
例である(特開昭52−104506号公報)。 この方法によれば、リパーゼを活性化させるた
め反応系中に水分は存在する事を必須の要件とし
ている。この水分量は、0.2〜1.0%と少量ではあ
るが、リパーゼは本来、水の存在下では油脂を加
水分解する酸素であるため、少量の水が存在する
限り、油脂の加水分解によるジグリセリド等の副
生成、あるいは、交換脂の収率低下を避けること
ができない。 副生成物であるジグリセリド等は、交換脂が目
指す油脂の特性を大巾に損うため、これを除去す
るために煩雑な分離精製工程を要する。このよう
に、前記公知の方法は満足できるものではない。 かかる実情において、前記公知の方法が有する
欠点を克服し、油脂の加水分解を抑制し、エステ
ル交換を効率よく行わしめるための方法が種々提
案されている。具体的にこれらを示すならば次の
通りである。 (イ) 油脂のエステル交換に際し、リパーゼの活性
化剤として水に代わる物質として低級多価アル
コールを用い、油脂の加水分解を抑制する方法
(特広昭57−6480号公報)。 (ロ) 油脂のエステル交換反応が、油と水(リパー
ゼは水溶性である)とから成る不均一系の界面
でおこる点に着目し、この不均一な反応系に界
面活性剤(乳化剤)を加えることにより、界面
での油脂とリパーゼの接触を効率よく行わせる
方法(特開昭57−198798号公報)。 (ハ) 自重の数百倍の水を吸収する特徴を有する吸
水性樹脂を用い水分量をコントロールすること
により、エステル交換速度を高める方法(特開
昭58−116689号公報)。 (ニ) 油脂のエステル交換に際し、高融点の脂肪酸
を用いるかわりに、融点の低い該脂肪酸の低級
アルコールのエステルを用いることにより、反
応をより均一に行なう方法(特公昭57−27159
号公報)。 (ホ) 油脂のエステル交換に際し、反応系中の水分
量を溶剤蒸気を乾燥循環することでコントロー
ルすることによりエステル交換速度を高め、同
時に油脂の加水分解を抑制する方法(特表昭58
−500638号公報)。 しかしながら、これら公知の方法は、それぞれ
いくつかの欠点を有するため、いずれも十分満足
のできる方法とは言えない。これらの欠点を具体
的に示すならば次の通りである。 (イ)の方法については、リパーゼ活性化剤として
水の代わりにグリセリンのような低級多価アルコ
ールを用いるのが特徴である。しかしながら、本
発明者らの検討結果によれば、加水分解反応があ
る程度抑制される効果は認められるが、エステル
交換反応速度が極めて遅く、目的とする反応率を
得るために1週間近い反応時間を要するという欠
点が見い出された。 (ロ)の方法で、界面活性剤(乳化剤)の添加によ
り、油層と水層との界面における油脂とリパーゼ
の接触が効果的に行われ、エステル交換が選択的
に進むとされている。即ち、酵素蛋白の表面での
逆ミセルの形成等の作用によつて、リパーゼと基
質とのコンプレツクスを作りやすい状態が提供さ
れ、その結果、エステル交換の反応性が良好なも
のになるためと考えられている。 しかしながら、該公報中の実施例に開示されて
いる如く、加水分解反応の抑制は不十分であり、
更には、エステル交換脂中に界面活性剤(乳化
剤)が残存し、これが油脂の物性を損う恐れがあ
る。従つて、エステル交換脂よりこれら乳化剤を
除去する必要があり、これは煩雑な処理工程を要
するなど工業的な実施を考えた場合障害となる。 (ハ)の方法についても、油脂の加水分解を十分抑
制することができず、更には、樹脂中に不純物と
して存在する原料モノマーが油脂中へ溶出する恐
れがある。又、本発明者らの追試によれば、吸収
性樹脂は、水分との接触ど膨潤をおこし、反応容
器の器壁等へ不着する。これは、リパーゼの回収
再使用を考えた場合、リパーゼの損失を招く。 (ニ)の方法では、油脂のエステル交換に先立つ
て、先ず、脂肪酸のエステルを別途製造しなけれ
ばならない。従つて、これは工程の煩雑化を招
く。 (ホ)の方法では、反応系中の水分を溶剤循環乾燥
により系外へ除去するまでの間、多量の水分量に
よるリパーゼの失活が起る恐れがある。これは、
リパーゼを回収再使用する際の大きな障害とな
る。 叙上の如く、従来公知の方法は、そのいずれも
が、いくつかの欠点を有し、工業的な利用を考え
た場合、これらの欠点が障害となる。 前記公知方法以外にも、種々の方法が提案され
ているが、油脂の加水分解を抑制し、エステル交
換のみを行わしめる具体的な方法は未だ見い出さ
れていない。 かかる実情において、本発明者らは、油脂の加
水分解を抑制し、エステル交換のみを効率よく行
わしめる方法について鋭意検討した結果、新規で
且つ簡便なリパーゼ活性化法により得られる調製
酵素(リパーゼ製剤)を用いことにより、該目的
が達成できる事を見い出し、先に特許出願した
(特願昭59−110334号)。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、前記したリパーゼ製剤を用いた
油脂のエステル交換反応では、反応時間が長くか
かる等の欠点が存在する。反応時間が長くかかる
事は、工業的規模での実施を考えた場合不利であ
り、さらに、酵素触媒を長時間使用する事により
リパーゼの劣化がおこる恐れがある。 〔問題点を解決するための手段〕 このような観点から、本発明者らは、エステル
交換反応を短時間で効率よく行う方法について鋭
意検討した結果、該目的を達成する上で有効かつ
簡便なリパーゼ製剤のリパーゼ活性化法を見い出
し本発明を完成した。 即ち本発明は、リパーゼ活性化剤、リパーゼ及
び担体からなる混合物に油脂を加えてこれらを反
応させることにより油脂を分解させた後に、分解
生成物から濾別等により油脂分を除去することよ
り得られるリパーゼ製剤を、エステル交換反応に
使用する前にあらかじめリパーゼ活性化剤を用い
て湿潤処理したリパーゼ製剤の存在下で、油脂と
脂肪酸とのエステル交換反応または油脂相互のエ
ステル交換反応を行うことを特徴とする油脂のエ
ステル交換反応方法に関するものである。本発明
によればエスレル交換反応の反応時間に大巾に短
縮し、かつ、油脂の加水分解も抑制することがで
きる。 本発明方法を更に詳細に説明すると次の通りで
ある。まず、リパーゼ製剤については、その製造
方法は次に示す通りである。リパーゼ活性剤(例
えば水あるいは2価又は3価の低級アルコール)、
リパーゼ及び担体から成る混合物に油脂を加え
て、これらを反応させる事により、油脂を分解さ
せた後、分解生成物から、別等により油脂分を
除去する事により、リパーゼ製剤が得られる。得
られたリパーゼ製剤は、そのままの形で、あるい
は必要に応じてリパーゼ活性を損わない溶剤類
(炭化水素類)で洗浄し、更に乾燥処理を施した
後、湿潤処理に用いることができる。リパーゼ製
剤としては、前記リパーゼ製剤以外に、少なくと
も一度以上油脂のエステル交換反応に使用された
リパーゼ製剤も用いることができ、エステル交換
反応混合物より別等により分離採取したリパー
ゼ製剤をそのままの形で、あるいは必要に応じて
リパーゼ活性を損わない溶剤類(炭化水素類)で
洗浄し、さらに乾燥処理を施した後、湿潤処理に
用いることができる。叙上の如くにして得られた
リパーゼ製剤に、油脂のエステル交換反応で用い
るリパーゼ活性化剤(水、2価又は3価の低級ア
ルコールなど)を加え、撹拌又は静置による湿潤
処理を施した後、これを、油脂、脂肪酸及び溶剤
類(炭化水素類)から成る反応混合物に加え反応
させる事により、あるいは油脂相互(油脂と油
脂)及び溶剤類(炭化水素類)から成る混合物に
加え反応させる事により、油脂のエステル交換を
行う事ができる。 エステル交換反応で得られた交換脂から、液−
液抽出、アルカリ中和、又は真空もしくは分子蒸
留等従来公知の分離、精製手段を単独又は適宜併
用して、脂肪酸、少量のモノグリセリド、ジグリ
セリド等を除去する事により、精製交換脂を得る
ことができる。 本発明で使用するリパーゼについては、リパー
ゼによるエステル交換反応で選択性が不良である
と、アルカリ金属触媒を用いる従来のエステル交
換反応に対する格別な優位性が認められないの
で、実用的には何らかの選択性、例えばグリセリ
ドに結合する位置の選択性とか脂肪酸の種類に対
する選択性などを有するものがよい。具体的に
は、位置選択性に優れたリパーゼとして、例え
ば、リゾプス系、アスペルギルス系、ムコール系
のリパーゼ、すい臓リパーゼ等がある。グリセリ
ドの1,3位の脂肪酸基を特異的にエステル交換
させる場合には、該目的に合致した特性を有する
リパーゼとして、例えば、リゾプスデレマー
Rhizopus delemar)、リゾプスヤポニカス
Rhizopus japonicus)、ムコールヤポニカス
Mucor japonicus)等のリパーゼを用いればよ
く、これらのリパーゼは、市販品として入手でき
る。 リパーゼ活性化剤としては、水あるいは2価又
は3価の低級アルコールが好適であり、これらの
中でも特に、水、あるいはグリセリンが有効であ
る。 担体については、公知のものの中から選ぶこと
ができるが、セライト、ケイソウ土、カオリナイ
ト、パーライト、シリカゲル、ガラス繊維、活性
炭、セルロースパウダー、炭酸カルシウムなど、
リパーゼ製剤製造系並びにエステル交換反応系に
不溶のものでリパーゼ活性に悪影響を与えないも
のであれば使用できる。担体の形態は、紛状、顆
粒状、繊維状等、種々あるが、その何れでも使用
できる。 本発明で用いる油脂としては、一般的な植物性
の油脂、動物性の油脂もしくは加工油脂、あるい
は、これらの混合油脂が挙げられる。具体例とし
ては、大豆油、綿実油、ナタネ油、オリーブ油、
コーン油、ヤシ油、サフラワー油、牛脂、ラー
ド、魚油等が挙げられる。更に、エステル交換反
応でカカオバター代用脂を目的とする場合には、
グリセリドの2位オレイン酸を多量に含有する油
脂、例えば、パーム油、オリーブ油、ツバキ油、
サザンカ油、サル油、イリツペ脂、コクム脂、シ
ア脂、モーラ脂、フルワラ脂、ボルネオタロー脂
又はこれらの分別油脂を用いることができる。
尚、リパーゼ製剤を製造する際に使用する油脂
と、エステル交換反応で使用する油脂は、互いに
独立して任意に選択することができるが、エステ
ル交換で使用する油脂あるいはこれに近い組成の
油脂をリパーゼ製剤製造時に使用するのが望まし
い。 油脂のエステル交換は油脂と脂肪酸、又は油脂
と油脂を反応させることによつて行われる。 脂肪酸としては、炭素数8〜22の直鎖で通常自
然界に存在するものが使用される。例えば、パル
ミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等である。 エステル交換に際しては、前記脂肪酸以外に、
脂肪酸のアルコールエステルを用いることができ
る。脂肪酸のアルコールエステルとしては、前記
脂肪酸(炭素数8〜22の直鎖脂肪酸)と炭素数1
〜6の直鎖飽和一価アルコールのエステル化物が
用いられる。例えば、パルミチン酸メチル、パル
ミチン酸エチル、ステアリン酸メチル、ステアリ
ン酸エチル等を使用することができる。油脂は、
前記した油脂(一般的な植物性油脂、動物性油脂
もしくは加工油脂あるいはこれらの混合油脂)の
中から任意に目的に応じて選ぶことができる。 本発明のエステル交換反応を溶剤中で実施する
際に溶剤としては、リパーゼに対して不活性な有
機溶剤を用いることができる。この種の有機溶剤
としては、n−ヘキサン、工業用ヘキサン、石油
エーテル、石油ベンジン等が挙げられる。尚、リ
パーゼ製剤製造時に用いる溶剤として、エステル
交換で使用する溶剤を用いることができる。 本発明方法のより具体的な方法は以下に示す通
りである。まず、リパーゼ製剤は次のようにして
製造される。 即ち、油脂、リパーゼ活性化剤(水又は2価又
は3価の低級アルコール)、リパーゼ、及び担体
からリパーゼ製剤を得る。これは、油脂100重量
部に対して、リパーゼ(市販のもの)0.01〜10重
量部、リパーゼ活性化剤0.1〜20重量部及び担体
1〜50重量部を各々加え、20〜80℃で1〜24時間
反応させることにより油脂の分解を行う。分解温
度は、前記した温度の範囲で行なわれるが、リパ
ーゼの作用に適した温度を選んで行うのが望まし
い。油脂の分解生成物から、別等により油脂部
を除去してリパーゼ製剤を得る。このリパーゼ製
剤は、必要に応じて、リパーゼの活性を損わない
不活性有機溶剤、例えば前記したn−ヘキサン、
石油エーテル等の炭化水素類でリパーゼ製剤を洗
浄後、乾燥処理(加熱乾燥等は、酵素の活性を損
なうため望ましくない)を施す。 叙上の如くして調製されたリパーゼ製剤を、リ
パーゼ活性化剤を用いて湿潤処理する。浸潤処理
したリパーゼ製剤によるエステル交換反応は次の
如く行う。即ち、油脂100重量部に対して、25〜
300重量部の脂肪酸(あるいは脂肪酸のアルコー
ルエステル又は他の油脂)、リパーゼ製剤0.1〜
100重量部(該リパーゼ製剤はリパーゼ及び担体
からなり、リパーゼは0.01〜10重量部の範囲で用
いられる)をリパーゼ活性剤(水あるいは2価又
は3価の低級アルコール)0.01〜10重量部と1時
間以上(好ましくは数時間以上)リパーゼの活性
を阻害しない温度(好ましくは25〜30℃)で湿潤
処理したもの0.01〜100重量部、更に必要に応じ
て0〜100重量部の不活性有機溶剤から成る混合
物を、20〜80℃でかきまぜることにより行なわれ
る。 本発明のエステル交換反応は、通常前記温度範
囲が行われるが、リパーゼの作用に適した温度を
選んで行う事が望ましい。 エステル交換反応を終了した反応液中より、脂
肪酸、少量のモノグリセリド、ジグリセリド等
を、液−液抽出、アルカリ中和、又は真空もしく
は分子蒸溜等従来の分離・精製手段を単独又は適
宜併用する事により容易に除去する事ができる。
かくして、精製交換脂を得る事ができる。 〔発明の効果〕 本発明の効果又は利点は、簡便な方法で得られ
る高いエステル交換活性を有するリパーゼ製剤を
用い、これをエステル交換反応に使用する前に、
湿潤処理を施す事により更に活性を高め、目的と
するエステル交換のみを短時間で効率よく行わし
め、併せて、油脂の加水分解反応を抑制する事が
できる点であり、極めて生産性の高い方法を提供
するものである。 本発明の他の効果は、反応時間の短縮により反
応におけるリパーゼの失活が少なく、は反応後回
収されたリパーゼ製剤の効果的な再使用を可能に
する点であり、工業的な規模での実施においてそ
の経済性を向上させる。 更に、本発明により油脂のエステル交換反応方
法によれば、位置選択的リパーゼを用いることに
より、例えば、低廉価なパーム油から高価なカカ
オバター代用脂を効果的に製造することができ
る。 〔実施例〕 以下に、本発明を参考例、実施例、比較例等を
もつて詳細に説明する。 参考例 (リパーゼ製剤の製造例) パーム油軟質部100g、セライト10g、イオン
交換水1.0g及び8.7gの市販リパーゼ(田辺製薬
株式会社製、リゾプス・デレマー起源のリパー
ゼ)を、40℃で18時間密閉容器中でかきまぜ酵素
反応(加水分解)を行なつた。反応終了後、不溶
性物質(セライト及びリパーゼの混合物)を別
により分取し、次いで、n−ヘキサン5mlで3回
洗浄し完全に油脂分を除いた。次いで、減圧下、
20〜30℃にて1時間乾燥することによりリパーゼ
製剤を得た。 実施例 1 リパーゼ製剤を用いたエステル交換反応(湿潤
処理を施した場合) 参考例で得たリパーゼ製剤(リパーゼ0.87g、
セライト1.00gからなる)1.87gにイオン交換水
0.015gを加えた密閉容器中で24時間湿潤処理を
行つた。このものとパーム油中融点部(沃素価3
4、ジグリセリド含量1%)10g、ステアリン酸
10g及びn−ヘキサン40mlを、40℃で1日間密閉
容器中でかきまぜ酵素反応(エステル交換反応)
を行つた。反応終了後、別によりリパーゼ製剤
等不溶性物質を除去し、液より減圧下n−ヘキ
サンを留去した。得られた交換脂について、カラ
ムクマトグラフイーにより、ジグリセリド画分及
びトリグリセリド画分を各々得た。トリグリセリ
ド画分については、ガスクロマトグラフイーによ
りステアリン酸含量を測定した。ステアリン酸含
量及びジグリセリン含量については、第1表にそ
の結果を示した。 比較例 1 リパーゼ製剤を用いたエステル交換反応(湿潤
処理をしない場合) 参考例で得たリパーゼ製剤1.87g、パーム油中
融点部10g、ステアリン酸10g、イオン交換水
0.015g及びn−ヘキサン40mlを、40℃で2日間
密閉容器中でかきまぜ酵素反応(エステル交換反
応)を行つた。反応終了後、実施例1と同様にし
て、生成トリグリセリド中のステアリン酸含量及
びジグリセリド含量を求め、第1表にその結果を
各々示した。 比較例 2 リパーゼ製剤を用いないエステル交換反応(湿
潤処理を施した場合) 0.87gの市販リパーゼ(参考例で用いたもの)、
セライト0.1gを混合し水0.015gを加え24時間密
閉容器中で湿潤処理を行つた。このもの全量とパ
ーム油中融点部10g、ステアリン酸10g及びn−
ヘキサン40mlを、40℃で3日間密閉容器中でかき
まぜ酵素反応(エステル交換反応)を行つた。反
応終了後実施例1と同様にして、生成トリグリセ
リド中のステアリン酸含量、ジグリセリド含量を
求め、第1表にその結果を各々示した。 比較例 3 リパーゼ製剤を用いないエステル交換反応(湿
潤処理をしない場合) 0.87gの市販リパーゼ(参考例で用いたもの)、
セライト1.0g、パーム油中融点部10g、ステア
リン酸10g、イオン交換水0.015g及びn−ヘキ
サン40mlを、40℃で4日間密閉容器中でかきまぜ
酵素反応(エステル交換反応)を行つた。反応終
了後実施例1と同様にして、生成トリグリセリド
中のステアリン酸含量、ジグリセリド含量を求
め、第1表にその結果を各各示した。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for transesterification of fats and oils using lipase (lipid degrading enzyme). More specifically, the present invention relates to a method for transesterification of fats and oils using a lipase preparation pre-wetted with a lipase activator. Transesterification of fats and oils is an important technology, along with hydrogenation, in the production of processed fats such as margarine and shortening. [Prior Art] Transesterification reactions of fats and oils have conventionally been carried out chemically, ie, by using alkaline substances such as alkali metal alcoholates, alkali metals, and alkali metal hydroxides as catalysts.
However, in this method, indiscriminate exchange occurs in the positions of fatty acids in fats and oils, so no specificity is observed in the positions of fatty acids in the resulting fats and oils. That is, the disadvantage of conventional chemical transesterification is that it is non-selective regarding the position of fatty acids in fats and oils. Recently, methods for site-specific transesterification of fats and oils have been developed in place of conventional non-selective methods. That is, a typical example is a method of transesterifying fats and oils using lipase, which is oxygen that hydrolyzes fats and oils (Japanese Unexamined Patent Publication No. 104506/1983). According to this method, the presence of water in the reaction system is an essential requirement for activating lipase. Although this water content is small at 0.2 to 1.0%, lipase is originally an oxygen that hydrolyzes fats and oils in the presence of water, so as long as a small amount of water is present, diglycerides etc. are produced by hydrolyzing fats and oils. By-products or a decrease in the yield of exchange fat cannot be avoided. Diglycerides and the like, which are by-products, greatly impair the properties of the fats and oils that are intended for exchange fats, so a complicated separation and purification process is required to remove them. Thus, the known methods are not satisfactory. Under these circumstances, various methods have been proposed for overcoming the drawbacks of the above-mentioned known methods, suppressing hydrolysis of fats and oils, and efficiently performing transesterification. Specifically, they are as follows. (a) A method of suppressing the hydrolysis of fats and oils by using a lower polyhydric alcohol as a lipase activator in place of water during transesterification of fats and oils (Japanese Patent Publication No. 57-6480). (b) Focusing on the fact that the transesterification reaction of oils and fats occurs at the interface of a heterogeneous system consisting of oil and water (lipase is water-soluble), we added a surfactant (emulsifier) to this heterogeneous reaction system. A method of efficiently bringing oil and fat into contact with lipase at an interface by adding a lipase (Japanese Unexamined Patent Publication No. 198798/1983). (c) A method of increasing the rate of transesterification by controlling the water content using a water-absorbing resin that has the characteristic of absorbing several hundred times its own weight in water (Japanese Patent Laid-Open No. 116689/1989). (d) In transesterification of fats and oils, instead of using a fatty acid with a high melting point, a lower alcohol ester of the fatty acid with a low melting point is used to conduct the reaction more uniformly (Japanese Patent Publication No. 57-27159
Publication No.). (e) A method for increasing the rate of transesterification and at the same time suppressing the hydrolysis of fats and oils by controlling the water content in the reaction system by dry circulation of solvent vapor during transesterification of fats and oils (Special Publication No. 58
-500638). However, each of these known methods has several drawbacks, so none of them can be said to be fully satisfactory. Specific examples of these drawbacks are as follows. The feature of method (a) is that a lower polyhydric alcohol such as glycerin is used instead of water as a lipase activator. However, according to the study results of the present inventors, although the effect of suppressing the hydrolysis reaction to some extent is recognized, the transesterification reaction rate is extremely slow, and it takes nearly a week to obtain the desired reaction rate. A shortcoming was discovered: In the method (b), the addition of a surfactant (emulsifier) is said to effectively bring the fat and oil into contact with the lipase at the interface between the oil layer and the water layer, thereby selectively promoting transesterification. In other words, the formation of reverse micelles on the surface of the enzyme protein provides a condition in which it is easy to form a complex between the lipase and the substrate, resulting in good transesterification reactivity. It is considered. However, as disclosed in the examples in the publication, the suppression of the hydrolysis reaction is insufficient;
Furthermore, surfactants (emulsifiers) remain in the transesterified fat, which may impair the physical properties of the fat. Therefore, it is necessary to remove these emulsifiers from the transesterified fat, which poses an obstacle in terms of industrial implementation, as it requires complicated processing steps. Regarding the method (c), it is not possible to sufficiently suppress the hydrolysis of fats and oils, and furthermore, there is a risk that the raw material monomers present as impurities in the resin may be eluted into the fats and oils. Further, according to additional tests conducted by the present inventors, the absorbent resin swells when it comes into contact with water and does not adhere to the walls of the reaction vessel. This results in loss of lipase when recovery and reuse of lipase is considered. In method (d), a fatty acid ester must first be separately produced prior to transesterification of fats and oils. Therefore, this causes the process to become complicated. In method (e), until the water in the reaction system is removed from the system by solvent circulation drying, there is a risk that the lipase will be inactivated due to the large amount of water. this is,
This is a major obstacle when collecting and reusing lipase. As mentioned above, all of the conventionally known methods have several drawbacks, and these drawbacks become an obstacle when considering industrial application. In addition to the above-mentioned known methods, various methods have been proposed, but a specific method for suppressing hydrolysis of fats and oils and performing only transesterification has not yet been found. Under these circumstances, the present inventors have conducted intensive studies on a method for suppressing the hydrolysis of oils and fats and efficiently performing only transesterification. ), and filed a patent application (Japanese Patent Application No. 110334/1982). [Problems to be Solved by the Invention] However, the transesterification reaction of fats and oils using the lipase preparation described above has drawbacks such as a long reaction time. The long reaction time is disadvantageous when considering implementation on an industrial scale, and furthermore, there is a risk that the lipase will deteriorate if the enzyme catalyst is used for a long time. [Means for Solving the Problems] From this perspective, the present inventors have conducted intensive studies on methods for efficiently carrying out transesterification reactions in a short period of time, and have found an effective and simple method for achieving the objective. We discovered a method for activating lipase in lipase preparations and completed the present invention. That is, the present invention can be obtained by adding fats and oils to a mixture consisting of a lipase activator, lipase, and a carrier and reacting them to decompose the fats and oils, and then removing the fats and oils from the decomposition product by filtration or the like. In the presence of a lipase preparation that has been moistened with a lipase activator before being used in the transesterification reaction, the transesterification reaction between fats and oils or between fats and oils or between fats and oils is carried out. The present invention relates to a characteristic method for transesterification of fats and oils. According to the present invention, the reaction time of the ester exchange reaction can be greatly shortened, and the hydrolysis of fats and oils can also be suppressed. The method of the present invention will be explained in more detail as follows. First, the manufacturing method for the lipase preparation is as follows. lipase activator (e.g. water or dihydric or trihydric lower alcohol),
A lipase preparation can be obtained by adding fats and oils to a mixture consisting of lipase and a carrier and reacting them to decompose the fats and oils, and then removing the fats and oils separately from the decomposition product. The obtained lipase preparation can be used as it is or, if necessary, after being washed with a solvent (hydrocarbon) that does not impair lipase activity and further subjected to a drying treatment, it can be used in a wet treatment. In addition to the above-mentioned lipase preparations, lipase preparations that have been used at least once in transesterification of fats and oils can also be used as lipase preparations. Alternatively, it can be used for wet treatment after washing with a solvent (hydrocarbons) that does not impair lipase activity and further drying, if necessary. A lipase activator (water, divalent or trivalent lower alcohol, etc.) used in the transesterification reaction of fats and oils was added to the lipase preparation obtained as described above, and a wetting treatment was performed by stirring or standing still. After that, this is added to a reaction mixture consisting of fats and oils, fatty acids, and solvents (hydrocarbons) and reacted, or added to a mixture consisting of fats and oils (fats and oils) and solvents (hydrocarbons) and reacted. Depending on the situation, transesterification of fats and oils can be carried out. From the exchanged fat obtained by transesterification, liquid
Purified exchange fat can be obtained by removing fatty acids, small amounts of monoglycerides, diglycerides, etc. using conventionally known separation and purification means such as liquid extraction, alkali neutralization, vacuum or molecular distillation, alone or in combination as appropriate. . Regarding the lipase used in the present invention, if the selectivity in the transesterification reaction by lipase is poor, it will not have any particular superiority over the conventional transesterification reaction using an alkali metal catalyst. For example, it is preferable to have selectivity for the position where it binds to glyceride or selectivity for the type of fatty acid. Specifically, lipases with excellent regioselectivity include, for example, Rhizopus, Aspergillus, and Mucor lipases, pancreatic lipase, and the like. When specifically transesterifying fatty acid groups at the 1 and 3 positions of glycerides, lipases having properties that meet the purpose include, for example, Rhizopus delemar , Rhizopus japonicus , and Mucor japonicus. ( Mucor japonicus ) may be used, and these lipases are available as commercial products. As the lipase activator, water or divalent or trivalent lower alcohol is suitable, and among these, water or glycerin is particularly effective. The carrier can be selected from known carriers, such as celite, diatomaceous earth, kaolinite, perlite, silica gel, glass fiber, activated carbon, cellulose powder, calcium carbonate, etc.
It can be used as long as it is insoluble in the lipase preparation production system and the transesterification reaction system and does not adversely affect lipase activity. There are various forms of the carrier, such as powder, granules, and fibers, and any of them can be used. The oils and fats used in the present invention include general vegetable oils, animal oils, processed oils and fats, and mixtures thereof. Specific examples include soybean oil, cottonseed oil, rapeseed oil, olive oil,
Examples include corn oil, coconut oil, safflower oil, beef tallow, lard, and fish oil. Furthermore, if the purpose is to use a cocoa butter substitute fat in the transesterification reaction,
Oils and fats containing a large amount of oleic acid at the 2-position of glycerides, such as palm oil, olive oil, camellia oil,
Sasanqua oil, monkey oil, iritupe butter, kokum butter, shea butter, mora butter, furwara butter, Borneo tallow butter, or fractionated fats and oils thereof can be used.
Note that the fats and oils used in the production of the lipase preparation and the fats and oils used in the transesterification reaction can be arbitrarily selected independently of each other, but the fats and oils used in the transesterification or the fats and oils with a composition similar to these may be selected independently. It is desirable to use it when manufacturing lipase preparations. Transesterification of fats and oils is carried out by reacting fats and oils with fatty acids, or reacting fats and oils with fats and oils. As the fatty acid, those that are straight chain having 8 to 22 carbon atoms and normally exist in nature are used. For example, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, etc. During transesterification, in addition to the above fatty acids,
Alcohol esters of fatty acids can be used. Alcohol esters of fatty acids include the above-mentioned fatty acids (straight chain fatty acids having 8 to 22 carbon atoms) and 1 carbon atom.
-6 esterified products of linear saturated monohydric alcohols are used. For example, methyl palmitate, ethyl palmitate, methyl stearate, ethyl stearate, etc. can be used. Oils and fats are
Any oil or fat can be selected from the above-mentioned oils and fats (general vegetable oils, animal oils, processed oils and fats, or mixtures thereof) depending on the purpose. When carrying out the transesterification reaction of the present invention in a solvent, an organic solvent inert to lipase can be used as the solvent. Examples of this type of organic solvent include n-hexane, industrial hexane, petroleum ether, petroleum benzene, and the like. Incidentally, the solvent used in transesterification can be used as the solvent used in producing the lipase preparation. A more specific method of the present invention is as shown below. First, a lipase preparation is manufactured as follows. That is, a lipase preparation is obtained from fats and oils, a lipase activator (water or divalent or trivalent lower alcohol), lipase, and a carrier. This is done by adding 0.01 to 10 parts by weight of lipase (commercially available), 0.1 to 20 parts by weight of a lipase activator, and 1 to 50 parts by weight of a carrier to 100 parts by weight of fat and oil, and adding 1 to 10 parts by weight of a carrier at 20 to 80°C. Fats and oils are decomposed by reacting for 24 hours. Although the decomposition temperature is within the range mentioned above, it is desirable to select a temperature suitable for the action of lipase. A lipase preparation is obtained by separately removing the fat portion from the fat decomposition product. This lipase preparation may optionally contain an inert organic solvent that does not impair the activity of lipase, such as the above-mentioned n-hexane,
After washing the lipase preparation with hydrocarbons such as petroleum ether, it is subjected to drying treatment (heat drying, etc. is undesirable as it impairs enzyme activity). The lipase formulation prepared as described above is wet treated with a lipase activator. The transesterification reaction using the infiltrated lipase preparation is carried out as follows. That is, 25 to 100 parts by weight of fats and oils
300 parts by weight of fatty acids (or alcohol esters of fatty acids or other fats and oils), lipase preparation 0.1~
100 parts by weight (the lipase preparation consists of lipase and a carrier, and lipase is used in a range of 0.01 to 10 parts by weight), 0.01 to 10 parts by weight of a lipase activator (water or divalent or trivalent lower alcohol) and 1 part by weight. 0.01 to 100 parts by weight of an inert organic solvent that has been wet-treated for more than an hour (preferably several hours or more) at a temperature that does not inhibit lipase activity (preferably 25 to 30°C), and further 0 to 100 parts by weight if necessary. It is carried out by stirring a mixture consisting of at 20-80°C. The transesterification reaction of the present invention is normally carried out within the above temperature range, but it is desirable to select a temperature suitable for the action of lipase. Fatty acids, small amounts of monoglycerides, diglycerides, etc. are extracted from the reaction solution after the transesterification reaction by liquid-liquid extraction, alkali neutralization, or by using conventional separation and purification methods such as vacuum or molecular distillation alone or in combination as appropriate. It can be easily removed.
In this way, purified exchange fat can be obtained. [Effects of the Invention] The effects or advantages of the present invention are as follows: Using a lipase preparation with high transesterification activity obtained by a simple method, before using it in the transesterification reaction,
By performing a wet treatment, the activity is further increased, and only the desired transesterification can be carried out efficiently in a short period of time. At the same time, the hydrolysis reaction of fats and oils can be suppressed, making it an extremely productive method. It provides: Another effect of the present invention is that the deactivation of lipase during the reaction is reduced due to the shortening of the reaction time, and it is possible to effectively reuse the lipase preparation recovered after the reaction. Improve its economy in implementation. Further, according to the method for transesterification of fats and oils according to the present invention, by using a regioselective lipase, for example, an expensive cocoa butter substitute can be effectively produced from inexpensive palm oil. [Example] Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference examples, examples, comparative examples, etc. Reference example (Manufacturing example of lipase preparation) 100 g of soft palm oil, 10 g of Celite, 1.0 g of ion-exchanged water, and 8.7 g of commercially available lipase (manufactured by Tanabe Seiyaku Co., Ltd., lipase originating from Rhizopus deremer) were heated at 40°C for 18 hours. The enzymatic reaction (hydrolysis) was carried out by stirring in a closed container. After the reaction was completed, the insoluble material (a mixture of Celite and lipase) was separated and washed three times with 5 ml of n-hexane to completely remove fats and oils. Then under reduced pressure,
A lipase preparation was obtained by drying at 20-30°C for 1 hour. Example 1 Transesterification reaction using a lipase preparation (when subjected to wet treatment) The lipase preparation obtained in Reference Example (0.87 g of lipase,
(consisting of 1.00g of Celite) and 1.87g of ion-exchanged water.
The wet treatment was carried out for 24 hours in a closed container to which 0.015 g was added. This and palm oil medium melting point (iodine value 3
4. diglyceride content 1%) 10g, stearic acid
Stir 10 g and 40 ml of n-hexane in a closed container at 40℃ for 1 day for enzymatic reaction (ester exchange reaction)
I went there. After the reaction was completed, insoluble substances such as lipase preparations were removed separately, and n-hexane was distilled off from the solution under reduced pressure. The obtained exchange fat was subjected to column chromatography to obtain a diglyceride fraction and a triglyceride fraction. Regarding the triglyceride fraction, the stearic acid content was measured by gas chromatography. Regarding the stearic acid content and diglycerin content, the results are shown in Table 1. Comparative example 1 Transesterification reaction using a lipase preparation (without wet treatment) 1.87 g of the lipase preparation obtained in the reference example, 10 g of palm oil medium melting point, 10 g of stearic acid, ion-exchanged water
0.015 g and 40 ml of n-hexane were stirred in a closed container at 40°C for 2 days to perform an enzymatic reaction (ester exchange reaction). After the reaction was completed, the stearic acid content and diglyceride content in the produced triglyceride were determined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1. Comparative Example 2 Transesterification reaction without using a lipase preparation (when subjected to wet treatment) 0.87 g of commercially available lipase (used in reference example),
0.1 g of Celite was mixed, 0.015 g of water was added, and a wet treatment was performed in a closed container for 24 hours. Total amount of this, 10g of palm oil medium melting point part, 10g of stearic acid and n-
Enzyme reaction (ester exchange reaction) was carried out by stirring 40 ml of hexane in a closed container at 40°C for 3 days. After the reaction was completed, the stearic acid content and diglyceride content in the produced triglyceride were determined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1. Comparative Example 3 Transesterification reaction without using a lipase preparation (without wet treatment) 0.87 g of commercially available lipase (used in reference example),
1.0 g of Celite, 10 g of medium melting point part of palm oil, 10 g of stearic acid, 0.015 g of ion-exchanged water, and 40 ml of n-hexane were stirred in a closed container at 40° C. for 4 days to perform an enzymatic reaction (ester exchange reaction). After the reaction was completed, the stearic acid content and diglyceride content in the produced triglyceride were determined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【表】 実施例 2 リパーゼ製剤のくり返し使用によるエステル交
換反応(湿潤処理を施した場合) 参考例で得たリパーゼ製剤18.7gにイオン交換
水0.3gを加えた密閉容器中で24時間湿潤処理を
行つた。このもの全量、パーム油中融点部200g、
ステアリン酸200g及びn−ヘキサン800mlを40℃
で2日間密閉容器中でかきまぜ酵素反応を行つ
た。反応終了後別によりリパーゼ製剤等不溶性
物質を分離し、液より減圧下n−ヘキサンを留
去した。得られた交換脂について、実施例1と同
様にしてステアリン酸含量を求めた。分離したリ
パーゼ製剤等不溶性物質を減圧下1時間20℃乾燥
後イオン交換水0.3gを加え24時間湿潤処理を行
い、再びエステル交換反応に用いた。各々得られ
たトリグリセリド中のステアリン酸含量を第2表
に示した。
[Table] Example 2 Transesterification reaction by repeated use of lipase preparation (when subjected to humid treatment) 18.7 g of the lipase preparation obtained in the reference example was added with 0.3 g of ion-exchanged water and subjected to humid treatment for 24 hours in a closed container. I went. Total amount of this, palm oil medium melting point 200g,
200g of stearic acid and 800ml of n-hexane at 40℃
The enzyme reaction was carried out by stirring in a closed container for 2 days. After the reaction was completed, insoluble substances such as the lipase preparation were separated, and n-hexane was distilled off from the solution under reduced pressure. The stearic acid content of the obtained exchange fat was determined in the same manner as in Example 1. The separated insoluble substances such as lipase preparations were dried under reduced pressure at 20° C. for 1 hour, then 0.3 g of ion-exchanged water was added to perform a wet treatment for 24 hours, and the mixture was used again for the transesterification reaction. The stearic acid content in each triglyceride obtained is shown in Table 2.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 リパーゼ活性化剤、リパーゼ及び担体からな
る混合物に油脂を加えてこれらを反応させること
により油脂を分解させた後に、分解生成物から濾
別等により油脂分を除去することより得らるリパ
ーゼ製剤を、エステル交換反応に使用する前にあ
らかじめリパーゼ活性化剤を用いて湿潤処理した
リパーゼ製剤の存在下で、油脂と脂肪酸とのエス
テル交換反応または油脂相互のエステル交換反応
を行うことを特徴とする油脂のエステル交換反応
方法。 2 リパーゼ活性化剤が、水あるいは2価又は3
価の低級アルコールのうちから選ばれる1種また
は2種以上の混合物である特許請求の範囲第1項
記載の油脂のエステル交換反応方法。
[Scope of Claims] 1. Adding fats and oils to a mixture consisting of a lipase activator, lipase, and a carrier and reacting them to decompose the fats and oils, and then removing the fats and oils from the decomposition product by filtration or the like. Before using the lipase preparation obtained in the transesterification reaction, the transesterification reaction between fats and oils or the transesterification reaction between fats and oils is carried out in the presence of a lipase preparation that has been wet-treated with a lipase activator in advance. A method for transesterification of oils and fats, characterized by carrying out the transesterification reaction. 2 The lipase activator is water or divalent or trivalent
2. The method for transesterification of oils and fats according to claim 1, wherein the transesterification reaction is carried out using one type or a mixture of two or more types of lower alcohols.
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