JPH0412113B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は酵素による油脂類のエステル交換反応
方法に関するものである。さらに詳しくは、エス
テル交換活性を有する酵素を用いて酵素を活性化
するに必要十分な水分含量以上の水分の存在下に
てエステル交換反応し、エステル交換反応率が10
％以上に達した時に反応系に吸水剤を接触せし
め、反応を継続することを特徴とする油脂類のエ
ステル交換反応方法に関するものである。 従来、酵素による油脂類のエステル交換反応
は、酵素活性を起す少量の水を添加して反応を行
なつているが、この少量の水でさえ加水分解反応
が促進され、好ましくない生成物を与えてしま
う。例えば、トリグリセリドを主成分とする油脂
のエステル交換反応を行なうと、トリグリセリド
（TG）以外にジグリセリド（DG）、モノグリセ
リド（MG）、遊離脂肪酸（FFA）、グリセリン(G)
等の副生成物を多量に生成し、TGの反応収率の
低下だけでなく、TGのみを得るためには後処理
が非常に困難である。 これら副生成物の中で、特にDGの生成量が多
く、生成したDGは後処理（精製含む）の際、
TGに類似した性質を有するため、実験室規模は
ともかく、TGとDGの工業的大量分離方法は現
在でも確立していない。そして、DGおよびDG
以外の上記副生成物の存在は、TGと共融混合物
を作り易く、結晶核の生成を不完全にするため、
希望するTG成分を分別する際に分別作用を困難
にし、また分別ロスが大きい。さらにTGを主成
分とする最終製品にこれらの副生成物が多量に混
入している場合、固体脂含有率の低下等の悪影響
を与えてしまう。 さらに、本発明者らの実験結果により、反応物
のDG含有量が多い場合、後処理における精製工
程中、特に高温で処理される蒸留脱酸、分子蒸
留、脱臭等の際、グリセリドのランダム化反応が
促進され、反応で得られたグリセリド組成の変化
が大きく、最終的に物性を変えるだけでなく、最
終製品の着色も大になる傾向があることがわかつ
た。このことは、DGを多量に含む高酸価天然油
脂を適切な処理をしないで高温にさらすと好まし
くない物性の変化、着色等の悪影響を与えること
はしばしば油脂技術者が経験することからも類推
しうる。ここでいう適切な後処理とは経験的に
は、脱ガム処理、アルカリ脱酸、吸着処理等であ
るが、これらの方法によつて除去できるDG量に
は限度があるために、工業的に考えるならば、原
料油のDG含有量は10％前後であろう。 以上のことは、酵素を用いた油脂類のエステル
交換反応にも全く同じで、反応最終生成物中の副
生成物を極力抑えることは非常に重要な意味をも
つことになる。 しかしながら、一般に酵素を用いる反応は水分
の多い系においては反応活性が高くなるが、油脂
類のエステル交換反応においては、副反応である
加水分解反応も大きくなり、副生成物を多量に含
むようになる。そこで、これらの欠点をなくすた
め、水分の少ない系で反応活性を有する酵素剤の
調製（特公昭57−27159号公報）、およびエステル
交換反応速度と加水分解反応速度のバランスをと
る方法（特開昭52−104506号公報）によつて対処
しているのが現状である。通常、反応系内の水分
が基質に対して0.2重量％未満の少量の場合、ま
た、それ以上でも吸水する物質が添加された場
合、多量の酵素を用いたとしてもエステル交換反
応速度は遅く、工業的には時間がかかりすぎると
いう欠点があり、また、反応系内の水分を0.2重
量％以上にした場合、水分が多い程、エステル交
換反応速度は大となるが、加水分解反応も大きく
なり、結果として多量の副生成物を生じ、そのバ
ランスをとることは非常に高度かつ細かい技術を
必要とされる。 そこで、本発明者らは、油脂類のエステル交換
反応において、水分を少なくして反応を進行させ
る特殊な酵素剤を調製したり、エステル交換反応
速度と加水分解反応速度の絶妙なバランスを必要
としないで、副生成物の非常に少ない最終反応物
が得られ、かつ十分早い反応速度をもつ油脂類の
エステル交換反応方法について鋭意検討の結果、
酵素による油脂類のエステル交換反応を高活性で
行なうことができ、かつ副反応の非常に抑制され
た、本発明の油脂類のエステル交換反応方法を完
成した。 本発明の油脂類のエステル交換反応方法は、油
脂類をエステル交換活性を有する酵素を用いて、
エステル交換するに際し、酵素を活性化するに必
要な量以上の水分の存在下で、反応率が10％以上
に達した時に反応系に結晶水を失なつた塩類又は
金属酸化物を接触させ、さらに反応を継続せしめ
ることを特徴とする。 本発明のエステル交換反応方法によれば、油
脂、アルコールエステル、脂肪酸等の油脂類を基
質として、エステル交換活性を有する酵素を用い
て、反応を行なう際に、水分を基質に対して0.3
〜20重量％、好ましくは１〜15重量％を添加して
反応させ、エステル交換反応率が10％以上、好ま
しくは30〜45％程度に達した時に反応系に結晶水
を失なつた塩類又は金属酸化物（吸水剤）を接触
せしめ、以後反応を継続し、エステル交換反応率
が80％以上、好ましくは90％以上になるまで反応
を行ない、副生成物の非常に少ない最終反応生成
物を得ることができる。 なお、上記基質とは油脂又は油脂及び脂肪酸を
いい、グリセリン、モノグリセリド、ジグリセリ
ドあるいは、脂肪酸のアルコールエステル等が系
中に存在する場合にはこれらの物質も上記基質に
含まれる。 本発明で用いられる上記油脂としては一般の植
物性、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あげられ、例えば、大豆油、
綿実油、ナタネ油、オリーブ油、コーン油、ヤシ
油、サンフラワー油、牛脂、ラード、魚油等であ
る。さらにカカオバター代用脂の原料となる特定
組成のグリセリド、すなわち、１，３−ジステア
ロ−２−オレオグリセリド、１−パルミト−２オ
レオ−３−ステアログリセリド、１，３−ジパル
ミト−２−オレオグリセリドをエステル交換反応
の目的物とする場合には、グリセルドの２位にオ
レイン酸を多量に含有する油脂、例えばオリーブ
油、椿油、山茶花油、パーム油、サル脂、イリツ
ペ脂、コクム脂、シア脂、マウア脂、フルワラ
脂、ボルネオタロー脂又はこれらの分別油脂を使
用することができる。 また、脂肪酸としては、炭素数２〜22の直鎖の
飽和又は不飽和の脂肪酸が利用できる。例えば、
パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等を利
用することができる。 また、脂肪酸のアルコールエステルとしては上
記脂肪酸と炭素数１〜６の直鎖飽和一価アルコー
ルのエステル化物があり、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をあげることができる。 本発明で用いられるエステル交換活性を有する
酵素としてはリパーゼが挙げられる。該リパーゼ
としては、リゾプス系、アスペルギルス系、カン
デイダ系、ムコール系、すい臓リパーゼ等が使用
でき、これらのリパーゼの多くは市販品として入
手できる。またグリセリドの１、３位の脂肪酸基
を特異的にエステル交換を行なう場合には、該目
的に合致した特性を有するリパーゼ、例えばリゾ
プスデレマー、リゾプスヤポニカス、ムコールヤ
ポニカス等を用いれば良い。 好ましいリパーゼ酵素量（活性単位Ｕ）は、基
質（単位量）に対して、５〜10000U／ｇ、より
好ましくは50〜1000U／ｇである。ただし、酵素
の活性単位Ｕは、オリーブ油乳化液５mlと0.1M
リン酸塩緩衝液４mlに酵素を加え、37℃で30分間
反応したときに、0.05N水酸化ナトリウム水溶液
0.06mlに相当する脂肪酸を生成する毎に１活性単
位Ｕとした。 本発明のエステル交換反応は反応温度20〜60
℃、好ましくは30〜50℃で行なわれるのがよい。 反応基質の中で、例えば高融点の油脂と脂肪酸
の混合物等を用いた場合、反応温度で不均一な系
となることがあるが、そのような場合にはリパー
ゼに対して不活性な有機溶剤に反応基質を溶解し
均一系として反応を行なうことができる。この種
の有機溶剤としては、ｎ−ヘキサン、工業用ヘキ
サン、石油エーテルなどがあり、基質に対して
0.1〜５倍量（重量）で用いることができる。 酵素は反応特異性のあるものも、これらの方法
によつて反応収率を高くすることが可能である。
また、酵素は単独で使用することもできるが、通
常はケイソウ土、アルミナ、活性炭、その他の公
知の支持体に吸着あるいは固定化させて用いるの
が望ましい。 反応中はエステル交換反応率を経時的に測定
し、反応率が10％以上、好ましくは30〜45％程度
に達した時にシリカゲル、ゼオライト、活性アル
ミナ、ボウ硝、焼石コウ、炭酸カルシウム等の、
結晶水を失なつた塩類又は金属酸化物を接触さ
せ、反応を継続する。尚、上記塩類又は金属酸化
物を使用量は、それらの種類等により必ずしも特
定されないが、通常、前記基質と同量以下〜基質
に対して１重量％の範囲内で適宜選択される。 尚、上記エステル交換反応率は、以下の方法に
より求めた。 まず、原料油脂及び反応生成油脂の、炭素数別
トリグリセリド組成を分析した。即ち、ジエイ・
ブラム（J.Blum）らの方法（Lipid、５、601
（1970））に従い、ヘキサメチルジシラザン
（HMDS）、トリメチルクロロシラン（TMCS）
（いずれも和光純薬(株)製）を用いて、上記原料油
脂をトリメチルシリル化し、ガスクロマトグラフ
イーにより組成分析を行つた。 炭素数別トリグリセリドの内、主成分は炭素数
48（C48）から炭素数54（C54）まで分布する。 ここで、エステル交換反応率を求めるための平
衡理論値は、原料として使用した油脂のトリグリ
セリドの全脂肪酸組成、２位置を占める脂肪酸組
成、及び、反応に使用した脂肪酸又は脂肪酸アル
コールエステルの添加量から、フアンデアワール
ス・アンド・コールマンの仮説（J.A.O.C.S.37、
18（1960）；J.A.O.C.S.40、242（1963））に従つて、
計算して求めた。 エステル交換反応率は、いずれの炭素数のトリ
グリセリド変化量からでも求めることができる
が、比較的変化量の大きいものを使用するのが好
ましい。 上記エステル交換反応率は、炭素数別グリセリ
ド組成より、例えばC54をとり、原料中のC54の
割合と平衡理論値を求め、ｔ時間後のC54の割合
から次式により求める。 反応率（％） ＝C54（原料）−C54（ｔ時間後）／C54（原料）−C
54（理論値）×100 これらの塩類又は金属酸化物の接触により、さ
らにエステル交換反応が促進され、接触のない場
合よりも反応率は向上し、かつ好ましくない副生
成物が減少し、反応目的成分の回収率の良好な反
応物が得られる。この時の反応時間は10〜18時間
で、通常は20〜70時間であつた。反応終了後は酵
素、支持体、塩類等油溶性以外のものを、過、
吸着等により除去し、必要に応じて後処理（精
製、分別）を行なうことにより目的物を効率良
く、回収率が高く得られる。 以下、本発明の効果を実施例を用いて説明す
る。 実施例 １ パーム硬化油30ｇ及び大豆油70ｇをセライト
2.5重量％、市販カンジダシリンドラセリパーゼ
約2.5重量％及び水15重量％と共に40℃で密閉容
器中でかきまぜ、反応率が40％となつた所で吸水
剤（ボウ硝）50ｇを添加し反応を30時間まで継続
した。得られた反応混合物を過し、紙に残つ
ている油はヘキサンにて洗浄した。溶媒を蒸発し
て除去し反応油を得た。得られた反応油の組成は
TG92％、DG6.5％、MG0.2％、FFA1.4％であつ
た。また、最終反応率は95％であつた。反応率は
アルコール金属触媒の存在下で分子間エステル交
換を完結した時の同一混合物の組成をガスクロマ
トグラフイーの炭素数の比較で行なつた。 比較例 １ 反応途中で吸水剤（ボウ硝）を添加しない以外
は実施例１と同様な操作をし、反応を30時間行な
つた。得られた反応油の組成はTG48.6％、
DG28.4％、MG3.2％、FFA19.8％であり、最終
反応率は75％であつた。 実施例 ２ パーム中間画分100部（重量部、以下同じ）及
びステアリン酸75部に、１，３位置に特異性のあ
る酵素0.3部とセライト６部を水1.0部で浸潤させ
て添加し、溶剤として工業用ヘキサン200部を添
加し40℃で反応させた。４時間反応後、ガスクロ
マトグラフイーで炭素数変化を調べ、反応率が35
％であつたので、シリカゲル10部を反応系に添加
し、更に10時間反応させた。得られた反応生成物
の組成は表１の通りであつた。 比較例 ２ 反応途中でシリカゲルを添加しない以外は実施
例２と同様な操作をし、反応を14時間行なつた。
得られた反応生成物の組成は表１の通りであつ
た。

【表】 実施例 ３ パーム軟質油100部とステアリン酸90部に、１，
３位置に特異性のある酵素を0.3部とセライト0.6
部を水2.0部で浸潤させ、溶剤として工業用ヘキ
サン150部を添加し40℃で反応させた。５時間反
応後、反応率が40％であつたので、焼セツコウ10
部を反応系に添加し、更に15時間反応させた。得
られた反応生成物の組成は表２の通りであつた。 比較例 ３ 反応途中で焼セツコウを添加しない以外は実施
例３と同様な操作をし、反応を20時間行なつた。
得られた反応生成物の組成を表２に示す。 比較例 ４ 水の使用量を0.1部とし、反応途中で焼セツコ
ウを添加しない以外は実施例３と同様な操作を
し、反応を20時間行なつた。得られた反応生成物
の組成の表２に示す。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油脂類をエステル交換活性を有する酵素を用
   いてエステル交換するに際し、酵素を活性化する
   に必要な量以上の水分の存在下で、反応率が10％
   以上に達した時に反応系に結晶水を失なつた塩類
   又は金属酸化物を接触させ、さらに反応を継続せ
   しめることを特徴とする油脂類のエステル交換反
   応方法。 ２ 結晶水を失なつた塩類又は金属酸化物が、シ
   リカゲル、ゼオライト、活性アルミナ、ボウ硝、
   焼石コウ、炭酸カルシウムからなる群より選ばれ
   た１種又は２種以上の物質である特許請求の範囲
   第１項記載の油脂類のエステル交換反応方法。