JPH07116467B2 - 加水分解装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は脂質などの有機溶媒に溶解する生理活性物質を
固定化酵素により工業的に加水分解する装置に関するも
のである。

（従来の技術） 酵素を表面に固定化した担体をカラム内に充填したバイ
オリアクターを用いて生体内物質を基質とする酵素反応
を行わせようとする技術は近年急速に研究されつつあ
り、酵素の特異的反応を効率良く、かつ円滑に進行させ
るためのさまざまなバイオリアクター装置や、反応条件
が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 油脂は一般に工業用材料として、燃料、塗料、化粧品、
被覆剤、固着剤等多くの用途がある一方、食品用材料と
して製菓用原料、食用油や界面活性剤等近年需要が増加
してきている。従来よりこれらの油脂の機能を拡大する
ため、分画、水素添加などによるモディファイが行われ
ているが、新たに酵素処理によるモディファイト製品の
開発が大きな刺激をもたらしている。酵素として用いら
れるのは、リパーゼやフォスフォリパーゼ類である。

そこで、本発明は有機溶媒に溶解する油脂を基質とし
て、フォスフォリパーゼやリパーゼなどの酵素を担体に
固定化したカラムを備え、遊離のリン脂質の生成や、油
脂の特定部位のエステル結合を加水分解が効率的に行
え、かつ、量産に際して安価で毒性がなく、取扱いやす
い有機溶媒を用いる新規な油脂やリン脂質の加水分解方
法を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決し、目的を達成するためになされた本発
明は、基質を溶解した非極性溶媒を流通して飽和量の水
を含有する非極性溶媒を作成するための基質加湿装置
と、該基質加湿装置の出口側に連結し、加水分解酵素を
表面に固定化し、かつ表面の水分を一定に保持した担体
が充填されているカラムを有することを特徴とするもの
である。

本発明において、非極性溶媒に溶解する基質は、脂肪酸
のグリセリンエステルである油脂や、リン脂質である。
さらに詳述すれば油脂の種類としては植物由来として、
アボガド油、あまに油、オリーブ油、カカオ油、シア
油、きり油、クヘア油、ごま油、こめ油、さざんか油、
サフラワー油、大豆油、コーン油、なたね油、パーム
油、ひまし油、ひまわり油、ホホバ油、やし油、綿実油
が多く使用されている。また動物性油脂としては、牛
脂、豚脂、乳脂が一般的である。また酵素としては、各
種リパーゼやフォスフォリパーゼを用いて加水分解する
ことが知られている。

次に本発明では非極性溶媒としてヘキサンなどの炭化水
素を溶剤として用いる。油脂やリン脂質はアルコールや
エステルなどの極性の高い有機溶媒に良く溶けることが
知られているが、不活性でほとんど反応性がなく、か
つ、無毒性で取扱いやすいヘキサンのような炭化水素は
工業的に効率よく反応を進めることができる有機溶媒と
して優れている。

また、本発明において使用する担体はセピオライトを主
成分とする原料、即ちセピオライト原石を粉砕し、必要
に応じて組成調整、及び粒度調整を行ったうえで表面積
の大きい粒状等の任意形状に成形し、300〜1100℃程度
の温度で焼成したもので、多孔性で比表面積の大きいセ
ラミック担体である。そして、この担体の表面に加水分
解を触媒する酵素が高密度で、しかも強固に固定化され
てカラム内に均一に充填されている。

次に、本発明の好ましい実施例を示す。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例である加水分解装置の概略図
を示しており、基本的には加水分解酵素を表面に固定化
した担体が充填されているカラム（３）を具備した反応
系（１）と基質タンク（５）内に貯蔵されている基質を
溶解した非極性溶媒を流入して非極性溶媒に水を飽和さ
せる基質加湿装置（４）を具備した基質加湿系（２）と
からなる。基質加湿装置（４）とカラム（３）とは反応
系に入る基質の流動調節が行いやすいように水分飽和基
質タンク（６）を介して連結されている。図中の符号
（８）及び（９）で示す装置はポンプであり、符号
（７）で示しタンクは生成物タンクである。

（作用及び効果） このように構成した装置を用いて非極性溶媒としてヘキ
サンを用い、トリオレイン（基質）の加水分解によるオ
レイン酸生成反応の実験を行った。トリオレインの濃度
は10mg/ml、加水分解酵素はリパーゼを単体1gあたり20m
gの割合で固定化して用いた。カラムを流す速度は2.4ml
/Hrであり、カラムの温度は酵素反応に最適な30℃程度
に保たれている。そして第２図にこの実験、即ち水分飽
和ヘキサンを用いた加水分解反応の時間経過に対するオ
レイン酸の生成率、オレイン酸及びトリオレインの濃度
変化、単体水分の変化、カラムの入口と出口とにおける
ヘキサン中の水分濃度の変化を示した。

これら第２図のグラフから明らかなように、水分飽和ヘ
キサンをカラムに連続供給する本発明の加水分解装置を
用いると固定化酵素近傍の単体水分が一定に保持され、
450時間を越えてもオレイン酸の生成率の低下は見られ
ない。

次に、本発明の加水分解装置の比較例として第３図に示
す加水分解装置、即ち基質加湿系がなく、符号（10）で
示す基質タンク中にあらかじめ水を飽和量添加したヘキ
サンを貯蔵し、ポンプ（11）によりカラム（３）に送る
装置を用いて先の実施例と同条件（トリオレインの濃度
が10mg/ml、フォスフォリパーゼの固定化割合が担体1g
あたり20mg、カラムの流速2.4ml/Hr、カラムの温度約30
℃）で加水分解反応を行った。その結果を第４図に示
す。このグラフからもわかるように、比較例では固定化
酵素近傍の単体水分が徐々に低下してゆき、オレイン酸
の生成率も低下する傾向にある。さらに、オレイン酸の
生成率が低下した固定化酵素を一旦装置から取り出し、
再びバッファー（水）を添加してから実験の続行を試み
たがオレイン酸生成反応は起こらなかった。

以上の実験結果より、本発明の加水分解装置を用いると
非極性溶媒中での固定化酵素による加水分解反応が効率
良く進行し、生成物の収率（生成率）が著しく向上する
ことが明らかである。

このことは、水の溶解度の極めて小さいヘキサンを固定
化酵素による加水分解反応の溶媒として用いると、加水
分解に必要な水分のほとんどがヘキサンと強固な界面を
形成して担体近傍に集まるため、担体近傍の水分量を常
に一定に保つことが加水分解反応を効率良く進行させる
上で重要な要素となり（第５図参照）、本発明の加水分
解装置では第２図に示すようにこの点が十分に満たされ
ているからである。

以上に説明したとおり、本発明の加水分解装置は油脂な
どを特異的酵素を用いて収率よく加水分解でき、かつ量
産に際しても安価で毒性の低い、取扱いやすい有機溶媒
を用いているため、安全性の点でも配慮の行き届いた、
従来にない加水分解装置として産業の発展に寄与すると
ころは極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である加水分解装置の概略図、
第２図は第１図に示した加水分解装置を用いて加水分解
反応を行った実験結果を示すグラフ、第３図は比較例の
加水分解装置の概略図、第４図は第３図に示した加水分
解装置を用いて加水分解反応を行った実験結果を示すグ
ラフ、第５図は固定化酵素残留水分量とオレイン酸との
関係を示すグラフである。 （１）：反応系、（２）：基質加湿系、（３）：カラ
ム、（４）：基質加湿装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基質を溶解した非極性溶媒を流通して飽和
   量の水を含有する非極性溶媒を作成するための基質加湿
   装置（４）と、該基質加質装置の出口側に連結し、加水
   分解酵素を表面に固定化し、かつ表面の水分を一定に保
   持した担体が充填されているカラム（３）を有すること
   を特徴とする加水分解装置。
2. 【請求項２】基質が油脂であることを特徴とする請求項
   １記載の加水分解装置。
3. 【請求項３】酵素がフォスフォリパーゼ、リパーゼ類で
   あることを特徴とする請求項１記載の加水分解装置。
4. 【請求項４】非極性溶媒がヘキサンであることを特徴と
   する請求項１記載の加水分解装置。