JPH0757195B2

JPH0757195B2 - 酵素によるエステル化方法

Info

Publication number: JPH0757195B2
Application number: JP62241768A
Authority: JP
Inventors: 高明松尾; 紀夫沢村; 征雄橋本; 度橋田
Original assignee: Fuji Oil Co Ltd
Current assignee: Fuji Oil Co Ltd
Priority date: 1980-03-14
Filing date: 1987-09-26
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH01104184A

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
法に関するものである。

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、可塑剤、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、脂質分解酵素も、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
度の相違する副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）及び遊離脂肪酸（FFA）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、SFI（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DG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。

以下この発明を詳細に説明する。

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（日本薬局方所載規格）とステアリン酸メチルエ
ステル（主としてC₁₇H₃₅COOCH₃及びC₁₅H₃₁COOCH₃とから
なりC₁₁H₂₃COOCH₃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1gr（系中水分の合計は0.08±0.02％の
範囲内）を500ml容の栓付マイヤーに仕込み、窒素ガス
で空気を置換後300〜500ppm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、薄
層クロマトグ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a,時間ｔ＝１（日）における
値をｂとして反応率ｘ＝a/b、反応速度常数とする。但し酵素の特異性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
する方が簡便であり、また支障がない。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kaを除すものとする。

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、一旦水
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０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価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リゾープス・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、これをゼオライト250gと
混合し、次いで15mmHg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Ka＝28.5,Kr×10³＝24.
8）。

そして、いずれも一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
キュラーシーブ4Aタイプペレット状）を添加して、13日
間反応を行わせた。ゼオラセ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と同じゼオライト
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リゾープスジャポ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×10³＝1
5.8）。

プロピレングリコール100grとオレイン酸30gr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
オライト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47％、プロピレングライコールモノエス
テルが53％、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100m
lを加え実施例３と同じ酵素剤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
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74％、ソルビトー
ルオレートエステル26％であった。

実施例５いずれも一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5grととも
に、40℃で５日間攪拌しながら１〜2mmHg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、72.2％,4.3％,15.4％,8.1％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100
ml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4
0℃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32％でコレステロールエステルが68％であっ
た。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。