JPH09509576A - アルキルグリコシドの脂肪酸エステル調製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は脂肪酸、及びアルキルグリコシド及び非イオン性又は陰イオン性表面活性剤からマイクロエマルジョンを形成することにより、アルキルグリコシドの脂肪酸エステルを酵素的に調製する方法に関する。マイクロエマルジョンの粘度はｔ−ブタノール、２−メチル−２−ブタノール、アセトン又は２−ブタノンで調整する。酵素的エステル交換を行った後、反応混合物を透析蒸発にさらす。

Description

【発明の詳細な説明】 アルキルグリコシドの脂肪酸エステル調製方法 本発明はアルキルグリコシドの脂肪酸エステルを酵素的に調製する方法に関す る。 このような方法は国際特許出願ＷＯ−Ａ−８９０１４８０（ノボ・インドゥス トリ（Novo Industri））により公知あり、炭素原子２乃至６個のアルキル基を 有するアルキルグリコシドを加水分解酵素の存在の下、Ｃ４乃至Ｃ２４（好まし くはＣ６乃至Ｃ２２）の脂肪酸又はそれらの低級アルキルエステルと反応させる が、加水分解酵素は好ましくはリパーゼであり、リゾムコル（Rhizomucor）、フ ミコラ（Humicola）、プセウドモナス（Pseudomonas）、カンジダ（Candida）種 から誘導される。酵素は溶解した状態又は固定した形で用いられ得る。溶媒を使 用しないことが好ましいが、有機溶媒を使用するのであれば、酵素に有害な作用 を有しないものでなければならないことが記載されている。示唆されている溶媒 はケトン類（２−ブタノンなど）、炭化水素類（ペンタン、ヘキサン又はヘプタ ンなど）、及びエーテル類である。２つの実施例において、２−ブタノンが反応 体の総量に比べて過剰の量で溶媒として使用されている。この方法を工業規模で 技術的に可能にする際の問題は、アルキルグリコシドの高い粘度である。アルキ ルグリコシドは溶解した脂肪酸と混合する必要があるが、仮に可能であるとして も非常に困難である。反応効率を上げるために脂肪酸の量をアルキルグリコシド に対して増加させた場合、ジエステルのような副産物が相当量生成される傾向が ある。 国際特許出願ＷＯ−Ａ−９４１５７５（ユニリーバ（Unilever））において、 反応体であるアルキルグリコシド及び脂肪酸を表面活性剤（好ましくは陰イオン 性又は非イオン性表面活性剤）を使用して安定なマイクロエマルジョンに第一に 転換することが提案されている。好ましい実施態様において、形成されたアルキ ルグリコシド脂肪酸エステルの一部は再循環し、マイクロエマルジョンの生成に おいて表面活性剤として再使用される。次に、このマイクロエマルジョンはリパ ーゼ、とりわけ固定したリパーゼを使用して酵素的エステル交換反応にさらさ れる。 しかし、このようなマイクロエマルジョンであっても、固定床酵素触媒の上を 通過させるのには高すぎる粘度を示すことが分かった。しかしながらアルキルグ リコシド脂肪酸エステルの酵素的製造において一連の連動したプロセス工程を用 いた場合、マイクロエマルジョンの簡便な取扱いを維持することが可能である。 マイクロエマルジョンの粘度は、マイクロエマルジョンと有効量の特異的粘度減 少剤とを組み合わせ、その後、マイクロエマルジョンを圧力下、固定床加水分解 酵素触媒の上を通過させ、最終的に得られる反応生成物を透析蒸発にさらすこと により効果的に減少し得ることが判明した。この方法により、通常高粘度の混合 物を取り扱うことが可能となり、経済的にエステルの高い収率を導く簡便なプロ セスが得られる。 それゆえ、本発明はアルキルグリコシドの脂肪酸エステルを酵素的に調製する 方法に関し、ここにおいて、マイクロエマルジョンを炭素原子６乃至２２を有す る飽和又は不飽和、直鎖又は分鎖脂肪酸、非イオン性又は陰イオン性表面活性剤 、及びアルキル基が炭素原子１乃至８を有する飽和、直鎖又は分鎖アルキル基で あるアルキルグリコシドから形成し、 (a) 得られたマイクロエマルジョンをｔ−ブタノール、２−メチル−２−ブタ ノール、アセトン、２−ブタノン、及びこれらの混合物から選択される粘度減少 剤の有効量と組み合わせ、 (b) 粘度を調整したマイクロエマルジョンを少なくとも一度リパーゼと３５℃ 乃至８５℃の温度で２０バールまでの圧力で接触させ、そして (c) 得られた反応混合物を６５℃乃至１００℃の温度及び少なくとも１バール の圧力で透析蒸発にさらす、 ことを特徴とする方法に関する。 好ましくは脂肪酸は炭素原子８乃至２０の飽和又は不飽和、直鎖又は分鎖脂肪 酸である。脂肪酸の混合物もまた使用可能であり、脂肪酸は技術的等級であり得 る。また、脂肪酸は水酸基、アミノ基、及びその他の基のような官能基を含有し 得る。 アルキルグリコシドのアルキル基は飽和、直鎖又は分鎖アルキル基であり、こ のアルキル基は、炭素原子１乃至８、好ましくは炭素原子１乃至４を有する。 アルキルグリコシドのグリコシド部分は１乃至３のモノサッカライド単位を含 有する。これらのモノサッカライド単位は好ましくは五炭糖又は六炭糖の形（と りわけフラノース又はピラノースの形）である。適したモノサッカライドはアラ ビノース、リボース、キシロース、キシルロース、リキソース、リブロース及び ２−デオキシリボース、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース 、ソルボース、タロース及び２−デオキシガラクトースのようなデオキシ糖であ る。好ましいジサッカライドはマルトース、イソマルトース、セロビオース、ラ クトース及びソフォロースである。又、グルコヘプトース及びマンノヘプツロー スのような種々の七炭糖及びヘプツロースも又使用され得る。アルキルグリコシ ドの混合物も又使用され得る。 安定なマイクロエマルジョンを製造するときに使用される非イオン及び／又は 陰イオン表面活性剤はグリセロール、ポリグリセロール、糖類、糖アルコール又 はアルキルグリコシドのＣ６乃至Ｃ２２脂肪酸エステル、Ｃ６乃至Ｃ２２脂肪酸 のアルカリ金属塩、ビス（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム、ア ルキルポリグリコシド、及びこれらの混合物である。好ましくは、反応中に形成 されるアルキルグリコシドの脂肪酸エステルを非イオン性表面活性剤として使用 する。非イオン性表面活性剤として使用するアルキルグリコシドの脂肪酸エステ ル中の脂肪酸の平均鎖長が反応体として使用する脂肪酸の平均鎖長と同じである 場合、とりわけよい結果が得られることが分かった。 アルキルグリコシド脂肪酸エステルを非イオン性表面活性剤として使用する場 合、安定なマイクロエマルジョンを形成するのに必要な最小限の量はエステル中 の脂肪酸の鎖長が増加するにつれて増加し、例えばエチル−６−Ｏ−ラウロイル グルコシドを使用した場合、３重量％の量が安定なマイクロエマルジョンを形成 するのに十分な量である。一般に、安定なマイクロエマルジョンを形成するのに 必要な非イオン性又は陰イオン性表面活性剤は約１重量％乃至約１０重量％の範 囲であり、より多量であることが可能であるが、経済的に望ましくない。より少 ない量も使用されることがある。 粘度減少剤とマイクロエマルジョンの組み合わせは適宜な方法において行なわ れ、例えば、粘度減少剤の必要量をマイクロエマルジョンに添加し、混合物をイ ンライン静的混合機（in-line static mixer）を通過させる。種々の粘度減少剤 には一定の最適量があることが分かった。２−ブタノンの最適量はマイクロエマ ルジョンの２０乃至２５重量％、アセトンの最適量は２０乃至３５重量％、及び ｔ−ブタノールの最適量は２５乃至５０重量％である。一般に、このような粘度 減少剤の量はマイクロエマルジョンの粘度を６０℃において１０ｍＰａ・ｓ乃至 １００ｍＰａ・ｓ、好ましくは６０℃において２５ｍＰａ・ｓ乃至４０ｍＰａ・ ｓに調整するために使用される。 必要とされる、調整された粘度を有するマイクロエマルジョンを次に３５℃乃 至８５℃の温度で２０バールまでの圧力下で、少なくとも一度リパーゼと接触さ せる。リパーゼは固定床酵素触媒を形成する担体の上にあり、この床の上をマイ クロエマルジョンが何度も通過可能であることが望ましい。 担体上に固定されたリパーゼはリゾムコル ミエヘイ（Rhizomucor miehei） （リポザイム（Lypozyme）（登録商標）、デンマークのノボ（Novo）製）、カン ジダアンタルクチカ（Candida antarctica）及びカンジダ シリンドラセア（Ca ndida cylindracea ）のような菌株から生成されたリパーゼが好ましいが、フミ コラ、プセウドモナスなどのような種の生成物のように、他の糸状菌、酵母又は バクテリアのリパーゼも使用することができる。 リパーゼは担体結合技術、すなわち、架橋技術によって担体上に固定され得る 。担体は活性炭、多孔性ガラス、ＸＷＰ−１５００（登録商標）、（米国のW.R. Grace製；平均粒径０．５乃至１ｍｍ；平均孔サイズ１５０ｎｍ）のような疎水 性の微多孔性シリカのような無機物質；澱粉のような天然の化合物、アキュレル （Accurel）ＥＰ−１００（登録商標）、（オランダのＡＫＺＯ製、粒径１００ μｍ乃至１０００μｍ、好ましくは２００乃至５００ｐｍであり、１００ｎｍ以 上の孔サイズを有する）のポリオレフィンのような、合成、好ましくは微多孔性 ポリマー；デュオライト（Duolite）ＥＳ−５６８Ｎ（登録商標）、（ドイツの ロームアンドハース（Rohm and Haas）製）のような陰イオン交換樹脂；アクリ ル樹脂などであり得る。アキュレルＥＰ−１００のような微多孔性ポリオレフィ ン樹脂の使用が好ましい。ポリマーは、プロセスにおいて使用する溶媒に よって損傷（例えば膨脹及び／又はひび割れによる）を受けないように選択され るべきである。 エステル交換が十分な度合まで達した場合、反応混合物を６５℃乃至１００℃ の温度、好ましくは７０℃乃至９５℃の温度、及び少なくとも１バールの圧力で 透析蒸発処理にさらす。透析蒸発は公知の技術であり、酵素エステル交換におけ る使用は欧州特許出願ＥＰ−Ａ−５０６，１５９（ユニケマ ヘミー（Unichema Chemie）BV）に記載されている。 透析蒸発において、液体原料（より大きい浸透性及びより小さい浸透性の成分 を含有する）は浸透膜と接触するように維持されており、膜を通して圧力降下が 維持されている。原料液体から除去されるべき成分は膜を通過する。膜を通過す る蒸気の形の通過物は、低温で濃縮することにより回収するか、又はガスの移動 蒸気を使用して運び去ることができる。好ましくは、膜の通過側は５ｍｍＨｇ（ ０．５＝６７ＫＰａ）の大きさの低圧に維持される。分離ユニットに保たれてい る残りの原料は保留物又は濃縮物といわれる。透析蒸発のプロセスにおいて、原 料混合物はまず蒸気にされ、次に蒸気が膜に沿って通過する。 透析蒸発プロセスはW.S.Winston Ho及びK.K.Sirkar著“Membrane Handbook” （１９９２年、ニューヨーク、van Nostrand Reinhold Publishing Corp．発行 １０５−１５９頁にさらに詳細に記載されている。 透析蒸発は透析蒸発膜を横切って行われる。この膜は市販のどのようなもので もよいが、反応混合物に十分な耐性を持つことが望ましい。透析蒸発膜は典型的 には多層膜であり、（変性された）ポリビニルアルコールの活性外層、ポリアク リロニトレート層であり得る多孔裏打層及びポリ（エチレンテレプタラート）の ような不織性ポリエステルであり得る支持層からなる。他の適した膜の型もまた 使用し得る。透析蒸発ユニットが実施されているときの圧力は固定床酵素触媒に おける反応に用いられる圧力に因るが、一般に、最高の処理量が達成されるよう に条件を設定する。 本発明を以下に示す実施例でさらに説明する。 実施例１ エタノール３１．９ｇの中のエチルグルコシド１７．２ｋｇにラウリン酸（Ｐ Ｒ ＩＦＡＣ ２９２２（登録商標）、ゴーダ（オランダ）のユニケマ ヘミー Ｂ Ｖ製、酸価２７８乃至２８２、タイター（titer）４３乃至４３．７℃、ヨウ素 価０．２）２０．０ｋｇ及びエチル６−Ｏ−ラウオイル−グルコシド２．８ｋｇ を５０℃において混合し、次にワイプド（wiped）フィルムエバポレーターを通 過させ、８５℃及び９０ミリバールでエタノールの留去を行った。 フィルムエバポレーターから取り出した後、マイクロエマルジョンが形成され たが、６０℃における粘度は９６０ｍＰａ・ｓであった（ブルックフィールド（ Brookfield）回転粘度計で測定）。１０．０ｋｇのアセトンをマイクロエマルジ ョンに混合することによって、安定なマイクロエマルジョンの粘度が６０℃で３ ０ｍＰａ・ｓとなるように調整した。次にマイクロエマルジョンをアクレルＥＰ −１００（登録商標）、（アルンヘム（オランダ）のＡＫＺＯ製）のカンジダ アンタルクチカリパーゼからなる固定床酵素触媒の上を５５℃で通過させた。使 用したリパーゼの量は充填した原料の２重量％であり、保持容器に保持された固 定床に固定酵素１ｋｇの量で充填した。保持容器に連結した密閉回路におけるポ ンプによって、マイクロエマルジョンを固定床リパーゼ触媒の上に再循環させた 。固定床を有する保持容器中の圧力は５バールであった。保持容器の下流にプレ ート及びフレームモデルの透析蒸発ユニットモジュール、すなわち、４．１ｍ² のＣＭセルファ−Ａ膜を含有する、タイプセルファ（Type Celfa）Ｔ−１（登録 商標）、（スイスのセルファメンブラントレンテヒニーク（CELFA Membrantrenn technik）ＡＧ製）が供され、反応混合物を８５℃及び４．５バールの入口圧力 及び４．０バールの出口圧力で作動している透析蒸発ユニットに導入した。 エチル−６−Ｏ−ラウロイルグルコシドの９５％転換（充填したエチルグルコ シドに基づいて計算）が１２時間で得られた。製品組成は、９０重量％のモノエ ステル、２重量％のジエステルであり、残りは過量のラウリン酸及び非転換エチ ルグルコシドであり、製品の色はガードナー（Gardner）´６３スケールで１未 満であった。 実施例２ ｔ−ブタノール１０ｋｇを添加して、マイクロエマルジョンの粘度を６０℃に おいて７０ｍＰａ・ｓに調整した以外は実施例１を繰り返した。次にマイクロエ マルジョンを入口圧力が３バール及び出口圧力が２．５バールの保持容器中の固 定床酵素触媒を通過させ、反応を６０℃で行った。透析蒸発は９５℃、入口圧力 ２．５バール及び出口圧力２バールで行った。 エチル−６−Ｏ−ラウロイルグルコシドの９６％転換（充填したエチルグルコ シドに基づいて計算）が２０時間で得られた。製品組成は、９１重量％のモノエ ステル、２重量％のジエステルであり、残りは過量のラウリン酸及び非転換エチ ルグルコシドであり、製品の色はガードナー´６３スケールで１未満であった。 実施例３ エタノール３２．６ｋｇ中のエチルグルコシド１１．４ｋｇをオレイン酸１８ ．６ｋｇ及びエチル−６−Ｏ−オレイルーグルコシド１０ｋｇと５０℃において 混合し、次にワイプドフィルムエバポレーターを通過させ、８５℃及び９０ミリ バールでエタノールの留去を行った。 フィルムエバポレーターから取り出した後、１０．０ｋｇのアセトンを添加す ることによって安定なマイクロエマルジョンの粘度を６０℃で５０ｍＰａ・ｓと なるように調整した。次にマイクロエマルジョンを実施例１の記載と同様に処理 し、エチル−６−Ｏ−オレイルグルコシドの９４％転換（充填したエチルグルコ シドに基づいて計算）が１２時間で得られた。製品組成は、９０．５重量％のモ ノエステル、１．８重量％のジエステルであり、残りは過量のオレイン酸及び非 転換エチルグルコシドであり、製品の色はガードナー´６３スケールで３乃至４ のであった。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年９月１９日 【補正内容】 請求の範囲 １．アルキルグリコシドの脂肪酸アルキルエステルを酵素的に調製する方法であ って、マイクロエマルジョンを炭素原子６乃至２２を有する飽和又は不飽和、直 鎖又は分鎖脂肪酸、非イオン性又は陰イオン性表面活性剤、及びアルキル基が炭 素数１乃至８を有する飽和、直鎖又は分鎖アルキル基から形成し、 (a) 得られたマイクロエマルジョンをｔ−ブタノール、２−メチル−２−ブタ ノール、アセトン、２−ブタノン、及びこれらの混合物から選択される粘度減少 剤の効果的な量と組み合わせ、 (b) 粘度を調整したマイクロエマルジョンを少なくとも一度固定床触媒を形成 する担体に固定されたリパーゼと３５℃乃至８５℃の温度で２０バール以下の圧 力で接触させ、そして (c) 得られた反応混合物を６５℃乃至１００℃の温度及び少なくとも１バール の圧力で透析蒸発にさらす、 ことを特徴とする方法を供する。 ２．脂肪酸が炭素数８乃至２０の飽和又は不飽和、直鎖又は分鎖脂肪酸である、 請求項１の方法。 ３．アルキルグリコシドが炭素原子１乃至４の飽和、直鎖又は分鎖アルキル基を 有する、請求項１の方法。 ４．アルキルグリコシドが１乃至３のモノサッカライド単位を有する、請求項１ の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アルキルグリコシドの脂肪酸アルキルエステルを酵素的に調製する方法であ って、マイクロエマルジョンを炭素原子６乃至２２を有する飽和又は不飽和、直 鎖又は分鎖脂肪酸、非イオン性又は陰イオン性表面活性剤、及びアルキル基が炭 素原子１乃至８を有する飽和、直鎖又は分鎖アルキル基であるアルキルグリコシ ドから形成し、 (a) 得られたマイクロエマルジョンをｔ−ブタノール、２−メチル−２−ブタ ノール、アセトン、２−ブタノン、及びこれらの混合物から選択される粘度減少 剤の有効量と組み合わせ、 (b) 粘度を調整したマイクロエマルジョンを少なくとも一度リパーゼと３５℃ 乃至８５℃の温度で２０バール以下の圧力で接触させ、そして (c) 得られた反応混合物を６５℃乃至１００℃の温度及び少なくとも１バール の圧力で透析蒸発にさらす、 ことを特徴とする方法。 ２．脂肪酸が炭素原子８乃至２０の飽和又は不飽和、直鎖又は分鎖脂肪酸である 、請求項１の方法。 ３．アルキルグリコシドが炭素原子１乃至４の飽和、直鎖又は分鎖アルキル基を 有する、請求項１の方法。 ４．アルキルグリコシドが１乃至３のモノサッカライド単位を有する、請求項１ の方法。 ５．非イオン及び／又は陰イオン表面活性剤がグリセロール、ポリグリセロール 、糖、糖アルコール又はアルキルグリコシドの炭素原子Ｃ６乃至Ｃ２２の脂肪酸 エステル、Ｃ６乃至Ｃ２２脂肪酸のアルカリ金属塩、ビス（２−エチルヘキシル ）スルホコハク酸塩、アルキルポリグリコシド、及びこれらの混合物である、請 求項１の方法。 ６．非イオン性表面活性剤として使用するアルキルグリコシドの脂肪酸エステル 中の脂肪酸基の平均鎖長が反応体の脂肪酸の平均鎖長と同じである、請求項１の 方法。 ７．マイクロエマジョン１重量％乃至１０重量％の範囲の非イオン性又は陰イオ ン性表面活性剤を使用する、請求項１の方法。 ８．工程(a)において、２−ブタノンをマイクロエマルジョンの２０乃至２５重 量％使用する、請求項１の方法。 ９．工程(a)において、アセトンをマイクロエマルジョンの２０乃至３５重量％ 使用する、請求項１の方法。 10．工程(a)において、ｔ−ブチルをマイクロエマルジョンの２５乃至５０重量 ％使用する、請求項１の方法。 11．工程(a)において、マイクロエマルジョンの粘度を６０℃において１０ｍＰ ａ・ｓ乃至１００ｍＰａ・ｓに調整する、請求項１の方法。 12．工程(a)において、マイクロエマルジョンの粘度を６０℃において２５ｍＰ ａ・ｓ乃至４０ｍＰａ・ｓに調整する、請求項１の方法。 13．工程(b)において、温度が４５℃乃至６５℃の範囲である、請求項１の方法 。 14．工程(b)において、圧力が１０バール以下である、請求項１の方法。 15．工程(b)において、疎水性の微多孔性シリカ、微多孔性ポリオレフィン、微 多孔性陰イオン交換樹脂からなる群より選択される担体上にリパーゼが固定され ている、請求項１の方法。 16．リパーゼがカンジダ アンタルクチカ（Candida antarctica）、カンジダ シリンドラセア（Candida cylindracea）リゾムコル ミエヘイ（Rhizomucor mi ehei ）から生成されるリパーゼから選択される、請求項１の方法。 17．工程(c)において、温度が７０℃乃至９５℃の範囲である請求項１の方法。