JPS60251891A - 油脂のエステル交換反応方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔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。

油脂のエステル交換反応は、マーガリン、ショートニン
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ド、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
方法によシ行われてきた。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って、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酵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カーめ反応
系中に水分が存在する事を必須の要件とし２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酵素で
あるだめ、少量の水が存在する限シ、油脂の加水分解に
よるジグリセリド等の副生数、あるいけ、交換脂の収率
低下を避けることができない。

副生放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０このように、前記公知の方法は
満足の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シである。

（ｆ）　油脂のエステル交換に際し、リノく一ゼの活性
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（特公昭５７−６
４８０号公報）０（ロ）　油脂のエステル交換反応が、
油と水（υ）（−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）を加えることによシ、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シ、エ
ステル交換速度を高める方法　□（特開昭５８−１１１
６８９号公報）。

に）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シ、反応をより均一に行なう方
法（特公昭５７−２７１５９号公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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０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）の方法では、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
用によって、リパーゼと基質とのコンプレックスを作り
やすい状態が提供され、ぞの結果、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０ 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１］ｔ５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。従って、エステル交
換膜よりこれら乳化剤を除去する必要がアシ、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、吸水性樹脂は、水分との接触
で膨潤をおこし１反応容器の器壁等へ付着する。これは
、す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。

に）の方法では、油脂のエステル交換に先立って、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
って、これは工程の煩雑化を招く。

斜上の如く、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１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。

〔問題点を解決するための手段〕

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
性化法にょシ得られる調製酵素を用いることにより、該
目的が達成できる事を見い出し、本発明を完成するに至
つた。

即ち、本発明は、新規で且つｊｉｉ便な酵素活性化法で
得られる調製酵素を用いることにより、油脂の加水分解
を抑え、エステル交換のみを効率よく行う方法を提供す
るものであシ、リパーゼ活性化剤、リパーゼ及び担体か
ら成る混合物に油脂を加えて製造されたエステル交換活
性を有する調製酵素を用い、リパーゼ活性化剤の存在下
あるいは不存在下で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係るものである。

本発明は、具体的には次の如くである。リパーゼに、Ｉ
Ｊバーゼ活性化剤として、例えば、水あるいは２価又は
３価の低級アルコールを加え、これに担体及び油脂を加
え、該リパーゼによる油脂の分解を行わせることにより
該リパーゼの活性を発現させ、もって高いエステル交換
活性を有する調製酵素を製造する。かくの如くにして調
製された酵素（以下、調製酵素と称する）を用いること
により、油脂の加水分解を抑制し、エステル交換のみを
効率よく行うことができる○伺、調ｊｌ！酵素を用いる
エステル交換反応に関して、最近、担体上にリパーゼを
吸着させて得られる高活性の調製酵素を用いたエステル
交換方法が開発されてきている（例えば、特開昭５６−
１２７０９４号公報、同５７−８７８７号公報）。

しかしながら、これら公知の方法では、先ず、ｉＦｉ製
酵素の製造において、長時間の乾燥゛処理が必要であっ
たシ、乾燥速度の厳密な制御が必要である等、調製酵素
の製造が煩雑である。更に、この調製酵素を用いたエス
テル交換方法として、カラムに調製酵素を充填し反応液
を通液する方法、油脂の加水分解を抑制するために脱水
剤を添加したり反応系を減圧に保つなどの方法が開示さ
れているが、操作が煩雑であるなど、工業的な規模での
実施が困難である。従って、これら公知の方法は、十分
満足のいくものではない。

本発明方法を更に詳細に説明すると次の通りである。

先ず、調製酵素は、リパーゼ活性化剤（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
らを反応させることにより、油脂を分解させた後、分解
生成物から、戸別等により油脂分を除去することにより
得られる。得られた調製酵素は、そのままの形で、ある
いは必要に応じて酵素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、エステル交換
に用いることができる。

斜上の如くにして得られた調製酵素を用い。

油脂、脂肪酸及び溶剤類（炭化水素類）から成る混合物
を反応させることにより、あるいは油脂と油脂及び溶剤
類（炭化水素類）からなる混合物を反応させることによ
り、油脂のエステル交換を行う。

ｖ４與酵素を用いたエステル交換反応では、特にリパー
ゼ活性化剤が存在しなくとも、十分目的が達成できるが
、必要に応じて、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）を加えることもできる。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１７１：真空もしくは分子蒸留等従来公知の
分解、精製手段を単独又は適宜併用することにより、脂
肪酸、少量のモノグリセリド、ジグリセリド等を除去す
ることにより、精製交換膜を得るととができる。

〔作用〕

本発明で使用するリパーゼについては、酵素による工、
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、実用的には伺らかの選択性、
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
種類に対するフコ損性などを有するものがよい。具体的
には１位置選択性に優れたリパーゼとして、例メーば１
　リゾプス系、アスペルギルス系、ムコ−）Ｌ−ｉ　ノ
１７バーゼ、すい臓リパーゼ等がある。

グ１ｊセリドの１，３位の脂肪酸基を特異的にエステル
化物させる場合には、該目的に合致した特性を有するリ
パーゼとして、例えば、リゾプスデレーｖ　−（Ｒｈ１
ｚｏｐｕｓ　ｄｅｌｅ＋ｒ＋ａｒ　）、リゾプスヤボニ
カス（Ｒｈ１ｚｏｐｕＢ、　ｊａｐｏｎｉｃｕｅ　）、
ムコールヤボニカ、Ｘ、　（ＭｕＣＯｒ　ｊａｐｏｎｉ
ｃｕｓ　）　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７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５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、ケインウ土、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、本発明の調製酵素製造系並び
にエステル交換反応系に不溶のもので酵素活性に急影響
を与えないものであれば使用できる。担体の形態は、粉
状、顆粒状、繊維状等、種々あるが、その倒れでも使用
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嶋合に
は、グリセリドの２位にオレイン酸を多弁に含有する油
脂１例えば、パーム油、オリーブ油、ツバキ油、サザン
カ油、サル脂、イリソベ脂、コクム脂、シア脂、コウア
脂、フルクラ脂、ポ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、調製酵素を製造する際に
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
調製酵素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って行われる。

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、オレイン酸部である。

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
ルコールエステルトシては、前記脂肪酸（炭素数８〜２
２の直鎖脂肪酸）と度素数１〜６の直鉛飽和−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）の中がら任意
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用い
る溶剤としては、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−
へキサン、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。冑、調製酵素製造時に用いる溶剤と
［７て、エステル交換で使用する溶剤を用いることがで
きる。

本発明方法の具体的な方法は以下に示す通シである。

先ず、油脂、リパーゼ活性化剤（水又は２価又は３ｇＦ
Ｉの低級アルコール）、リパーゼ、及び相体から調製酵
素を得る。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
件化剤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、炉別等に
より油脂部を除去して調製酵素を得る。この調製酵素は
そのままの形でエステル交換反応に用いることができる
が、必要に応じて、酵素の活性を損わない不活性有機溶
剤、例えば前記したｎ−へキサン、石油エーテル等の炭
化水素類でＩり製醇素を洗浄後、乾儲処Ｍ（加熱乾燥等
は、酵素の活性を損うため望ましくない）を施す。

紙上の如くして調製された調製酵素を用い。

エステル交換反応を次の如″く行う。即ち、油脂１００
重量部に対して、２５〜３００］ｉ、置部の脂肪酸（あ
るいは脂肪酸のアルコールエステル又は他の油脂）、前
記方法で得られた調製酵素０．１〜１００重量部（該調
ｆＭ酢紫はリパーゼ及び担体からなり、リパーゼは０．
０１〜・１０重上２を部の範囲で用いられる）、リパー
ゼ活性化剤として水あるいは２価又は３価の低級アルコ
ール０〜１０重量部、更に必要に応じて０〜１０００重
景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われる。本発明のエステル交
換反応は、通常前記温度範囲で行われるが、リパーゼの
作用に適した温度を選んで行うことが望ましく、反応時
間は１・〜５日間である。

エステル交換反応を終了した反応液中よシ。

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留等
従来の分離・精製手段を単独又は適宜併用することによ
り容易に除去することができる。かくして精製交換脂を
得ることができる。

〔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酵素剤を用いることにより、油
脂のエステル交換反応において油脂の加水分解反応を抑
制し、目的とするエステル交換のみを効率よく行わしめ
ることができる点であり、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、反応における酵素の失活が少なく
、反応後回収された調製酵素の効果的なゼ）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、本発明による油脂のエステル交換反応方法によれ
ば１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力〃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１本発明を参考例、実施例、比較例等をもって詳
細に説明する。

参考例（調製酵素の製造例） パーム油軟質部５０ｆ１セライ）５Ｆ、イオン交換水０
．５ｖ及び０．１ｆの市販リパーゼ（生化学工業社製、
リゾプス・デレマー起源のリパーゼ）を、４０℃で１２
時間密閉容器中でかきまぜ酵素反応（加水分解）を行っ
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）を炉別によシ分取し、次いで、ｎ−ヘキナン５
１で３回洗浄し完全に油脂部を除いた。次いで、減圧下
、２０〜３０℃にて１時間乾燥することにより調製酵素
を得た。

実施例１　調製酵素を用いたエステル交換反応（リパー
ゼ活性化剤を用いない場合） 参考例で得た調製酵素（リパーゼ０．０５Ｆ　、セライ
ト２．５５Ｆからなる）２．６Ｆ、パーム油中融点部（
沃素価３４．ジグリセリド含ｉ２％）１０Ｐ１ステア】
ノンｒｎ１０を及びｎ−ヘキサン４０ａｔ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）を行った。反応終了後、戸別によ＃）調製酵素等不
溶性物質を除去し１、ＦＦより減圧下ｎ−へキサンを留
去した。

イ！Ｊられた交換所について、カラムクロマトグラフィ
ーに１１）、ジグリセリド両分及びトリグリセリド画分
を各々イＧた。トリグリセリド画分については、ステア
リン酸の含量からエステル交換反応率をめた。エステル
交換反応率及びジグリセリド含量については、第１表に
その結果を示した。

実施例２　調−ν酵素を用いたエステル交換反応（リパ
ーゼ活性化剤を用いた場合） 参考例で得だ調鯛酵素１１、パーム油中融点部（沃素価
３４．ジグリセリド含量２％）１０ｔ、ステアリン酸１
０ｆ、イオン交換水０．０１５炉及びｎ−ヘキサン４０
１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）を行った。反応終了後、実施例１と
同様にして、エステル交換反応率及びジグリセリド含量
をめ、第１表にその結果を各々示した。

比較例　調製酵素を用いないエステル交換反応２０ｆｎ
ｆの市販リパーゼ（参考例で用いたもの）、パーム油中
融点部（沃素価３４、ジグリセリド含量２％）１ｏｙ％
ステアリン＠１０ｆｔ　イオン交換水０．０１８　ｆ及
びｎ−ヘキサン４０だｌ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）を行った。反応終了後、実施例１と同様に
して、エステル交換反応率、ジグリセリド含量をめ、第
１表にその結果を各々示した。

第　１　表　エステル交換反応の結果 註　＊）；対油脂 手続補正書（自船 昭和６０年８月２６日 特許庁長官　宇賀道部　殿 １、事件の表示 特願昭５９−１１０３３４号 ２、発明の名称 油脂のエステル交換反応方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （０９１）花王石鹸株式会社 ４、代理人 東京都中央区日本橋横山町１の３中井ビル明細書の発明
の詳細な説明の欄 ６、補正の内容

Claims (1)

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成る混合
   物に油脂を加えて製造されたエステル交換活性を有する
   調製酵素を用い、リパーゼ活性化剤の存在下おるいは不
   存在下で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
   アルコールのいずれか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。 Ｓ　ｖ４製酵素が、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
   とによシ油脂を分解させた後に分解生成物からＶ別等に
   よシ油脂分を除去することによシ得られるものである特
   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
   。