JPS61149097A - 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。

更に詳しくは、リパーゼ活性化剤で以って予め湿潤処理
したリパーゼ製剤を用いる油脂のエステル交換反応方法
に関するものである。

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、従来よシ、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
方法により行われてきた。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Ｋ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ため反応系
中に水分が存在する事を必須の要件としている。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
ため、少量の水が存在する限り、油脂の加水分解による
ジグリセリド等の副生成、あるいは、交換脂の収率低下
を避けることができない０ 副生成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。このように、前記公知の方法は
満足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、エステル変換を効率よ
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゛すならば次の通りである。

（イ）油脂のエステル交換に際し、リパーゼの活性化剤
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５７−６４８
０号公報）。

（ロ）油脂のエステル交換反応が、油と水（リパーゼは
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
加えることにより、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り、エ
ステル交換速度を高める方法（特開昭５８−１１６６８
９号公報）０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Ｋより、反応をよシ
均二に行なう方法（特公昭５７〜２７１５９号公報）０ （ホ）　油脂のエステル交換に際し、反応系中の水分量
を溶剤蒸気を乾燥循環することでコントロールすること
罠よりエステル交換速度を高め、同時に油脂の加水分解
を抑制する方法（特表昭５８−５００６３８号公報）。

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。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
代わシ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、その結果、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シ、更には、エステ
ル交換脂中に界面活性剤（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、エステル交換脂よ
りこれら乳化剤を除去する必要がちシ、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１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、反応容器の器壁等へ付着する。これは
、リ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。

（ホ）の方法では１反応系中の水分を溶剤循環乾燥によ
り系外へ除去するまでの間、多量の水分量忙よるリパー
ゼの失活が起る恐れがある。これは、リパーゼを回収再
使用する際の大きな障害となる。

叙上の如く、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、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。

かかる実情において５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
性化法により得られる調製酵素（リパーゼ製剤）を用い
ることＫよシ、該目的が達成できる事を見い出し、先に
特許出願した（特願昭５９−１１０３３４号）０〔発明
が解決しようとする問題点〕 しかしながら、前記したリパーゼ製剤を用いた油脂のエ
ステル交換反応では、反応時間が長くかかる等の欠点が
存在する。反応時間が長くかかる事は、工業的規模での
実施を考えた場合不利であり、さらに、酵素触媒を長時
間使用する事によりリバーゼの劣化がおこる恐れがある
。

〔問題点を解決するための手段〕

このような観点から、本発明者らは、エステル交換反応
を短時間で効率よく行う方法について鋭意検討した結果
、該目的を達成する上で有効かつ簡便なリパーゼ製剤の
リパーゼ活性化法を見い出し本発明を完成した。

即ち、本発明は、油脂と脂肪酸とのエステル交換反応ま
たは油脂相互のエステル交換反応を、リパーゼ活性化剤
を用いて予め湿潤処理したリパーゼ製剤の存在下で行な
うことを特徴とする油脂のエステル交換反応方法に関す
るものである０　　　゛ 本発明は、具体的には次の如くである。即ち、リパーゼ
製剤を油脂のエステル交換反応に使用するにあたシ、エ
ステル交換反応で使用するリパーゼ活性化剤（例えば水
あるいは２価又は３価の低級アルコールなど）を用いて
あらかじめ湿潤処理する事によりリバーゼ製剤のリパー
ゼを活性化させた後、反応混合物に加えて油脂のエステ
ル交換反応を行うことにより、反応時間を大巾に短縮し
、かつ、油脂の加水分解も抑制する事ができる。

本発明で使用されるリパーゼ製剤としては。

本発明者らが先に開発したリパーゼ製剤（％願昭５９−
１１０３３３号）あるいは少なくとも一度以上油脂のエ
ステル交換反応に使用されたリパーゼ製剤、のいずれを
も用いることかで゛きる。

本発明方法を更に詳細に説明すると次の通りである。ま
ず、リパーゼ製剤に属ついては、その製造方法は次に示
す通シである。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事によ
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事により、リパーゼ製剤が得られる
。得られたリパーゼ製剤は。

そのままの形で、あるいは必要に応じてリバーゼ活性を
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、湿潤処理に用いることができる。リパーゼ
製剤としては、前記リパーゼ製剤以外に、少なくとも一
度以上油脂のエステル交換反応に使用されたリパーゼ製
剤も用いることができ、エステル交換反応混合物よりＰ
別等により分離採取したリパーゼ製剤をそのままの形で
、あるいは必要に応じてリパーゼ活性を損わない溶剤類
（炭化水素類）で洗浄し、さらに乾燥処理を施した後、
湿潤処理に用いることができる。叙上の如くにして得ら
れたリパーゼ製剤に、油脂のエステル交換反応で用いる
リパーゼ活性化蕉水、２価又は５価の低級アルコールな
ど）を加え、攪拌又は静置による湿潤処理を施した後、
これを、油脂、脂肪酸及び溶剤類（炭化水素類）から成
る反応混合物に加え反応させる事により、あるいは油脂
相互（油脂と油脂）及び溶剤類（炭化水素類）から成る
混合物に加え反応させる事により、油脂のエステル交換
を行う事ができる。

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、又は真空もしくは分子蒸留等従来公知の
分離、精製手段を単独又は適宜併用して、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事により、精製交換脂を得る
ことができる。

本発明で使用するリパーゼについては、リパーゼによる
エ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、実用的には何らかの選択性
、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１１１ｆ４に対する選択性などを有するものがよい。

具体的には、位置選択性に優れたリパーゼとして１例え
ば、リゾプス系、アスペルギルス系。

ムコール系のリパーゼ、すい臓リパーゼ等がある。グリ
セリドの１，５位の脂肪゛酸基を特異的にエステル交換
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１例えば、リスヤボニカス（Ｒｈ土ｚｏｐｕａ
　ｊａｐｏｎｉｃｕｓ　）、ムコーゼを用いればよく、
これらのリパーゼは、市販品として入手できる。

リパーゼ活性化剤としては、水あるいは２価又は３価の
低級アルコールが好適であシ、これらの中でも特に１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、ケイソウ土、カオリナイト、パーライト
、シリカゲル、ガラス繊維。

活性炭、セルロースパクダー、炭酸カルシウムなど、リ
パーゼ製剤製造系並びにエステル交換反応系に不溶のも
のでリパーゼ活性に悪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１種々
あるが、その何れでも使用できる。

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Ｋ、エス
テル交換反応でカカオバター代用脂を目的とする場合に
は、グリセリドの２位にオレイン酸を、多量に含有する
油脂、例えば、パーム油、オリーブ油、ツバキ油、サザ
ンカ油、サル脂、イリツペ脂、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。伺、リパーゼ製剤を製造す
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
油脂をリパーゼ製剤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８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８〜２２の直鎖脂肪酸）と炭素数１
〜６の直鎖飽和−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、バルミチン酸エチ
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）の中か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。この穐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、石油ベンジ
ン等が挙げられる。尚、リパーゼ製剤製造時に用いる溶
剤として、エステル交換で使用する溶剤を用いることが
できる。

本発明方法のよシ具体的な方法は以下に示す通シである
。まず、リパーゼ製剤は次のようＫして製造される。

即ち、油脂、リパーゼ活性化剤（水又は２価又は３価の
低級アルコール）、リパーゼ、及び担体からリパーゼ製
剤を得る。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
性化剤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、Ｐ別等
により油脂部を除去してリパーゼ製剤を得る。このリパ
ーゼ製剤は、必要に応じて、リパーゼの活性を損わない
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リパーゼ製剤を洗浄後、乾燥処
理（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。

叙上の如くして調製されたリパーゼ製剤を。

リパーゼ活性化剤を用いて湿潤処理する。湿潤処理した
リパーゼ製剤によるエステル交換反応は次の如く行う。

即ち、油脂１００重量部に対して、２５〜３００重量部
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）、＋７パーゼ製剤０．１〜１００重量部（該リ
パーゼ製剤はリパーゼ及び担体からなり、リパーゼは０
．０１〜１０重量部の範囲で用いられる）をリパーゼ活
性化剤（水あるいは２価又は５価の低級アルコール）　
０．０１〜１０重量部と１時間以上（好ましくは数時間
以上）リパーゼの活性を阻害しない温度（好ましくは２
５〜５０℃）で湿潤処理したもの０．０１〜１００重量
部、更に必要に応じて０〜１０００重量部の不活性有機
溶剤から成る混合物を、２０〜８０℃でかきまぜること
により行なわれる。

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事が
望ましい。リパーゼ製剤として、前記リパーゼ製剤に代
えて、少なくとも一度以上油脂のエステル交換に使用さ
れたリパーゼ製剤を用い、これＫ、前記と全く同様にし
て湿潤処理を施し、しかる後、これを用いて同様にエス
テル交換を行うことができる。

エステル交換反応を終了した反応液中より、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事により容易に除去
する事ができる。かくして、精製交換層を得る事ができ
るＯ 〔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リパーゼ製剤を用い、これをエ
ステル交換反応に使用する前に、湿潤処理を施す事によ
り更に活性を高め、目的とするエステル交換のみを短時
間で効率よく行わしめ、併せて、油脂の加水分解反応を
抑制する事ができる点であり、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、反応時間の短縮により反応におけ
るリパーゼの失活が少なく１反応後回収されたリパーゼ
製剤の効果的な再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１本発明による油脂のエステル交換反応方法によれ
ば、位置選択的リパーゼを用いることにより１例えば、
低廉価なパーム油から高価なカカ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、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（リパーゼ製剤の製造例） パーム油軟質部１００Ｆ、セライ）　１０　Ｆ、イオン
交換水１．Ｏｆ及び８．７−の市販リパーゼ（田辺製薬
株式会社製、リゾゲス・デレマー起源のリパーゼ）を、
４０℃で１８時間密閉容器中でかきまぜ酵素反応（加水
分解）を行なった。

反応終了後、不溶性物質（セライト及びリパーゼの混合
物）を戸別により分取し、次いで、ｎ−へキサン５１で
３回洗浄し完全に旧脂分を除いた。次いで、減圧下、２
０〜３０℃にて１時間乾燥することによりリパーゼ製剤
を得た。

実施例１　リパーゼ製剤を用いたエステル交換反応（湿
潤処理を施璧た場合） 参考例で得たリパーゼ製剤（リパーゼ０．Ｂ１１゜セラ
イト１．００ｆからなる）　１．８７ｆ　ｉｃイオン′
交換水０．０１５　ｆを加え密閉容器中で２４時間湿潤
処理を行った。このものとパーム油中融点部（沃素価３
４．ジグリセリド含量１％）　１０　ｆ％ステアリン酸
１０ｆ及びｎ−ヘキサン４０ｍを、４０℃で１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。

戸別によりリパーゼ製剤等不溶性物質を除去し、Ｆ液よ
シ減圧下ｎ−ヘキサンを留去した。得られた交換能につ
いて、カラムクロマトグラフィーにより、ジグリセリド
画分及びトリグリセリド画分を各々得た。トリグリセリ
ド画分については、ガスクロマトグラフィーによジステ
アリン酸含量を測定した。ステアリン酸含量及びジグリ
セリド含量については、第１表にその結果を示した。

比較例１　リパーゼ製剤を用いたエステル交換反応（湿
潤処理をしない場合） 参考例で得たリパーゼ製剤１．８７Ｆ　、パーム油中融
点部１０ｆ１ステアリン酸１０ｆ１イオン交換水０．０
１５　Ｆ及びｎ−ヘキサン４０ｄ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、生成トリグ
リセリド中のステアリン酸含量及びジグリセリド含量を
求め、第１表にその結果を各々示した。

比較例２　リパーゼ製剤を用いないエステル交換反応（
湿潤処理を施した場合） ０．８７ｔの市販リパーゼ（参考例で用いたもの）、セ
ライト１．Ｏｆを混合し水０．０１５　Ｆを加え２４時
間密閉容器中で湿潤処理を行った。このもの全量とパー
ム油中融点部１０ｆ、ステアリン酸１０を及びｎ−へキ
サ７４０１ｄ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、生成トリグリセリド中のステアリ
ン酸含量、ジグリセリド含量を求め、第１表にその結果
を各々示した。

比較例３　リパーゼ製剤を用いないエステル交換反応（
湿潤処理をしない場合） ０．８７Ｆの市販リパーゼ（参考例で用いたもの）、セ
ライ）　１．Ｑ　ｆ　、パーム油中融点部１０ｔ、ステ
アリン酸１０ｆ、イオン交換水０．０１５　ｆ及びｎ−
ヘキサン４ＱＩＬｔを、４０℃で４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、生成トリグリセリド中のス
テアリン酸含量、ジグリセリド含量を求め、第１表にそ
の結果を各告示した。

実施例２　リパーゼ製剤のくシ返し使用によるエステル
交換反応（湿潤処理を施し た場合） 参考例で得たリパーゼ製剤１８．７Ｆにイオン交換水０
．３ｆを加え密閉容器中で２４時間湿潤処理を行った。

このもの全量、パーム油中融点部２００Ｆ、ステアリン
酸２００ｆ及びｎ−ヘキサン８００ｄを４０℃で２日間
密閉容器中でかきまぜ酵素反応を行った。反応終了後戸
別によりリパー上製剤等不溶性物質を分離し、ｐ液より
減圧下ｎ−へキサンを留去した。得られた交換脂につい
て、実施例１と同様にしてステアリン酸含量を求めた。

分離したリパーゼ製剤等不溶性物質を減圧下１時間２０
℃乾燥後イオン交換水０．３ｔを加え２４時間湿潤処理
を行い、再びエステル交換反応に用いた。各々得られた
トリグリセリド中のステアリン酸含量を第２表に示した
。

手続補正書岨釦 昭和６０年１０月１６日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　油脂と脂肪酸とのエステル交換反応または油脂相互
   のエステル交換反応を、リパーゼ活性化剤を用いて予め
   湿潤処理したリパーゼ製剤の存在下で行うことを特徴と
   する油脂のエステル交換反応方法。 ２　リパーゼ製剤が、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
   ことにより油脂を分解させた後に分解生成物からろ別等
   により油脂分を除去することにより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。 ３　リパーゼ製剤が、少なくとも一度以上エステル交換
   反応に使用されたリパーゼ製剤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。 ４　リパーゼ活性化剤が、水あるいは２価又は３価の低
   級アルコールのうちから選ばれる、種または２種以上の
   混合物である特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   油脂のエステル交換反応方法。