JPS62115295A - 糖質及び糖質誘導体の脂肪酸エステル製造方法 - 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】 本発明は糖質及び糖質誘導体の脂肪酸エステルの製造方
法に関するものである。詳しくは、加水分解酵素の水懸
濁液を両親媒性皮膜によりマイクロカプセル化し、ＰＣ
ＲＰと混合して光重合開始剤の存在下活性光線を照射す
る事に依り、ＥＭＣを疎水性光架橋性樹脂内に包括固定
して固定化加水分解酵素を調製し、糖質及び糖質誘導体
と高級脂肪酸を基質とする系にてエステル合成反応を行
なわせる糖質及び糖質誘導体の脂肪酸エステルの製造方
法に関するものである。

（産業上の利用分野） 糖質及び糖質誘導体の脂肪酸エステルは、小麦二次製品
、菓子類、乳製品及び飲料、油脂製品、水産加工品、調
味料、インスタント食品等における食品用乳化剤、ある
いは業務用洗浄剤として用いられてきたが、エステル化
度を調節することにより極めて親水性のものから、極め
て親油性のものまで広範囲の性能を付与することができ
るために、新たなる利用分野が期待されるものである。

（従来の技術） 従来の糖質及び糖質誘導体の脂肪酸エステルの製造方法
としては、脂肪酸クロリドを用いた方法（Ｖ、に、Ｂａ
ｂａｙａｎ、、Ａ、に、Ａｔ　１ｋｉａｎ：Ｕ、Ｓ、Ｐ
、２９４８７１７（１９６０））、脂肪酸無水物を用い
た方法（Ｅ、Ｊ、Ｌ。

ｒａｎｄ：Ｕ、Ｓ、Ｐ、１９５９５９０（１９３０））
等の初期的な直接エステル化法を始め、ショ糖と脂肪酸
メチルをジメチルポルムアミド中で反応させる溶媒法（
Ｌ、１．Ｏｓｉｐｏｗ、Ｆ。

Ｄ、５ｎｅ１１：特公昭３５−１３１０２）、基質を乳
化剤の存在下に微細なエマルジョンとすることで反応性
を向上させるミクロエマルジョン法（Ｌ、１．Ｏｓｉｐ
ｏｗ、Ｗ、Ｒｏｓｅｎｂｌａｔｔ：Ｊ、Ａｍ、Ｏｉｌ、
Ｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、４４．３０７（１９６７））等のエ
ステル交換法が知られている。また、加水分解酵素を用
いてエステル合成を行なう酵素法についても、清野らの
先駆的研究（清野、内堀、稲益、西谷、特公昭６Ｏ−７
００９４）が報告されている。

（発明が解決しようとする問題点） 糖質及び糖質誘導体の脂肪酸エステルの製造に際して、
糖質及び糖質誘導体と高級脂肪酸を高温で、あるいは酸
性化合物を触奴として反応させる事は、糖質及び糖質誘
導体が加熱や酸性化合物に　３一 対して非常に不安定であるために採用出来なかった。そ
の為に従来法が考案されてきたが、脂肪酸クロリドを用
いる方法では、中和剤としてアルカリを使用するため石
鹸等の塩類が多量に生成するため、エステルの収率は低
いものとなり、脂肪酸無水物を用いる方法では、反応系
が酸性であるため糖質及び糖質誘導体の分解が避けられ
ない。また、溶媒法、ミクロエマルジョン法等のエステ
ル交換法では、９０−１００℃あるいはそれ以上の反応
温度が要求されるため糖質及び糖質誘導体の熱変成が生
じるという欠点が残されている。

加水分解酵素を用いた酵素法では、エステル合成反応時
において酸性化合物及び高温を必要としないため、得ら
れたエステルが分解変成することは無く、良質なエステ
ルを生成する事ができる。

しかし、基質となる糖質及び糖質誘導体と脂肪酸が非混
和性であるため、反応は乳化系で行なうことになり、反
応収率も極めて低いものとなっている。

（問題を解決するための手段） 　４一 本発明者らは、良質な糖質及び糖質誘導体の脂肪酸エス
テルを工業化規模で得る事を目的として鋭意研究を行な
った結果、加水分解酵素水懸濁液を両親媒性皮膜により
マイクロカプセル化し、疎水性光架橋性樹脂を用いてＥ
ＭＣを包括固定する事で酵素活性を長期間維持し得る固
定化加水分解酵素を用いることにより、糖質及び糖質誘
導体の脂肪酸エステル合成を工業的に行なえる方法を発
明した。即ち本発明は、加水分解酵素水懸濁液を両親媒
性物質を含む有機溶媒中にて両親媒性□皮膜によるマイ
クロカプセルとし、平均分子量２０００〜２００００の
ＰＣＲＰと混合して、光重合開始剤の存在下活性光線を
照射し、ＥＭＣを疎水性光架橋性樹脂内に包括固定する
事により得られた固定化加水分解酵素を用いて、糖質及
び糖質誘導体と高級脂肪酸を基質とする系にてエステル
合成反応を行なわせる事による糖質及び糖質誘導体の脂
肪酸エステルの製造方法である。

本発明に用いる加水分解酵素とは、アルコール類と脂肪
酸のエステルの加水分解及びエステル合酸反応を触媒す
る酵素であって、動物内臓器及び微生物由来の何れの物
であっても良いが、工業生産化の見地から、耐熱性があ
り、反応条件の広い微生物リパーゼを用いる事が望まし
い。微生物リパーゼとしては、リゾプス・デレマー（Ｒ
ｈｉｚｏｐｕｓ　　ｄｅｌｅｍｅｒ）、シュウトモナス
・フルオレスセンス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　　ｆｔ
ｕｏｒｅｓｃｅｎｓ）＋カンジダ・シリンドラセア（Ｃ
ａｎｄｉｄａ　　ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ）、クロモバ
クテリウム・ビスコスム（Ｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒｉ
ｕｍ　　ｖｉｓｃｏｓｕｍ）等由来の物が挙げられる。

本発明に用いる加水分解酵素水懸濁液とは、リパーゼ等
を緩衝液中に懸濁した溶液であり、この溶液には酵素活
性維持の為の安定化剤として、各種の金属イオン、アル
ブミン、グロブリン、カゼイン等の蛋白質、グリセリン
、プロピレングリコール等の多価アルコール化合物及び
そのエステル化合物、水分散性リン脂質類等を添加する
事ができる。

本発明に用いる両親媒性皮膜は、その構成する物質から
、皮膜形成物質と皮膜強化成分とに大別される。即ち動
植物１１１来のレシチン、エタノールアミンセファリン
、セリンセファリン等のフォスフォグリヤリド類、イノ
シト−ルリン脂質類、スフィンゴミエリン等のフオスフ
ォスフィンゴシド類、及びこれらの合成物、炭素数４〜
３０のアルキルポリオキシエチレングリ：Ｔ−ルエーテ
ル類、アルキルスルフィニルアルコール類、アルキルグ
ルコシド類、アルキルトリメチルアンモニウム塩類の一
種あるいは二種基」二の混合物でミセル形成能の高いも
のが皮膜形成物質であり、これらは両親媒性皮膜の主構
成分となり、ｒａｔ独でも両親媒性皮膜を形成する事が
できる。皮膜強化成分としては、コレステロール、ビタ
ミンＤ等の動物性ステロイド及びそのニスデル類、フィ
トステロール等の植物性ステロイド及びそのエステル類
、コール酸、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸
。

グルココール酸、タウロコール酸等の胆汁酸及びその塩
類、ジアシルリン酸化合物、蛋白質等が挙げられ、特に
コレステロールは生体膜の構成成分として衆知であり、
両親媒性皮膜の物理化学的性状の保持に有効である。こ
れらの強化成分は、皮膜形成物質と併用する事により両
親媒性皮膜を強化すると共に化学的特性を付与する事が
可能である。両親媒性物質の使用量は、有機溶媒溶液と
して０．１〜３．０重量％である事が望ましい。

ＥＭＣの調製法については、Ｗ１０エマルジョン形態の
マイクロカプセルを形成できる方法であるなら、何れの
方法でも採用できる。

本発明に用いるＰＣＲＰは、ポリオキシエチレン・ポリ
オキシプロピレンプロツクポリマーを主体とし、そのオ
キシエチレン／オキシプロピレン比率は、１／１０〜１
／３が望ましく、１／３より大きい場合は、ＰＣＲＰの
親水性度が高まり、基質である糖質及び糖質誘導体と脂
肪酸の乳化液の樹脂担体内への透過性が著しく低下する
事と成り、１／１０より小さい場合は、ＥＭＣ表面を保
護するオキシエチレン基の作用が低下し、ＥＭＣを安定
保持できなくなる。

　８一 本発明の疎水性光架橋性樹脂は、平均分子量２０００〜
２００００のＰＣＲＰが光重合反応により三次元架橋構
造を形成して得られるものであり、ＰＣＲＰの平均分子
量が２０００より小さい場合は、ＥＭＣを包括するだけ
の空間を確保する事が難しくなり、２００００より大き
い場合は、ＥＭＣが疎水性光架橋性樹脂内から脱離し易
くなり、安定化の点から好ましくない。

本発明に用いる光重合開始剤としては、ベンゾイン、ア
セトイン等のα−カルボニルアルコール類、ベンゾイン
メチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾイ
ンプロピルエーテル、ビバロインエーテル等のアシロイ
ンエーテル類、ナフトール、ヒドロキシアントラセン等
の多環芳香族化合物類が望ましく、その量は［’ＣＲＰ
１００重量部に対して０．０１〜１０重量部を用いる事
が好ましい。

本発明に用いる活性光線とは、光重合反応を生じせしめ
る波長２２０〜７００ｎｍ、好ましくは波長２５０〜６
００ｎｍの光であり、その光源とじては、低圧水銀灯、
高圧水銀灯、螢光灯、キセノンランプ、ケミカルランプ
等が用いられる。

本発明において基質となる糖質及び糖質誘導体としては
、キシロース、リボース、アラビノース等の五炭糖類及
びグルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトー
ス等の六戻糖類に代表される単糖類、ソルビトール、マ
ンニトール等の糖アルコール類及びグルコサミン等のア
ミノ糖類に代表される単糖誘導体、麦芽糖、乳糖、ショ
糖等の二糖類、フラクトオリゴ糖等のオリゴ糖類が挙げ
られ、脂肪酸としては、炭素数４〜３０の飽和及び不飽
和詣肪酸を用いる事ができるが、固定化加水分解酵素の
耐熱性及び活性安定性の点から、融点が９０°Ｃ以下の
ものが望ましい。この両者は、乳化操作によりＷ１０エ
マルジョンとして反応系に供給されるために、エステル
合成反応において反応律速となる水の存在を極めて微量
に抑えることが可能であるので、高反応率を達成する事
ができる。

本発明に用いる有機溶媒としては、ヘキサン。

ヘプタン、オクタン、シフ「Ｓヘキサン等の炭素数４〜
２０の脂肪族炭化水素化合物、クロロホルム、トリクロ
ロエチレン、四塩化炭素等の炭素数１〜４のハロゲン化
炭化水素化合物が挙げられ、光重合反応を阻害する共役
二重結合を二個以上含まない物が望ましい。また、これ
らの有機溶媒は、単独での使用に限らず、二種以上を混
合して用いても良い。

（作用） 本発明では、加水分解酵素水懸濁液を両親媒性皮膜によ
りマイクロカプセル化している。本発明の両親媒性物質
は、疎水基を外側にし、親木基を内側とした単分子膜、
あるいはりボソーノ、状の二重膜構造を形成しており、
包括された加水分解酵素は両親媒性皮膜中及び皮膜内表
面に散在していると推測されるが、加水分解酵素の安定
性の点では二重膜構造である事が好よしい。

本発明において基質となる糖質及び糖質誘導体と脂肪酸
は、疎水性光架橋性樹脂の分子格子を通ってＥＭＣ表面
に達し、両親媒性皮膜表面及び膜内の加水分解酵素の作
用を受けるが、両親媒性皮膜における基質透過性は、従
来の高分子膜マイクロカプセルの様に膜の細孔の大きさ
に依存するものでは無く、膜成分に対する溶解性に依存
しているため、基質と反応生成物の極性が大きく変化す
る反応系においては、目的とする物質に対して分子レベ
ルでの選択透過性を付与する事が可能である。

本発明における加水分解酵素は、充分に水和され、活性
化された状態で包括されており、更に活性維持に必要と
される水分はマイクロカプセル内から随時補充されるた
め、酵素活性を長期間に渡って維持する事ができる。

以上の様に、両親媒性皮膜による加水分解酵素のマイク
ロカプセル化は、従来の糖質及び糖質誘導体脂肪酸エス
テルの酵素合成法において不可避であった低エステル収
率の問題を根本的に解決するものであるが、両親媒性皮
膜の物理的強度は非常に小さいため、工業生産化に適し
たものとするためには、皮膜強化物質を添加し、皮膜の
周囲を高分子体で保護する必要があった。

本発明で用いる皮膜強化物質は、両親媒性物質間の疎水
性吸引力と極性基間反発力を高めて皮膜を強化するだけ
でなく、基質の糖質及び糖質誘導体及び脂肪酸の溶解性
を調整する作用も持っており、本発明で用いるＰＣＲＰ
は、オキシエチレン／オキシプロピレン比率を変える事
により、基質透過性を任意に調整するだけでなく、ポリ
オキシエチレン基により両親媒性皮膜表面を保護する作
用も持っており、耐熱ｉｅｂ、耐溶剤性の面からもＥＭ
Ｃに物理的強度を付与するに最適の物と言える。

以下の実施例にて本発明を具体的に説明するが、本発明
は、これらの実施例に限定されるものではない。

実施例　１ ポリオキシエチレン・ボリオキシプロピレンプロックボ
リマ＝（プロノン　２ｏ１９口木油脂■製）１．０モル
、　２　、４−１−リレンジイソシアナート２．０モル
、２−ヒドロキシエチルメタアククルレート２．３モル
から成る疎水性光架橋性樹脂プレポリマー５０ｇをｎ−
ヘキサン５０ｍ１に加えて溶解させる。

クロモバクテリウム・ビスコスム（Ｃｈｒｏｍｏｂａｃ
ｔｅｒｉｕｍ　　ｖｉｓｃｏｓｕｍ）起源のリパーゼ（
東洋醸造■製）とペニシリウム属（Ｐｅｎｆｃｉｌｉｕ
ｍ　　ｓｐ、）起源のリパーゼＧ（天野製薬■製）を２
＝１活性活性比で混合した物を０．１Ｍ酢酸緩衝液（ｐ
Ｈ５，４）に懸濁させた酵素水溶液を、卵黄レシチン＝
コレステロール＝ジセチルリン酸混合物（７：２：１０
）を３重量％含むクロロホルム溶液中に注ぎ、これをロ
ータリーエバポレーターに移した後、３７°Ｃ１窒素ガ
ス通気下にて回転混合する。得られた乳化液を、３７°
Ｃにて３時間静置した後、５°Ｃ９窒素ガス下にて超音
波処理を行ない、遠心分離にてリパーゼマイクロカプセ
ルを回収する。リパーゼマイクロカプセル１０ｇをｎ−
ヘキサン５０　ｍ　ｌ　ニ加えて懸濁し、これを先に調
製したＰＣＲＰ溶液に加え、ベンゾイン２ｇと共に混合
攪拌し、２−３ｍ径の球状に成形した後、波長３６５　
ｎｍの紫外線を１０分間照射して固定化リパーゼを作成
した。

ショ糖１０モルを含むシＦ「軸側和水溶液５．Ｏｏｋｇ
、オレイン酸（エクストラオレイン９０．オレイン酸９
２％１日木油脂■製）２２モノ、しに対してｎ−ヘキサ
ン２．０Ｏｆ！、を加えて、基質溶液を調製し、これに
前記の固定化リパーゼ２０ｇを加え、４０℃、７２時間
、窒素通気下に攪拌して、エステル合成反応をおこなっ
た。反応後、エバポレーターにてｎ−ヘキサンを留去し
、生成物を凍結乾燥して水分を除き、得られた乾燥物を
ソックスレー抽出器を用いてクロロホルム抽出する。ク
ロロホルム抽出分画の酸価及びケン化価を測定して反応
率を求め、更にクロロホルム抽出分画をテトラヒドロフ
ラン可溶分とテトラヒドロフラン不溶分とに分画し、テ
トラヒドロフラン可溶分についてガスクロマトグラフィ
ー及び高速液体クロマトグラフィーにて組成分析を行な
った。

ガスクロマトグラフィー分析は、スイーレイらの方法（
Ｓｗｅｅｌｅｙ、Ｃ，Ｃ，、Ｂｅｎｔ　１ｅｙ、Ｒ，、
（１９６３）、Ｊ、Ａｍ、Ｃｈｅｍ。

Ｓｏｃ、、８５．２４９７）に従い、テトラヒドロフラ
ン可溶分０．２ｍｇを無水ピリジン５　ｍ　ｌに溶解し
、これにヘキサメチルジシラザン１．０ｍｌ、）リメチ
ルクロロシラン０．５ｍｌを加えてＴＭＳ化したものを
試料として用い、高速液体クロマトグラフィー分析は、
溶出溶媒としてテトラヒドロフラン−メタノール混液を
用いて、逆相シリカゲルカラムにて行なった。

以上の分析より、表１の結果が得られた。

以下余白 表１ 最終反応率は、６０．５％であり、５．９０ｋｇのショ
糖オレインｒ＊コースチルが得られた。

実施例　２ ８０％ソルビトール水溶液２０．０ｋｇ、ステアリン酸
（ＮＡＡ−１８０，ステアリン酸９５％。

日本油脂■製）５６．０ｋｇに対してｎ−へブタン２０
．０１を加えて基質溶液を調製し、これに前記の固定化
リパーゼ２００ｇを加えて、６５°Ｃ１９６時間、窒素
通気下に攪拌してエステル合成反応を行なわせる。反応
後、実施例１と同様の操作にて反応率の測定及び生成物
の組成分析を行ない、表２の結果を得た。

以下余白 表２ 最終反応率は、７２．８％であり、５２．４ｋｇのソル
ビトール・ステアリン酸エステルが得られた。

（発明の効果） 本発明は、両親媒性皮膜によるマイクロカプセル固定化
法と疎水性光架橋性樹脂による包括固定法を合わせた複
合固定化法を用いて加水分解酵素を固定化し、両者の利
点の相乗効果により加水分解酵素の活性安定性を向上さ
せ、糖質及び糖質誘導体脂肪酸エステルの合成収率を高
めるものであり、良質な糖質及び糖質誘導体の脂肪酸エ
ステルの工業的生産を可能とするものである。

また本発明は、実施例に記したバッチ法での利用に限ら
ず、固定化加水分解酵素をカラムに充填する事により連
続合成を行なわせる事もでき、製造費用を大幅に削減す
る事を可能とするものである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、一種又は二種以上の両親媒性物質を含む有機溶
   媒中において、加水分解酵素の水懸濁液を両親媒性皮膜
   により包括して加水分解酵素マイクロカプセル（以下Ｅ
   ＭＣと略す）を調製し、得られたＥＭＣと平均分子量２
   ０００〜２００００の疎水性光架橋性樹胞プレポリマー
   （以下ＰＣＲＰと略す）を混合して、光重合開始剤の存
   在下、活性光線を照射する事により、ＥＭＣを疎水性光
   架橋性樹脂内に包括固定し、得られた固定化加水分解酵
   素を用いて、糖質及び糖質誘導体と高級脂肪酸を基質と
   する系にてエステル合成反応を行なわせる事を特徴とす
   る糖質及び糖質誘導体の脂肪酸エステルの製造方法。
2. （２）、ＰＣＲＰが、ポリオキシエチレン・ポリオキシ
   プロピレンブロックポリマー系非イオン界面活性剤の両
   端に光重合性を持つエチレン性不飽和基を導入した平均
   分子量２０００〜２００００の不飽和ポリエステルであ
   る特許請求の範囲第（１）項記載の糖質及び糖質誘導体
   の脂肪酸エステルの製造方法。
3. （３）、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブ
   ロックポリマーが、オキシエチレン／オキシプロピレン
   比率１／１０〜１／３である特許請求の範囲第（１）及
   び（２）項記載の糖質及び糖質誘導体の脂肪酸エステル
   の製造方法。
4. （４）、基質が、糖質及び糖質誘導体と高級脂肪酸を乳
   化操作によりＷ／Ｏエマルジョンとした物で、反応率向
   上の為に有機溶剤を用いる事を特徴とする特許請求の範
   囲第（１）〜（３）項記載の糖質及び糖質誘導体の脂肪
   酸エステルの製造方法。