JPS6253153B2 - - Google Patents

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、シヨ
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ト、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にかわつて、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。 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57−6480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58−116689号公報）。 (ニ) 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り、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。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つて、リパーゼと
基質とのコンプレツ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。 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。従つて、エステル交換脂よりこれら乳化剤を
除去する必要があり、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、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。 (ニ)の方法では、油脂のエステル交換に先立つ
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。従つて、これは工程の煩雑化を招
く。 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。 〔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より得られる調製
酵素を用いることにより、該目的が達成できる事
が見い出し、本発明を完成するに至つた。 即ち、本発明は、新規で且つ簡便な酵素活性化
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り、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、リパ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、もつ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。 尚、調製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、
調製酵素の製造において、長時間の乾燥処理が必
要であつたり、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。従つて、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、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。 叙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。 調製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、精製交換脂を得ることができる。 〔作用〕 本発明で使用するリパーゼについては、酸素に
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種類に対する選
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、例えば、リゾブ
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・
３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、例えば、リゾブスデレマー（Rhizopus
delemar）、リゾブスヤボニカス（Rhizopus
japonicus）、ムコールヤボニカス（Mucor
japonicus）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、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、モーラ脂、フルワラ脂、ボルネオタ
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つて行われる。 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、オレイン酸等である。 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としては、前記
脂肪酸（炭素数８〜22の直鎖脂肪酸）と炭素数１
〜６の直鎖飽和一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。この種の有
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、調製酵素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。 本発明方法の具体的な方法は下に示す通りであ
る。 先ず、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、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−ヘキサン、石油
エーテル等の炭化水素類で調製酵素を洗浄後、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）、前記方法で得られた調製酵素0.1〜100重量
部（該調製酵素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）、
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１〜３
日間である。 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
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、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、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
もつて詳細に説明する。 参考例 （調製酵素の製造例） パーム油軟質部50ｇ、セライト５ｇ、イオン交
換水0.5ｇ及び0.1ｇの市販リパーゼ（生化学工業
社製、リゾブス・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）を行つた。反応終了後、不溶性物質（セ
ライト及びリパーゼの混合物）を別により分取
し、次いで、ｎ−ヘキサン５mlで３回洗浄し完全
に油脂分を除いた。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0.05ｇ、セラ
イト2.55ｇからなる）2.6ｇ、パーム油中融点部
（沃素価34、ジグリセリド含量２％）10ｇ、ステ
アリン酸10ｇ及びｎ−ヘキサン40ml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）を行つた。反応終了後、別により調製
酵素等不溶性物質を除去し、液より減圧下ｎ−
ヘキサンを留去した。得られた交換脂について、
カラムクロマトグラフイーにより、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、ステアリン酸の含量か
らエステル交換反応率を求めた。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
活性化剤を用いた場合） 参考例で得た調製酵素１ｇ、パーム油中融点部
（沃素価34、ジグリセリド含量２％）10ｇ、ステ
アリン酸10ｇ、イオン交換水0.015ｇ及びｎ−ヘ
キサン40ml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）を行つた。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求め、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 20mg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％）10ｇ、ステアリン酸10ｇ、イオン交換水
0.018ｇ及びｎ−ヘキサン40ml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）を行つた。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求
め、第１表にその結果を各々示した。 【表】

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。 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。 ３ 調製酵素が、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
   応させることにより油脂を分解させた後に分解生
   成物から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。