JPS6322798B2

JPS6322798B2 -

Info

Publication number: JPS6322798B2
Application number: JP55029708A
Authority: JP
Inventors: Norio Sawamura; Yukio Hashimoto; Takaaki Matsuo; Wataru Hashida
Original assignee: Fuji Oil Co Ltd
Current assignee: Fuji Oil Co Ltd
Priority date: 1980-03-08
Filing date: 1980-03-08
Publication date: 1988-05-13
Also published as: JPS56127094A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は酵素によるエステル交換方法に関す
るものである。従来から脂質の改質方法の一として、アルカリ
金属、アルカリ金属アルコキシラート及びアルカ
リ金属水酸化物等を触媒としてエステル交換する
方法が行なわれている。この方法において、水、
遊離脂肪酸、過酸化物等の存在は触媒を不活性化
することが知られており、例えば、油脂1000部あ
たりにナトリウムメトキシドが不活性化される部
数は、水0.01％の存在で0.3部、酸価（AV）0.1毎
に0.1部であるとされる。この為、使用する油脂
は、このような金属触媒を添加する前に、充分な
脱酸と、充分な乾燥が行なわれ、通常乾燥の程度
は水分が0.01％のオーダーである。これに対して、脂質分解酵素のエステル交換へ
の応用が示唆されるようになり（例えば特開昭50
−77586号及び同51−15687号）、リパーゼの特異
性を利用すれば、従来の金属触媒では期待し得な
かつた選択的なエステル交換反応が行なえ、いわ
ゆる「テイラーメード」のグリセリドを得ること
ができる可能性がある。しかし、前述の金属触媒と異なり脂質分解酵素
は水に出合つて失活するどころか、むしろエステ
ルと水の界面がなければ作用しないことが常識で
あり、従つてエステル交換に脂質分解酵素を使用
した従来の例の中に、油脂に対する水の溶解度
（油脂100ｇに対して水約0.2ｇ）以下にまで乾燥
させた系で酵素を作用させた例を見出せないとし
ても無理からぬところであろう。かかる非乾燥系
或いは加水系において脂質分解酵素を作用させて
行なうエステル交換方法は、従来の金属触媒とは
異なる別の問題を提起した。すなわち、エステル
交換の際不可避的におこる加水分解による、遊離
脂肪酸（FFA）、モノグリセリド（MG）、ジグリ
セリド（DG）等の加水分解物の生成、従つてト
リグリセリド（TG収率の低下及び除去し難い加
水分解のための品質阻害である。例えば目的とするエステルがトリグリセリドで
ある場合、加水分解物の中でDGとは最も除去し
難いものである。MG，FFAは、DGと同様に
TGと共融混合物をつくり、結晶核の生成を妨げ
る作用があるが、アルカリ精製や蒸留で含量をか
なり低下させることができるのに対し、DGの除
去に有効な工業的方法は確立していないのであ
る。K.G.Berger（“Oil Palm News”第22号、第
10〜18頁、1977年）は、パーム油中に13％のDG
が存在すると21℃における固体脂の割合はDGが
存在しない場合の80％に低下し、或いはDG含量
が多くなるほどα型結晶がβプライム、さらには
β型の結晶へ移行する時間を長びかせることを実
証している。DGの存在は、結晶核の生成を妨げ
る作用があり、低温における分別作用を困難に
し、あるいは、チヨコレート製造工程等における
テンパリング操作を困難とするのである。一般に
油脂中のDG含量は少ない方がよく、多くとも12
％程度以下、特にカカオバター代用脂を得るため
には6.5％以下とすることが望ましいのである。本発明者はこれらの問題について検討を重ねる
中で、反応系の水分をむしろ可及的低下させるこ
との重要性とそれによつて生じる反応速度の低下
をカバーする別の方途の検討が必要であることに
想到し、その一つの解決系として、エステル交換
活性を高める方途の開発を行つた。すなわち、脂
質分解活性を水系下で担体に分散または吸着さ
せ、これをエステル交換活性〔Kr値〕を賦活乃
至増大せしむるに充分緩慢な初期速度で減圧乾燥
することを特徴とする酵素剤の製造法である（特
願昭55−29707号）。併せて、本発明者は、エステル交換活性を有す
る酵素剤は乾燥系における連続乃至反復使用によ
りエステル交換酵素剤としての品質が向上する、
すなわち、DGをはじめとする加水分解物の副生
がより低下するという意外な知見を得た。この発
明は該知見に基づくもので、エステル交換活性を
有する酵素剤を、脂肪酸エステルを含む新たな乾
燥基質に対して水又はアルコールを補充すること
なく、連続または反復して使用することを骨子と
するエステル交換方法である。以下この発明を詳細に説明する。エステル交換
活性は、脂質分解活性すなわち脂質分解酵素が作
用して脂肪酸を遊離する概念とは異なり、乾燥系
においてエステルに結合する脂肪酸を交換する活
性の謂であつて、両活性の間には必ずしも一義的
関係はない。エステル交換活性の定量が必要であ
るときは、次の方法に準じて測定することができ
る。ヤシ油（日本薬局方所載規格）とステアリン酸
メチルエステル（主としてC₁₇H₃₅COOCH₃及び
C₁₅H₃₁COOCH₃とからなりC₁₁H₂₃COOCH₃を含
まない）との等重量混合物20ｇｒ、及び（湿つて
いるものは真空乾燥により可及的水分を下げた）
酵素剤１ｇｒ（系中水分の合計は0.08±0.02％の
範囲内）を300ml容の栓付マイヤーに仕込み、窒
素ガスで空気を全置換後300〜500rpmで撹拌しな
がら40℃で24時間（１日）反応させる。反応後資
料を約20mg採取し、薄層クロマトグラムに展開し
て脂肪酸メチルエステル区分を分取し、ガスクロ
マトグラムによりこの区分の脂肪酸組成を求め
る。標識脂肪酸はラウリン酸とし、メチルエステ
ル区分における標識脂肪酸の値について、完全に
反応した状態（充分な反応時間をとつて脂肪酸分
布が実質的に一定した状態）の値をａ、時間ｔ＝
１（日）における値をｂとして反応率ｘ＝ｂ／ａ、反応速度常数ｋ≡１／ｔln１／１−ｘ＝lnａ／ａ−ｂ、エ
ステル交換活性〔絶対値〕Ka≡ｋ×基質量／酵素剤量＝ 20lnａ／ａ−ｂとする。但し酵素の特異性の有無及びその内容が明らかであるときは、理論的に「完
全に反応した状態」を設定する方が簡便であり、
また支障がない。例えば、グリセリドの２位に対
して作用しない酵素を用いるとき、２位を除く脂
肪酸分布が完全にランダム化した状態をもつて
「完全に反応した状態」とみなすこととし、ａは
ヤシ油トリグリセリドの１，３位の脂肪酸基とス
テアリン酸メチルエステルの脂肪酸基の和に対す
る、１，３位に結合するラウリン酸基の割合とし
て求めることができる。またエステル交換活性
〔相対値〕Krは、酵素剤1grの脂質分解活性（国
際単位）でKaを除すものとする。エステル交換活性の値は高い程好ましい。前述
特願昭55−29707号記載の方法は高活性酵素剤を
得る有用な方法であり、且つ繰返し使用によく耐
える酵素が得られるが、低水分系において一定の
エステル交換活性を有し、反復使用に耐えるもの
であれば、その調製方法はもとより限定されるも
のではない。上記測定方法によるKa値は１程度
以上のものが好ましく、より望ましくは５以上の
ものを使用するのがよい。この発明で、エステル交換活性を有する酵素剤
は可及的乾燥してあるのが好ましいが、失活させ
ることなく乾燥により水分を完全に０にするのは
一般に困難であり、４〜５％程度の水を含有する
ものでもよい。この発明で酵素剤中の水分は、む
しろ連続または反復使用されるうちに減少するの
であり、かかる連続または反復使用による酵素剤
中の水分の低下が、乾燥した基質脂肪酸エステル
含有物を使用することと相俟つて、DGをはじめ
とする加水分解物の副生が抑制されるのである。基質脂肪酸エステル含有物は乾燥したものを用
い、その乾燥の程度の好ましい目安は基質脂肪酸
エステルに対する溶解度以下の水分である。例え
ば基質脂肪酸エステルがグリセリドであるとき、
水分は0.18％以下に乾燥するのがよい。例えば基
質脂肪酸エステルがグリセリドであるとき、水分
は0.18％以下に乾燥するのがよい。油脂は通常若
干量のDGを含んでいるのであるが、たとえDG
含量が０％であつたとしても、上述水分含量が
0.18％を越えると、エステル交換した製品した製
品加水分解物、特に6.5％程度のDG含量が増大す
るからである。例えば分別していないパーム油中
には通常６―８％のDGが含まれる場合が最も多
いが、これをエステル交換して6.5％もDG含量が
増大すると合計で12％を越え、結晶性が製品の品
質にかかわる油脂の加工には到底利用できないの
である。本発明者は多数の実験の中から、酵素を反復乃
至連続して使用するときの基質が油脂である場合
その中に含まれる水分ｗ％、DG含量ｙ％として
ｙ＋34wの値が12より少ないこと、より好ましく
は6.5より少なくするとよいことを見出している。
もつとも、基質中の水分は微量になればなる程、
それ以上の乾燥は困難となるので、基質に対する
溶解度以下のどの程度まで乾燥するかは、製品品
質と乾燥の経済性との勘案において定めればよ
い。かなり念入りに脱水、乾燥されるアルカリ金
属系触媒を用いてのエステル交換原料油の水分
（通常0.01％前後）の程度にまで乾燥すれば通常
充分である。乾燥の方法は、基質の劣化を来すものでなけれ
ばどのようなものでもよく、減圧、減圧加熱、脱
水剤処理等が例示でき、場合によつてはエステル
交換反応中、減圧下におき或いは脱水剤を加える
ことを行つてもよい。脂肪酸エステルとしてはグリセリド油脂の混合
物、またはグリセリド油脂と脂肪酸の低級アルコ
ールエステルの混合物が、代表的なものである
が、エステルはグリセリドに限らず、プロピレン
グライコールエステル、リン脂質、コレステロー
ルエステル等、脂質分解酵素が作用する基質であ
る限り原理的にどのような脂肪酸エステルであつ
てもよく、もちろん、グリセリド油その他のエス
テルとともに脂肪酸を存在させたものでよいので
ある。しかしながら、基質は、反応温度において
液相であるべきで、飽和高級脂肪酸のように、融
点が60℃を越えるようなものをエステルに導入し
ようとするときは、脂肪酸を不活性な有機溶媒を
用いて溶かすこともできるが、本発明者はむしろ
脂肪酸を低級アルコールのエステルにして使用す
る方が簡便な装置、簡単な操作で行なうことがで
きて好ましい。なお脂肪酸エステル含有物が「新
た」とは、エステル交換反応がかみ上完了してい
ないものをいう。酵素剤を基質に対し連続または反復して使用す
るためには、酵素剤の回収が容易であるよう担体
に分散乃至吸着せしめ、或いはさらに充填槽に充
填するか、若しくは流動槽の中で使用し、ここへ
原料を通液するとよい。酵素剤の連続または反復使用に際し、少量づつ
未使用の酵素剤を補充すること及びそれと並行し
て少量づつ最も活性の低下した酵素剤を系外に除
くことは、この発明の態様に含まれる。かかる態
様は、エステル交換の活性を経時的に保持する効
果のみならず、新しい酵素単独で使用するときよ
りも、新しい酵素剤を使い始めるときの加水分解
物生成量の増大及びそれによる品質の低下と変
動、を防ぎ、且つ処理量を増大させ、さらには、
単位基質、単位時間あたりの加水分解物生成量を
減少させるのである。反応温度は一般に20〜60℃の範囲から選択する
のが好ましいが、耐熱性酵素を用いるときは70℃
程度でも少ない失活で反応が可能である。以下この発明を実施例で説明する。実施例１リゾープス、ニベウスのリパーゼ１部を冷水４
部に溶かし充分撹拌した後、顆粒状硅藻土（白山
工業(株)）2.5部を加え混合した後20℃でゆつくり
と減圧下で乾燥を行ない水分1.5％含有のKa＝
25.7の硅藻土酵素を得た。この硅藻土酵素８ｇｒを16mmφのガラスカラム
に詰め、これにあらかじめパーム中融点部（IV
＝34.5ジグリセリド含量2.8％）とステアリン酸
メチル（90％純度）を１：１で混合後真空加熱脱
水処理を行なつた混合油脂（水分0.015％）を空
塔速度0.06／Ｈ、温度40℃で、先のカラムに連続
的に通液した。その時の反応率とグリセリド中の
DG含量は表の様であつた。

【表】位を除く脂肪酸分布がランダム化した状態
を反応の終点とした。
実施例２実施例１のカラム10本を直列に継ぎ同じ基質を
連続的に空塔速度を0.5／Ｈで通液し、７日毎に
新らしいカラムを出口側に１本継ぎ入口側のカラ
ムを１本除く事を繰り返す事により連続10段充填
塔の酵素反応を行なわせた。通液開始２ケ月後頃
より一定の組成の反応油脂が得られメチルエステ
ルを除いた後の油脂は次の通りであつた。

【表】この油脂は６℃で溶剤分別により固体側を除く
事によりカカオバターと非常に良く似た油脂とな
りテンパリング作業が容易でチヨコレートテスト
に於いてもカカオバターに匹敵するものであつ
た。比較例１実施例２において油脂に水を0.3％加えたもの
を通液した所、反応液中のトリグリセリドにはジ
グリセリドが13％含まれていた。実施例３やし油100部とオリーブ油100部を混合し、真空
下で加熱脱水を行なつた。この油脂はDG含量2.1
％、水分含量0.014％であつた。あらかじめ市販のリゾープス・ニベウスのリパ
ーゼ１部を冷水４部に溶かし充分撹拌した後パー
ライト粉末2.5部を加え、混合した後25℃でゆつ
くりと減圧下で乾燥を行なつて、水分2.0％を含
有しKa＝20である酵素を調製しておき、この酵
素10部を上記混合油脂に加え、吸湿を避けながら
40℃で３日間撹拌を行ない、反応させた。反応終了後、酵素を回収し、その都度新たに調
製した油脂に対して作用させることを反復した。
ただし、２回目は３日間、３回目は４日間、４回
目は５日間の反応である各反応後の油脂中のDG
含量は、順に、4.5％、3.1％、2.9％、2.8％であ
つた。実施例４リゾープス・ジヤポニカス起源の市販リパーゼ
（Ka＝12.0）5.62部（菌体内酵素）をパーム油中
融点部（IV33.2DG含量4.2％）及びステアリン酸
メチルエステル（構成脂肪酸はC₁₈が主成分でC₁₆
を一部含む）の等量混合物を真空加熱乾燥して水
分含量を0.015％とした基質200部と共に、500ml
容かた付フラスコ中に入れ、40℃で200回転の撹
拌を反応率0.9になるまで続けた（反応率は実施
例１と同様に定めた）。該反応率に達して後、酵
素製剤を分離回収し、別の同じ基質を用いてやは
り反応率0.9になるまで反応させこの操作を反覆
した。

【表】要日数
実施例５オレイツクサフラワー油とステアリン酸の等重
量混合物200部（DG含量1.2％、水分0.009％）に
ヘキサン300部を加え、酵素剤の量を20部とする
他は実施例３と同様に反応の反復を行つた。各処
理後の油脂中のDG含量は順に、6.8％、5.1％、
4.7％、4.3％であつた。実施例６パーム油中融点部と大豆極硬油の等重量混合物
（DG含量2.0％、水分0.01％）200部にヘキサン
1000部を加え、酵素剤の量を10部とする他は、実
施例３と同様に反応の反復を行つた。各処理後の
油脂中のDG含量は順に、6.2％、4.5％、4.2％、
4.1％であつた。実施例７市販のスイ臓リパーゼ1.5部を５部の水に溶か
し顆粒状のパーライト４部を加え、混合した後15
℃で減圧乾燥して（水分２％）酵素剤を得た。プロピレングライコールジオレートとパルミチ
ン酸エチルの等量混合物を真空加熱乾燥処理して
水分0.01％の基質とした。上記酵素剤と基質を用い、実施例２と同様の直
列カラムに連続的に通液した脂肪酸エステルを除
去したところ、モノエステルの含量が低くパルミ
チン酸含量の高くなつたプロピレングライコール
エステルが得られた。実施例８ラウリン酸メチル30部と卵黄レシチン50部に活
性白土３部を混合し、真空加熱乾燥した後白土を
除去して水分0.01％の基質とした。これを基質と
する他は実施例７と同様にしてラウリン酸の導入
されたレシチンを得た。実施例９実施例１と同じカラム10本を並列に配置して、
１つの貯槽中の基質が、分散してこれらカラムの
下方に通液し、カラム上方から貯槽へ戻るように
接続された循環装置中において、実施例１と同じ
基質1500grを循環させ、６日毎に、基質及びカラ
ム10本のうちの最も古い１本の置き変えを行つた
ところ、メチルエステルを除いた後の油脂の組成
は安定していた。

Claims

【特許請求の範囲】

１エステル交換活性を有する脂質分解酵素剤
を、脂肪酸エステルを含む新たな乾燥基質に対し
て、水又はアルコールを補充することなく、連続
または反復して使用することを特徴とするエステ
ル交換方法。