JP5260960B2 - リパーゼ粉末組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、各種エステル化反応、エステル交換反応などに好適に使用することができるリパーゼ粉末組成物及び該リパーゼ粉末組成物を用いる油脂のエステル交換方法などに関するものである。
（発明の背景）
リパーゼは、脂肪酸などの各種カルボン酸とモノアルコールや多価アルコールなどのアルコール類とのエステル化反応、複数のカルボン酸エステル間のエステル交換反応などに幅広く使用されている。このうち、エステル交換反応は動植物油脂類の改質をはじめ、各種脂肪酸のエステル、糖エステルやステロイドの製造法として重要な技術である。これらの反応の触媒として、油脂加水分解酵素であるリパーゼを用いると、室温ないし約７０℃程度の温和な条件下でエステル交換反応を行うことができ、従来の化学反応に比べ、副反応の抑制やエネルギーコストが低減化されるだけでなく、触媒としてのリパーゼが天然物であることから安全性も高い。また、その基質特異性や位置特異性により目的物を効率良く生産することができる。ところが、リパーゼ粉末をそのままエステル交換反応に用いても活性が十分に発現しないばかりか、元来が水溶性のリパーゼを油性原料中に均一に分散させることは困難であり、その回収も困難である。このため、従来はリパーゼを何らかの担体、たとえば陰イオン交換樹脂（特許文献１）、フェノール吸着樹脂（特許文献２）、疎水性担体（特許文献３）、陽イオン交換樹脂（特許文献４）、キレート樹脂（特許文献５）等に固定化してエステル化やエステル交換反応などに用いることが一般的である。
しかしながら、リパーゼを担体に固定化すると、リパーゼ活性が低下してしまうので、リパーゼ粉末を用いた各種技術が開発されてきた。
具体的には、不活性有機溶媒の存在下または非存在下、エステル交換反応時に分散リパーゼ粉末粒子の９０％以上を１〜１００μｍの範囲の粒子径に保つように、エステルを含有する原料にリパーゼ粉末を分散させてエステル交換反応を行う方法が提案されている（特許文献６）。又、リン脂質および脂溶性ビタミンを含む酵素溶液を乾燥して得た酵素粉末を用いることが提案されている（特許文献７）。
特開昭６０−９８９８４号公報 特開昭６１−２０２６８８号公報 特開平２−１３８９８６号公報 特開平３−６１４８５号公報 特開平１−２６２７９５号公報 特許第２６６８１８７号公報 特開２０００−１０６８７３号公報
本発明は、リパーゼ活性及び操作性が向上したリパーゼ粉末組成物を提供することを目的とする。
本発明は、又、リパーゼ粉末組成物を用いる油脂のエステル交換方法を提供することを目的とする。
本発明は、又、リパーゼ粉末組成物を用いるエステル化方法を提供することを目的とする。
本発明は、特定の固定化リパーゼの粉砕物をろ過助剤と併用すると、上記課題を解決できるとの知見に基づいてなされたのである。
すなわち、本発明は、シリカ担体に固定化されたサーモマイセス属由来のリパーゼの平均粒子径1μｍ以上で300μｍ未満の粉砕品及びろ過助剤を含有することを特徴とするリパーゼ粉末組成物を提供する。
本発明は、又、シリカ担体に固定化されたサーモマイセス属由来のリパーゼの平均粒子径1μｍ以上で300μｍ未満の粉砕品及びろ過助剤の存在下に、油脂のエステル交換反応を行い、次いで該粉砕品及びろ過助剤を回収し、これらをリサイクルすることを特徴とする油脂のエステル交換方法を提供する。
本発明は、又、シリカ担体に固定化されたサーモマイセス属由来のリパーゼの平均粒子径1μｍ以上で300μｍ未満の粉砕品及びろ過助剤の存在下に、エステル化反応を行い、次いで該粉砕品及びろ過助剤を回収し、これらをリサイクルすることを特徴とするエステル化方法を提供する。
本発明で用いるリパーゼは、サーモマイセス属(Thermomyces sp.)由来のものであって、シリカ担体に固定化された該リパーゼを1μｍ以上で300μｍ未満の平均粒子径に粉砕したものである。ここで、シリカ担体に固定化された該リパーゼの平均粒子径は300〜1000μｍ程度であるのが好ましい。このような固定化リパーゼは、例えば、ノボザイムズA/S社からリポザイムTL-IMとして入手することができる。
このような固定化リパーゼを、通常の粉砕機を用いて、1μｍ以上で300μｍ未満の平均粒子径、好ましくは平均粒子径1〜200μｍ、より好ましくは平均粒子径1〜100μｍ、特に好ましくは平均粒子径20〜100μｍとなるように粉砕するのがよい。ここで、粉砕機としては、乳鉢、せん断摩擦式粉砕機、カッター式粉砕機、石臼（マイコロイダー、マスコロイダー）、コーヒーミル、パワーミル、ピンミル、衝撃式粉砕機（ハンマーミル、ボールミル）、ロール式粉砕機及び気流式粉砕機、ホモジナイザー、超音波破砕機などがあげられる。
一方、本発明で用いるろ過助剤としてはセライトなどの無機ろ過助剤及びセルロースなどの繊維やその粉砕物などの有機ろ過助剤があげられる。これのうち、有機ろ過助剤、特に有機高分子ろ過助剤が好ましく、なかでもセルロースなどが好ましく、日本製紙ケミカル（株）から商品名ＫＣフロックで発売されているもの等があげられる。ろ過助剤も粉状であるのが好ましく、平均粒子径10〜90μｍであるのが好ましい。
上記リパーゼ粉砕品とろ過助剤との質量比は、１/１０〜１０/１であるのが好ましく、特に1/7〜2/1であるのが好ましい。
本発明のリパーゼ粉末組成物は、上記リパーゼ粉砕品及びろ過助剤を含有することを必須とする。
本発明のリパーゼ粉末組成物は、そのまま油脂のエステル交換反応やエステル化反応に用いることができるが、長鎖脂肪酸トリグリセリドと中鎖脂肪酸トリグリセリドとを接触させ、次いで採取することにより、精製することができ、同時にリパーゼ活性を向上させることができる。
ここで用いる長鎖脂肪酸トリグリセリドとしては、構成脂肪酸の炭素数が14〜24のトリグリセリドであるのが好ましく、特に菜種油、大豆油、ヒマワリ油、紅花油、コーン油からなる群から選ばれる植物油であるのが好ましい。
中鎖脂肪酸トリグリセリドとしては、構成脂肪酸の炭素数が6〜12のトリグリセリドであるのが好ましい。このような脂肪酸トリグリセリドは、公知の製法で製造することもできるし、市販品を使用することもできる。市販品としては、例えば日清オイリオグループ（株）から商品名ＯＤＯで販売されている。
長鎖脂肪酸トリグリセリドと中鎖脂肪酸トリグリセリドとを、質量比にして、95：5〜50：50の割合で使用するのが好ましく、リパーゼの全質量に対して２倍〜100倍の質量のトリグリセリドを接触させるのが好ましい。
本発明のリパーゼ粉末組成物を用いるエステル化反応としては、該リパーゼ粉末組成物の存在下に、油脂のエステル化反応を行い、次いでリパーゼ粉末組成物を回収しリサイクルするのが好ましい。
又、シリカ担体に固定化されたサーモマイセス属由来のリパーゼの粒子径1μｍ以上で300μｍ未満の粉砕品及びろ過助剤の存在下に、油脂のエステル化反応を行い、次いで該粉砕品及びろ過助剤を回収し、これらをリサイクルして油脂をエステル化するのも好ましい。
本発明によれば、リパーゼ活性が向上すると共にエステル化反応やエステル交換反応における使用しやすさ（操作性）が向上し、リサイクルして何回もこれらの反応に使用することができるので、工業的規模での油脂のエステル交換などによる油脂の改質に好適に用いることができる。又、本発明の方法によると、風味が向上した油脂を得ることができる。
次に本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１
ノボザイムズA/S社製リポザイムTL-IM５ｇを特殊機化工業（株）製L型マイコロイダーを用いて粉砕した。粉砕したリパーゼの粒子径を堀場製作所社製の粒度分布計LA-500を用いて測定したところ平均粒子径66.4μｍであった。この粉末にろ過助剤としてセルロースパウダー(日本製紙ケミカル：平均粒子径30μｍ)を5ｇ加えてリパーゼ粉末組成物とした。このリパーゼ組成物のエステル交換活性を下記の方法で測定し、相対値で表１に示した。
リパーゼ活性の測定方法
トリオレインとトリカプリリンを１：１（ｗ）の割合で混合した油に、リパーゼ組成物を添加し60℃で反応させた。経時的に10μｌをサンプリングし、ヘキサン1.5ｍｌで希釈後、リパーゼ組成物をろ過した溶液をガスクロマトグラフフィー（GC）用サンプルとした。GC(カラム：DB-１ht)で分析し下式より反応率を求めた。GC条件は、カラム温度：初期150℃、昇温：15℃/分、最終370℃である。
反応率（％）＝{C34area/(C24area+C34area)}×100
式中、C24はトリカプリリン、C34はトリカプリリンの１つの脂肪酸がオレイン酸に置き換わったものを示し、areaはそれらのエリア面積である。各時間における反応率に基づき、解析ソフト（origin ver.6.1）により反応速度定数ｋ値を求めた。
リパーゼ活性はリポザイムTL-IMのｋ値を100とした時の相対活性で表した。
実施例２
ノボザイムズA/S社製リポザイムTL-IM５ｇを乳鉢を用いて粉砕した。粉砕したリパーゼの粒子径を堀場製作所社製の粒度分布計LA-500を用いて測定したところ平均粒子径は52.1μｍであった。この粉末にろ過助剤としてセルロースパウダー(日本製紙ケミカル)を2.5ｇ加えてリパーゼ粉末組成物とした。このリパーゼ組成物のエステル交換活性を実施例１と同様の方法で測定し、相対値で表１に示した。
実施例３
ノボザイムズA/S社製リポザイムTL-IM5ｇに菜種油50ｇを加え、ドレメル社製のホモジナイザー（Multipro395）を用い氷冷下、12500rpm.で3分間粉砕した。粉砕したリパーゼの粒子径を堀場製作所社製の粒度分布計LA-500を用いて測定したところ、平均粒子径は91.5μｍであった。ここに、ろ過助剤としてセルロースパウダー（日本製紙ケミカル）を5ｇ加え、菜種油を減圧ろ過しリパーゼ組成物を得た。このリパーゼ組成物のエステル交換活性を実施例１と同様の方法で測定し、相対値で表１に示した。
表１
Figure 0005260960
実施例４
実施例１で得られたリパーゼ組成物5ｇに対し菜種油90ｇ及びＯＤＯ(日清オイリオグループ株)10ｇを添加して25℃で5時間攪拌した後ろ過してリパーゼ組成物を回収した。
次いでＯＤＯ(日清オイリオグループ株)150ｇ及び菜種油(日清オイリオグループ株)850ｇに、上記の方法により前処理したリパーゼ組成物0.5％を添加して50℃で15時間攪拌してエステル交換反応を行った。エステル交換率を経時的に求め、反応の進行を確認した。尚、エステル交換率は、ガスクロマトグラフィーを用いてグリセリド組成を分析し、測定試料中におけるエステル交換反応物の比率を算出して求めた。本実施例およびリポザイムTL-IM（粉砕前）のエステル交換率の変化を図１に示す。
反応後リパーゼ組成物をろ過して回収した。得られた油を常法で脱酸、脱色及び脱臭しエステル交換油を精製した。得られたエステル交換油の風味を訓練されたパネラーで評価した。その結果、菜種油及びＯＤＯで前処理していないリパーゼ組成物を用いて同様にエステル交換して得られたエステル交換油に対して、有意に良好なものであった。
また、回収した酵素を用いエステル交換反応を行ったところ、問題なく10回リサイクルすることが出来た。
実施例５
ノボザイムズA/S社製リポザイムTL-IM 1Kgをホソカワミクロン（株）社製のピンミル（ファインインパクトミル100UPZ）を用い、17600rpmにて粉砕した。粉砕したリパーゼ粒子径を堀場製作所社製の粒度分布計LA-500を用いて測定したところ、平均粒子径は13.8μｍであった。この粉末にろ過助剤としてセルロースパウダー（日本製紙ケミカル：平均粒子径30μｍ）を1ｋｇ加えてリパーゼ粉末組成物とした。
実施例６
実施例５で得られたリパーゼ組成物５ｇに対して菜種脱色油90ｇおよびODO（日清オイリオグループ（株）社製）10ｇを添加して60℃で２時間攪拌した後、ろ過してリパーゼ組成物を回収した。このリパーゼ組成物のエステル交換活性を実施例１と同様の方法で測定し、相対値で表２に示した。
実施例７
実施例５で得られたリパーゼ組成物５ｇに対して菜種脱色油90ｇおよびODO（日清オイリオグループ（株）社製）10ｇを添加して室温で24時間攪拌した後、ろ過してリパーゼ組成物を回収した。このリパーゼ組成物のエステル交換活性を実施例１と同様の方法で測定し、相対値で表２に示した。
実施例８
実施例５で得られたリパーゼ組成物５ｇに対して菜種脱色油50ｇおよびODO（日清オイリオグループ（株）社製）50ｇを添加して室温で24時間攪拌した後、ろ過してリパーゼ組成物を回収した。このリパーゼ組成物のエステル交換活性を実施例１と同様の方法で測定し、相対値で表２に示した。
表２
Figure 0005260960
本発明のリパーゼ粉末組成物（実施例４）及び粉砕前の固定化リパーゼ（リポザイムTL-IM）を用いた場合のエステル交換率の変化を示す。

Claims (9)

  1. シリカ担体に固定化されたサーモマイセス属由来のリパーゼの平均粒子径1μｍ以上で300μｍ未満の粉砕品及びろ過助剤を含有することを特徴とするエステル交換用又はエステル化用リパーゼ粉末組成物。
  2. 粉砕品の平均粒子径が1〜200μｍである請求項１記載の組成物。
  3. 粉砕品の平均粒子径が1〜100μｍである請求項２記載の組成物。
  4. 粉砕品とろ過助剤との質量比が１/１０〜１０/１である請求項１〜３のいずれか１項記載の組成物。
  5. ろ過助剤がセルロースである請求項１〜４のいずれか１項記載の組成物。
  6. ろ過助剤が粉状である請求項１〜５のいずれか１項記載の組成物。
  7. ろ過助剤の平均粒子径が10〜90μｍである請求項６記載の組成物。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項記載のリパーゼ粉末組成物の存在下に、油脂のエステル交換反応を行い、次いでリパーゼ粉末組成物を回収しリサイクルすることを特徴とする油脂のエステル交換方法。
  9. シリカ担体に固定化されたサーモマイセス属由来のリパーゼの平均粒子径1μｍ以上で300μｍ未満の粉砕品及びろ過助剤の存在下に、エステル化反応を行い、次いで該粉砕品及びろ過助剤を回収し、これらをリサイクルすることを特徴とするエステル化方法。
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