JPH03168090A - 糖脂肪酸モノエステルの製造方法 - 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】 産粟圭生社且立見 本発明は、リパーゼを用いた酵素反応で糖類と脂肪酸類
とから糖脂肪酸エステルを製造するに際し、モノエステ
ルを選択的に合或することができる糖脂肪酸モノエステ
ルの製造方法に関する。

従来の技術及び　明が　　しようとする従来、リパーゼ
は脂肪又は高級脂肪酸のエステルを加水分解する酵素で
あることが知られているが、リパーゼはまた適当な条件
下で加水分解の逆反応を起こし、エステルを合或したり
、エステル交換反応を行なうことが知られている。

しかし、これらの酵素反応を水溶液中で行なうとエステ
ル合成反応の場合は逆反応であるエステルの加水分解が
優先する。また、エステル交換反応の場合も、原料及び
生或物のエステルの加水分解反応が生じ、反応率が低下
する。

このため、実質的に水を含まない有機溶媒系での反応が
望まれ、エステルの加水分解を避けるため、水を殆ど含
有しない有機溶媒中でのエステル合或、エステル交換反
応を酵素法で実施することが提案されている（特開昭６
１−２６８１９２号公報；同６２−１０７７９号公報；
　Ｊ．Ａｍ．　Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１０８，５６３８
（１９８６）；Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１０
，５８４　（１９８８））　。この場合、２− 特開昭６１−２６８１９２号公報の提案では微生物由来
のアルカリ性リパーゼを使用し、特開昭６２−１０７７
９号公報の提案ではキャンデイダ・シリンドラセ（Ｃａ
ｎｄｉｄａ　ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ）から変異誘導さ
れるリパーゼを使用している。なお、上掲文献おいては
、いずれも構造の複雑な活性エステルを用いて反応率の
向上を図ることが行なわれている。

しかしながら、これらの公知の方法は、例えば上掲文献
に記載の方法ではモノエステル含有量を高めるために特
別な基質を用いており、通常の脂肪酸やその低級アルコ
ールエステルでは十分な反応率を与えることができず、
また特開昭６１−２６８１９２号公報に記載の方法では
モノ体を選択的に得ることはできないもので、上述した
従来の方法ではいずれも通常の脂肪酸やその低級アルコ
ールエステルと糖類とを反応させた場合、十分な反応率
で高いモノエステル含有率を有する糖脂肪酸エステルを
得ることはできないものであった。

なお、従来、化学合戒法により酸クロライド等−３− のアシル化剤を使用して糖類のエステル化を行なう方法
（Ｃｈｅｍ．　Ｐｈａｒｍ．　Ｂｕｌｌ，　２　７　（
　１　１　）　，２６６１　（１９７９））が報告され
ているが、この方法もアシル化剤と糖類とを等モル使用
してもポリエステル体が多量に副生じ、モノエステルを
選択的に得ることができない。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、効率よくエ
ステル合戒又はエステル交換反応を行なうことができ，
高い反応率でモノエステルを選択的に合或することがで
きる糖脂肪酸モノエステルの製造方法を提供することを
目的とする。

を　　するための　　　び 本発明は、上記目的を達或するため、置換基を有しない
炭素数５〜７の単糖類、ヘキソースからなる２糖類及び
炭素数４〜６の糖アルコールより選ばれる糖類と、炭素
数６〜２２の飽和及び不飽和脂肪酸並びに該脂肪酸と炭
素数１〜３の低級アルコールとのエステルより選ばれる
脂肪酸類とをリパーゼを用いて実質的に水を含まない有
機溶媒の存在下で糖脂肪酸モノエステルを製造するに際
−４− し、原料糖類１モルに対して原料脂肪酸類を１モルを越
えるモル比で使用するようにしたものである。

即ち、本発明者は種々検討を行なった結果、このように
脂肪酸類を糖類に対して過剰モル使用することにより、
モノエステルが優先的に得られること、また特に、本出
願人は上記反応系においてリパーゼとして耐熱性固定化
リパーゼを使用することにより、糖脂肪酸モノエステル
を高い合成到達率及び含有率で得る糖脂肪酸モノエステ
ルの製造方法を提供した（特願平１−２１０４９５号）
が、この方法において、糖類に対して過剰モルの脂肪酸
類を用いれば，更に短時間のうちにモノエステルのみが
高収率で得られることを知見し、本発明をなすに至った
ものである。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

本発明において、糖脂肪蒙モノエステルは出発原料とし
て脂肪酸またはそのエステルと糖類とを使用し、リパー
ゼによる酵素反応を利用して製造する。

−５− ここで、本発明に使用する脂肪酸は、炭素数６〜２２の
飽和もしくは不飽和で直鎖もしくは分岐鎖脂肪酸であり
、このような脂肪酸であれば、水酸基，カルボニル基，
フェニル基等で置換されたものでもよい。具体的には、
脂肪酸としてカプロン酸，ソルビン酸，カプリル酸，カ
ブリン酸，ラウリン酸，ミリスチン酸，パルミトレイン
酸，パルミチン酸，ステアリン酸，イソステアリン酸，
オレイン酸，リノール酸，リノレン酸，エイコサン酸，
ドコサン酸，ドコセン酸，アラキドン酸，リシノレイン
酸，ジヒドロキシステアリン酸等を使用することができ
る。

更に、脂肪酸のエステルとしては、上記炭素数６〜２２
の脂肪酸と炭素数１〜３の低級アルコール、例えばメタ
ノール，エタノール，プロパノールとのエステルを使用
するものであり、具体的にはカプロン酸メチル，カプロ
ン酸エチル，カブリン酸メチル，カブリン酸エチル，ラ
ウリン酸メチル，ラウリン酸エチル，ラウリン酸プロビ
ル，ミリスチン酸メチル，ミリスチン酸エチル，ミリス
一Ｇ− チン酸プロビル，パルミチン酸メチル，パルミチン酸エ
チル，パルミチン酸プロビル，ステアリン酸メチル，ス
テアリン酸エチル，ステアリン酸プロビル，オレイン酸
メチル，オレイン酸エチル，オレイン酸プロビル，リノ
ール酸メチル，リノール酸エチル，リノール酸プロビル
，リノレン酸メチル，リノレン酸エチル，リノレン酸プ
ロビル，エイコサン酸メチル，アラキドン酸メチル，ド
コサン酸メチル，ドコセン酸メチル等が例示される。

また、本発明で用いる糖類は、置換基を有しない炭素数
５〜７の単糖類，ヘキソースからなる２糖類及び炭素数
４〜６の糖アルコールより選ばれる１種又は２種以上で
ある。

ここで、単糖類としては、炭素数５の単糖として、アラ
ビノース，リボース，キシロース，リキソース，キシル
ロース，リブロース，２−デオキシリボース等が挙げら
れ、炭素数６の単糖として、グルコース，ガラクトース
，フラクトース，マンノース，ソルボース，タロース，
２−デオキシグルコース，６−デオキシガラクトース，
６−デオ−７一 キシマンノース，２−デオキシガラクトース等が挙げら
れ、炭素数７の単糖として、アロヘプッロース，セドヘ
プツロース，マンノヘプツロース，グルコヘプッロース
等が挙げられる。

また、ヘキソースからなる２糖類としては、マルトース
，シュクロース，ソホロース等が挙げられる。

更に、糖アルコールとしては、エリスリトール，リビト
ール，キシリトール，アリトール，ソルビトール，マン
ニトール，ガラクチトール等が挙げられる。

この場合、本発明は上記脂肪酸類と糖類とを反応させる
に際し、糖類１モルに対し脂肪酸類を１モルを越えるモ
ル比、好ましくは糖類１モルに対し脂肪酸類をｌモルを
越え５０モル以下の範囲、より好ましくは１．５〜２０
モル、特に２〜８モルの範囲で使用するもので、これに
より糖脂肪酸モノエステルを選択的に得ることができる
。

本発明の酵素反応で使用するリパーゼは，従来よりこの
種の酵素反応に用いられるいずれのりパ−８− ーゼを用いてもよく、例えば上述した微生物由来のアル
カリ性リパーゼやキャンデイダ・シリンドラセから変異
誘導されるリパーゼ等を挙げることができるが、モノエ
ステルを得る点から特願平１−２１０４９５号で示した
固定化した耐熱性リパーゼを用いることが推奨される。

ここで、耐熱性リパーゼとしてはリパーゼ粉末５０■を
０．４成のリン酸バッファ一（０．１Ｍ，ｐＨ７）に溶
解し、７０℃で３０分間加熱した後の残存活性が４０％
以上、好ましくは８０％以上、更に好ましくは９５％以
上の耐熱性を有するものであれば種々のものを使用でき
、例えばキャンディダ・アンタークティカ（Ｃａｎｄｉ
ｄａ　ａｎｔａｒｃｔｉｃａ）由来の耐熱性リパーゼ（
ｓ　ｐ−３８２，ＮＯＶＯ社製）、ムコール・マイハイ
（Ｍｕｃｏｒ　ｍｉｅｈｅｉ）由来の耐熱性リパーゼ（
Ｌｉρｏｚｙｍｅ，　Ｎ　Ｏ　ＶＯ社製）などが好適に
用いられるが、勿論これらに限られるものではない。

なお、これらの耐熱性リパーゼは精製品でも粗製品でも
よく、更に耐熱性リパーゼを生或する菌ー９一 体（処理菌体、休止もしくは静止菌体）の乾燥品を使用
することもできる。

また、上記耐熱性リパーゼの固定化方法としては、担体
結合法、架橋法、包括法のうちいずれの方法を採用して
もよいが、特に担体結合法が好適に採用できる。

この場合、固定化担体として具体的には、活性炭，多孔
性ガラス，酸性白土，漂白土，カオリナイト，アルミナ
，シリカゲル．ベントナイト，ヒドロキシアパタイト，
リン酸カルシウム，金属酸化物等の無機物質、デンプン
，グルテン等の天然高分子化合物、ポリエチレン，ポリ
プロピレン，フェノールホルマリン樹脂，アクリル樹脂
，アニオン交換樹脂，カチオン交換樹脂等の合或高分子
物質などを挙げることができるが、本発明では特に物理
的形態として多孔性を有する合或高分子物質、例えば多
孔性ポリエチレン，多孔性ポリプロピレン，多孔性フェ
ノールホルマリン樹脂，多孔性アクリル樹脂が最も好ま
しく用いられる。なお、本発明では、酵素の活性発現を
阻害しないものでー１０ あれば上記以外の種々の固定化担体を使用しても何ら差
し支えない。

更に、固定化担体に対し固定化されるリパーゼ量は通常
固定化担体１ｇに対して０．１〜５００■の蛋白質量、
特にリパーゼが蛋白質中に２〜５０％程度含まれている
蛋白質を固定化したものが好適である。

本発明において、リパーゼの使用量は特に限定されない
が、上記脂肪酸又はそのエステルｌ００重量部に対し０
．１〜１００００重量部、好ましくは１〜２０００重量
部の範囲とすることができる。

本発明では、上記脂肪酸又はそのエステルと糖類とのリ
パーゼを用いた酵素反応は実質的に水を含まない有機溶
媒の存在下で行なう。

有機溶媒としては、第２級又は第３級アルコールが好ま
しく、例えば２，４−ジメチル−３−ペンタノール，２
，６−ジメチル−４−ヘプタノール，第３級ブチルアル
コール，第３級アミルアルコール，ジアセトンアルコー
ル，３−メチルー３一ペンタノール，３−エチル−３−
ペンタノール，３−プロビル−３−ペンタノール，２−
メチル−２−ヘキサノール，２−エチル−２−ヘキサノ
ール等を使用することができる。また、ベンゼン，トル
エン，キシレン，フェノール等の芳香族炭化水素類、ア
セトン，メチルエチルケトン等のケトン類、ジメチルエ
ーテル，ジエチルエーテル，ジオキサン等のエーテル類
、ｎ−ヘキサン，ｎ−オクタン，イソオクタン等の脂肪
族炭化水素類、シクロペンタン，シクロヘキサン等の脂
環式炭化水素類、四塩化炭素，クロロホルム，二塩化メ
チレン等のハロゲン化炭化水素類なども好適に用いられ
るほか、糖類の良溶媒であるピリジン，ジメチルホルム
アミド，ジメチルアセトアミド，キノリン等の含窒素溶
媒類やジメチルスルホキシド等の含硫黄溶媒類などを使
用することもできる。なお、これらの溶媒はその１種を
単独で使用してもよく、２種以上の混合溶媒として用い
てもよい。

上記有機溶媒の使用量は、有機溶媒の種類、脂肪酸又は
そのエステルの炭素鋲長、反応温度等により左右される
が、好ましくは反応系全体の１０〜９９重量％、特に６
０〜８０重量％である。

上記脂肪酸又はそのエステルと糖類とをリパーゼを用い
て酵素反応させる際、反応条件は適宜調整し得、低温で
も反応は進行するが、特に耐熱性固定化リパーゼを使用
する場合、反応速度を速めるため、４０℃以上、特に６
０〜１２０℃の温度で反応させることが好ましく、この
温度条件で反応を行なうと２４時間程度で反応を完結す
ることができる。この場合、糖類はその利用効率を高め
る点から上記有機溶媒に６０℃以上の温度で溶解して使
用することが好ましい。なお、かかる高温の反応でも耐
熱性固定化リパーゼの使用により酵素失活がないもので
ある。

更に、本発明方法により糖脂肪酸モノエステルを製造す
る際は、例えばリパーゼをカラムに充填して基質液を通
す方法（充填力ラム式）、基質液とリパーゼを反応槽に
導入し、撹拌、振盪により反応を行なう方法（回分式）
、前記回分式で反応を連続的に行なう方法（連続撹拌槽
式）等を採用−１３ して行なうことができる。

また、本発明方法では、酵素反応により水又は炭素数■
〜３の低級アルコールが副生ずるが、この場合、この副
生物の系中濃度が０．５重量％以下、特に０．１重量％
以下となるように副生物を除去することが効率良く反応
を進めるために好ましい。これら副生物を除去する方法
としては、例えばゼオライト，モレキュラーシーブス，
芒硝等を反応系外及び／又は反応系内で用いて吸着除去
する方法、乾燥空気や不活性ガスを反応槽中に導入して
気体中に蒸発させて除去するか、あるいは反応槽内を減
圧にし、蒸発させて反応槽外に排出する方法等が挙げら
れ、これら除去方法を前述の酵素反応装置と適宜組み合
わせると効率良く合戒反応を行なうことができる。

なお、本発明は上述したように糖類エモルに対して１モ
ルを越える脂肪酸類を使用するであるが、反応混合物中
に含まれる未反応脂肪酸類はこれを分離、回収し、再使
用することができる。

この場合、脂肪酸類を分離、回収する方法としては、反
応混合物を上記脂肪酸類を溶解し、糖脂肪酸エステルが
不溶な有機溶媒で処理して、脂肪酸類と糖脂肪酸エステ
ルとを分離する方法が好適に採用される。

ここで、脂肪酸類を溶解し糖脂肪酸エステルが不溶な有
機溶媒としては、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−へ
ブタン、２−メチルへブタン、ｎオクタン、イソオクタ
ン等の飽和炭化水素類、２−ヘキセン、２−オクテン等
の不飽和炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等
の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等
のケトン類などを挙げることができる。これらの溶媒に
脂肪酸類を移行して回収することが好ましい。

上記有機溶媒による処理は、反応系よりリパーゼもしく
は未反応グルコースを除去した後、反応混合物中の有機
溶媒を留去し或いは場合によって留去せずにそのまま行
なうことができ、処理方法としては洗浄法、抽出法、カ
ラム法、再結晶法等の適宜な方法が単独で又は組み合わ
せて採用される。なお、使用する有機溶媒の量も適宜選
定されるが、通常反応混合物の固形分に対し２〜５０倍
量（重量比）である。また、処理は室温でも十分である
が、加温した有機溶媒を使用することができ、有機溶媒
の還流温度での処理も可能である。

このように有機溶媒で処理することにより分離された脂
肪酸類は、これを回収し、上記反応に再使用することが
できる。

また、脂肪酸類が分離された糖脂肪酸エステルは、その
ままでも十分使用可能であるが、目的により再結晶法、
カラム法、晶析法等の方法により精製することができる
。この場合、その精製は脂肪酸類が分離されているので
容易に行なうことができる。

なお、リパーゼ、また反応混合物中の糖類は室温又はそ
れ以下の温度で析出するので、これらは炉過により容易
に分離、除去することができる。

従って、上記有機溶媒処理の前に反応混合物を冷却、炉
過し、リパーゼや糖類を分離することが好ましい。なお
、このように分離された固定化リパーゼや糖類はそのま
ま再使用することができる。

また、糖類は反応混合物を水で処理することにより、糖
類を水相に移行させ、分離、回収することができるので
、この方法を採用し、或いは上記した炉過法と組み合わ
せて糖類を反応混合物から除去しておくことができる。

見映夏羞果 本発明によれば、糖類に対し過剰モルの脂肪酸類を用い
たことにより、リパーゼによる酵素反応により糖脂肪酸
モノエステルを高生或率でしかも選択的に得ることがで
き、また反応の効率化が図られるものである。　以下、
実施例と比較例を示して本発明を具体的に説明するが、
本発明は下記実施例に制限されるものではない。

〔実施例工〕

グルコース１００ｇ（０．５６モル）とカブリン酸メチ
ル５１５ｇ　（２．７８モル）との混合物に第３級ブチ
ルアルコール２．５氾を加え、更にキャンデダ・アンタ
ークティヵ由来の耐熱性リパーゼをアクリル樹脂に固定
化したもの（固定化リパーゼｓ　ｐ　−　３　８　２　
，　ＮＯＶＯ社）Ｌｏｇを加えた後、−１７ー 脱メタノール剤としてモレキュラーシーブス５Ａ５００
ｇを用い、２４時間撹拌下に加熱還流した。

次に、反応液０．５ｍＱを５ｒｒｌ１のスクリュー管に
採り、ピリジン２．５ｍｉｌを加え、更に内部標準物質
としてｎ−テトラデカン１０ｌＩ！ｌを加え、十分に混
合した後、炉過し、炉液１社にアセチル化剤として無水
酢酸１ｍＱを添加し、６０℃で３０分間反応させた。

反応液ＩＩＩｆｔをガスクロマトグラフィーにより分析
し、生成するグルコース脂肪酸エステルの重量パーセン
トを測定した。

その結果、グルコースモノ力プリン酸エステルが９８％
の純度、９５％の生或率で得られた。

〔実施例２〜８〕 第１表に示す原料を使用し、同表の条件で実施例１と同
様にして糖脂肪酸エステルを製造した。

結果を同表に示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、置換基を有しない炭素数５〜７の単糖類、ヘキソー
   スからなる２糖類及び炭素数４〜６の糖アルコールより
   選ばれる糖類と、炭素数６〜２２の飽和及び不飽和脂肪
   酸並びに該脂肪酸と炭素数１〜３の低級アルコールとの
   エステルより選ばれる脂肪酸類とをリパーゼを用いて実
   質的に水を含まない有機溶媒の存在下で糖脂肪酸モノエ
   ステルを製造するに際し、原料糖類１モルに対して原料
   脂肪酸類を１モルを越えるモル比で使用することを特徴
   とする糖脂肪酸モノエステルの製造方法。