JPH03168091A - 糖脂肪酸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』Ｌ辷＠主四Ｌ圧夏一 本発明は、リパーゼを用いた酵素反応で糖類と脂肪酸類
とから効率よく糖脂肪酸エステルを製造１ する方法に関する。

従　の　　　び　明が　　しようとする従来、リパーゼ
は脂肋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、エステルを合成したり
、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
ル合戊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戊、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．Ａｌｌｌ．　Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１０８，５６
３８（１９８６）；Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１
１０，５８４　（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ィダシリンドラセ（Ｃａｎ
ｄｉｄａ　ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ）から変異誘導され
るリパーゼを使用している。なお、上掲文献においては
、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、効率の点で問題
を有していた。

また、これら公知の方法は、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３ を得ることはできないものであった。

これに対し、先に出願人は，炭素数６〜２２の飽和もし
くは不飽和脂肪酸又は該脂肪酸と炭素数ｌ〜３の低級ア
ルコールとのエステルと、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の混合物に有機溶
媒の存在下で耐熱性固定化リパーゼを作用させることに
より糖モノ脂肪酸エステルを高い合或到達率及び含有率
で合威し得る糖モノ脂肪酸エステルの製造方法を提案し
た（特願平１−２１０４９５号）が、これらの方法にお
いても、更に反応率を向上させて効率よく反応を行なう
ことが望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、原料糖類を
有効に使用することにより、反応率が高く、効率のよい
糖脂肪酸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４ 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工〜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エステルを製
造するに際し、上記糖類を６０℃以上の有機溶媒に溶解
させて使用すると共に、反応を６０℃以上の温度で行な
う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、糖類を有効
に使用して高反応率で糖脂肪酸エステルを合或するため
には、糖類を６０℃以上で有機溶媒に溶解すること、か
つ反応をこの溶解状態を保つ６０℃以上の有機溶媒系で
行なうことが効果的，であることを知見したものである
。

この場合、上記特開昭６２−１０７７９１号公報では、
リパーゼの活性化に必要な水分（０．２〜１．０％程度
）を含む非水溶媒中での製造法を提案しているが、この
方法では糖類の非水溶媒中への溶解度が低く、十分な反
応速度が得られてい５ ないものであり、また特開昭６２−１９５２９２号公報
は、糖類の溶解度を高める方法として、水に溶解した糖
類を基質として使用し、反応系から徐々に水分を除去し
つつエステル交換反応を行なう方法を提案しているが、
この方法はエステル合或反応より加水分解反応が優先し
てしまい、長時間の加温、放置を行なわないと十分な反
応率が得られない。

これに対し、本発明によれば、かかる従来法の欠点が解
消され、短時間で高い反応率が達成されるものである。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

本発明において、糖脂肪酸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。

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、
脂肪酸としてカブロ６ー 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
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７一 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，マンノヘプッロース，グルコヘ
プツ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８ 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。

上記脂肪酸又はそのエステルと上記糖類との混合比は、
脂肪酸又はそのエステル１モルに対して糖類を０．０２
〜５０モル、特に０．１〜１０モルとすることが望まし
いが、糖類１モルに対し脂肪酸又はそのエステルをｌモ
ルを越えて使用することにより、モノエステルを効率的
かつ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リパーゼを用いても
よく、例えば上述した微生物由来のアルカリ性リパーゼ
やキャンディダ・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、モノエステル含量の高
い糖脂肪酸エステルを得る場合は、特願平１−２１０４
９５号９一 で示したように、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−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９，５％
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（Ｃａｎｄ
ｉｄａ　ａｎｔａｒｃｔｉｃａ）由来の耐熱性リパーゼ
（　ｓ　ｐ　−　３　８　２　，　Ｎ　Ｏ　Ｖ　Ｏ社製
）、ムコール・マイハイ（Ｍｕｃｏｒ　ｍｉｅｈｅｉ）
由来の耐熱性リパーゼ（Ｌｉｐｏｚｙｍｅ　，　Ｎ　Ｏ
　Ｖ　Ｏ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戒する菌体（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１０− 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，カチオン交換梱脂等の合或高分子
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成高分子物質、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
渾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１ｏＯ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−３−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ｅ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
。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鎖長、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、本発明においては糖類を上記有機
溶媒に６０℃以上、好ましくは６０〜２００℃、更に好
ましくは８０〜１２０℃で溶解させて使用するもので、
その方法としては、１３− 例えば糖類を６０℃以上に加温した有機溶媒に溶解し、
これを６０℃以上に加温した脂肪酸類とリパーゼとの混
合系に混合する方法、６０℃以上に加温した有機溶媒を
糖類と脂肪酸類とリパーゼとの混合系に加え、糖類を溶
解させる等の方法が採用される。

また、本発明では、酵素反応を６０℃以上、特に６０〜
１２０℃の温度で反応させるもので、これにより短時間
（４〜２４時間程度）で高反応率において反応を完結す
ることができる。なお、かかる高温の反応でも特に耐熱
性固定化リパーゼを使用すれば酵素失活がないも、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−１４ 炭素数１〜３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成反応を行なうことができ
る。

なお、反応終了後は、反応混合物から糖脂肪酸エステル
を適宜な方法で分離、回収することができるが、この場
合糖類は反応混合物を冷却、炉過するか、反応混合物を
水で処理して糖類を水相に移行することにより、分離す
ることができる。なお、リパーゼも炉過により分離、除
去することができ、これらの分離、回収された糖類やリ
バーゼは再使用することができる。また、脂肪酸類は、
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等の
脂肪酸類を溶解し、糖脂肪酸エステルが不溶の有機溶媒
を使用し、洗浄法、抽出法、カラム法、再結晶法等の適
宜な方法を採用して、糖脂肪酸エステルから脂肪酸類を
分離、除去することができる。

又咀生羞果 本発明によれば、糖類を６０℃以上の有機溶媒に溶解し
て使用し、かつこの溶解状態を保つ６０℃以上の温度で
反応を行なうようにしたことにより、反応率が高く、短
時間で糖脂肪酸エステルを合或することができる。

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１〕 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２．５Ｑを加え、更にキャンデダ・アン
タークティカ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ｓｐ−３８２，ＮＯＶＯ
社）Ｌｏｇを加えた後、脱メタノール剤としてモレキュ
ラーシーブス５Ａ　５００ｇを用い、２４時間撹拌下に
加熱還流した。

次に、反応液０．５ｍＱを５−のスクリュー管に採り、
ピリジン２．５−を加え、更に内部標準物質としてｎ−
テトラデカン１０一を加え、十分に混合した後、炉過し
、炉液↓一にアセチル化剤として無水酢酸１ｍｌｌを添
加し、６０℃で３０分間反応させた。

反応液ＩＩＡをガスクロマトグラフィーにより分析し、
生或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１７一 が９８％の純度、９５％の生成率で得られた。

〔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。

１８

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エステ
   ルを製造するに際し、上記糖類を６０℃以上の有機溶媒
   に溶解させて使用すると共に、反応を６０℃以上の温度
   で行なうことを特徴とする糖脂肪酸エステルの製造方法
   。