JPH03168092A - 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】 産遠一ヒ＠末』じ辷訪 ｌ 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、原料糖類と
リパーゼとを確実に分離、回収し、再使用して、効率的
かつ安価に糖脂肪酸エステルを合成することができる糖
脂肪酸エステルの製造方法に関する。

の　　　び　　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
ルを合威したり、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２ 合戒、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６１−２６８１９２号公報；同６　
２　−　１　０　７　７　９号公報；　Ｊ．　Ａｍ．　
Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１０８．５６３８（１９８６）；
Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１０，５８４　（１
９８８））．この場合、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６２−１０７７９号公報の提案ではキャンディ
ダ・シリンドラセ（Ｃａｎｄｉｄａ　ｃｙｌｉｎｄｒａ
ｃｅａ）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、これらの公知方法は、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
６↓−２６８１９２３ 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。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バーゼを作用させる
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
含有率で合或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、更に効率よく経済的に反応を行なうこと
が望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、原料糖類と
リパーゼとを反応混合物から回収して再４ 使用することにより、効率のよい経済的な糖脂肪酸エス
テルの製造方法を提供することを目的とする。

課　を解決するための手　　び 本発明は、上記目的を達戊するため、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エステルを製造するに際し、
反応が６０〜９５％進行した時点で原料糖類とリパーゼ
とをろ過により反応混合物から分離、回収すると共に、
この分離、回収した糖類とリパーゼとを新たな反応系に
添加し、再使用するようにしたものである。

即ち、糖類は室温では反応系の有機溶媒に溶解し難く、
有機溶媒に溶解する場合は加温する必要がある。従って
、反応が６０〜９５％進行した反応混合物を室温又はそ
れ以下の温度に冷却することにより、糖類が容易に析出
し、炉取、回収することができると共に、同様に炉取さ
れたリパーゼは酵素活性の低下がなく、新たな反応系に
有効に使用し得る。

従って、本発明によれば、糖類及びリパーゼを確実かつ
簡単に回収して再使用することができ、経済的な効率の
よい糖脂肪酸エステルの合或が達威される。

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１〜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，７ 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
，フラグ１−−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、アロヘプツロー
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、マルトース
，シュクロース，ソホロース等が挙げられる。

−８ 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１モ
ルを越えて使用することにより、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。

９ ここで、耐熱性リパーゼとしてはリパーゼ粉末５０■を
０．４１ＩＩＱ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（Ｃａ
ｎｄｉｄａ　ａｎｔａｒｃｔｉｃａ）由来の耐熱性リパ
ーゼ（ｓｐ−３８２，ＮＯＶＯ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或する菌体（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。

１０ 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成高分子
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１００重量部に対しＯ
、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−
メチルー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、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−１３ るため、４０℃以上、特に６０〜１２０℃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６
０℃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１４ー 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。

而して、本発明は、上記の反応が６０〜９５％に達した
時点で反応を停止し、その反応混合物を炉過して、未反
応原料糖類と固定化リパーゼを分離する。

この場合、反応率を６０〜９５％とする理由は、反応系
中に未反応糖類を残存させることにより、糖類の酵素安
定化作用を利用し、リパーゼを安定にしかも長時間繰返
し使用（回分反応）もしくは連続使用するためである。

即ち６０〜９５％に達するまでの時間当たりの反応率が
高く、酵素の耐久性を考えた場合にもっとも効率よく酵
素を活用できるものである。

反応混合物を炉過し、糖類とリパーゼを炉取するに際し
ては、反応混合物を室温もしくはそれ以下の温度に冷却
し、糖類を十分に析出させた後，炉過することが好まし
い。なお、炉過操作は常法に従って行なうことができる
。

このように反応混合物から炉取、分離された糖類とリパ
ーゼはそのまま再使用することができ、新たな反応系に
添加して上述した反応を繰り返すことができる。この際
、不足分の糖類、更にはりパーゼを別途添加することが
できる。

なお、糖類は反応混合物を水で処理することにより除去
することもできる。従って、上記炉過処理により糖類と
固定化リパーゼとを分離後、溶媒を留去した反応混合物
を水で処理して、反応混合物中に少量残存する糖類を水
相に移行することにより、除去することができ、水相に
移行した糖類はこれを乾燥後、上記炉過処理で分離、回
収した糖類と合わせて再使用することができる。

また、上述したようにして糖類及びリバーゼが分離、除
去された反応混合物は、適宜な方法により精製し、モノ
エステルとジエステル、トリエステル等のポリエステル
とを分離することができるが、この場合、まず反応混合
物を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、除去し、次いで糖脂肪酸エステルの分離、精
製を行なうことが好ましい。この際、反応混合物は糖類
及びリパーゼが除去されているので、糖脂肪酸エステル
と脂肪酸類との分離、糖のモノ脂肪酸エステルの回収が
容易に行なわれる。

１７一 応混合物から糖類とリパーゼとを簡単かつ確実に分離、
回収し、これを再使用するので、効率のよい経済的な糖
脂肪酸エステルの合或が達或される。

以下、実施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↓Ｏ．Ｏｇ　（５５．５ミリモル）とカブリ
ン酸メチル５１．５ｇ　（２７６、４ミリモル）との混
合物に第３級ブチルアルコール２５０一を加え、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（［ｉ！ｉｔ定化リパーゼ
ｓ　ｐ−３８２，ＮＯＶＯ社）１ｇ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　　１００ｇ
を用い、８時間撹拌下に加熱還流した。

反応混合物を室温に冷却後、未反応グルコース及び固定
化リパーゼを炉過により回収した。

分取した炉液より溶媒を留去して得られる固形物をｎ−
ヘキサンで洗浄、炉過すると、この炉過１８一 残渣としてグルコース力プリン酸エステルの白色粉末１
２．ｏｇが得られた。

なお、反応液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の重量％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
、６５％の生或率で得られた。

前記回収固定化リパーゼ１ｇ及びグルコース３ｇに新た
にグルコース７．０ｇ　（３８．９ミリモル）とカブリ
ン酸メチル５１．５ｇ　（２７６．４ミリモル）を加え
、モレキュラーシーブス５Ａ（１００ｇ）でメタノール
を除去しつつ８時間加熱還流し、ガスクロマトグラフィ
ーにより目的物を分析した結果、純度９７％のグルコー
スモノ力プリン酸エステルが７０％の生或率で得られた
。

同様の操作を５回繰り返したがそれぞれ次のような結果
が得られた。

３回目　　純度９７％，　生或率６８％４回目　　純度
９８％，　生成率７３％５回目　　純度９６％，　生成
率７２％〔実施例２〜４〕 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エステ
   ルを製造するに際し、反応が６０〜９５％進行した時点
   で原料糖類とリパーゼとをろ過により反応混合物から分
   離、回収すると共に、この分離、回収した糖類とリパー
   ゼとを新たな反応系に添加し、再使用することを特徴と
   する糖脂肪酸エステルの製造方法。