JPH03168094A - 糖脂肪酸エステルの精製方法 - 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】 産慮よ−■泡皿挺号 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−１ し、得られた反応混合物から原料糖類を確実に分離、回
収し、再使用することができる糖脂肪酸エステルの精製
方法に関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする課題従来、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
ル合威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
生成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．　Ａｍ．　Ｃｈｅｍ．２ Ｓｏｃ．，１０８．５６３８（１９８６）；Ｊ．Ａｍ．
Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１０，５８４　（１９８８））
．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６
２−１０７７９号公報の提案ではキャンディダ・シリン
ドラセ（Ｃａｎｄｉｄａ　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、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３ 肪酸エステルを得ることはできず、反応生戒物中にはモ
ノエステルのほか、かなりの量でジエステル、トリエス
テル等のポリエステルを含み、更に未反応の原料脂肪酸
類や糖類などが混在する。このため、この反応混合物中
の戒分を分離することが必要である。

また、先に本出願人は、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↓〜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威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、この方法においても、
反応生戒物中には未反応原料物質等がなお混在している
ため、その反応混合物からこれらを分離し、糖脂肪酸エ
ステルを精製することが望まれる。

４ 本発明は，上記事情に鑑みなされたもので、糖類と脂肪
酸類からリパーゼを用いた有機溶媒中での酵素反応によ
り糖脂肪酸エステルを製造する場合、得られた反応混合
物から原料糖類を効率よく簡単に分離、回収することが
できる糖脂肪酸エステルの精製方法を提供することを目
的とする。

課　を　決するための手段及び作用 本発明は、上記目的を達成するため、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肋酸と炭
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した後、得ら
れた反応混合物を水で処理し、該反応混合物中の糖類を
水相に移行させることにより糖類を分離するようにした
ものである。

本発明によれば、このように反応混合物を水で処理する
だけで簡単かつ確実に糖類のみを分離、５ 回収することができ、回収された糖類は脱水乾燥後、再
使用することができると共に、反応混合物からこのよう
に糖類が確実に除去されるので、処理された反応混合物
からの糖脂肪酸エステルの分離も行ない易くなる。

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Ｉ・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，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２−７ 糖類及び炭素数４〜６の糖アルコールより選ばれるｌ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。

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１〜−ル，ソルビトール，マ
ンニ１〜−ル，ガラクチトール等が挙げられる。

８一 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ｌ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・シリンドラセ由来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
を高い糖脂肪酸エステルを得る場合は、特願平１−２１
０４９．５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。

ここで、耐熱性リパーゼとしてはリパーゼ粉末５０ｍｇ
を０．４ｍｌのリン酸バッフ７−（０．１Ｍ，ｐＨ７）
に溶解し、７０℃で３０分間加熱した後の残存活性が４
０％以上、好ましくは８０％以上、９ 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
ークテイカ（Ｃａｎｄｉｄａ　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（Ｍｕｃ
ｏｒ　ｍｉｅｈｅｉ）由来の耐熱性リパーゼ（Ｌｉｐｏ
ｚｙｍｅ，　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成する菌体（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ｌ０ 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たリパーゼ量は通常
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炭化水素類，アセ
トン，メチルエチルケトン等のケ１・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↓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ｌ
〜３の低級アルコールが副生するが、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或反応を行なうことができる。

而して、本発明は、このようにして得られた反応混，金
物を水で処理し、該反応混合物中の未反応糖類を水相に
移行させることにより、糖類の分離を行なう。

この場合、水で処理するに際しては、使用した有機溶媒
が水溶性の場合はこれを留去し、また水不溶性の場合は
有機溶媒を留去せず、そのまま或いは必要により留去し
て行なうものであり、処理方法としては抽出法、洗浄法
等の適宜な方法が単独で又は組合せて採用される。なお
、使用する水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倍重量である。また、処理は室
温でも十分であるが、４０〜８０℃に加温した温水を使
用することにより、効率のよい処理が達或される。

このように水処理することにより糖類が移行した水相は
、これから糖類を乾燥、回収して上記反応に再使用する
ことができる。

また、水処理が施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
まず水処理が施された反応混合物を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、２一オクテン等の不飽和炭化水素類、ベンゼン、１
・ルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセ１〜ン
、メチルエチルケトン等のケトン類等の脂肋酸類を溶解
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
いで糖脂肋酸エステルの分離、精製を行なうことが好ま
しい。この際水処理された反応混合物は糖類が除去され
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。

なお、リパーゼは反応混合物からが過により分離、回収
し、再使用することができる。この際、上記水処理を行
なう前に炉過によりリパーゼを炉取することができるが
、反応混合物を室温又はそれ以下の温度で冷却すれば、
糖類が析出するので、炉過によりリパーゼと共に析出し
た糖類を炉取することができ、これらリパーゼと糖類と
はそのまま再使用し得る。この場合、糖類を分離するた
めの水処理は炉過処理後の反応混合物に対して行なうこ
とができ、該反応混合物に残存する糖類を分離、回収す
ることができる。

套映立豊果 本発明によれば、リパーゼによる酵素反応の反応混合物
から簡単かつ確実に糖類を分離し、容易に再使用可能に
回収することができる。

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■〕

１７ グルコース５．ＯＯｇ　（２７．６４ｍモル）とカブリ
ン酸メチル１．０３ｇ　（５．５５ｍモル）との混合物
に第３級ブチルアルコール２５−を加え、更にキャンデ
ィダ・アンタークテイ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）１００■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　　１０ｇを用い、２４時間撹拌下に加熱還流した
。

なお、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析し、
生或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
、７０％の生或率で得られた。

次に反応混合物を室温まで冷却後、第３級ブチルアルコ
ールを留去した。得られた残渣を４０℃の水１００ｄで
洗浄し、洗液を炉過扱、乾燥するとグルコースの白色粉
末４．２ｇが得られた。その際、炉過残渣として得られ
る固定化リパーゼ、カブリン酸メチル、グルコース力プ
リン酸エステル混合物を乾燥し、ｎ−ヘキサンで洗浄す
ると固１８ 定化リパーゼとグルコース力プリン酸エステル混合物が
残渣として得られた。また、炉液よりｎーヘキサンを留
去するとカブリン酸メチル０．３ｇが回収された。

更に、この炉過残渣をメタノールで洗浄炉過するとグル
コース力プリン酸エステルを炉過液として得ることがで
き、炉過液よりメタノールを留去するとグルコース力プ
リン酸エステルの白色粉末１．２６ｇが得られた。

〔実施例２〕 グルコース５．ＯＯｇ　（２７．６４ｍモル）とカブリ
ン酸メチル１．０３ｇ　（５．５５ｍモル）との混合物
に第３級ブチルアルコール２５ｍＱを加え、更にキャン
ディダ・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）１００■
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５Ａ１０ｇを用い、２４時間撹拌下に加熱還流した。

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
、７０％の生或率で得られた。

次に反応混合物を室温まで冷却後、炉過し、固定化リパ
ーゼ及び未反応グルコースを回収した。

炉過液として得られるカブリン酸メチル及びグルコース
力プリン酸エステル混合物の第３級ブチルアルコール溶
液より、溶媒を留去した。得られるカブリン酸メチル、
グルコース力プリン酸エステル混合物を乾燥し、ｎ−ヘ
キサンで洗浄するとカブリン酸メチルがｎ−ヘキサンに
溶出し、グルコース力プリン酸エステルの白色粉末１．
２６ｇが残渣として得られた。これを水１０一で洗浄し
、わずかに混在したグルコースを除去した。また、炉液
よりｎ−ヘキサンを留去するとカブリン酸メチルＯ．ａ
ｇが回収された。

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
   ルを製造した後、得られた反応混合物を水で処理し、該
   反応混合物中の糖類を水相に移行させることにより糖類
   を分離することを特徴とする糖脂肪酸エステルの精製方
   法。