JPH0412716B2 - - Google Patents

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JPH0412716B2
JPH0412716B2 JP62239982A JP23998287A JPH0412716B2 JP H0412716 B2 JPH0412716 B2 JP H0412716B2 JP 62239982 A JP62239982 A JP 62239982A JP 23998287 A JP23998287 A JP 23998287A JP H0412716 B2 JPH0412716 B2 JP H0412716B2
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JP
Japan
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lipase
carrier
pore diameter
immobilized
average pore
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JP62239982A
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JPS6485089A (en
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Tomiaki Yamada
Katsuaki Oosato
Yasuhisa Osada
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SHOKUHIN SANGYO BAIORIAKUTAA SHISUTEMU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Original Assignee
SHOKUHIN SANGYO BAIORIAKUTAA SHISUTEMU GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
イ 発明の目的 産業上の利用分野 本発明はリパーゼによるエステル合成法に関
し、更に詳しくはマクロな細孔を有する多孔性担
体に固定化したリパーゼを用いて脂肪酸とモノグ
リセライド及び/又はジグリセライドとからトリ
グリセライドを合成する方法に関する。 従来の技術 食用油脂は主成分のトリグリセライド(TG)
の他に、TGの加水分解生成物である遊離脂肪酸
(FFA)、モノグリセライド(MG)及びジグリセ
ライド(DG)を含んでいる。これらは原料の集
荷から油脂分抽出操作の間に、原料中に含まれる
酵素又は外的要因により主成分であるTGが加水
分解を受け生成した物である。 これらの加水分解生成物のうちFFA及びMGは
精製段階で除去することができる。例えばアルキ
ル精製や蒸留・脱酸でTGからFFA及びMGのか
なりの割合を分離除去することが可能である。 一方DGは沸点等の物理性状や化学的性質が
TGと類似しているため相互の分離が困難であ
り、DGの分離方法は確立されていない。 TG中にDGが存在すると共融混合物を形成し、
SFI(固体脂含有係数)の低下、結晶核生成の妨
害、チヨコレート製造工程におけるテンパリング
操作を困難にする等の問題が生じる。 このようにDGが含まれる場合にはその用途に
制限を受けることになるので、油脂中のDG含有
量を効果的に減少させる方法が必要とされる。 リパーゼを油脂に作用させ、加水分解、エステ
ル合成及びエステル交換反応を行わせることは広
く知られている。 このうち、脂肪酸エステルの加水分解及び合成
は下式の如き可逆反応である。 DG+FFA←→TG+H2O (1) (1)式より水分の多い系では加水分解側に、又水
分の少ない系ではTG合成側に反応が進むことは
明らかであり、いずれにしてもリパーゼは加水分
解反応又は合成反応を促進する触媒となる。 特開昭59−179091、特開昭59−183691及び特開
昭60−98984にはマクロな細孔を有する担体に固
定化したリパーゼが開示されているが、これらの
担体は何れもイオン交換樹脂や誘導化多糖類など
の官能基を有する担体で、担体のもつ官能基とリ
パーゼをポリアルデヒド等の架橋剤により共有結
合させ強固に結合させている。 これらの方法は加水分解やエステル交換の如き
水の豊富に存在する系への適用は可能であるが、
水の少ない系への適用には必ずしも良策とは考え
られない。 即ち、加水分解では約50%の水分が、又エステ
ル交換でも1〜2%の水分が必要とされる。この
水分条件下では、水溶性酵素であるリパーゼが基
質である油脂と懸濁状態にある水へ漏出するため
担体と強固に固定化させる必要がある。そのため
の手段として架橋剤を用いることが必須要件とな
るが、これにより酵素剤製造工程が複雑になるば
かりか、合成活性の発現が阻害され活性が低下す
ることが危惧される。 特開昭57−8787は低水分系においてエステル交
換活性を有する酵素を基質に作用させるエステル
化法に関するもので、セライトやパーライトに吸
着させたリパーゼを用いパーム油を分別して得た
中融点部とステアリン酸メチルエステルを基質と
した例が示されているが、担体表面の物理性状の
考慮がなされていないため効果的にリパーゼが固
定化されず、活性発現が悪く、反応を完結させる
ために5日間という長時間を要している。 発明が解決しようとする問題点 本発明は、DG及び/又はMGをFFAと反応さ
せてTGとすることにより油脂の性状を改善し且
つTG収率を向上するための効率の良い方法を提
供することを目的とする。 ロ 発明の構成 問題点を解決するための手段 本発明のリパーゼによるエステル合成方法は、
平均細孔径が800Å以上であるマクロな細孔を有
する多孔性担体にリパーゼを物理吸着法により固
定化して得られる固定化リパーゼを水分濃度が
200ppm以下の条件で作用させて脂肪酸とモノグ
リセライド及び/又はジグリセライドとからトリ
グリセライドを合成することを特徴とする。 本発明において使用する酵素としては、リゾー
プス属(Rhizopus)、アスペルギリユウス属
(Aspergillus)、ペニシリウム属(Penicillum)、
キヤンデイダ属(Candida)、シユードモナス属
(Pseudomonas)、ムコール属(Mucor)及びジ
ヨートリカム属(Geotoricum)由来のリパーゼ
などが挙げられる。 リパーゼは油脂不溶性であるため担体表面に固
定化し基質と十分接触させるためには担体単位重
量当りの表面積(比表面積)は大きい程良い。 比表面積を大きくするためには担体表面に多く
の細孔を持つ必要がある。但し細孔の直径(細孔
径)には次の条件が必要である。分子量3万〜5
万であるリパーゼ分子の大きさは30〜50Åと言わ
れている。この分子が固定され、且つ基質及び反
応生成物であるFFA、MG、DG、TG及び水分
子が自由に出入り出来、しかもこれら基質の電気
的性質が影響されないだけの距離が必要になる。
TG分子が細孔内を十分に拡散するためにはTG
の数十倍の直径が必要となり、又表面の電気的性
質が異なる疎水性・親水性物質が相互に影響しあ
わず自由に通過するためには数百Åの細孔が必要
であろうとの検討結果を得た。 これらの検討結果を踏まえて更に検討を重ねた
ところ、担体としては数十〜数百Åなどのミクロ
な細孔を極力少なくし、しかも数千Å以上のマク
ロな細孔を有する多孔性担体が好ましいことを見
出した。 このようなマクロな細孔を有する多孔性担体と
しては、平均細孔径として800Å以上、好ましく
は1000Å以上の細孔を持つ必要がある。 しかし平均細孔径があまり高すぎると比表面積
が低下してリパーゼの活性発現が悪くなる傾向に
あるので、平均細孔径は500000Å以下が好まし
い。 なお平均細孔径は、水銀圧入法による積算細孔
容積が全細孔容積の50%に達するときの細孔径を
以つて表す。 本発明で使用する担体は前述の物理的な特性を
具備する物であればよく、無機系天然物ではゼオ
ライト、珪藻土、パーライト、カオリン等の粘土
鉱物、無機系合成担体としては担体表面の細孔を
調整したシリカ、アルミナ、ゼオライト等、合成
高分子化合物としてはイオン交換樹脂、スチレ
ン・ジビニルベンゼン共重合体、ポリメチルメタ
アクリレート、ポリエチレングリコール及び/又
はポリプロピレングリコールを主鎖とする光硬化
性樹脂及びこれらの複合物等で前述の条件を満足
する担体であれば使用に供することが出来る。 本発明においては前述の担体にリパーゼを物理
吸着法により固定化して得られる固定化リパーゼ
を用いる。 本発明のエステル合成における基質としては脂
肪酸の他にモノグリセライドとジグリセライドの
うちの少なくとも一種を含むものならばいずれで
も良い。油脂のエステル交換反応により得られる
TGの他にMG、DG、FFAなどの副生物を含む
ものにも応用できる。また予め精製してMGや
FFAを除去した後のDG含有物に脂肪酸を添加す
るようにしても良い。 前記(1)式の反応をTG合成側に有利にするため
には、反応系における水分濃度は200ppm以下、
好ましくは150ppm以下とする。反応温度は、用
いるリパーゼにもよるが、20〜75℃でよい。 試験例 1 シユードモナス属由来の市販リパーゼ0.3g及
び界面活性剤としてレシチン0.3gを水10gに溶
解して酵素水溶液とし、この酵素水溶液を平均細
孔径が97200Å、比表面積0.80m2/gのセライト
No.535(和光純薬製)担体10gに添加して均一に含
浸させた。室温で0.5mmHgの真空条件下で18時間
乾燥後、温度を40℃に昇温し6時間乾燥処理を行
い担体に対して3%のリパーゼを含有する固定化
リパーゼを調整した。本固定化酵素の水分含量は
約1%であつた。 固定化担体としては、上記の他、第1表に示す
セライトNo.545(和光純薬製)、セライトNo.640(東
京鉱業貿易製)の3種を用い、上記の方法により
3%のリパーゼを含有する固定化リパーゼを調製
した。反応は水分濃度を60ppmに脱水したTG:
87.6%、DG:7.2%、MG:0.3%、FFA4.8%から
なるクルード・パームオレイン油30gに上述の方
法で調製した固定化リパーゼをそれぞれ3g添加
し、60℃で0.6mmHg真空条件下で24時間反応させ
る回分式で行つた。 24時間反応後、反応油を採取してTG含量をガ
スクロマトグラフ法により測定した結果を第1表
に示す。 なお固定化担体の比表面積はBET法により、
細孔容積は水銀圧入法により測定した。また水銀
圧入法による積算細孔容積が全細孔容積の50%に
達するときの細孔径を平均細孔径と定義した。 第1表の結果より明らかなように、3種類の担
体で比較すると、平均細孔径97200Åのセライト
No.535及び平均細孔径159000ÅのセライトNo.545を
用いて調製した固定化リパーゼは、平均細孔径
570ÅのセライトNo.640を用いて調製した固定化リ
パーゼに比してTG増加量ΔTG、即ちTG合成活
性が著しく良好であることが認められる。 試験例 2 シユードモナス属由来の市販リパーゼを担体に
対して3%となるように、試験例1と同様に各種
担体に酵素水溶液を添加含浸させ0.5mmHg、室温
で18時間その後昇温し40℃で6時間乾燥して固定
化リパーゼを調製した。 試験例1で使用したクルード・パームオレイン
油30gに固定化リパーゼを10%添加し、試験例1
と同様に60℃、0.6mmHgの真空条件下で生成する
水分を除去しながら24時間エステル合成を行つ
た。 本試験例で使用した固定化リパーゼ用担体は、
セライトと類似の天然無機物として珪藻土(和光
純薬製)、パーライト、カオリン、細孔調節した
合成シリカとしてSMB−2035(日揮化学製)、
SPG、MPG(伊勢化学製)、合成高分子としてイ
オン交換樹脂WK−10(三菱化学製)、スチレン/
ジビニルベンゼン共重合体SGP−70C(綜研化学
製)、ポリメチルメタアクリレートMP−1400(綜
研化学製)の細孔を調製した微小球体の合計11種
類の固定化用担体にリパーゼを固定化し試験例1
と同様の方法で60℃、24時間行い、反応油を採取
しTG組成の変化を測定し第1表に示した。
【表】 また試験例1及び試験例2のデータについて、
担体の平均細孔径(横軸に示す)と24時間反応後
のTG増加量ΔTG(縦軸に示す)との関係を第1
図に示した。 第1表及び第1図より、平均細孔径が600Å以
上、更に800Å以上の担体はTG合成活性が良好
に発現しTG濃度はそれぞれ92%以上、94%以上
となることがわかる。これにより固定化リパーゼ
の活性発現因子は固定化担体の表面の細孔径の影
響が強く関与していることが明らかで、平均細孔
径が600Å以上の担体を用いた場合に活性の発現
が良好であることが認められる。 試験例 3 ダウエツケスMWA−1(ダウケミカル社製:
20〜50メツシユ、第三級アミンを交換基とする平
均細孔径600Å、比表面積43m2/g、細孔容積
0.926c.c./gである弱塩基性陰イオン交換樹脂)
10gを、M/15マツクルベイン緩衝液(PH5.0)
10mlにリパーゼ(試験例1と同様シユードモナス
属由来)0.3gを溶解した酵素液に加え、10℃で
一液振盪した。次に別に用意した10mlのマツクル
ベイン緩衝液に0.8mlの25%グルタルアルデヒド
溶液を加え10分間振盪したのち、これを前述の酵
素液とダウエツクスMWA−1の混合物に加える
ことによりイオン交換樹脂にリパーゼを共有結合
させた。最後に2mlの20%亜硫酸水素ナトリウム
を加え余剰のグルタルアルデヒドを除いた後、マ
ツクルベイン緩衝液及び蒸留水で洗浄を行いイオ
ン交換樹脂の回りに付着した水を拭き取つた。こ
れを試験例1と同様の条件で減圧乾燥を行い担体
に共有結合したリパーゼ酵素剤(比較例)を調製
した。 他方ダウエツケスMWA−1に0.3gのリパー
ゼをレシチン0.3g共存する水に溶解し試験例1
と同様の方法で吸着固定化したリパーゼ酵素剤
(実施例)を調製した。またレシチンを用いない
以外は試験例1と同様の方法でダウエツクス
MWA−1に吸着固定化したリパーゼ酵素剤(実
施例)を調製した。 試験例1と同様の条件でエステル合成反応を行
わせ、パームオレイン反応油中のTG濃度を測定
した結果を第2表に示す。
【表】 吸着法で調製したリパーゼ酵素剤は良好な活性
を発現するのに対し、共有結合法で固定化したリ
パーゼ酵素剤は吸着法で固定化したものに比し約
20〜30%のTG合成活性しか発現しないことが認
められた。 ハ 発明の効果 油脂中のTG含有量の向上及び油脂性状の改質
が容易に行われる。 油脂の精製工程での負担が軽減でき、精製収率
の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は担体の平均細孔径と24時間後のTG増
加量との関係を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 平均細孔径が800Å以上であるマクロな細孔
    を有する多孔性担体にリパーゼを物理吸着法によ
    り固定化して得られる固定化リパーゼを水分濃度
    が200ppm以下の条件で作用させて脂肪酸とモノ
    グリセライド及び/又はジグリセライドとからト
    リグリセライドを合成することを特徴とするリパ
    ーゼによるエステル合成方法。 2 マクロな細孔を有する多孔性担体の平均細孔
    径が800〜500000Åである特許請求の範囲第1項
    記載のエステル合成方法。
JP62239982A 1987-09-26 1987-09-26 Synthesis of ester using lipase Granted JPS6485089A (en)

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