JPS60126090A - リパ−ゼによる油脂の加水分解方法 - 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】 本発明はリパーゼによる油脂分解反応において分離膜を
利用した反応Ｂ（バイオリアクター）を使用することに
よｐ、高い油脂分解率を維持しながら酵素の活性を持続
し、且つ生成したグリセリンと脂肪酸の分離をも分解反
応と同時に行わせることを特徴とする酵素反応方法に関
する。

油脂分解酵素（リパーゼ）を用いて油脂を分解し、グリ
セリンと脂肪酸を製造する方法は古くから知られている
が、工業化には種々の障壁がある。その大きな原因は、
油脂分解酵素が反応とともに急激に失活し、回収再利用
できないため高価な＃１１紫を犬址に使用しなくてはな
らない点にある。そのため高圧分解法に比してコスト的
メリットが得られず、酵素分解の特性を生かせずにいる
のが現状である。

リパーゼの失活の原因を刺べると、阻害物質。

熱、及び水がその主な要因であると甘える。特にこのう
ちの水に着目すれば、油脂分解反応は加水分解反応であ
るため、反応に水を必要としながらも、リパーゼは水の
存在量の増大とともに失活が進行するという相反した性
質をもっている。従って失活を防ぐ要因の一つに、反応
に必要な水のみを与え、過剰の水を与えないことが必要
であることは容易に想像がつく。しかし次の第１表にみ
られるように、水、油及び酵素を混合攪拌して反応させ
る方法では、水の量を極端に少〈すれば、油脂の分解率
の低下が起こり、十分な分解反応を行わせることかで責
なくなる。

油ニオリーブ油 酵素：　０．０２％対油 温度＝３０℃ 従って水、油、酵素を混合攪拌して分解反応を行わせる
反応では、高い分解率を確保するため、反応に必要な水
量以上の水を与え、酵素の回収再利用は犠牲にしながら
反応を行わざるを得ない。

本発明者等は仁のような欠点を克服すべく鋭意検討の結
果、高い分解率をｍ持しながら、なお且つ酵素の失活を
防ぎ、更に反応生成物のグリセリンと脂肪酸の分離をも
同時に行える画期的な反応方法を見出した。

本発明による反応方法は、逆浸透膜、限外濾過膜、イオ
ン交換膜や透析膜などと呼ばれている分Ｍ＃を用い、こ
の膜の一方側にリパーゼを懸濁し九油相を、膜の反対側
に水相を存在させ、膜を界して酵素、油、水を接触させ
て油脂の加水分解反応−を行うことを特徴とするもので
ある。

膜の片側に酵素を懸濁した油相、反対側に水相を存在さ
せるだけでは分解反応が進行するにつれて水が油相内に
侵入し、前述のように水の量が多くなって酵素は失活す
る。しかし、油相側に多少の圧をかけてやることによっ
て油相中への水の侵入は防げ、酵素の失活は防止できる
。

しかし一方、油相側にかける圧力を？ｉ６（シすぎると
分解率が低下する。従って油相側にかける圧力は水が油
相中に浸透してこない様にするに必要な最低圧に維持す
るのが好ましく、これは使用する油の種類や温度等によ
って異なる。一般的に圧力は０　、０１　ｋＪ＞２以上
に維持することが必要であシ、最適圧力は膜反応器の形
状、大きさ一忙よって変るが、望ましくは０．０５〜５
ψ−２、更に望ましくは０　、０５〜０　、５　Ｖｔ−
Ｉｎ２である。

本発明の膜反応器の反応機作としては、水が膜中を通っ
て油相側の膜表面にまで浸透し、この膜表面にて酵素と
接触し、油脂分解反応が起こるものと推定される。この
ように膜表面にて油脂分解反応が起こるため、非常に高
い分解率が得られる一方、水が油相中に殆ど混入しない
ため酵素の失活をも防ぐことができると考えられるが、
なお詳細は不明である。

本発明の油脂分解反応方法に於ては、分解反応で生成し
たグリセリンは水相側へ放出され、油相中には殆ど存在
しなくなる。これによシ、分解反応終了時点では、油相
側は酵素を懸濁した脂肪酸溶液、水相側はグリセリン水
となり、反応と同時にグリセリンと脂肪酸の分離をも行
うことができる。

また油脂分解反応は水と油、そして酵素との接触時間で
決まることから、膜面積を増大させるとと釦より油脂分
解速度を上げることができる。従って膜面積を増大させ
るごとにょシ従来２０〜３０時間必要であった反応時間
を更に大巾忙短縮することも可能である。

本発明に用いられるリパーゼとしては、油脂分解力の強
いものであれば微生物により生産された本ので本、或い
は動物の臓器や植物の種子などよシ得られたものでも良
く、特はその給源を規定するものではない。またこれら
リパーゼは精製した酵素標品ばかりでなく、未ｍ製品で
も用いることができ、その純度については特に限定する
ものではない。

本発明に使用する分離膜としては、前述の如く逆浸透膜
、限外濾過膜、イオン交換膜、透析膜などの半透膜或い
は多孔質膜が使用され、特に酵素を通過させないもので
あれば良く、その材質等については限定するものではな
いが、水との親和性が高す感のが望ましい。膜の形態に
ついても特に限定するものではなく、平膜、中空糸膜、
スパイラル状膜等、どのような形態の膜も使用可能であ
る。膜をセットする膜反応器は、平膜の場合には何枚も
の膜をセットし多室型構造にするとか、或いは中空糸膜
の場合には倒木もの中空糸膜をセットできるような、よ
シコンパクトで膜面積を大きく出来るような反応器が望
ましいが、反応器の形態についても特に規定するもので
はない。

本−明の実施に当っては酵素を懸濁した油相及び水は膜
の両側に静置しても良く、またポンプ等で通液しても良
い。静置する場合は、油圧機やガス圧などにより油相側
に圧力をかける必要があるが、ポンプ通液の場合はポン
プ圧金利用すれば良く、工業的にはポンプ通液の方が好
ましい。またポンプ通液の場合は、油及び水を夫々膜に
対して循環通液することができ、これにより膜面積を少
くできる。この点からもポンプ通液が好ましいと考えら
れる。

本発明の反応方法では反応終了後膜反応缶から出てきた
脂肪酸溶液は酵素を懸濁しているため、これを分離して
回収再利用するが、この分離には濾過、遠心分離、或い
は限外濾過膜による分離などが有用である。但しこの際
酵素の失活を防ぐため、熱が発生せず、短時間で分離で
き、なお且つ酵素のロスの少い方法が望まれる。

本発明の方法で使用する油脂としては、大豆油、パーム
油、やし油、オリーブ油、アマニ油。

ヒマシ油などの植物性油脂、或いは牛脂、肝脂。

魚油などの動物性油脂等が挙げられる。これらの油脂の
うち、常温で液体の液状油の場合は前述のポンプ通液は
可能であるが、常温で固体の固体脂の場合はこれができ
ない。従ってこれら固体脂の場合は、融点以上の温度に
加熱して反応を行うか、或いは固体脂と相溶性をもつ有
機溶剤を加えて流動性を与え分解反応を行うのが好まし
い。但し加熱下での反応では、熱による酵素の失活が大
きいため極端な加熱はできず、油が流動性をもつ最低温
度に維持するのが好ましい。また有機溶剤添加の場合も
、酵素活性を失わせ難い有機溶剤を、流動性を与える最
低量だけ添加するのが好ましい。リパーゼを失活させ難
い有機溶剤としては、ヘキサンやイソオクタン等が挙け
られるが、これに限定するものではない。

本発明による反応方法は膜を利用した反応方法ではある
が、膜に酵素を固定するものではなく、酵素は油相中に
懸濁している。従って固定化酵素にみられる固定化する
際の酵素の失活は生じない。また膜反応後酵素の分離工
程での酵素失活は極めて少く、酵素の活性が高いまま容
易に回収再利用できる。

以上述べてきたように、本発明はリパーゼの特徴を利用
して、高い分解率を維持した鷹オその回収再利用を可能
にした外、脂肪酸とグリセンの分離をも同時に行うこと
が出来、しかも反応時間をも短縮できるなど非常に多く
の利点をもった反応方法である。

以下本発明を実施例について説明するが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。

実施例−１ 面積Ｑ、９２ｍ２をもつ酢酸セルロース膜（ダイセル化
学工業１株ＩＤＲ＋３−１０）１０枚をセットし、多室
型構造とした膜反応器を用意した。

第１図はかかる多室型構造膜反応器の一例の断面略示図
であり、第１図に示す如く、膜１とガスケット４を交互
に配列し、ＭＱｌで仕切られた複数の室１１を形成し、
各室にプラスチック製の網から成る充填物２を入れ、室
１１０１つ置きに水槽５からポンプ７により水を９，９
′のラインによシ循環供給し、水を供給した室に隣接す
る室に油槽６からポンプ８により油（酵素を懸濁）を１
０　、１０’の２インによシ循環供給するようにしであ
る。３は外枠を示す。

大豆油５００２にリパーゼ（名糖産業ｃ株）リパーゼ０
Ｆ）０．１５Ｆを懸濁させた油を油槽６に入れ、これを
膜反応器の各膜の片側の案にポンプで通液した。また同
様に水３０Ｏｆを水槽５に入れ、各膜の反対側の室にポ
ンプで通液した。油相と水相とのポンプ流量を変えて、
油相側に０．２１の圧力がかかるようにポンプ流量を定
め、温度３０℃で油相及び水相を循環通液した。なお、
反応の進行と共に液の粘度、密度が変わるため、０　、
２　ｋｇ／ｃｍ　の圧を維持するにはポンプ流量を常に
円節していなければならなかった。このようにして反応
を行い、２４時間後、９５％の加水分解率を得た。一方
、２４時間後の油相中のグリセリン濃度は０．１％、水
も０．１　％であった。

膜の反対側を通液した水中のグリセリン濃度は９チであ
った。このように高い分解率が得られる一方、膜反応が
終了した時点で既にグリセリンと脂肪酸の分離も行われ
た。なお、同じ条件で圧力のみを０　、５　シロ２　に
上げた場合、２４時間後の分解率は９０俤まで低下した
。従って圧力は、水が油相中に侵入しない様にするに必
要な最低圧付近に維持するのが好ましく、膜反応器の形
状、大きさ等に従って適宜選定される。

実施例−２ 実施例−１と同様の条件、即ち大豆油１Ｇ　？　。

２　水３００　Ｆ　、酵素０．１５ｆ、温度５０　℃、
圧力□、２ｋｙ’ｃｍ　、膜面積０．２９７１２で２４
時間反応後、脂肪酸液の遠心分離を行−酵素を分離した
。遠心分離は２５℃、８０００ｒｐｍ　、１０分で行っ
た。こうして得られた酵素を再度フレッシヱな大豆油３
ｏ。

ｆＪｆ（懸濁し、同じ条件で２回目の反応を行った。

２４時間後８９憾の加水分解率を得た。同様にして再度
回収して５回目の反応を行った。２４時間後８５チの加
水分解率であった。このよりに、１回の反応につき丁度
６％しか酵素の活性低下がみられず、酵素の失活が非常
に少いまま回収再利用できた。

実施例−３ 実施例−２においては１回の反応毎に６優の失活があっ
たが、これを補う目的で６％分のフレッシュ酵素を添加
した系での酵素の回収再利用実験を行った。

即ち、実施例−１と同じ条件（圧力０　、２−名＋２）
で２４時間反応後、実施例−２に記した分離法にて酵素
を分離し、この分離した酵素Ｋ、初期添加量の６’１６
分に相当する０、００９　ｆの７レツシユ酵素を加え、
この系で実施例−１と同じ条件で再度分解反応を行った
。２４時間後９５優の分％’ｌ率が得られた。このよう
に酵素が非常忙低い失活度のまま回収再利用できること
から、数パーセントの失活分だけを各パッチ毎に補って
やれば９５チの高い分解率が維持できることがわかった
。

これに対し水、油、酵素を単に攪拌混合して油脂分解を
行い、酵素の回収を行わない方法では、１回につき０．
１５　Ｆのリパーゼが必要となっ九。従って本発明の方
法ではその使用量の約−８度で済むことになる。

実施例−４ 実施例−１と同様の第１図に示した如き膜反応器の膜枚
数を４０枚に増加し、実施例−１と同じ条件、即ち、油
３０ｏ　ｆ　、水３００　ｆ　、酵素０．１５Ｆ、圧力
０　、２　ｋｌ／ｃｍ２．温度５０℃で反応を行ったと
ころ、＃￥２図のように分解速度のアップが与られた。

Ａは膜１０枚（０，２ＷＬ２）、Ｂは膜４゜枚（０，８
ｍ”）の場合を示す。即ち９５％の最大分解率に到達す
るのに膜１０枚（０，２ｍ２）”ｔ’４’ｊ　２４時間
必要であったものが、膜４ｑ枚（ｏ、ａｍ２）では９時
間で可能となった。このように膜面積を増大させること
で反応時間は大巾に短縮でき、工業化に際しては大きな
メリットを屯っことがわかった。

実施例−５ 実施例−１では平膜を用いたが、本実雄側では平膜の代
わりに中空糸膜を用い、中空糸膜の内側に水相、外側に
油相を通液して分解反応を行わせた。

オリーブ油５００　ｆに酵素□、１５Ｆを懸濁させ、こ
れを容器に入れ、中空糸膜の外側にポンプ通液し友。一
方、水３００　ｆを容器に入れ、これを中空糸膜の内側
にポンプで通液した。油相側には０．３シら２　の圧力
をがけた。なお中空糸膜は旭化成＠）ノ限外Ｆ遇膜ＡＯ
Ｌ、１０１０（ポリアクリロニトリル）を用すた。この
膜の面積は０．２ｍ２である。５０℃で２４時間反応後
、９５チの分解率が得られ、実施例−１と同様にグリセ
リンの脂肪酸の分離も行われた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法で使用される装置の一例の断面略
示図、第２図は反応時間（横軸）と分解率（縦軸）との
関係の例を示すグラフである。 １・・・膜 ２・・・充填物 ３・・・外枠 ４・・・ガスケット 出願人代理人　古　谷　馨 手続補正書（自発） 昭和５９年２月１５日 １、　事件の光示 特願昭５８−２３０９２２号 ２　発明の名称 リパーゼによる油脂の加水分解方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （０９１）花王石鹸株式会社 ４、代理人 明細書の発明の詳細な説明の掴

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　分離膜を界したいずれか一方側にリパーゼを懸濁さ
   せた油相を、他方側に水相を存在させ、膜を界して酵素
   、油、水を接触させて油脂の加水分解反応を行うことを
   特徴とする反応方法。 ２　油相側への水の侵入を阻むために必要な圧力を油相
   側Ｋかけることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の反応方法。 ５　圧力が０　、０１ｋｇ／ｃｙｎ２以上である特許請
   求の範囲第２項記載の反応方法。