(57)【要約】【課題】  油脂とアルコールとを酵素触媒の存在下で直接、エステル化反応させ、アシルグリセロールを生産性良く製造する方法を提供すること。【解決手段】  油脂と脂肪族アルコールとを加水分解酵素の存在下で反応させるアシルグリセロールの製造方法であって、前記加水分解酵素がカラムに充填されており、該カラムに油脂とアルコールとを供給して反応させる、長時間、高転化率での連続反応が可能で生産性の高いアシルグリセロールの製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油脂とアルコールとを加水分解酵素の存在下で反応させるアシルグリセロールの製造方法であって、
担体に固定化された前記加水分解酵素がカラムに充填されており、該カラムに油脂とアルコールとを供給して反応させることを特徴とするアシルグリセロールの製造方法。
【請求項２】
無溶媒系である請求項１記載のアシルグリセロールの製造方法。
【請求項３】
油脂１モル（ｍｏｌ）に対してアルコールが３モル（ｍｏｌ）未満の割合である請求項１記載のアシルグリセロールの製造方法。
【請求項４】
加水分解酵素がリパーゼである請求項１記載のアシルグリセロールの製造方法。
【請求項５】
リパーゼが、アクリモバクター（Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ）属または、アルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）属の微生物由来のリパーゼである請求項１記載のアシルグリセロールの製造方法。
【請求項６】
アルコールが炭素原子数４以上の脂肪族アルコールである請求項１記載のアシルグリセロールの製造方法。
【請求項７】
炭素原子数４以上の脂肪族アルコールがブタノール又は２−エチル−１−ヘキサノールである請求項６記載のアシルグリセロールの製造方法。
【請求項８】
油脂が動物性油脂、植物性油脂及び廃食油からなる群から選ばれる１種以上である請求項１記載のアシルグリセロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
加水分解酵素、特に、リパーゼを用いたアシルグリセロールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アシルグリセロールは、起泡性、溶質溶解性、乳化性、保湿性、皮膚浸透性、低刺激性、潤滑性等の性質を有することから、乳化剤、洗浄剤、界面活性剤、表面処理剤、食品、化粧品、医薬品、それらの原料として使用されている。
一般的にアシルグリセロールは、（１）油脂とグリセリンとをエステル交換反応をするか、または（２）脂肪酸とグリセリンを用いてエステル合成反応することにより得られる。これらの反応は、アルカリ（土類）金属の水酸化物触媒による化学的反応、または酵素反応のどちらでもよい。
【０００３】
工業的に高純度のアシルグリセロールを製造する場合は、（１）の方法による化学的反応、（２）の方法による酵素反応が挙げられるが、アルカリ（土類）金属の水酸化物触媒を用いた化学的反応による方法では、反応温度が高く、かつアルカリ（土類）金属の水酸化物触媒の処理に多量の水を必要とすることから、エネルギー消費量および環境負荷が大きく、更に、得られるアシルグリセロールも反応温度の高さに起因して着色しやすいため、（２）の方法による酵素反応が好ましい。
【０００４】
（２）の方法による酵素反応として、油脂を加水分解し、分解物を蒸留処理して脂肪酸を製造した後、得られた脂肪酸とグリセリンとを、酵素の存在下でエステル化反応するジアシルグリセロールの製造方法が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、上記ジアシルグリセロールの製造方法は、一旦、加水分解反応を行った後にグリセリンとのエステル化反応を行うため、工程数が多くコスト高となり生産性が低かった。
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ９９／４８３７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、油脂とアルコールとを酵素触媒の存在下で直接、エステル化反応させ、アシルグリセロールを生産性良く製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は上記課題を解決するため鋭意研究した結果、固定化酵素を充填したカラムに油脂とアルコールとを連続的に供給して反応させることによりアシルグリセロールを生産性良く製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、油脂と脂肪族アルコールとを加水分解酵素の存在下で反応させるアシルグリセロールの製造方法であって、担体に固定化された前記加水分解酵素がカラムに充填されており、該カラムに油脂とアルコールとを供給して反応させるアシルグリセロールの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、油脂とアルコールとを固定化酵素を充填したカラムに連続的に供給して反応させることによりアシルグリセロールを生産性良く製造することができ、加水分解酵素の洗浄なしに、長時間、高転化率を維持したまま酵素の耐久性よくアシルグリセロールを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のアシルグリセロールの製造方法は、油脂と脂肪族アルコールとを加水分解酵素の存在下で反応させるアシルグリセロールの製造方法であって、前記加水分解酵素がカラムに充填されており、該カラムに油脂とアルコールとを供給して反応させる方法である。以下、詳細に説明する。
【００１０】
１．油脂
本発明で用いる油脂は、脂肪酸がグリセリンとエステル結合したものであり、常温で固形をなす脂肪と液状をなす脂肪油、いずれのものでも良い。ただし、常温で固形のものを用いる場合は、溶媒に溶解させるか、反応温度を高くする等して液状にして使用すればよい。具体例には、大豆油、なたね油、からし油、綿実油、サフラワー油、ごま油、とうもろこし油、落花生油、カポック油、ひまわり油、米油、やし油、パーム核油、あまに油、ひまし油、パーム油、オリーブ油、桐油等の植物油脂、牛、豚、羊等由来の油脂、及びそれらの混合物が挙げられる。また、より収率を向上させるためには、これらの油脂中に含まれる、水分、遊離脂肪酸の量が少ないものがより好ましいので、これらの精製物を用いることが好ましい。さらに本発明に用いる油脂として廃食油を用いることもできる。一般家庭や外食産業、企業から排出される調理用の廃食油は年間４０〜５０万トンにもなる。これら膨大な廃食油はコストをかけ、廃棄物として処理されている。このため、廃食油の利用は環境負荷の低減としてだけでなく、資源の再資源化という意味で好ましい。
【００１１】
２．アルコール
本発明に用いる脂肪族アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、２−エチル−１−ヘキシルアルコール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノールなどの直鎖および分岐状の脂肪族アルコールが挙げられる。このうち、加水分解酵素を用いたエステル化反応では疎水性の大きい脂肪族アルコールを基質とすることで反応性がより向上するため炭素原子数４以上の脂肪族アルコールを用いることが好ましく、ブタノール、ペンタノール、２−エチル−１−ヘキシルアルコールを用いることが特に好ましい。
【００１２】
３．酵素
本発明で用いる加水分解酵素は、加水分解能を有するものであれば従来公知の酵素のいずれのものであっても良い。本発明の用いる加水分解酵素として、具体的にはリパーゼが挙げられる。加水分解酵素の起源は特に限定されるものではないが、例えばアスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属、ムコール（Ｍｕｃｏｒ）属、ジゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属、ペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、バークホルデリア（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ）属、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属、バシルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属、アクロモバクター（Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ）属、アルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）属、アクチノマデュラ（Ａｃｔｉｎｏｍａｄｕｒａ）属の微生物由来であるものなどが挙げられ、このうち、アクリモバクター（Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ）属または、アルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）属の微生物由来の加水分解酵素が好ましいものとして挙げられる。更には、アルコール基質阻害を受けない酵素が好ましい。
【００１３】
本発明で用いる加水分解酵素は、担体に固定化されていることが好ましい。本発明で用いる加水分解酵素を固定化する担体としては、イオン交換樹脂、セラミック担体、ガラスビーズ、活性炭などが挙げられるが、耐久性、酵素との親和性などを考慮すると、イオン交換樹脂、セラミック担体等がより好ましい。これらの例としては、「トヨナイト」(東洋電化工業社製)、「オイパーギット」（デグサ社製）、「アンバーライト」（オルガノ株式会社製）、「セパビーズ」（三菱化学株式会社製）、「デュオライト」(住化ケムテックス株式会社製)、「レバチット」(ランクセス)、セライト、珪藻土等の固定化担体が挙げられる。
加水分解酵素を前記担体へ固定化する方法は、従来公知の方法であれば特に限定されないが、例えば、包括法、架橋法、物理的吸着法、イオン結合法、共有結合法などが挙げられる。また、市販の固定化リパーゼ、例えば「ノボザイム435」（ノボノルディスク社製）、「リポザイム」（ノボノルディスク社製）を用いることもできる。
【００１４】
４．カラム
本発明で用いるカラムは、加水分解酵素、好ましくは前記担体に固定化された加水分解酵素がカラムに充填されたものである。前記担体に固定化された加水分解酵素がカラムに充填されたものである場合、予め担体に加水分解酵素を固定化してから、該担体をカラムに充填するか、もしくは、カラム中に担体を充填し、カラム部の担体に加水分解酵素を含む水溶液を通過させる等の方法で該加水分解酵素をカラムに固定化してもよい。カラムは、カラム圧損が生じない内径及び長さのものを用いることが好ましい。また、温度を一定に保つジャケット付であるとより好ましい。
【００１５】
５．アシルグリセロールの製造方法
本発明のアシルグリセロールの製造方法は、油脂とアルコールとを混合した反応液を、加水分解酵素を充填したカラム（以下、単に「カラム」という）に供給し、カラム内で油脂とアルコールとを反応させた後、カラムからの流出液を収集する。
カラム中での反応温度は、酵素が失活しない程度の温度であればよく、好ましくは３０〜５０℃の範囲である。
【００１６】
本発明の製造方法においては基本的には無溶媒下で行われるが、加水分解酵素が基質として認識しないものや、酵素活性を失活させないもの等、アシルグリセロール生成反応に影響を与えないものであれば従来公知の溶媒を用いることも可能である。溶媒の例としては、ヘキサン、３級アルコール、例えばｔ−ブタノール等が挙げられる。
前記反応液中の油脂とアルコールの割合は、油脂１モル（ｍｏｌ）に対してアルコール３モル（ｍｏｌ）未満であり、好ましくは０．１〜３モル（ｍｏｌ）の範囲であり、より好ましくは０．５〜２．５モル（ｍｏｌ）の範囲であり、さらに好ましくは１〜２モル（ｍｏｌ）の範囲である。ただし、加水分解酵素がアルコール基質阻害を受ける場合はそれ以下の濃度に適宜調整する。本反応に用いる酵素のカラム充填体積は、１ｃｍ３〜１０６ｃｍ３、好ましくは５ｃｍ３〜１０５ｃｍ３、より好ましくは１０ｃｍ３〜１０４ｃｍ３が良い。また、滞留時間は、０．５ｈ〜３０ｈ、好ましくは１ｈ〜１０ｈ、より好ましくは２〜８ｈが良い。流速は、カラム充填体積、滞留時間から計算し調整する。
【００１７】
本発明の製造方法により得られた流出液中には、アシルグリセロールが４０質量％以上の割合で含有される。
本発明の製造方法は、アシルグリセロールを生産性良く製造することができ、例えば、加水分解酵素の洗浄なしに、長時間、高転化率を維持したまま酵素の耐久性よくアシルグリセロールを製造することができる。より具体的には４８時間以上、さらに好適な例では２００時間以上の連続反応で、３０〜４０％以上の転化率で連続的にアシルグリセロールを製造することができる。さらに、未反応の油脂とアルコールを回収・分離精製し、さらに原料として再利用すれば、仕込み量に対して転化率４０〜９９％の範囲内で、油脂とアルコールからアシルグリセロールを製造することができる。
【実施例】
【００１８】
（実施例１）
・カラムの調製
珪藻土にアルカリゲネス属の微生物由来のリパーゼを固定した固定化酵素（名糖産業(株)製「リパーゼＰＬＧ」商標名）５ｇを、内径１０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのジャケット付ガラスカラムに充填し、触媒充填体積（ｖ）が１０．９９ｃｍ３となるよう調整した。
【００１９】
・反応液の調製
下記表１に示した米油と１−ブタノールとを、モル（ｍｏｌ）比が１：１の割合となるよう混合して反応液を調製した。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
・アシルグリセロールの製造
カラム上部にリザーバータンクを接続し、マイクロチューブポンプでカラム下部から吸引し、カラムに前記反応液を供給した。この際、流量（Ｖ）が３．３ｍＬ／ｈ、滞留時間（τ）が３．３３ｈ、反応温度（T）が４０℃となるよう調整した。続いて、カラムからの流出液をフラクションコレクターで収集した。
【００２２】
・カラムからの流出液の測定
この流出液をシンクロマトグラフィー（「イヤトロスキャン」ダイアヤトロン株式会社製ＭＫ−５型）を用いて下記表２に示した条件で分析した。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
シンクロマトグラフィ分析の結果、アシルグリセロールの面積比から転化率を算出した。４８時間、連続的に約４０％の転化率でモノアシルグリセロールとジアシルグリセロールとを含むアシルグリセロールを製造でき、酵素活性の低下も認められなかった（図１）。さらにこの状態が２００時間継続した。
【００２５】
・カラムからの流出液の精製・分離
この流出液を低温（８℃）で放置し、遠心分離（１５０００ｒｐｍ／１５分）して、アシルグリセロールを６０質量％以上含む白色微針状結晶を製造した。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明により得られるアシルグリセロールは、起泡性、溶質溶解性、乳化性、保湿性、皮膚浸透性、低刺激性または潤滑性が求められる物品、例えば、乳化剤、洗浄剤、界面活性剤、表面処理剤、食品、化粧品、医薬品、もしくはその原料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１の製造方法により得られた流出液中に含まれるアシルグリセロールの分析結果である。縦軸に油脂およびアルコールからアシルグリセロールへの転化率（％）を、横軸に反応時間を示したグラフである。
【図１】
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