(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリセリンまたはポリグリセリンと油脂を触媒存在下、１２０℃以上で反応させ（反応１）、得られた反応液に炭素数２〜２４の飽和もしくは不飽和脂肪酸またはその低級アルキルエステルを加え、さらに固定化リパーゼまたは菌体内リパーゼの存在下で反応させる（反応２）ことを特徴とするグリセリンまたはポリグリセリンのジ脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項２】
前記固定化リパーゼまたは菌体内リパーゼがグリセリンの１，３位に特異的に作用するものである請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
反応により生成する水または低級アルコールを系外に除去しながら行う請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】
前記反応１を、油脂のモル数×３／（油脂のモル数＋グリセリンまたはポリグリセリンのモル数）が０．３〜２で行う請求項１〜３のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項５】
前記反応２を、（油脂のモル数×３＋炭素数２〜２４の飽和もしくは不飽和脂肪酸またはその低級アルキルエステルのモル数）／（油脂のモル数＋グリセリンまたはポリグリセリンのモル数）が１〜３．５で行う請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油脂等と、グリセリンまたはポリグリセン（以下「グリセリン等」という）とから、短時間でかつ高収率、高純度のジグリセリド、またはポリグリセリンジ脂肪酸エステル（以下「ジグリセリド類」という）を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジグリセリド類は基剤として化粧品、医薬品等の分野で利用されている。また油脂の可塑性改良用添加剤等として食品分野において用いられている。
【０００３】
かかるジグリセリド類は、通常グリセリン等と脂肪酸とのエステル化、グリセリン等と油脂とのアルコール基交換反応等の方法により製造されている。これらの方法を大別すると、アルカリ触媒等を用いた化学反応法と、リパーゼ等の油脂加水分解酵素等を用いた生化学反応法とに分類される。
【０００４】
化学反応法は例えば、オリーブ油、ヤシ油等の植物油脂、ラード、ヘッド等の動物油脂、または所定の脂肪酸と、グリセリン等とを例えば水酸化ナトリウム等の存在下、例えば約１２０〜１９０℃の高温で反応させる方法（「新界面活性剤」、堀口博、三共出版、昭和５０年１０月１０日、第６３１〜６３４頁）である。かかる高温で反応させるため短時間でジグリセリド類が生成する。
【０００５】
生化学反応とは例えば、リパーゼを触媒として所定の脂肪酸等とグリセリン等とを反応させる方法であり、例えば以下の技術が知られている。
【０００６】
所定の脂肪酸等とグリセリンとを、１，３位選択的リパーゼの存在下、反応生成水等を系外に除去しながら反応させることを特徴とするジグリセリドの製造方法（特開昭６４−７１４９５号公報）。所定の脂肪酸とグリセリンとの合成反応において、グリセリンを脂肪酸の等モル以上加えて反応させ、ジグリセリド濃度が高い状態で反応を停止させ、不溶グリセリンを分離し、その後脱水しながらさらに反応を行うことを特徴とするジグリセリドの製造方法（特開平４−３３０２８９号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の化学反応法はモノグリセリドやトリグリセリド等の副生成物が大量に生成してしまい、その分離、除去が困難で高収率、高純度のジグリセリド類が得難いという欠点がある。また生化学反応法は常温での酵素反応を利用するものであり、またグリセリン等と脂肪酸等とは相互溶解性が低く脂肪酸相とグリセリン相の存在する不均一反応となるため反応時間が一般に長く、効率性が悪いという欠点がある。
【０００８】
したがって本発明は反応速度が速く、短時間で高純度のジグリセリド類を高収率で製造する方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはかかる実状に鑑み鋭意研究した結果、まず油脂とグリセリン等とを、触媒存在下で高温で反応させることによりモノグリセリド等の副生成物を大量に含んだジグリセリド類（以下「反応混合物」という）を短時間で生成し、得られた反応混合物に炭素数２〜２４の飽和もしくは不飽和脂肪酸またはその低級アルキルエステルを添加し、さらに酵素触媒を用いて反応させることにより、高純度のジグリセリド類を短かい反応時間で高収率で得ることができることを見出し本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち本発明は、グリセリン等と油脂を触媒存在下、１２０℃以上で反応させ（反応１）、得られた反応混合物に炭素数２〜２４の飽和もしくは不飽和脂肪酸またはその低級アルキルエステルを添加し、さらに固定化リパーゼまたは菌体内リパーゼの存在下で反応させる（反応２）ことを特徴とするジグリセリド類の製造方法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる油脂は牛脂、豚脂、魚油、鯨脂等の動物油脂、なたね油、オリーブ油、大豆油、ヤシ油、パーム油、アマニ油、サフラワー油等の植物油脂のいずれであってもよい。一般に油脂はトリグリセリドを主体とするものであるが、副成分としてモノグリセリド、ジグリセリド、複合脂質（例えばレシチン、ケファリン等のリン脂質）、遊離脂肪酸、長鎖アルコール、ステロール、炭化水素（例えばスクアレン等）、脂溶性ビタミン、色素等を含有していてもよい。また抽出方法も圧搾法、炒取り法、煮取り法等いずれであってもよい。
【００１２】
本発明で用いる脂肪酸は、炭素数２〜２４の飽和もしくは不飽和脂肪酸であり、例えば酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ゾーマリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ガドレン酸、アラキン酸、ベヘン酸、エルカ酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸等を用いることができる。また、前記の脂肪酸は炭素数１〜３の低級アルコール類とエステルを形成していてもよい。炭素数１〜３の低級アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどが挙げられる。これらの脂肪酸または脂肪酸エステルは単独または２種以上混合された状態で用いることができる。
【００１３】
本発明に用いるポリグリセリンについては、グリセリンの重合度に特に制限はないが、例えば２〜１０、好ましくは２〜５である。グリセリン、ポリグリセリンは市販品を用いることができる。なお反応１の原料には油脂とグリセリン等以外の成分が存在してもよい。また反応２において、反応１の反応混合物と炭素数２〜２４の飽和もしくは不飽和脂肪酸またはその低級アルキルエステル以外の成分が存在してもよい。
【００１４】
本発明の反応１に用いる触媒としては特に制限はないが、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等のアルカリ、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート等のアルコキシド等を用いることができる。
【００１５】
また本発明で用いる固定化リパーゼまたは菌体内リパーゼは、１，３位に選択的に作用する固定化リパーゼまたは菌体内リパーゼ（以下「固定化または菌体内１，３位選択的リパーゼ」という）であることが好ましい。固定化１，３位選択的リパーゼは１，３位選択的リパーゼを公知の方法で固定化することにより得られる。固定化のための公知の方法は、例えば、「固定化酵素」千畑一郎編集、講談社刊、９〜８５頁及び「固定化生体触媒」千畑一郎編集、講談社刊、１２〜１０１頁に記載されているが、イオン交換樹脂に固定化する方法が好ましいものとして例示される。固定化に用いられる１，３位選択的リパーゼとしては、リゾプス（Rhizopus）属、アスペルギルス（Aspergillus）属、ムコール（Mucor）属等の微生物由来のリパーゼ、脾臓リパーゼ等がある。例えば、リゾプス・デレマー（Rhizopus delemer）、リゾプス・ジャポニカス（Rhizopus japonicus）、リゾプス・ニベウス（Rhizopus niveus）、アスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）、ムコール・ジャパニカス（Mucor javanicus）、ムコール・ミーハイ（Mucor miehei）などを起源とするリパーゼを使用することができる。市販の固定化１，３位選択的リパーゼとしては、ノボノルディスクバイオインダストリー社製の商品名「Lipozyme IM」等がある。菌体内１，３位選択的リパーゼとしては、微生物菌体に１，３位選択的リパーゼが吸着または結合したもので、市販品としては大阪細菌研究所製の商品名「オリパーゼ」がある。これらの固定化もしくは菌体内リパーゼは減圧条件でもその特性を維持するため、保水力を示すものである必要がある。このためには、特にイオン交換樹脂で固定化したリパーゼが好ましい。
【００１６】
反応１においては、油脂をほぼ完全に反応させ、未反応油脂を残存させないことが好ましいことから、油脂のモル数×３／（油脂のモル数＋グリセリン等のモル数）が０．３〜２、特に０．５〜１の範囲で反応１を行うことが好ましい。なおここで油脂のモル数×３は反応１における全脂肪酸基のモル数（ＦＡ′）を、油脂のモル数＋グリセリン等のモル数はグリセリル基を有する分子のモル数（ＧＬＹ）を表わす。
【００１７】
また反応２においては、グリセリンまたはポリグリセリンに脂肪酸が２個結合することが好ましいことから、（油脂のモル数×３＋炭素数２〜２４の飽和もしくは不飽和脂肪酸またはその低級アルキルエステルのモル数）／（油脂のモル数＋グリセリン等のモル数）が１〜３．５、特に１．６〜２．８、さらに特に約２の範囲で反応２を行うことが好ましい。なおここで油脂のモル数×３＋炭素数２〜２４の飽和もしくは不飽和脂肪酸またはその低級アルキルエステルのモル数は反応２における全脂肪酸基のモル数（ＦＡ）を表わす。
【００１８】
本発明の反応１は常法にしたがって行うことができる。すなわち例えば、油脂等を所定の温度に加熱しながら攪拌し、触媒、グリセリン等を添加して反応させることにより得ることができる。本発明の反応１における反応温度は反応速度向上のため、減圧下または窒素気流下１２０℃以上、好ましくは２００℃以上で反応させる。さらに反応１の反応時間については特に制限はないが、長時間であると重合物等が生成してしまうこと、さらに経済性の観点から、概ね５時間以下、好ましくは３時間以下である。
【００１９】
本発明の反応２は例えば以下のような方法により行うことができる。反応１により得られた反応混合物に炭素数２〜２４の飽和もしくは不飽和脂肪酸またはその低級アルキルエステルを添加する（得られたものを以下「反応２の原料混合物」という）。反応２の原料混合物を前記の固定化リパーゼまたは菌体内リパーゼの存在下で反応させる。反応温度は特に制限はないが、例えば２０〜１００℃、好ましくは３５〜８０℃である。
【００２０】
この反応はヘキサン、オクタン、石油エーテルの溶剤を用いても良いが、その除去・精製を考慮すると溶剤を加えない方が好ましい。また、加水分解を抑制するため、この反応系にリパーゼ製剤、反応原料に溶解している水分以外に水を添加しない方が好ましい。
【００２１】
エステル合成率を高くするため、反応により生成する水または低級アルコールを系外へ除去しながら反応を行うことが好ましい。水等を系外へ除去する方法としては、例えば減圧による脱水、脱アルコールの他、乾燥した不活性ガスを通気したり、または、モレキュラーシーブス等の吸水剤を用いる等の脱水、脱アルコール法が使用できる。ただし、低温で可能であり、不活性ガス・脱水剤の回収なども不要な減圧による方法が好ましく、減圧度は、５０Torr以下が好ましく、さらに１０Torr以下の状態が好ましい。これらの脱水、脱アルコールは、酵素反応器内で行ってもよいし、反応器外の脱水部、脱アルコール部で行い、酵素反応器との循環を行ってもよい。
【００２２】
なお、反応は、回分式でも半回分式でも連続反応でもよい。
【００２３】
反応終了物よりリパーゼ製剤を濾別し、未反応のグリセリン等、脂肪酸または脂肪酸の低級アルキルエステル、及びモノグリセリドは分子蒸留等従来周知の分離・精製手段を単独または適宜併用することにより容易に除去することができる。かくして精製ジグリセリド類が高純度で収率良く短時間で得られる。本発明によりあらゆるジグリセリド類の製造が可能である。
【００２４】
【実施例】
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２５】
実施例１
精製オリーブ油７５０ｇと、グリセリン２５０ｇと、水酸化ナトリウム１ｇとを混合し、温度２３０℃、窒素気流下で攪拌しながら１時間反応させた（反応１）。なお反応１においてＦＡ′は２．５５モル、ＧＬＹは３．５７モルであり、ＦＡ′／ＧＬＹは０．７１であった。得られた反応混合液は、グリセリン１２重量％、モノグリセリド５６重量％、ジグリセリド２８重量％、トリグリセリド４重量％であった。該反応混合液にオレイン酸１２９０ｇと、固定化酵素（リポザイムＩＭ、ノボ社製）２００ｇとを添加し、４０℃、５Ｔｏｒｒの減圧下で脱水しながら攪拌下反応を行い、脂肪酸濃度が１５重量％となった時点で反応を終了させた。反応時間は２．５時間であった（反応２）。すなわち反応１と反応２の反応時間の和は３．５時間であった。反応終了物からリパーゼをろ別した後のろ液中のジグリセリドは６２％であった。なお反応２においてＦＡは７．１２モル、ＧＬＹは３．５７モルであり、ＦＡ／ＧＬＹは１．９９であった。
【００２６】
比較例１
オレイン酸２０１０ｇ（実施例１の反応２における全脂肪酸基のモル数と同一）と、グリセリン３３０ｇ（実施例１の反応２におけるグリセリル基を有する分子のモル数と同一）と、実施例１と同一の固定化酵素２００ｇとを混合し、実施例１と同一の温度、減圧下で反応を行い、脂肪酸濃度が１５重量％となった時点で反応を終了させた。反応時間は５時間であった。反応終了物からリパーゼをろ別した後のろ液中のジグリセリドは６３％であった。
【００２７】
実施例１の方法によれば、ほぼ同一の収率のジグリセリドを得るのに比較例１の場合より、１．５時間反応時間を短縮することができた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、短時間で高収率かつ高純度のジグリセリド類を得ることができる。すなわちまず触媒存在下で高温で反応させることにより、反応混合物を短時間で得、次に酵素反応させることにより、高収率で高純度のジグリセリド類を得ることができる。