JPH01312995A - 酵素による油脂の改質方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は酵素による油脂の改質方法に関し、さらに詳し
くは油脂に２種以上のリパーゼを作用せしめ、油脂中に
混在するジグリセライド及び／又はモノグリセライド（
以下においてこれらを総称して部分グリセライドと言う
）をトリグリセライド（以下ＴＧと略す。）に転換する
ことを特徴とする油脂の改質方法に関する。

即ち本発明は油脂に含まれる不純物たる部分グリセライ
ドをＴＧに転換することにより高ＴＧ含量の油脂、言い
換えれば低部分グリセライド含量の油脂を、高収率で得
ることを特徴とする油脂の改質方法に関する。

油脂中のＴＯ含量を高めれば高融点の良質な固体脂を提
供することができ、チョコレート等の食品業界に貢献す
るものである。

〔従来の技術〕

一般に、油脂は、脂肪酸とグリセロールとのエステル、
即ちＴＧを主成分として含有し、ＴＧ以外の成分として
は部分グリセライド、遊離脂肪酸及び不ケン化物を少量
含有している。

油脂に混在する部分グリセライドは、その起源である動
植物並びに微生物の生体内で合成されたもの、油脂の貯
蔵中にそこに含まれるリパーゼの作用若しくは非酵素的
な作用でＴＧが部分加水分解されてできたもの、或いは
エステル交換、脂肪酸とグリセロールからの油脂の合成
などの油脂加工の工程で副産物として生じたものなどに
由来している。天然の油脂では、特にアブラヤシ（Ｅｌ
ａｅｉｓｇｕｉｎｅｅｎｓｉｓ　）の果肉より採取され
るパーム油及びオリーブ（Ｏｌｅａ　ｅｕｒｏｐａｅａ
）の果実より採取されるオリーブ油は水分含量が高いた
め油脂の採取工程及び貯蔵中に酵素による加水分解を受
けやすく。

又コメ浦の原料である米糠には強いリパーゼ活性が含ま
れるなどから、一般的に製造された油脂には部分グリセ
ライド含量が高いのである。

従来油脂中の不純物を除去する方法としては、まず、脂
肪酸の除去を目的としたアルカリ精製。

有臭成分やその他の揮発成分並びに脂肪酸の除去を目的
とした真空水蒸気蒸留、及びガム質、炭水化物、蛋白質
などの除去を目的とした脱ガムが行われており、これら
の不純物の除去は比較的容易である。ところが、ＴＧ、
ジグリセライド（以下ＤＧと略す。）及びモノグリセラ
イド（以下肛と略す、）相互の分離は、これらの分析の
ための手段、即ちケイ酸を用いたカラムクロマトグラフ
ィ゛−や薄層クロマトグラフィー並びに分子篩効果を利
用したゲルパーミェーションクロマトグラフィーなどの
手法が用いられているにすぎない、又、脂肪酸の除去と
油脂の構成ＴＧの分別を目的として、ＴＧの融点の差を
利用した分別結晶、溶剤に対する溶解度の差を利用した
液−液抽出及び沸点の差を利用した分別蒸留並びに分子
蒸留が行われているが、これらの方法では肛は多少除去
されるものの、ＤＧの除去は困難であった。

最近になって、酵素を用いた部分グリセライドの除去法
として１部分グリセライドリパーゼのＴＧに対する反応
性を全く、もしくはほとんど有しないという性質を利用
して、油脂中の部分グリセライドを、特異的に分解除去
する方法が報告されている（特開昭６２−２８７）。又
、一方で水分１１００ｐｐ以下の環境下において、トリ
グリセライドリパーゼにより、部分グリセライドと脂肪
酸を、ＴＧにエステル合成し、高ＴＧ含量の油脂を得る
方法が報告されている〔ジャーナル・オブ・アメリカン
・オイル・ケミストウス・ソサエティー（Ｊ、　Ａｍ、
　Ｏｉｌ　Ｃｈｅ履。

Ｓｏｃ、）６４（９）、　１２５２（１９８７））。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記したクロマトグラフィー法による油脂からの部分グ
リセライドの除去は、実験室的には可能であっても工業
的規模では到底採用されるものではなかった。又、油脂
中の構成ＴＧの分別を目的とした前記の手段では、ＤＧ
はＴＧと共融混合物を作るタメこれらの分離ができなか
った。即ち、従来油脂から工業的に部分グリセライドを
除去することが切望されていたにもかかわらず、その目
的に適した方法が実質的に存在しなかったと言える。

部分グリセライドの混在は油脂に様々の好ましからざる
影響を及ぼす。第一に１部分グリセライドはＴＧの結晶
核の生成を妨げる作用があり、例えばパーム油中の約２
％以上の胚の存在はＴＧの結晶核の生長を阻害し、また
同油中の約１３％のＤＧの存在はα型結晶のライフタイ
ムを著しく長くする。

更に、一般に油脂または油脂製品中のＤＧの存在はＴＧ
の　β′からβ型への結晶転移を抑制するとされている
〔オレアギニアウクス（Ｏｌｅａ　ｇｉｎｉａｕｘ）、
　２９゜４２１、　（１９７４））、（オイル・パーム
・ニュース（ＯｉｌＰａｌｍ　Ｎｅｗｓ）、　２２．１
０−１８．　（１９７７）］、〔ジャーナル・オブ・サ
イエンス・オブ・フード・アンド・アグリカルチ’ｒ　
−（Ｊ、　Ｓｃｉ、　Ｆｏｏｄ　Ａｇｒｉｃ、）、　３
２．１１９７゜（１９８１））及び〔ツェナ・セイフン
・アンストリックミツチル（Ｆｅｔｔｅ　５ｅｉｆａｎ
　Ａｎ　ｓｔｒｉｃｈｗ＋、）、　８５．６４゜（１９
８３））。

次に、ＤＧは、前述のようにＴＧと共融混合物を作り、
これらの分離を困難とするだけでなく、油脂の固体脂指
数を減少させる作用がある。そのため結晶に関与する高
融点ＴＧの見掛けの含有量が実際より低下し、固体部の
収量が低下し、そして同時に液体部にも固体部の一部が
残存することとなり、ＴＧの分別が不完全となる。又、
部分グリセライドはそれ自身乳化作用を有するため、極
性有機容媒を用いたＴＧの分別結晶においてはその効率
を低下させる原因となる。

上記ＴＧの分別に及ぼす影響の他に、油脂中での部分グ
リセライドの存在が問題となる例として。

カカオ代用脂のようにシャープな融点が要求される油脂
製品の場合、部分グリセライドは油脂の融点を不明瞭か
つ幅広いものとする原因物質となる。

この問題を解決するために、酵素を用いた方法として大
きく２つの方法が挙げられる。ひとつは部分グリセライ
ドリパーゼを用いてＤＧを加水分解で取り除く方法で、
複雑な反応器を必要としないという利点を持っているが
、加水分解を行うため、精製した油脂の収率の低下はさ
けられない。

他のひとつは、低水分下でリパーゼを作用させることに
より部分グリセライドと脂肪酸からＴＧをエステル合成
するという方法で、油脂中の不純物たる脂肪酸と部分グ
リセライドの減少と共に、　ＴＧの収量の上昇を伴うと
いう点で優れた方法であるが、この方法を実用化するに
当たっては、反応器の開発と共に、使用する酵素の能力
の向上が望まれている。この研究においても、合成活性
の活性化因子の添加、最適固定化法の導入等によりある
程度改善されてはいるが、未だ十分と言えないのが現状
である。

本発明の課題は、上記の酵素による改質方法のうち後者
の方法において、使用酵素の性能を向上させ、実用化レ
ベルに十分な反応速度、反応到達率を有する酵素反応を
確立することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、上記問題点を解決するために鋭意研究を
重ねた結果、性質を異にする複数の酵素を作用させるこ
とにより、それぞれの酵素の長所を生かしつつ、あるい
は弱点を補いあって１個々の酵素の単独使用によっては
なしとげられなかった。高い反応速度、高い反応到達率
が得られることを見い出し、本発明を完成するに至った
。

即ち、本発明は、部分グリセライドを含有する油脂に、
低水分下でリパーゼを作用させることにより、低部分グ
リセライド含有油脂を高収率で得る方法において、複数
のリパーゼを作用させることにより、単独リパーゼの使
用では、不十分であった反応速度１反応到達率を改善し
、反応時間の短縮及び収率の向上を達成することを特徴
とする油脂の改質方法である。

一般に、リパーゼはその温度反応性、温度安定性、ｐＨ
反応性、ρ１１安定性等酵素タンパクの一般的性質の他
に、脂肪酸特異性、位置特異性等において、様々の態様
を示すことが知られている。脂肪酸特異性とはリパーゼ
の触媒する反応、即ちエステル分解反応、合成反応、エ
ステル交換反応番こおいて、基質となる遊離もしくはエ
ステル体の脂肪酸の種類の間での反応性の違いを言い、
位置特異性とは、グリセロール骨格の１．２．３位の水
酸基のうちどの位置の水酸基に作用しやすいかをいうも
のである。

リパーゼを、油脂工業分野で油脂分解、エステル合成、
エステル交換、フレーバー生成等の目的で利用する場合
は、上記特異性の違いに留意しつつそれぞれの目的に応
じて使い分けられる。

本発明の反応においても、個々のリパーゼの特性を利用
して、酵素が選択され、適用される。

例えば、前記報告〔ジャーナル・オブ・アメリカン・オ
イル・ケミストウス・ソサエティー（Ｊ、　Ａ＋＊。

Ｏｉｌ　Ｃｈｅｗ、　Ｓｏｃ、）６４（９）、　１２５
２（１９８７））においては、位置特異性の低い、即ち
グリセロールの３つの水酸基いずれにも作用しやすいリ
パーゼの１つであるシュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏ＠ｏ
ｎａｓ）属由来のリパーゼＰが最も合成活性の高い酵素
として選択されている。

これは、油脂中に存在する部分グリセライド、特にその
大部分を占めるＤＧが、ｌ、３−ジグリセライドと１．
２（もしくは２．３）−ジグリセライドの２種の位置異
性体の混合物として存在しているため。

１．３位に特異性が高いリパーゼよりもグリセロールの
２位の水酸基にも作用する酵素がふされしいことを示す
ものである。

しかしながら、後述の試験例２で示す様に、本発明の反
応の実用化を考えた場合コストの面で使用可能な酵素量
は限られており、最も合成能の高いリパーゼＰですら、
十分な反応速度、反応到達率が得られていないのが現状
である。

本発明者等は、各種リパーゼを用いて、本発明に関する
合成反応を詳細に検討する過程において、リパーゼＰは
、油脂中に存在する遊離脂肪酸のうち、オレイン酸に対
する反応性が、パルミチン酸に対するそれに比べて極端
に低いこと、一方、ある種のリパーゼ、例えばリゾプス
（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属によって生産されるリパーゼＦ
（天野製薬（株）製）は、１．３−特異性を有する酵素
であるが、脂肪酸に対する反応性においては、オレイン
酸に対しても、パルミチン酸と同様よく作用するという
利点を見い出した。

これらの事実、即ち、リパーゼの種類による脂肪酸特異
性の違いについては、以下の試験例１で詳細に説明する
。

さらに以下の試験例２で示す様に、それぞれの酵素単独
では１反応速度、反応到達率に限界があったのであるが
、その原因としては、リパーゼＰの場合は、位置特異性
が低いという利点を有するにもかかわらず、オレイン酸
に対する反応性が悪いためであり、リパーゼＦの場合は
、脂肪酸特異性がないという利点が有するにもかかわら
ず、１．３−特異性が高く、２位の水酸基に作用しにく
いためであることがあげられる。

そこで両酵素を同時に作用させ、それぞれの弱点を補い
あうと同時に、それらの相乗効果により高い反応速度１
反応到達率を獲得することを着想し、本発明を完成する
に至った。

本発明で用いられる個々のリパーゼについては、ＴＧ合
成の反応系において活性を示すものであれば、微生物、
動物、植物いずれの起源のものでも使用可能であり１例
えば位置特異性の低いものとしてシュードモナス（Ｐｓ
ａｕｄｏｍｏｎａｓ　）属、キャンディダ（Ｃａｎｄｉ
ｄａ）属、ペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属
由来のリパーゼ、１．３−特異性の高いものとして、ア
スペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属、リゾプス
（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属、ムコール（Ｍｕｃｏｒ）属、
アルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）属、動物の
膵臓由来のリパーゼ等が挙げられる。

脂肪酸特異性の違いにより分類すれば、短鎖の脂肪酸に
作用しやすいものとして、例えばペニシリウム（Ｐｅｎ
ｉｃｉｌＬｉｕｍ）属由来のもの、中鎖の脂肪酸に作用
しやすいものとして、例えばリゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕ
ｓ）属由来のもの、長鎖脂肪酸も含めあらゆる脂肪酸に
作用するものとして、例えばキャンディダ・シリンドラ
セア（Ｃａｎｄｉｄａ　ｃｙｌｉｎｄｒａｃｅａ）由来
のもの、不飽和脂肪酸によく作用するものとして１例え
ばゲオトリカム・キャンデイダム（Ｇｅｏｔｒｉｃｕｍ
　ｃａｎｄｉｄｕｍ）由来のもの等が挙げられる。

どのリパーゼを選択するかは、対象とする油脂中の遊離
脂肪酸の種類に応じて適宜選択すればよく、又、本発明
においては、個々のリパーゼを複数用いるものであるが
、その組み合わせ及びそれらの量比についても、効果が
認められれば特に限定されるものではない。

本発明において対象となる油脂は、　ＭＧ及びＤＧであ
る部分グリセライドを多く含む油脂、例えばパーム油、
米油、コーン油、オリーブ油等が用いられる。もちろん
上記以外の油脂１例えばナタネ油。

サフラワー油、大豆油等の液体脂及びラード、タロー、
ビーフケンネン脂等の固体脂又は上記油脂の加工された
もの、例えば分別、水素添加、エステル交換などの処理
を施されたものを用いてもなんら問題はない。

又、必要に応じて上記油脂類に脂肪酸を単独もしくは２
種以上組み合わせて添加してもよい、添加量については
特に限定されるものではないが。

多すぎる脂肪酸の添加は酵素反応後の油脂の精製に際し
困難さと収率の低下を招くだけであり１通常原料油脂中
のＤＧ含量に対し脂肪酸の比が半量がら１０倍になるよ
うに添加するのが好ましい。又添加する脂肪酸の種類も
特に限定す−る必要はなく、パルミチン酸（以下ＰＡと
略す。）、ステアリン酸等の飽和脂肪酸、オレイン酸（
以下ＯＡと略す。）、リノール酸等の不飽和脂肪酸のい
ずれを添加してもよい。

本発明における反応の条件としては、リパーゼをエステ
ル合成条件下で作用させるために可及的に水分を除去す
る系で用いることになり、そのような低水分下において
は酵素の活性が発現しにくいので１通常は酵素を固定化
担体に固定化して用いることが好ましい。固定化担体と
してはセライト、白土、セルロース及びその誘導体、キ
トサン及びその誘導体、イオン交換樹脂等の吸着型担体
及び光硬化性樹脂、アルギン酸ソーダ等の包括型担体の
いずれでも用いることができる。

さらに本発明における条件下で酵素の活性発現を高める
ため、固定化酵素剤調製時に特願昭６２−４３６５８に
示すように、ショ糖脂肪酸エステル、しシチン、ソルビ
タン脂肪酸エステル、ポリグリセ’Ｊ　ン脂肪ａエステ
ル等の界面活性剤を共存させることが好ましく、その添
加量は通常酵素に対し１０〜５００重量％添加するのが
好ましい。

固定化酵素の油脂への添加量は特に限定されるものでは
ないが、通常原料油脂あたり２〜３０％添加すればよい
。

反応温度に関しては、リパーゼ固定化酵素の至適温度及
び使用する油脂の融点に応じて適切な値を選ぶことがで
きるが、通常２０〜８０℃が好ましい。

水分に関しては、リパーゼは部分グリセライドと７６間
の可逆反応を触媒し、水分が多い場合は加水分解を、水
分が少ない場合は合成反応を触媒する。従って１本発明
においては可及的に水分を除去する条件が必要であり、
その水分濃度は反応に使用される油脂中のジグリセライ
ド及び脂肪酸の濃度によって異なるが、通常は１５００
ＰＰ園以下、好ましくは１０〜２００ρρ信に反応系の
水分を調整するのが好ましい。

水分の除去方法としては、減圧留去、モレキュラーシー
ブ等の脱水剤の使用、窒素ガス等の不活性ドライガスの
使用等を行うことができる。

反応様式はバッチ反応、カラム法又は流動層法等のバイ
オリアクターによる連続反応等いずれの方法にも適用で
き、酵素を有効に利用することができる。

本発明の条件では無溶媒でも十分に目的を達することが
できるが、必要に応じて有機溶媒を添加してもかまわな
い。使用する有機溶媒としては、リパーゼの活性を阻害
せず油脂を溶解するものならば如何なるものでもよく例
えば、ｎ−ヘキサン。

オクタン、石油エーテル、ジエチルエーテル、アセトン
、酢酸エチル等が挙げられる。

又本発明において複数のリパーゼを作用させるという方
法とは、固定化酵素を調製する際に、複数のリパーゼを
同時に固定化する方法、別々に固定化して得たそれぞれ
の固定化酵素剤を、反応時に混合して使用する方法、あ
るいは又リアクターを組む場合、別々の反応層（又は＃
ｆ）に個々の固定化酵素剤を充填し、それらの反応層（
又は塔）に連続的に、対象油を供給する方法等も含むも
のである。

以下に、本発明を試験例、実施例をもって、詳細に説明
する。尚これらの例中の％はすべで重量基準である。

試験例１ シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｏ＋ｏｎａｓ）属の菌株
由来のリパーゼＰ（大野製薬（株）製造、販売）及びリ
ゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属の菌株由来のリパーゼＦ
（大野製薬（株）製造、販売）を用い、リパーゼＰの場
合は２０Ｂの酵素粉末と、活性化剤としてシュガーエス
テル０−１５７０（三菱化成（株）製）１０間ｇ、リパ
ーゼＦの場合は４０＠ｇの酵素粉末と、シュガーエステ
ル２０１Ｉｇを、それぞれ水２ｍｆｌに溶解し、この水
溶液をセライトＮｎ５３５２ｇに均一散布して固定化処
理を行い。

４０℃、５　ｍｍＨｇの条件で減圧乾燥処理し、不要な
水分を除去した。こうして得られた固定化酵素剤を。

脂肪酸（以下ＦＦＡと略す。）としてＰＡあるいはＯＡ
を添加した精製パームオレイン油２０ｇに対し２ｇ添加
し、温度６０℃で振盪反応を行った。尚、脱水剤として
モレキュラーシーブス３Ａ（商品名−和光純薬製）を１
２ｇ同時添加した。反応後、油脂と固定化酵素剤及びモ
レキュラーシーブスをろ別し、得られた油脂の組成分析
をガスクロマトグラフィー法により行い、その結果を表
−１に示した。

表−１の様に、リパーゼＰにおいては、オレイン酸に対
する反応性が、バルミチン酸のそれに比べて極端に低い
こと、一方リパーゼＦにおいては、オレイン酸に対して
もパルミチン酸と同等の反応性を示すことがわかる。

試験例２ 試験例１で用いた２種の酵素リパーゼＰ、リパーゼＦを
、それぞれ４０ｍｇと、シュガーエステル（０−１５７
０）２０ｍｇを用いた点、対象油としてクルード・パー
ム・オレインを用いた点以外は、すべて試験例１に憎し
て、固定化酵素の調製、反応及び分析を行い、その結果
を表−２に示す。

表−２の様に、両酵素とも４時間でＴＧ含量約９２．５
％程度に達した後は、わずかな上昇が認められるのみで
、２４時間目でも約９３％程度であった。

実施例１ リパーゼＰを２０ｍｇ、リパーゼＦを２０ｍｇ及びシュ
ガーエステル（０−１５７０）２０ｍｇを同時に水２社
に溶解した点、対象油としてクルード・パーム・オレイ
ンを用いた点以外は、すべて試験例１に準じて。

固定化酵素の調製、反応及び分析を行い、その結果を表
−３に示す。

実施例２ リパーゼＰを１３．３ｍｇ、　　リパーゼＦを２６．７
ｍｇ及びシュガーエステル（０−１５７０）２０ｍｇを
同時に水２社に溶解した点、対象油としてクルード・パ
ーム・オレインを用いた点以外は、すべて試験例１に準
じて、固定化酵素の調製、反応及び分析を行い、その結
果を表−３に示す。

実施例３ リパーゼＰを２６．７ｍｇ、リパーゼｌ？を１３．３ｍ
ｇ及びシュガーエステル（０−１５７０）２０ｍｇを同
時に水２１に溶解した点、対象油としてクルード・パー
ム・オレインを用いた点以外は、すべて試験例１に準じ
て、固定化酵素の調製１反応及び分析を行い、その結果
を表−３に示す。

実施例４ リパーゼＰを４０膳ｇ及びシュガーエステル（０−１５
７０）　２０Ｂを用いて試験例１と同様の方法で調製し
た固定化酵素０．６７ｇ、リパーゼＦを４０ｍｇ及びシ
ュガーエステル（０−１５７０）　２０■ｇを用いて同
様に調製した固定化酵素１．３３ｇを混合してクルード
・パーム・オレイン２０ｇに添加し、試験例１に準じて
。

固定化酵素の調製、反応及び分析を行い、その結果を表
−３に示す。

表−３の結果と表−２の結果を比較すれば明らかなよう
にリパーゼＰとリパーゼＦを同時に作用させた場合、そ
れぞれの単独使用の場合と比較して、反応速度、反応到
達率において格段の上昇が認められた。つまり、表−２
においてリパーゼＰ単独使用の４及び２４時間のＴＧ含
量は各々９２．６３％及び９２．９８％であり、リパー
ゼＦ単独使用の４及び２４時間のＴＧ含量は各々９２．
４７％及び９３．１６％であったのに対して、表−３に
おいて両酵素の同時使用の場合は４時間で既に９４．３
６％〜９５．７８％であった。このことは同時使用が反
応速度の格段の上昇をもたらしたことを示すものであり
、又、２４時間での反応到達率においても明らかな上昇
が見られる。

実施例５ リパーゼＰをＩｇ、リパーゼＦを１ｇ、シュガーエステ
ル（０−１５７０）Ｉｇ、セライト動５３５１００ｇを
用いて、試験例１に準じて調製した固定化酵素剤１００
ｇをＴＧ　８７．２％、脂肪酸４．８％、　ＤＧ　７．
８％及びＮＧ　Ｏ，２％からなる組成のクルード・パー
ム・オレイン１註００ 時間撹拌反応した１反応終了後，固定化酵素剤をろ別し
、得られた反応油から通常の水蒸気蒸留により未反応の
脂肪酸を除去し，　９８０ｇ（収率９８．０％）の精製
油を得た．結果を表−４に示す。この結果は、単独酵素
での反応に比べ、反応時間が短く、収率が高い点で優れ
ていることを示している。

表−４ 〔発明の効果〕 本発明の効果は，油脂にリパーゼを作用させて。

部分グリセライドをＴＧに転換し，低部分グリセライド
含量の改質油を高収率で得る方法において、複数のリパ
ーゼを作用させ、それらの相剰効果により、反応速度、
反応到達率を上昇せしめ、結果として、短時間の反応で
高収率で改質油を得ることができることである。

さらに得られた反応油は肛及びＤＧ含量が低いため精製
収率が高く、精製コストも低い。

代理人　弁理士　戸　１）親　男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）油脂に脂肪酸特異性及び／又は位置特異性を異に
   する２種以上のリパーゼを作用させて、混在する部分グ
   リセライドをトリグリセライドに転換せしめることを特
   徴とする酵素による油脂の改質方法。