JP3853767B2 - 共役脂肪酸メントールエステルおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明はまた、一つの態様において共役脂肪酸が共役リノール酸の場合、9cis, 11trans-共役リノール酸と10trans, 12cis-共役リノール酸をほぼ等量含むメントールエステル、または、9cis, 11trans-共役リノール酸または10trans, 12cis-共役リノール酸のいずれかの含量が相対的に高いメントールエステルにも関する。
メントール、特にl−メントールは、ハッカ油や他のミント油から得られるハッカ成分として清涼感を付与する物質で、清涼飲料水、菓子、香料、タバコ香料、鎮痛剤、防腐殺菌剤等に広く利用されている安全性の高い物質である。
さらに、酵素を利用した共役リノール酸のエステルの製造方法については、特開2000−247965号公報(特許文献2)に記載がある。この公報では、共役リノール酸とエステル化またはエステル交換するために用いられる水酸基またはエステル結合を1個以上有する有機化合物として、リン脂質、コレステロール、β―シトステロール等のステロール、ショ糖、乳糖等の糖類、アスコルビン酸等の有機酸が挙げられているが、メントールについては記載されていない。
すなわち、本発明は、下記のメントールエステルおよびその製造方法を要旨とするものである。
共役脂肪酸(一つの態様において共役リノール酸)のメントールエルテル。
共役脂肪酸が共役リノール酸である一つの態様において、9cis, 11trans-共役リノール酸と10trans, 12cis-共役リノール酸をほぼ等量含むことを特徴とする共役脂肪酸メントールエルテル、または、9cis, 11trans-共役リノール酸または10trans, 12cis-共役リノール酸のいずれかの含量が相対的に高いことを特徴とする共役脂肪酸メントールエルテル。
共役脂肪酸、またはそのアルキルエステルもしくはグリセリンエステルをリパーゼの存在下でメントールと反応させてエステル化またはエルテル交換を行い、生成した共役脂肪酸のメントールエステルを回収することを特徴とする、共役脂肪酸メントールエステルの製造方法。
また、共役脂肪酸メントールエステルの製造において、共役脂肪酸が共役リノール酸の場合、反応条件を変えることにより、9cis, 11trans-共役リノール酸と10trans, 12cis-共役リノール酸をほぼ当量含むメントールエステル、およびこれらの異性体共役リノール酸のいずれかの含量が相対的に高いメントールエステルを製造することができる、すなわち、9cis, 11trans-共役リノール酸および10trans, 12cis-共役リノール酸異性体の含有割合を所望に調節した共役リノール酸メントールエルテルを製造することができる。
本発明において、共役脂肪酸としては共役リノール酸、共役トリエン酸(特に共役リノレン酸)、共役EPA、共役DHA等が好ましい例としてあげられるが、共役リノール酸がその代表例である。
なお本明細書において、%表示は特に断りのない限り、あるいは通常%表示のみで表すか%表示のみで明確な場合(エステル化率等)を除き重量%を意味する。
このような共役脂肪酸メントールエステルは、例えば前記のような本発明による方法、すなわち、リパーゼを触媒として用い、共役脂肪酸(共役脂肪酸を含む遊離脂肪酸)、またはそのアルキルエステルもしくはグリセリンエステル(トリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリド)とメントールとを反応(エステル化反応またはエステル交換反応)させることにより製造することができる。
上述のようにして得られる脂肪酸混合物中の共役リノール酸異性体含量は、一般的に10〜95%、好ましくは50〜85%、例えば60〜80%であり(両異性体の相互含量はほぼ等量)、残りの成分は他の脂肪酸等である。
また、尿素付加法、低温結晶法、酵素(リパーゼ)を用いた選択的な方法を利用した方法(例えば、Lipids, 34, 979-987 (1999)、 J. Am. Oil Chem. Soc., 76, 1265-1268 (1999)、J. Am. Oil Chem. Soc., 79, 303-308 (2002)参照)等の手段により所望に分画・精製していずれかの共役リノール酸異性体含有率の高い(例えば90%以上)遊離脂肪酸を使用すれば、最終的に一方の共役リノール酸異性体含有率または共役リノール酸含有率の高い目的のメントールエステルを得ることができる。この共役リノール酸異性体含有率は、上記の方法における精製の程度を適宜調節することにより所望の割合に調整することができ、また非共役脂肪酸での希釈により所望の程度に低減させることがでる。
本発明で使用するリパーゼの活性を十分に発現させるためには、好ましくは全反応液量に対して5〜90重量%(より好ましくは5〜50重量%、さらに好ましくは10〜40重量%)の水分量であること、25〜50℃(より好ましくは25〜40℃)の反応温度条件であること、攪拌(50〜1000rpmでのスターラーの使用など)して反応を行なうこと、共役脂肪酸の酸化を防止するために窒素気流下で1〜96時間(より好ましくは 4〜70時間)程度の比較的短時間で反応させることが望ましい。反応は静置したままでも進行するが、攪拌により反応効率が大幅に上昇する。
本発明において、リパーゼによる共役脂肪酸メントールエルテルの合成率は、下記の式によって算出することができる。
エルテル合成率(%)={(A−B)/A}×100
A:反応開始時の反応混液中の遊離脂肪酸量
B:反応終了時の反応混液中の遊離脂肪酸量
共役リノール酸、またはそのアルキルエステルもしくはグリセリンエステルをリパーゼの存在下でメントールと反応させてエステル化またはエステル交換を行い、9cis, 11trans-共役リノール酸と10trans, 12cis-共役リノール酸をほぼ等量含むか、該異性体のいずれかの含量が相対的に高いメントールエステルを生成させ、生成した共役リノール酸メントールエステルを回収する、共役脂肪酸メントールエステルの製造方法。
共役リノール酸として9cis, 11trans-共役リノール酸異性体および10trans, 12cis-共役リノール酸異性体を等量ずつ含む遊離脂肪酸の混合物を使用し、一方の共役リノール酸異性体に対する作用性の高いリパーゼの存在下でエステル化率を低く抑えて反応を行なうことにより、該一方の共役リノール異性体含量の高いメントールエステルを生成させこのエステル画分を回収する、上記共役脂肪酸メントールエステルの製造方法。
上記の方法において他方の未反応共役リノール酸異性体を多く含む脂肪酸画分について更にメントールでエステル化反応を行なうことにより、該他方の共役リノール酸含量の高いメントールエステルを生成させこれを回収する、共役脂肪酸メントールエステルの製造方法。
具体的には例えば、基質としての共役脂肪酸が9cis, 11trans-共役リノール酸異性体および10trans, 12cis-共役リノール酸異性体を等量(例えば各異性体を30%以上)ずつ含む遊離脂肪酸の混合物である場合、9cis, 11trans-共役リノール酸に対する作用性の高いCandida属などに由来するリパーゼ(例えばCandida rugosa由来のリパーゼ)を用いてエステル化率を低く抑えれば(例えば20〜50%)、9cis, 11trans-共役リノール酸含量の相対的に高い(例えば50より大〜70%)メントールエステルが生成され、上記のエステル分取法によりこれを回収することができる。ここでエステル化率を低く抑えるには、通常酵素量を低く抑えるかあるいは反応時間を短かくする条件で反応を行なえばよい。また上記の反応において、10trans, 12cis-共役リノール酸はメントールエステル側ではない脂肪酸画分に残る。従って、この10trans, 12cis-共役リノール酸含量の多い脂肪酸について更にメントールでエステル化反応を行なうことにより、例えば上記リパーゼを用いてエステル化率を高くすることにより(例えば60〜90%)、10trans, 12cis-共役リノール酸含量の高い(例えば50より大〜70%)メントールエステルを生成させ、上記のエステル分取法によりこれを回収することができる。
また、エステル化率を上げる(例えば75%以上)ことにより、例えば酵素量を増加させるかあるいは反応時間を長くする条件で反応を行なうことにより、あるいは異性体選択性の低いリパーゼ(例えばPseudomonas sp.由来のリパーゼ)を用いることにより、9cis, 11trans-共役リノール酸異性体および10trans, 12cis-共役リノール酸異性体をほぼ等量含むメントールエステルも合成できる。ここでほぼ等量とは、最も近似した場合に両異性体の含有割合が同じであることを意味するものであり、それらの割合がわずかに異なる場合(例えば47:53)には両者はほぼ等量であり、かつ一方の異性体含量が相対的に高いともいう。
上述のように、反応条件(酵素の種類、エステル化率など)を適宜変更することにより両異性体の含量が所望の割合(例えば等量〜10倍(一方の異性体))に調整されたメントールエステルを合成することができる。このようにして得られた脂肪酸メントールエステルは、食品、健康補助食品、医薬品、飼料、化粧品等の用途に利用することができる。
[1] エステル化に及ぼすモル比の影響
メントールとサフラワー油由来CLA(CLA-80:9cis, 11trans-CLA33%、10trans, 12cis-CLA34%、残りは他の脂肪酸等(リノール油脂社製))を合わせて2.8g(メントールとCLAのモル比=4:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、1:2、1:3、1:4)、水1.2g、およびCandida rugosaのリパーゼ(Lipase OF、名糖産業(株))を反応系1gあたり200単位(反応系全体で800単位)を混合し、30℃で16または72時間反応させた。反応後、酸価からエステル化率を求めた。結果を表1に示す。
表1
CLAに対する メントールに対する
モル比 エステル化率(%)*1 エステル化率(%)*2
(メントール:CLA) 16時間 72時間 16時間 72時間
4:1 40.07 58.01 10.02 14.50
3:1 41.14 56.65 13.71 18.89
2:1 31.15 56.95 15.57 28.48
1.5:1 35.70 55.58 23.80 37.02
1:1 26.06 53.72 26.06 53. 72
1:2 26.23 36.48 52.47 72.96
1:3 17.86 24.57 53.58 73.70
1:4 11.43 18.43 45.70 73.73
*1 CLAに対するエステル化率(%):反応開始時の遊離共役リノール酸量に対するエステル化に関与した共役リノール酸量(%)(遊離共役リノール酸量は酸価の測定による)
*2 メントールに対するエステル化率(%):反応開始時の遊離メントール量に対するエステル化に関与したメントール量(%)(CLAに対するエステル化率から推定した)
CLAの多いときは、メントールに対するエステル化率が高く、メントールの多いときはCLAに対するエステル化率が高かった。以後の実験では、メントールとCLAのモル比を1:1とした。
メントール1.0gと実施例1で用いたものと同様のCLA1.8g(メントールとCLAのモル比は1:1)、水1.2g、およびLipase OFを反応系1gあたり25〜3000単位混合し、30℃で16、40、69時間反応させた。反応後、酸価からエステル化率を求めた。結果を表2に示す。
表2
CLAに対するエステル化率%
酵素量 反応時間
(U/g) 16時間 40時間 69時間
25 8.37 19.09 28.67
50 18.14 32.76 38.33
100 22.94 40.23 45.57
200 35.10 46.00 53.03
400 42.50 55.30 62.12
600 48.80 59.82 65.92
800 51.04 63.58 69.51
1200 54.63 69.63 74.35
1600 56.80 72.96 75.26
2000 58.06 73.54 77.81
3000 58.23 77.33 80.49
上記実施例[2]において、69時間反応させた試料をヘキサン−アルカリ分配による方法でメントールエステル画分と脂肪酸画分に分画した。それぞれの画分の脂肪酸組成をガスクロマトグラフィーで分析した。結果を表3よび図1に示す。
表3
脂肪酸組成(重量%)
酵素量 脂肪酸画分 メントールエステル画分
(U/g) 9cis, 11trans 10trans, 12cis 9cis, 11trans 10trans, 12cis
反応前 32.77 33. 54
25 14.18 48.27 71.94 6.37
50 11.01 52.87 63.69 7.08
100 11.08 58.26 55.87 9.71
200 13.48 60.24 49.19 13.80
400 15.86 58.73 43.05 23.76
600 18.36 54.96 40.58 25.79
800 19.58 51.89 38.64 28.42
1200 22.16 46.94 36.47 30.48
1600 23.82 47.01 36.76 31.86
2000 24.12 44.48 36.58 33.08
3000 26.35 40.56 35.89 34.18
表3の結果および図1に示されるように、酵素量が少ない時では、9cis, 11trans-CLA含量が相対的に高いメントールエステルが合成でき、未反応の脂肪酸画分では10trans, 12cis-CLA含量が相対的に高くなった。また、酵素量が多い時では、9cis, 11trans-CLAと10trans, 12cis-CLAをほぼ等量含むメントールエステルを合成することができた。
メントール20gとCLA36g(メントールとCLAのモル比は1:1)、水24g、およびLipase OFを反応系1gあたり100単位混合し、30℃で69時間反応させた。反応後、酸価からエステル化率を求めた。反応混液をヘキサン−アルカリ分配による方法でメントールエステル画分(1)と脂肪酸画分(1)に分画した。また、それぞれの画分の脂肪酸組成をガスクロマトグラフィーで分析した。結果を表4に示す。
表4
エステル化率 44.86%
収量 メントールエステル画分(1) 34.9g
脂肪酸画分(1)(酸価190.8) 20.4g
脂肪酸組成(重量%)
9cis, 11trans 10trans, 12cis
メントールエステル画分(1) 56.56 11.77
脂肪酸画分(1) 11.13 58.79
表4に示されるように、9cis, 11trans-CLA含量の高いメントールエステル1を合成することができた。さらに、10trans, 12cis-CLA含量の高い脂肪酸画分(1)も調製できた。
次に、メントール1.0gと、実施例[4]で作成した脂肪酸画分(1)1.8g、水1.2g、およびLipase OFを反応系1gあたり3000単位混合し、30℃で69時間反応させた。反応後、酸価からエステル化率を求めた。反応混液のヘキサン−アルカリ分配による方法でメントールエステル画分(2)を得た。またメントールエステル画分(2)の脂肪酸組成をガスクロマトグラフィーで分析した。結果を表5に示す。
表5
エステル化率 70.76%
脂肪酸組成(重量%)
9cis, 11trans 10trans, 12cis
メントールエステル画分(2) 13.51 57.22
表5に示されるように、10trans, 12cis-CLA含量の高いメントールエステル(2)を合成することができた。
水酸化ナトリウム4.5g、水6g、エタノール60ml、および実施例[4]で作成したメントールエステル画分1の15gを混合し、60℃で30分間加熱した。冷却後、水120mlを添加し、ヘキサン抽出でヘキサン層(メントールを含む)を除去した。塩酸で水層を酸性にした後、ヘキサン抽出により脂肪酸画分(2)を得た。さらに、減圧下で一晩脱溶媒し、残留しているヘキサンを除去した。また、脂肪酸画分(2)の脂肪酸組成をガスクロマトグラフィーで分析した。結果を表6に示す。
表6
収量 8.1g
酸価 185.6
脂肪酸組成(重量%)
9cis, 11trans 10trans, 12cis
脂肪酸画分(2) 56.24 9.60
以上のようにして、9cis, 11trans-CLA含量の高い脂肪酸(2)を合成することができた。
メントール、CLA(実施例[1]で用いたものと同様)、水を合わせて4.0g(メントールとCLAのモル比は1:1、全反応液中の水分量は1、2、3、5、10、20、30、50重量%)、およびLipase-OFを反応系1gあたり150単位混合し、30℃で8、18時間反応させた。反応後、酸価からエステル化率を求めた。結果を表7に示す。
表7
CLAに対するエステル化率%
水分量 反応時間
(重量%) 8時間 18時間
1 6.5 11.6
2 10.2 17.9
3 11.6 19.5
5 12.5 21.9
10 16.3 30.5
20 23.3 31.4
30 23.0 30.9
50 13.4 23.8
表7に示されるように、水分量が10〜30重量%のときにエステル化率が特に高かった。表7の結果から、水分量が10〜40重量%近辺のときにエステル化率が特に高くなると推定される。
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