JPH0971594A - 酵素法による糖又は糖アルコールの脂肪酸エステルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱による着色の無い、食品添加物としても
使用可能な、極めて良い品質の糖又は糖アルコールの脂
肪酸エステルが収率良く得られる、工業的に極めて簡便
で有用な糖又は糖アルコールの脂肪酸エステルの製造方
法を提供する。 【解決手段】 糖又は糖アルコールと脂肪酸を油脂分解
能を有する加水分解酵素の存在下で反応させる糖又は糖
アルコールの脂肪酸エステルの製造方法であって、該反
応系中に反応系に対して不活性な気体を通気することに
より反応系中の水分量を制御することを特徴とする糖又
は糖アルコールの脂肪酸エステルの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は糖又は糖アルコール
の脂肪酸エステルを製造する方法に存する。詳しくは酵
素の触媒作用により、無溶媒且つ穏和な条件下で反応を
行ない、食品添加物等に好適な糖又は糖アルコールの脂
肪酸エステルを製造する方法に存する。

【０００２】

【従来の技術】糖又は糖アルコールの脂肪酸エステルの
製法としては、糖又は糖アルコールと脂肪酸又はその誘
導体（例：低級アルコールエステル等）とを、酸又はア
ルカリの存在下に反応させる化学合成法が一般的に行な
われている。しかし、この方法では１００〜２５０℃の
高温下での反応を伴うために、副生成物や目的生成物の
着色等が生ずる問題があった。このような問題を解決す
る方法としてリパーゼ等の油脂加水分解能を有する酵素
を用いる方法が提案されている（例：特開昭６１−２６
８１９２号公報、同６２−５８９９２号公報、同６２−
１９５２９２号公報、特公昭６３−１４９４８号公報等
参照）。

【０００３】しかしこれらの酵素を用いた製造方法を工
業的に実施するには種々の問題がある。例えば、特公昭
６３−１４９４８号公報には、ソルビトールまたはソル
ビタンと高級脂肪酸とを、リパーゼ活性を有する加水分
解酵素の存在下で水溶液系でインキュベートしてソルビ
タン脂肪酸エステルを得ている。しかしこの製造方法で
は同号公報の実施例の記載からも明らかなように多量の
水を含む反応系であるため、平衡が合成側に寄らず、反
応収率が十分ではない。

【０００４】一方、特開昭６２−５８９９２号公報、同
６２−１９５２９２号公報では、減圧下にエステル化反
応を行う方法が示されている。一般に酵素反応では、反
応系内から水を除去しすぎても、逆に多量に存在させて
も反応率は低下するため、従来より反応系内の水分含量
を非常に低い領域に制御することが必要とされていた。
しかるに、工業的生産のためには反応系内の水分含量の
迅速な検知及び制御が必須となるが、減圧反応系での制
御は極めて難しいので、目的物の生産性を一定に保つこ
とが非常に困難であった。

【０００５】また、酵素反応を有機溶媒存在下で行ない
反応系内の水分含量を調整する方法も提案されている
が、有機溶媒は酵素の活性を低下させることが多く、ま
た生成物であるエステル類は食品添加物として用いられ
ることが多い為に特に製品への有機溶媒の残留等の問題
から、有機溶媒を使用しない製造方法が望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、酵素を触
媒として糖又は糖アルコールと脂肪酸とを反応させ脂肪
酸エステルを製造する方法はいくつも提案されている
が、反応収率の低さ、反応系内の水分含量の制御の難し
さ、有機溶媒の残留等の問題点があり、未だ満足すべき
ものは見当らない。本発明は、加熱による着色の無い、
食品添加物としても使用可能な、極めて良い品質の糖又
は糖アルコールの脂肪酸エステルが収率良く得られる、
工業的に極めて簡便で有用な糖又は糖アルコールの脂肪
酸エステルの製造方法を提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、工業的プロセスとしての操作性にすぐれた酵素
法による糖又は糖アルコールの脂肪酸エステルの製造方
法を見出した。すなわち、本発明は、糖又は糖アルコー
ルと脂肪酸を油脂分解能を有する加水分解酵素の存在下
で反応させる糖又は糖アルコールの脂肪酸エステルの製
造方法であって、該反応系中に反応系に対して不活性な
気体を通気することにより反応系中の水分量を制御する
ことを特徴とする糖又は糖アルコールの脂肪酸エステル
の製造方法に存する。特に、反応系に対して不活性な気
体が空気又は窒素である請求項１記載の糖又は糖アルコ
ールの脂肪酸エステルの製造方法に存する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。糖又は糖アルコール 本発明では任意の糖又は糖アルコールを用いることがで
きる。具体的には糖としては、キシロース、グルコー
ス、フラクトース等の単糖類、マルトース、トレハロー
ス、ラクトース、スクロース等の二糖類、マルトトリオ
ース等の三糖類などが挙げられる。また、糖アルコール
としては、エリスリトール、キシリトール、ソルビトー
ル、マルチトール等が挙げられ、通常は炭素数４〜１２
のものを用いる。

【０００９】脂肪酸 本発明に用いる脂肪酸としては、通常、炭素数６〜２２
の飽和または不飽和の脂肪酸である。具体的にはカプロ
ン酸、カプリン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチ
ン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノ
ール酸、リノレン酸、エルカ酸等が挙げられる。脂肪酸
は本発明の方法によって得られるエステルに要求される
組成に応じて、単独または２種以上の混合物として用い
てもよい。天然の油脂から得られる脂肪酸は通常は混合
物なので、特に単品を用いる必要のない限り混合物とし
て用いられることが多い。

【００１０】油脂分解能を有する加水分解酵素 本発明に用いる油脂分解能を有する加水分解酵素として
は、動物由来及び微生物由来の種々のものが知られてお
り、また市販されているが、本発明ではこれらのいずれ
をも用いることができる。例えばＣａｎｄｉｄａ ｃｙ
ｌｉｎｄｒａ−ｃｅａ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉ
ｇｅｒ、Ｍｕｃｏｒ ｍｉｅｈｅｉ、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ
ｄｅｌｅｍｅｒ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｒａｇ
ｉ、Ｇｅｏｔｒｉｃｈｕｍ ｃａｎｄｉｄｕｍ等から得
られるリパーゼ、Ｂａｃｉ−ｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉ
ｓから得られるプロテアーゼ等の、微生物由来のもの
や、ブタ膵臓から得られるリパーゼ等の動物由来のもの
が挙げられる。酵素は反応原料である脂肪酸１００ｇに
対し通常１０００〜１、０００、０００ユニット（Ｕ）
程度添加するのが好ましい。ここでいうユニットとは日
本工業規格Ｋ０６０１「工業用リパーゼの活性度測定方
法」に示される方法により測定したものである。すなわ
ち、１ユニットとは、定められた条件のもとで基質（オ
リーブ油）から１分間に１μｍｏｌの脂肪酸を遊離させ
る酵素量を表す。活性度測定の反応系にはポリビニルア
ルコール（ＰＶＡ）などを共存させる乳化系と、ＰＶＡ
などを加えずに攪拌により基質と酵素を接触させる非乳
化系の２種があるが、酵素の種類によって選択されるも
のである。たとえば、Ｃａｎｄｉｄａ ｃｙｌｉｎ−ｄ
ｒａｃｅａ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ、Ｐ
ｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｆｒａｇｉなどでは乳化系を用
い、Ｇｅｏｔｒｉｃｕｍ ｃａｎｄｉｄｕｕｍの場合に
は非乳化系を用いるのが普通である。

【００１１】不活性な気体の通気 本発明に用いる不活性な気体としては、油脂分解能を有
する加水分解酵素の存在下、糖又は糖アルコールと脂肪
酸との反応系に対して不活性な気体であれば何でも良い
が、通常、具体的には空気又は窒素が用いられる。更
に、反応系に通気する不活性な気体は、通常乾燥したも
のを用いるが増湿機などにより増湿させた気体を用い、
反応系内の水分量を調節しても良い。この際、系内の水
分が酵素種類、基質種類に適した水分含量範囲からはず
れないように、反応液温度、反応器内圧力、通気気体湿
度を制御する必要がある。

【００１２】通気する方法としては、反応系と不活性な
気体が十分接触すればどんな方法でも良いが、特に反応
器内の反応液の液面下から不活性な気体をバブリングす
る方法が好ましい。反応系に対して不活性な気体の、反
応液に対する通気量は、通常、０．０１〜１０ｖｖｍで
あり、好ましくは０．１〜５ｖｖｍであり、更に好まし
くは０．２〜３ｖｖｍである。通気量が１０ｖｖｍをこ
えると、例えば、バブリングさせた場合、反応容器が反
応液に対し過剰の大きさが必要となるために不利であ
り、また０．０１ｖｖｍ未満ではエステル化反応速度が
低下して所望の効果が得られない。ここでいうｖｖｍと
は、単位容積の反応液に対する１分間の通気気体容積
（１気圧下）を表す。

【００１３】反応条件 エステル化反応の温度は使用する酵素の至適温度である
ことが好ましい。例えばＣａｎｄｉｄａ ｃｙｌｉｎｄ
ｒａｃｅａやＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉ−ｇｅｒ由
来の酵素では約４０℃付近、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ
ｆｒａｇｉ由来の酵素では６５℃付近で反応を行なうの
が好ましい。又、酵素は固定化酵素として用いることも
でき、固定化により酵素の耐熱性が向上した場合には、
酵素本来の至適温度よりも更に高い温度で反応を行なう
ことができる。

【００１４】固定化の方法としては、セライトなどの不
活性担体に物理的に吸着させる等の担体結合法、または
ポリアクリルアミドなどの格子の中に酵素を包み込む包
括法など既知の方法を用いることが出来る。さらには、
エステル化反応温度は用いる脂肪酸が液状、即ち脂肪酸
の融点以上であることが好ましい。脂肪酸の融点が酵素
の至適範囲を超える様な場合には、固定化等によって耐
熱性が高められた酵素を用いる必要がある。また、他の
脂肪酸を若干混合して脂肪酸の融点を低下させても良
い。

【００１５】エステル化反応に先立ち、糖または糖アル
コールと脂肪酸とは十分に混合し、均質な混合物として
反応に供することが好ましい。常温で固体状の脂肪酸を
用いる場合には、加温溶解して液状として反応に供する
のが好ましい。糖または糖アルコールと脂肪酸とのモル
比率は、生成物に所望する組成に応じて適宜決定すれば
よいが、通常は反応原料を液状等の流動状態に保持し、
且つ糖または糖アルコールの反応を促進するため、糖又
は糖アルコールに対して等モル以上の脂肪酸を用いるの
が良い。

【００１６】又、本発明では、糖や糖アルコールを水溶
液、特に飽和濃度に近い水溶液として脂肪酸と混合する
ことが好ましい。通常は、糖又は糖アルコール水溶液と
脂肪酸の混合物に酵素及び必要に応じて水を加え、攪拌
しながら所定の温度に維持して、反応系に対して不活性
な気体（通常、空気又は窒素）を通気させながらエステ
ル化反応を行う。

【００１７】反応圧力は任意であるが、特別仕様の反応
器の必要のない常圧での反応が好ましい。また、反応時
間は任意であるが、通常数時間乃至数十時間である。反
応終了後、反応混合物を常法に従って分離精製し、生成
したエステルを取得することができる。分離精製方法と
しては、例えば反応後の混合物をイソブチルアルコール
等の有機溶媒とアルカリ水溶液とにより液液抽出し、エ
ステルを有機溶媒相に、未反応の糖又は糖アルコールと
脂肪酸を水相に抽出し分離する。そして有機溶媒相から
有機溶媒を除去してエステルを得ることができる。

【００１８】

【実施例】以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。 （実施例１）表１に示す組成の通り、糖又は糖アルコー
ル、脂肪酸及び分解酵素を攪拌機付きの反応器に入れ、
これらの反応液中に空気を０．３ｖｖｍの条件でバブリ
ングさせて通気しながら、１ａｔｍ４０℃で１２時間反
応を継続した。途中、反応開始後１時間目から通気する
空気の湿度を制御し、反応液中水分量を１，５００±２
００ｐｐｍとした。

【００１９】反応終了後、得られた粗生成物９０ｇをイ
ソブチルアルコールと０．１Ｎ−水酸化ナトリウム水溶
液の１：１（容積比）混合液で抽出して、エステルを含
むイソブチルアルコール相を回収した。これを濃縮して
淡黄色ペースト状のエステル混合物５０ｇが得られ、糖
又は糖アルコール及び脂肪酸の質量に対する反応収率は
５４％であった。得られたエステル混合物の重量組成
は、下記の調整方法、分析条件を用いてゲルパーミエー
ションクロマトグラフィーで分析したところ、モノエス
テルが約４０重量％、ジエステルが約５０重量％、トリ
エステルが約１０重量％であった。

【００２０】＜試料調整方法＞エステル混合物をテトラ
ヒドロフラン（以下、ＴＨＦとする。）で濃度０．１〜
０．５重量％に溶解する。 ＜分析条件＞ 装置 : ＬＣ−６Ａ（島津製作所製） カラム : ＴＳＫｇｅｌ Ｇ２５００ＨXL（7.8mmID×
30cm）×２本 及びＴＳＫｇｕａｒｄ ｃｏｌｕｍｎ（6.0mmID×4cm） 溶離液 : ＴＨＦ 流速0.5ml/min 注入量 : エステル混合物０．１〜０．５重量％ＴＨ
Ｆ溶液 １００μｌ 温度 : ４０℃ 検出器 : 示差屈折計

【００２１】（実施例２）表１に示す組成の通り、糖又
は糖アルコール、脂肪酸及び分解酵素を攪拌機付きの反
応器に入れ、これらの反応液に窒素を１．２ｖｖｍの条
件でバブリングさせて通気しながら、１ａｔｍ６０℃で
１２時間反応を継続した。粗生成物１１５ｇをメチルエ
チルケトンと０．１Ｎ−水酸化ナトリウム水溶液の１：
１混合液で抽出して、エステルを含むメチルエチルケト
ン相を回収した。これを濃縮して白色ペースト状のエス
テル混合物６０ｇを得た。反応収率及びエステルの重量
組成は実施例１と同様に分析し、表１に示す通りであっ
た。

【００２２】（比較例１）通気しなかった以外は、実施
例１と同様にして２４時間反応を行なった。水分量は反
応初期には７．５重量％であったが、反応進行に伴い反
応副生物として水分量は増加した。粗生成物９０ｇを実
施例２と同様に後処理して白色ペースト状のエステル混
合物１７ｇを得た。反応収率及びエステルの重量組成は
実施例と同様に分析し、表１に示す通りであった。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、糖又は糖アルコールの
脂肪酸エステルが、加熱による着色の無い、極めて良い
品質で収率良く得られ、工業的に極めて簡便で有用な製
造方法を提供できる。又、反応容器を減圧仕様にしなく
てもよいので、設備費の大幅な低減が可能である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 糖又は糖アルコールと脂肪酸を油脂分解
   能を有する加水分解酵素の存在下で反応させる糖又は糖
   アルコールの脂肪酸エステルの製造方法であって、該反
   応系中に反応系に対して不活性な気体を通気することに
   より反応系中の水分量を制御することを特徴とする糖又
   は糖アルコールの脂肪酸エステルの製造方法。
2. 【請求項２】 反応系に対して不活性な気体が空気又は
   窒素である請求項１記載の糖又は糖アルコールの脂肪酸
   エステルの製造方法。