エステル交換油の製造方法
【課題】できるだけリパーゼを高い活性の状態でエステル交換反応させて、リパーゼを効率的に使用するエステル交換油の製造方法を提供すること。
【解決手段】炭素数１６〜２２の脂肪酸と炭素数１〜３のアルコールとのエステルである脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合し、混合状態を維持したまま、２０〜８０℃で１０分以上接触させ、次いで、この混合物に、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油／又は植物油を混合してエステル交換反応を行うことを含むエステル交換油の製造方法。
【解決手段】炭素数１６〜２２の脂肪酸と炭素数１〜３のアルコールとのエステルである脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合し、混合状態を維持したまま、２０〜８０℃で１０分以上接触させ、次いで、この混合物に、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油／又は植物油を混合してエステル交換反応を行うことを含むエステル交換油の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リパーゼの酵素活性を高めた状態でエステル交換反応を行うことによって、効率的にエステル交換油を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
脂肪酸アルキルエステルと植物油をリパーゼの作用によりエステル交換して製造される油脂は種々の用途に用いられている。例えば、カカオ脂代用脂などのハードバターを、特定の油脂に１，３選択性リパーゼを作用させ、エステル交換反応を利用して製造する方法が提案されている（特許文献１〜５）。これらの文献には、１，３選択性リパーゼとして、リゾプス系リパーゼ、アスペルギルス系リパーゼ、ムコール系リパーゼ、パンクレアチックリパーゼ、米ヌカリパーゼを用いることが記載されている。
ここで用いるリパーゼは価格が高いので、できるだけリパーゼを高い活性の状態でエステル交換反応させて、リパーゼを効率的に使用することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５５−０７１７９７
【特許文献２】特公平０３−０６９５１６
【特許文献３】特公平０６−００９４６５
【特許文献４】ＷＯ９６／１０６４３
【特許文献５】ＷＯ０３／０００８３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、できるだけリパーゼを高い活性の状態でエステル交換反応させて、リパーゼを効率的に使用するエステル交換油の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、脂肪酸アルキルエステルと植物油をリパーゼの作用を利用して、エステル交換油を製造するに当たり、リパーゼと、脂肪酸アルキルエステル及び植物油との混合順序の違いにより、エステル交換反応におけるリパーゼ活性に差違が生じるとの知見に基づいてなされたのである。
すなわち、本発明は、炭素数１６〜２２の脂肪酸と炭素数１〜３のアルコールとのエステルである脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合し、混合状態を維持したまま、２０〜８０℃で１０分以上接触させ、次いで、この混合物に、前記脂肪酸アルキルエステルと植物油／又は植物油を混合してエステル交換反応を行うことを特徴とするエステル交換油の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、簡単な操作で、使用するリパーゼの活性を向上させることができ、リパーゼの活性が向上した状態でエステル交換反応を行うことができる。
又、植物油として２位にオレオイル基を有するトリグリセリドに富む油脂を用い、かつステアリン酸アルキルエステルを用いることにより、効率よくＳＯＳに富む油脂を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明でエステル交換に用いる原料の脂肪酸アルキルエステルを構成する炭素数１６〜２２の脂肪酸としては、飽和脂肪酸が好ましく、特に、ステアリン酸、パルミチン酸、ベヘン酸が好ましい。
又、本発明でエステル交換に用いる原料の脂肪酸アルキルエステルを構成する炭素数１〜３のアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールが好ましく、このなかでもエタノールが好ましい。
本発明では、上記脂肪酸アルキルエステルとしては、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ベヘン酸メチル、パルミチン酸エチル、ステアリン酸エチル及びベヘン酸エチルが好ましく、特にステアリン酸エチルが好ましい。
【０００８】
一方、本発明でエステル交換に用いる原料の植物油脂としては、２位にオレオイル基及び／又はリノロイル基を有するトリグリセリドに富む油脂が好ましい。具体的に、２位にオレオイル基を有するトリグリセリドに富む油脂として、シア脂低融点部分（例えば、ヨウ素価７０〜８０）、ハイオレイックヒマワリ油、ハイオレイック紅花油、ハイオレイックローリノレン菜種油、パーム油、パーム分画油、これらの混合油などがあげられる。また、２位にリノロイル基を有する油脂としてハイリノールサフラワー油、大豆油、グレープシードオイルなどがあげられる。
これらのうち、上記シア脂低融点部分、ハイオレイックヒマワリ油、ハイオレイックローリノレン菜種油、パーム油、パーム分画油が好ましい。特に、ＳＯＳ及び／又はＰＯＳに富んだハードバターを製造するには、シア脂低融点部分やハイオレイックヒマワリ油を用いるのが好ましい。また、ＰＬＰに富んだハードバターやＳＬＳに富んだハードバターを製造するには、ハイリノールサフラワー油が好ましい。
脂肪酸アルキルエステル対植物油の使用比率（質量比）は、１／１０以上であるのが好ましく、特に、１／１〜５／１であるのが好ましい。
【０００９】
本発明では、炭素数１６〜２２の直鎖飽和脂肪酸及びその低級アルコールエステルから選ばれる１種以上のものとして、ステアリン酸及び／又はその低級アルコールエステルを用いて、１，３−ジパルミトイル−２−オレオイルグリセリン（ＰＯＰ）、１，３−ジパルミトイル−２−リノロイルグリセリン（ＰＬＰ）、１，３−ジステアロイル−２−オレオイルグリセリン（ＳＯＳ）、１，３−ジステアロイル−２−リノロイルグリセリン（ＳＬＳ）、１−ステアロイル−２−オレオイル−３−パルミトイルグリセリン又は１−パルミトイル−２−オレオイル−３−ステアロイルグリセリン（ＰＯＳ）、１，３−ジベヘニル−２−オレオイルグリセリン（ＢＯＢ）、１，３−ジベヘニル−２−リノロイルグリセリン（ＢＬＢ）などから選ばれる１種以上を製造することができる。この中で、１，３−ジステアロイル−２−オレオイルグリセリン（ＳＯＳ）及び／又は１，３−ジステアロイル−２−リノロイルグリセリン（ＳＬＳ）に富んだ油脂を製造するのが好ましい。
ここで、「ＳＯＳ及び／又はＳＬＳに富んだ油脂」とは、油脂を構成する全トリグリセド種中で、１，３−ジステアロイル−２−オレオイルグリセリン及び／又は１，３−ジステアロイル−２−リノロイルグリセリンを１０質量％以上含むことをいい、好ましくは一番多い量のトリグリセド種がＳＯＳ及び／又はＳＬＳであることをいう。ここで上限は、９０質量％であるのが好ましい。
【００１０】
本発明では、種々のリパーゼを用いることができる。このうち、リゾプス属のリゾプス デレマー（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｄｅｌｅｍａｒ）及びリゾプス オリザエ（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｏｒｙｚａｅ）を用いるのが好ましく、又、１，３−特異性リパーゼであるのが好ましい。
これらのリパーゼとしては、ディー・エス・エム ジャパン株式会社の商品：ピカンターゼＲ８０００や、天野エンザイム株式会社の商品：リパーゼＦ−ＡＰ１５等が挙げられるが、最も適したリパーゼとしては Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｏｒｙｚａｅ由来、天野エンザイム株式会社の商品：リパーゼＤＦ“Ａｍａｎｏ”１５−Ｋ（リパーゼＤともいう）が挙げられる。このものは粉末リパーゼである。なお、このリパーゼＤＦ“Ａｍａｎｏ”１５−Ｋについては、従来Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｄｅｌｅｍａｒ由来の表記であった。
本発明で使用するリパーゼとしては、リパーゼの培地成分等を含有したリパーゼ含有水溶液を乾燥して得られたものでもよい。本発明では、粉末リパーゼとしては、球状で、水分含量が１０質量％以下であるものを用いるのが好ましい。特に、リパーゼ粉末の９０質量％以上が粒径１〜１００μｍであるのが好ましい。又、ｐＨが７〜８に調整されてなるリパーゼ含有水溶液を噴霧乾燥して製造されるものが好ましい。
本発明では、大豆粉末を用いて上記リパーゼを造粒し、粉末化した造粒粉末リパーゼ（粉末リパーゼともいう）を用いることができる。
【００１１】
ここで、大豆粉末としては、脂肪含有量が５質量％以上である大豆粉末を用いるのが好ましい。脂肪含有量が５質量％以上である大豆粉末としては、脂肪含有量が１０質量％以上であるのが好ましく、さらに１５質量％以上であるのが好ましく、一方、２５質量％以下であるのが好ましい。特に脂肪含有量が１８〜２３質量％である大豆粉末が好ましい。
ここで、脂肪としては脂肪酸トリグリセリド及びその類縁体があげられる。大豆の脂肪含量は、ソックスレー抽出法などの方法により容易に測定することができる。
本発明では、このような大豆粉末として、全脂大豆粉を用いることができる。また大豆粉末の原料として豆乳を用いることもできる。大豆粉末は、大豆を常法により粉砕して製造することができ、その粒径は０．１〜６００μｍ程度であるのが好ましい。粒径は、粉末リパーゼの粒径の測定方法と同様の方法により測定することができる。
リパーゼに対する大豆粉末の使用量は、質量基準で０．１〜２００倍の量であるのが好ましく、０．１〜２０倍の量であるのがより好ましく、０．１〜１０倍の量が最も好ましい。
【００１２】
本発明で用いる粉末リパーゼは、水分含量が１０質量％以下であるのが好ましく、特に、１〜８質量％であるのが好ましい。
本発明で用いる粉末リパーゼの粒径は任意とすることができるが、粉末リパーゼの９０質量％以上が粒径１〜１００μｍであるのが好ましい。平均粒径は１０〜８０μｍが好ましい。又、粉末リパーゼの形状は球状であるのが好ましい。
粉末リパーゼの粒径は、例えば、株式会社堀場製作所社の粒度分布測定装置（ＬＡ−５００）を用いて測定することができる。
本発明で用いる粉末リパーゼは、リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液を、スプレードライ、フリーズドライ、及び溶剤沈澱・乾燥の中から選ばれるいずれか１種の乾燥方法で乾燥し、製造することができる。
ここで、リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液は、リパーゼ粉末と大豆粉末を水に溶解・分散させたり、大豆粉末が溶解・分散した水溶液にリパーゼ粉末を混合したり、又は、後に説明するリパーゼ含有水溶液に大豆粉末を混合することにより得ることができる。
【００１３】
リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液を乾燥させる過程では、リパーゼ及び／又は大豆粉末の粒子が凝集して、リパーゼ及び大豆粉末を含有する造粒物が形成される。この造粒物は、リパーゼの培地成分を含んでいてもよい。
このようにして調製した粉末リパーゼは、そのままエステル交換に使用することができる。
リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液中の水の量は、リパーゼ及び大豆粉末との合計質量に対して水の質量を調整する。具体的には、リパーゼ及び大豆粉末との合計質量に対する水の質量が、０．５〜１，０００倍であるのが好ましく、１．０〜５００倍であるのがより好ましく、３．０〜１００倍が最も好ましい。
特に、スプレードライにより粉末リパーゼを製造する場合は、装置の特性からリパーゼ及び大豆粉末との合計質量に対する水の質量が、２．０〜１，０００倍であるのが好ましく、２．０〜５００倍であるのがより好ましく、３．０〜１００倍が最も好ましい。
なお、リパーゼ含有水溶液を原料として使用する場合で、リパーゼ含有水溶液中のリパーゼ含量が不明な時は、フリーズドライ、その他の減圧乾燥によりリパーゼ含有水溶液を粉末化してリパーゼ含量を求め、リパーゼ質量を算出することができる。
【００１４】
ここで、リパーゼ含有水溶液としては、菌体を除去したリパーゼ培養液、精製培養液、これらから得たリパーゼを再度水に溶解・分散させたもの、市販の粉末リパーゼを再度水に溶解・分散させたもの、市販の液状リパーゼ等が挙げられる。さらに、リパーゼ活性をより高めるために塩類等の低分子成分を除去したものがより好ましく、また、粉末性状をより高めるために糖等の低分子成分を除去したものがより好ましい。
リパーゼ培養液としては、例えば、大豆粉、ペプトン、コーン・ステープ・リカー、Ｋ2ＨＰＯ4、（ＮＨ4）2ＳＯ4、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ等含有する水溶液があげられる。これらの濃度としては、大豆粉０．１〜２０質量％、好ましくは１．０〜１０質量％、ペプトン０．１〜３０質量％、好ましくは０．５〜１０質量％、コーン・ステープ・リカー０．１〜３０質量％、好ましくは０．５〜１０質量％、Ｋ2ＨＰＯ4 ０．０１〜２０質量％、好ましくは０．１〜５質量％である。又、（ＮＨ4）2ＳＯ4は０．０１〜２０質量％、好ましくは０．０５〜５質量％、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏは０．０１〜２０質量％、好ましくは０．０５〜５質量％である。培養条件は、培養温度は１０〜４０℃、好ましくは２０〜３５℃、通気量は０．１〜２．０ＶＶＭ、好ましくは０．１〜１．５ＶＶＭ、攪拌回転数は１００〜８００ｒｐｍ、好ましくは２００〜４００ｒｐｍ、ｐＨは３．０〜１０．０、好ましくは４．０〜９．５に制御するのがよい。
【００１５】
菌体の分離は、遠心分離、膜濾過などで行うのが好ましい。また、塩類や糖等の低分子成分の除去は、ＵＦ膜処理により行うことができる。具体的には、ＵＦ膜処理を行い、リパーゼを含有する水溶液を１／２量の体積に濃縮後、濃縮液と同量のリン酸バッファーを添加するという操作を１〜５回繰り返すことにより、低分子成分を除去したリパーゼ含有水溶液を得ることができる。
遠心分離は２００〜２０，０００×ｇ、膜濾過はＭＦ膜、フィルタープレスなどで圧力を３．０ｋｇ／ｍ2以下にコントロールするのが好ましい。菌体内酵素の場合は、ホモジナイザー、ワーリングブレンダー、超音波破砕、フレンチプレス、ボールミル等で細胞破砕し、遠心分離、膜濾過などで細胞残さを除去することが好ましい。ホモジナイザーの攪拌回転数は５００〜３０，０００ｒｐｍ、好ましくは１，０００〜１５，０００ｒｐｍ、ワーリングブレンダーの回転数は５００〜１０，０００ｒｐｍ、好ましくは１，０００〜５，０００ｒｐｍである。攪拌時間は０．５〜１０分、好ましくは１〜５分がよい。超音波破砕は１〜５０ｋＨｚ、好ましくは１０〜２０ｋＨｚの条件で行うのが良い。ボールミルは直径０．１〜０．５ｍｍ程度のガラス製小球を用いるのがよい。
乾燥工程前の途中の工程において、リパーゼ含有水溶液を濃縮してもよい。濃縮方法は、特に限定されるものではないが、エバポレーター、フラッシュエバポレーター、ＵＦ膜濃縮、ＭＦ膜濃縮、無機塩類による塩析、溶剤による沈殿法、イオン交換セルロース等による吸着法、吸水性ゲルによる吸水法等があげられる。好ましくはＵＦ膜濃縮、エバポレーターがよい。ＵＦ膜濃縮用モジュールとしては、分画分子量３，０００〜１００，０００、好ましくは６，０００〜５０，０００の平膜または中空糸膜、材質はポリアクリルニトリル系、ポリスルフォン系などが好ましい。
【００１６】
次に、リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液を乾燥する方法であるスプレードライ、フリーズドライ、又は溶剤沈澱・乾燥について説明する。
スプレードライは、例えば、ノズル向流式、デイスク向流式、ノズル並流式、デイスク並流式等の噴霧乾燥機を用いて行うのがよい。好ましくはデイスク並流式が良く、アトマイザー回転数は４，０００〜２０，０００ｒｐｍ、加熱は入口温度１００〜２００℃、出口温度４０〜１００℃で制御してスプレードライするのが好ましい。特に、リパーゼと大豆粉末を含有する水溶液の温度を２０〜４０℃に調整し、次いで７０℃〜１３０℃の乾燥雰囲気内に噴霧するのが好ましい。又、乾燥前に水溶液のｐＨを７．５〜８．５に調整しておくのが好ましい。
フリーズドライ（凍結乾燥）は、例えば、ラボサイズの少量用凍結乾燥機、棚段式凍結乾燥により行うのが好ましい。さらに、減圧乾燥により調製することもできる。
【００１７】
溶剤沈殿・乾燥は、リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液を、使用する溶剤に徐々に添加して沈殿物を生成させ、得られた沈殿物を遠心分離機を用いて遠心分離を行って沈殿を回収した後、減圧乾燥する。一連の操作は、粉末リパーゼの変性・劣化を防止するために、室温以下の低温条件下で行うのが好ましい。
溶剤沈澱で用いる溶剤として、例えば、エタノール、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコール、及びヘキサン等の水溶性溶剤又は親水性溶剤が挙げられ、これらの混合溶剤も使用することができる。その中でも粉末リパーゼの活性をより高めるために、エタノール又はアセトンを用いることが好ましい。
使用する溶剤の量は特に限定されないが、リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液の体積に対し、１〜１００倍の体積の溶剤を使用するのが好ましく、２〜１０倍の体積の溶剤を使用するのがより好ましい。
また、溶剤沈澱した後、沈殿物は静置後に濾過により得ることができるが、１，０００〜３，０００×ｇ程度の軽度な遠心分離により得ることもできる。得られた沈殿物の乾燥は、例えば、減圧乾燥により行うことができる。
【００１８】
粉末リパーゼの製造工程には、更に、濾過助剤を添加する工程を含むことができる。
使用できる濾過助剤としては、シリカゲル、セライト、セルロース、でんぷん、デキストリン、活性炭、活性白土、カオリン、ベントナイト、タルク、砂等があげられる。このうち、シリカゲル、セライト、セルロースが好ましい。濾過助剤の粒径は任意でよいが、１〜１００μｍが好ましく、５〜５０μｍが特に好ましい。
エステル交換反応前後又は反応中に使用できる濾過助剤は、リパーゼ及び大豆粉末の合計質量に対し１〜５００質量％の量を添加することが好ましく、１０〜２００質量％の量を添加することがさらに好ましい。この範囲の量を使用すると、濾過時の負担がより小さくなり、大規模な濾過設備や高度な遠心分離等の濾過前処理を必要としないからである。
【００１９】
また、粉末リパーゼ中に濾過助剤を含有させることもできる。スプレードライ又はフリーズドライにより乾燥を行って粉末リパーゼを得る場合には、乾燥の前又は後のどちらで濾過助剤を添加してもよい。
溶剤沈殿後に乾燥させる方法によって乾燥を行う場合には、乾燥して得られた粉末リパーゼへ濾過助剤を添加するのが好ましい。
得られた粉末リパーゼに含有させる濾過助剤の量は、リパーゼと大豆粉末の合計質量を基準として１〜５００質量％とすることができ、１０〜２００質量％であることがさらに好ましい。
【００２０】
本発明では、リパーゼが特定の脂肪酸アルキルエステルと接触することが重要である。そのため、炭素数１６〜２２の脂肪酸と炭素数１〜３のアルコールとのエステルである脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合して、リパーゼ全体が前記脂肪酸アルキルエステルで覆われるようにする。脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合した時の混合状態における油溶性成分中の脂肪酸アルキルエステルが高純度になることが好ましく、特に反応にリパーゼを繰り返し用いる際は、反応生成物等が混入し、脂肪酸アルキルエステルの濃度が低下する。従って、脂肪酸アルキルエステル以外の成分が１５質量％以下であることが好ましい。より好ましくは、０〜１０質量％であり、さらに好ましくは１〜１０質量％である。脂肪酸アルキルエステル以外の油溶性成分としては、遊離の脂肪酸やアルコール、さらにエステル交換反応原料の植物油、エステル交換反応で生成されたグリセリド等が挙げられる。
脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合する際、脂肪酸アルキルエステルが液体状態で使用できるように、温度２０〜８０℃で、より好ましくは、３０〜７０℃、４０〜６０℃でリパーゼと脂肪酸アルキルエステルとを接触させることが好ましい。また、接触時間は１０分間以上接触させることが好ましく、３０分間以上接触させることがより好ましい。接触時には攪拌するのがより好ましい。ここで、反応に使用する脂肪酸アルキルエステルの全量の３〜１００質量％をリパーゼと接触させることが好ましい。１つの反応容器中で脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを接触させる場合、脂肪酸アルキルエステルの全量をリパーゼと接触しても問題はないが、使用する脂肪酸アルキルエステルの全量の５〜５０質量％の脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合するのが好ましく、より好ましくは、使用する脂肪酸アルキルエステルの全量の５〜２０質量％を混合する。
【００２１】
本発明では、このようにして混合した脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを、混合状態を維持したまま、３０〜７０℃で、３０分以上接触させる。３０℃以上で接触させることで、脂肪酸アルキルエステルが適度な粘度を有し、十分に接触させることができる。また、７０℃以下で接触させることで、熱によるリパーゼの失活を防ぐことができる。また、３０分以上接触させることで十分な効果が得られるが、脂肪酸アルキルエステルと接触したまま長時間保存しても何ら問題はない。より好ましい接触条件は４０〜６０℃で３０分以上である。
次いで、この混合物を、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油／又は植物油に加えて混合し、エステル交換反応が生じる温度にして、好ましくは、４０〜６０℃に加熱して、エステル交換油を製造するのが好ましい。
ここで、脂肪酸アルキルエステルとリパーゼの接触時間は、脂肪酸アルキルエステルとリパーゼの混合開始から、反応基質の植物油を添加するまでの時間である。
上記脂肪酸アルキルエステルとリパーゼの混合物を、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油に加える場合には、予め、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油を３０〜１００℃の温度で均一になるまで混合しておくのが好ましく、この温度に保持した状態で、脂肪酸アルキルエステルとリパーゼの混合物を加えるのが好ましい。
上記混合は、通常使用される攪拌手段、例えば、攪拌羽根などを用いて行うことができる。
【００２２】
本発明で行うエステル交換反応は、脂肪酸アルキルエステルと植物油の原料１００質量部当り、粉末リパーゼを０．０１〜１０質量部（好ましくは０．０１〜２質量部、より好ましくは０．１〜１．５質量部）添加し、３０〜１００℃の温度（好ましくは３５〜８０℃、より好ましくは４０〜６０℃）で、０．１〜５０時間（好ましくは０．５〜３０時間、より好ましくは１〜２０時間）エステル交換反応を行うのが好ましい。反応はバッチ式で行うのが好ましい。
尚、エステル交換反応用の原料（脂肪酸アルキルエステルと植物油）としては、水分含量が１００〜２０００ｐｐｍのものを用いるのが好ましい。
エステル交換反応後、未反応脂肪酸アルキル及び生成した脂肪酸アルキルエステルを除去するのが好ましい。除去の方法としては、蒸留法を用いるのが好ましい。
このようにエステル交換油が得られるが、必要に応じて、脱溶剤、脂肪酸除去、脂肪酸低級アルコールエステル除去、脱色、脱臭等の通常の油脂の精製及び分別などの加工を行ってもよい。
分別は精製の前でも後でもよい。分別には、溶剤をもちいても用いなくてもかまわない。溶剤分別で使用する溶剤としては、アセトン、ヘキサン、エタノール、含水エタノールなどが上げられるが、アセトン、ヘキサンが好ましい。ここで、エステル交換反応物１００質量部当り、溶剤を５０〜１０００質量部添加し、分別を行なうのが好ましい。
このようにして得たエステル交換油は、チョコレート用油脂、マーガリン用油脂及びショートニング用油脂などして広くもちいることができる。
次に本発明を実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００２３】
本発明で使用した基質及び酵素反応を次に示す。
基質
ステアリン酸エチル（株式会社井上香料製造所製：純度９９質量％）及びハイオレイックヒマワリ油（日清オイリオグループ株式会社製）を６：４の比率（質量比）で混ぜ合わせ、油中の水分を３００ｐｐｍに合わせたものを基質とした。
リパーゼ酵素組成物
天野エンザイム株式会社の商品：リパーゼＤＦ “Ａｍａｎｏ” １５−Ｋ （リパーゼＤともいう）の酵素溶液（１５００００Ｕ／ｍｌ）に脱臭全脂大豆粉末（商品名：アルファプラスＨＳ−６００、日清オイリオグループ株式会社製）１０ｗｔ％水溶液を攪拌しながら３倍量加え、０．５Ｎ ＮａＯＨ溶液でｐＨ７．８に調整後、噴霧乾燥（東京理科器械（株）社、ＳＤ−１０００型）を行い、粉末リパーゼを得た。
この粉末リパーゼにろ過助剤としてセルロースパウダーを加えたものを、リパーゼ酵素組成物として使用した。
ＸＯＸ量
エステル交換反応開始後、一時間後に７．５ｕｌのサンプリングを行い、ヘキサン１．５ｍｌで希釈後、リパーゼ酵素組成物をろ過した。ろ過溶液をガスクロマトグラフィー（ＧＣ）用サンプルとした。ＧＣ（カラム：６５ＴＧ）で分析し、ＰＯＳおよびＳＯＳの面積エリアの合計パーセントをＸＯＸ量とした。ＧＣ条件は、カラム温度：３５０℃、昇温：１℃／分、最終温度：３６５℃である。
ここで、ＰＯＳは、トリグリセリドを構成している脂肪酸残基が、パルミチン酸残基、オレイン酸残基、ステアリン酸残基であることを示し、ＳＯＳは、トリグリセリドを構成している脂肪酸残基が、ステアリン酸残基、オレイン酸残基、ステアリン酸残基であることを示す。又、ＸＯＸは、トリグリセリドを構成している２位の脂肪酸残基がオレイン酸残基、１位及び３位の脂肪酸残基が飽和脂肪酸残基であることを示す。
【００２４】
実施例１
リパーゼ酵素組成物をリパーゼ粉末製剤濃度が６．２５ｗｔ％になるように４グラムのステアリン酸エチルに入れ（温度５０℃）、スターラーを用いて攪拌して、リパーゼ粉末製剤全体がステアリン酸エチルで覆われるようにした（ステアリン酸エチル以外の油溶性成分は１％未満であった）。その状態で１時間接触後、これを、ステアリン酸エチルとハイオレイックヒマワリ油が１３：１０の比率（質量比）で均一に混合された５０℃の４６グラムの基質に入れ（リパーゼ粉末製剤の最終濃度０．５ｗｔ％）、基質温度を５０℃に保ちながらスターラーで攪拌しながら１６時間反応させた（最終的に基質のステアリン酸エチルとハイオレイックヒマワリ油が６：４（質量比）になるように調整）。反応後、リパーゼ粉末製剤を除去した。以上の操作をさらに４回繰り返した（リパーゼ粉末製剤全体がステアリン酸エチルで覆われた状態において、ステアリン酸エチル以外の油溶性成分は６〜１０％であった）。下記の比較例１の反応１回目の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を１００とし、以降の反応の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を相対値として表した。
【００２５】
比較例１
リパーゼ酵素組成物を、リパーゼ粉末製剤濃度が６．２５ｗｔ％になるように４グラムの基質に入れ攪拌した。その状態で１時間接触後、これを、４６グラムの基質に添加し（リパーゼ粉末製剤の最終濃度０．５ｗｔ％）、基質温度を５０℃に保ちながらスターラーで攪拌しながら１６時間反応させた。反応後、リパーゼ粉末製剤を除去した。以上の操作をさらに４回繰り返した。反応１回目の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を１００とし、以降の反応の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を相対値として表した。
【００２６】
比較例２
リパーゼ酵素組成物をリパーゼ粉末製剤濃度が６．２５ｗｔ％になるように４グラムのハイオレイックヒマワリ油に入れ、スターラーを用いて攪拌した。その状態で１時間接触後、これを、ステアリン酸エチルとハイオレイックヒマワリ油が１５：８の比率（質量比）で混合された４６グラムの基質に添加し（リパーゼ粉末製剤の最終濃度０．５ｗｔ％）、基質温度を５０℃に保ちながらスターラーで攪拌しながら１６時間反応させた（最終的に基質のステアリン酸エチルとハイオレイックヒマワリ油が６：４（質量比）になるように調整）。反応後、リパーゼ粉末製剤を除去した。以上の操作をさらに４回繰り返した。比較例１の反応１回目の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を１００とし、以降の反応の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を相対値として表した。
実施例１及び比較例１と２の結果をまとめて表１に示す。
【００２７】
表１
表１から明らかなように、ステアリン酸エチルで一時間前処理を行った本発明が最も安定性が高かった。また、ステアリン酸エチルの純度が低い比較例１では、効果が得られなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リパーゼの酵素活性を高めた状態でエステル交換反応を行うことによって、効率的にエステル交換油を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
脂肪酸アルキルエステルと植物油をリパーゼの作用によりエステル交換して製造される油脂は種々の用途に用いられている。例えば、カカオ脂代用脂などのハードバターを、特定の油脂に１，３選択性リパーゼを作用させ、エステル交換反応を利用して製造する方法が提案されている（特許文献１〜５）。これらの文献には、１，３選択性リパーゼとして、リゾプス系リパーゼ、アスペルギルス系リパーゼ、ムコール系リパーゼ、パンクレアチックリパーゼ、米ヌカリパーゼを用いることが記載されている。
ここで用いるリパーゼは価格が高いので、できるだけリパーゼを高い活性の状態でエステル交換反応させて、リパーゼを効率的に使用することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５５−０７１７９７
【特許文献２】特公平０３−０６９５１６
【特許文献３】特公平０６−００９４６５
【特許文献４】ＷＯ９６／１０６４３
【特許文献５】ＷＯ０３／０００８３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、できるだけリパーゼを高い活性の状態でエステル交換反応させて、リパーゼを効率的に使用するエステル交換油の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、脂肪酸アルキルエステルと植物油をリパーゼの作用を利用して、エステル交換油を製造するに当たり、リパーゼと、脂肪酸アルキルエステル及び植物油との混合順序の違いにより、エステル交換反応におけるリパーゼ活性に差違が生じるとの知見に基づいてなされたのである。
すなわち、本発明は、炭素数１６〜２２の脂肪酸と炭素数１〜３のアルコールとのエステルである脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合し、混合状態を維持したまま、２０〜８０℃で１０分以上接触させ、次いで、この混合物に、前記脂肪酸アルキルエステルと植物油／又は植物油を混合してエステル交換反応を行うことを特徴とするエステル交換油の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、簡単な操作で、使用するリパーゼの活性を向上させることができ、リパーゼの活性が向上した状態でエステル交換反応を行うことができる。
又、植物油として２位にオレオイル基を有するトリグリセリドに富む油脂を用い、かつステアリン酸アルキルエステルを用いることにより、効率よくＳＯＳに富む油脂を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明でエステル交換に用いる原料の脂肪酸アルキルエステルを構成する炭素数１６〜２２の脂肪酸としては、飽和脂肪酸が好ましく、特に、ステアリン酸、パルミチン酸、ベヘン酸が好ましい。
又、本発明でエステル交換に用いる原料の脂肪酸アルキルエステルを構成する炭素数１〜３のアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールが好ましく、このなかでもエタノールが好ましい。
本発明では、上記脂肪酸アルキルエステルとしては、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ベヘン酸メチル、パルミチン酸エチル、ステアリン酸エチル及びベヘン酸エチルが好ましく、特にステアリン酸エチルが好ましい。
【０００８】
一方、本発明でエステル交換に用いる原料の植物油脂としては、２位にオレオイル基及び／又はリノロイル基を有するトリグリセリドに富む油脂が好ましい。具体的に、２位にオレオイル基を有するトリグリセリドに富む油脂として、シア脂低融点部分（例えば、ヨウ素価７０〜８０）、ハイオレイックヒマワリ油、ハイオレイック紅花油、ハイオレイックローリノレン菜種油、パーム油、パーム分画油、これらの混合油などがあげられる。また、２位にリノロイル基を有する油脂としてハイリノールサフラワー油、大豆油、グレープシードオイルなどがあげられる。
これらのうち、上記シア脂低融点部分、ハイオレイックヒマワリ油、ハイオレイックローリノレン菜種油、パーム油、パーム分画油が好ましい。特に、ＳＯＳ及び／又はＰＯＳに富んだハードバターを製造するには、シア脂低融点部分やハイオレイックヒマワリ油を用いるのが好ましい。また、ＰＬＰに富んだハードバターやＳＬＳに富んだハードバターを製造するには、ハイリノールサフラワー油が好ましい。
脂肪酸アルキルエステル対植物油の使用比率（質量比）は、１／１０以上であるのが好ましく、特に、１／１〜５／１であるのが好ましい。
【０００９】
本発明では、炭素数１６〜２２の直鎖飽和脂肪酸及びその低級アルコールエステルから選ばれる１種以上のものとして、ステアリン酸及び／又はその低級アルコールエステルを用いて、１，３−ジパルミトイル−２−オレオイルグリセリン（ＰＯＰ）、１，３−ジパルミトイル−２−リノロイルグリセリン（ＰＬＰ）、１，３−ジステアロイル−２−オレオイルグリセリン（ＳＯＳ）、１，３−ジステアロイル−２−リノロイルグリセリン（ＳＬＳ）、１−ステアロイル−２−オレオイル−３−パルミトイルグリセリン又は１−パルミトイル−２−オレオイル−３−ステアロイルグリセリン（ＰＯＳ）、１，３−ジベヘニル−２−オレオイルグリセリン（ＢＯＢ）、１，３−ジベヘニル−２−リノロイルグリセリン（ＢＬＢ）などから選ばれる１種以上を製造することができる。この中で、１，３−ジステアロイル−２−オレオイルグリセリン（ＳＯＳ）及び／又は１，３−ジステアロイル−２−リノロイルグリセリン（ＳＬＳ）に富んだ油脂を製造するのが好ましい。
ここで、「ＳＯＳ及び／又はＳＬＳに富んだ油脂」とは、油脂を構成する全トリグリセド種中で、１，３−ジステアロイル−２−オレオイルグリセリン及び／又は１，３−ジステアロイル−２−リノロイルグリセリンを１０質量％以上含むことをいい、好ましくは一番多い量のトリグリセド種がＳＯＳ及び／又はＳＬＳであることをいう。ここで上限は、９０質量％であるのが好ましい。
【００１０】
本発明では、種々のリパーゼを用いることができる。このうち、リゾプス属のリゾプス デレマー（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｄｅｌｅｍａｒ）及びリゾプス オリザエ（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｏｒｙｚａｅ）を用いるのが好ましく、又、１，３−特異性リパーゼであるのが好ましい。
これらのリパーゼとしては、ディー・エス・エム ジャパン株式会社の商品：ピカンターゼＲ８０００や、天野エンザイム株式会社の商品：リパーゼＦ−ＡＰ１５等が挙げられるが、最も適したリパーゼとしては Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｏｒｙｚａｅ由来、天野エンザイム株式会社の商品：リパーゼＤＦ“Ａｍａｎｏ”１５−Ｋ（リパーゼＤともいう）が挙げられる。このものは粉末リパーゼである。なお、このリパーゼＤＦ“Ａｍａｎｏ”１５−Ｋについては、従来Ｒｈｉｚｏｐｕｓ ｄｅｌｅｍａｒ由来の表記であった。
本発明で使用するリパーゼとしては、リパーゼの培地成分等を含有したリパーゼ含有水溶液を乾燥して得られたものでもよい。本発明では、粉末リパーゼとしては、球状で、水分含量が１０質量％以下であるものを用いるのが好ましい。特に、リパーゼ粉末の９０質量％以上が粒径１〜１００μｍであるのが好ましい。又、ｐＨが７〜８に調整されてなるリパーゼ含有水溶液を噴霧乾燥して製造されるものが好ましい。
本発明では、大豆粉末を用いて上記リパーゼを造粒し、粉末化した造粒粉末リパーゼ（粉末リパーゼともいう）を用いることができる。
【００１１】
ここで、大豆粉末としては、脂肪含有量が５質量％以上である大豆粉末を用いるのが好ましい。脂肪含有量が５質量％以上である大豆粉末としては、脂肪含有量が１０質量％以上であるのが好ましく、さらに１５質量％以上であるのが好ましく、一方、２５質量％以下であるのが好ましい。特に脂肪含有量が１８〜２３質量％である大豆粉末が好ましい。
ここで、脂肪としては脂肪酸トリグリセリド及びその類縁体があげられる。大豆の脂肪含量は、ソックスレー抽出法などの方法により容易に測定することができる。
本発明では、このような大豆粉末として、全脂大豆粉を用いることができる。また大豆粉末の原料として豆乳を用いることもできる。大豆粉末は、大豆を常法により粉砕して製造することができ、その粒径は０．１〜６００μｍ程度であるのが好ましい。粒径は、粉末リパーゼの粒径の測定方法と同様の方法により測定することができる。
リパーゼに対する大豆粉末の使用量は、質量基準で０．１〜２００倍の量であるのが好ましく、０．１〜２０倍の量であるのがより好ましく、０．１〜１０倍の量が最も好ましい。
【００１２】
本発明で用いる粉末リパーゼは、水分含量が１０質量％以下であるのが好ましく、特に、１〜８質量％であるのが好ましい。
本発明で用いる粉末リパーゼの粒径は任意とすることができるが、粉末リパーゼの９０質量％以上が粒径１〜１００μｍであるのが好ましい。平均粒径は１０〜８０μｍが好ましい。又、粉末リパーゼの形状は球状であるのが好ましい。
粉末リパーゼの粒径は、例えば、株式会社堀場製作所社の粒度分布測定装置（ＬＡ−５００）を用いて測定することができる。
本発明で用いる粉末リパーゼは、リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液を、スプレードライ、フリーズドライ、及び溶剤沈澱・乾燥の中から選ばれるいずれか１種の乾燥方法で乾燥し、製造することができる。
ここで、リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液は、リパーゼ粉末と大豆粉末を水に溶解・分散させたり、大豆粉末が溶解・分散した水溶液にリパーゼ粉末を混合したり、又は、後に説明するリパーゼ含有水溶液に大豆粉末を混合することにより得ることができる。
【００１３】
リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液を乾燥させる過程では、リパーゼ及び／又は大豆粉末の粒子が凝集して、リパーゼ及び大豆粉末を含有する造粒物が形成される。この造粒物は、リパーゼの培地成分を含んでいてもよい。
このようにして調製した粉末リパーゼは、そのままエステル交換に使用することができる。
リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液中の水の量は、リパーゼ及び大豆粉末との合計質量に対して水の質量を調整する。具体的には、リパーゼ及び大豆粉末との合計質量に対する水の質量が、０．５〜１，０００倍であるのが好ましく、１．０〜５００倍であるのがより好ましく、３．０〜１００倍が最も好ましい。
特に、スプレードライにより粉末リパーゼを製造する場合は、装置の特性からリパーゼ及び大豆粉末との合計質量に対する水の質量が、２．０〜１，０００倍であるのが好ましく、２．０〜５００倍であるのがより好ましく、３．０〜１００倍が最も好ましい。
なお、リパーゼ含有水溶液を原料として使用する場合で、リパーゼ含有水溶液中のリパーゼ含量が不明な時は、フリーズドライ、その他の減圧乾燥によりリパーゼ含有水溶液を粉末化してリパーゼ含量を求め、リパーゼ質量を算出することができる。
【００１４】
ここで、リパーゼ含有水溶液としては、菌体を除去したリパーゼ培養液、精製培養液、これらから得たリパーゼを再度水に溶解・分散させたもの、市販の粉末リパーゼを再度水に溶解・分散させたもの、市販の液状リパーゼ等が挙げられる。さらに、リパーゼ活性をより高めるために塩類等の低分子成分を除去したものがより好ましく、また、粉末性状をより高めるために糖等の低分子成分を除去したものがより好ましい。
リパーゼ培養液としては、例えば、大豆粉、ペプトン、コーン・ステープ・リカー、Ｋ2ＨＰＯ4、（ＮＨ4）2ＳＯ4、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ等含有する水溶液があげられる。これらの濃度としては、大豆粉０．１〜２０質量％、好ましくは１．０〜１０質量％、ペプトン０．１〜３０質量％、好ましくは０．５〜１０質量％、コーン・ステープ・リカー０．１〜３０質量％、好ましくは０．５〜１０質量％、Ｋ2ＨＰＯ4 ０．０１〜２０質量％、好ましくは０．１〜５質量％である。又、（ＮＨ4）2ＳＯ4は０．０１〜２０質量％、好ましくは０．０５〜５質量％、ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏは０．０１〜２０質量％、好ましくは０．０５〜５質量％である。培養条件は、培養温度は１０〜４０℃、好ましくは２０〜３５℃、通気量は０．１〜２．０ＶＶＭ、好ましくは０．１〜１．５ＶＶＭ、攪拌回転数は１００〜８００ｒｐｍ、好ましくは２００〜４００ｒｐｍ、ｐＨは３．０〜１０．０、好ましくは４．０〜９．５に制御するのがよい。
【００１５】
菌体の分離は、遠心分離、膜濾過などで行うのが好ましい。また、塩類や糖等の低分子成分の除去は、ＵＦ膜処理により行うことができる。具体的には、ＵＦ膜処理を行い、リパーゼを含有する水溶液を１／２量の体積に濃縮後、濃縮液と同量のリン酸バッファーを添加するという操作を１〜５回繰り返すことにより、低分子成分を除去したリパーゼ含有水溶液を得ることができる。
遠心分離は２００〜２０，０００×ｇ、膜濾過はＭＦ膜、フィルタープレスなどで圧力を３．０ｋｇ／ｍ2以下にコントロールするのが好ましい。菌体内酵素の場合は、ホモジナイザー、ワーリングブレンダー、超音波破砕、フレンチプレス、ボールミル等で細胞破砕し、遠心分離、膜濾過などで細胞残さを除去することが好ましい。ホモジナイザーの攪拌回転数は５００〜３０，０００ｒｐｍ、好ましくは１，０００〜１５，０００ｒｐｍ、ワーリングブレンダーの回転数は５００〜１０，０００ｒｐｍ、好ましくは１，０００〜５，０００ｒｐｍである。攪拌時間は０．５〜１０分、好ましくは１〜５分がよい。超音波破砕は１〜５０ｋＨｚ、好ましくは１０〜２０ｋＨｚの条件で行うのが良い。ボールミルは直径０．１〜０．５ｍｍ程度のガラス製小球を用いるのがよい。
乾燥工程前の途中の工程において、リパーゼ含有水溶液を濃縮してもよい。濃縮方法は、特に限定されるものではないが、エバポレーター、フラッシュエバポレーター、ＵＦ膜濃縮、ＭＦ膜濃縮、無機塩類による塩析、溶剤による沈殿法、イオン交換セルロース等による吸着法、吸水性ゲルによる吸水法等があげられる。好ましくはＵＦ膜濃縮、エバポレーターがよい。ＵＦ膜濃縮用モジュールとしては、分画分子量３，０００〜１００，０００、好ましくは６，０００〜５０，０００の平膜または中空糸膜、材質はポリアクリルニトリル系、ポリスルフォン系などが好ましい。
【００１６】
次に、リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液を乾燥する方法であるスプレードライ、フリーズドライ、又は溶剤沈澱・乾燥について説明する。
スプレードライは、例えば、ノズル向流式、デイスク向流式、ノズル並流式、デイスク並流式等の噴霧乾燥機を用いて行うのがよい。好ましくはデイスク並流式が良く、アトマイザー回転数は４，０００〜２０，０００ｒｐｍ、加熱は入口温度１００〜２００℃、出口温度４０〜１００℃で制御してスプレードライするのが好ましい。特に、リパーゼと大豆粉末を含有する水溶液の温度を２０〜４０℃に調整し、次いで７０℃〜１３０℃の乾燥雰囲気内に噴霧するのが好ましい。又、乾燥前に水溶液のｐＨを７．５〜８．５に調整しておくのが好ましい。
フリーズドライ（凍結乾燥）は、例えば、ラボサイズの少量用凍結乾燥機、棚段式凍結乾燥により行うのが好ましい。さらに、減圧乾燥により調製することもできる。
【００１７】
溶剤沈殿・乾燥は、リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液を、使用する溶剤に徐々に添加して沈殿物を生成させ、得られた沈殿物を遠心分離機を用いて遠心分離を行って沈殿を回収した後、減圧乾燥する。一連の操作は、粉末リパーゼの変性・劣化を防止するために、室温以下の低温条件下で行うのが好ましい。
溶剤沈澱で用いる溶剤として、例えば、エタノール、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコール、及びヘキサン等の水溶性溶剤又は親水性溶剤が挙げられ、これらの混合溶剤も使用することができる。その中でも粉末リパーゼの活性をより高めるために、エタノール又はアセトンを用いることが好ましい。
使用する溶剤の量は特に限定されないが、リパーゼ及び大豆粉末を溶解・分散させた水溶液の体積に対し、１〜１００倍の体積の溶剤を使用するのが好ましく、２〜１０倍の体積の溶剤を使用するのがより好ましい。
また、溶剤沈澱した後、沈殿物は静置後に濾過により得ることができるが、１，０００〜３，０００×ｇ程度の軽度な遠心分離により得ることもできる。得られた沈殿物の乾燥は、例えば、減圧乾燥により行うことができる。
【００１８】
粉末リパーゼの製造工程には、更に、濾過助剤を添加する工程を含むことができる。
使用できる濾過助剤としては、シリカゲル、セライト、セルロース、でんぷん、デキストリン、活性炭、活性白土、カオリン、ベントナイト、タルク、砂等があげられる。このうち、シリカゲル、セライト、セルロースが好ましい。濾過助剤の粒径は任意でよいが、１〜１００μｍが好ましく、５〜５０μｍが特に好ましい。
エステル交換反応前後又は反応中に使用できる濾過助剤は、リパーゼ及び大豆粉末の合計質量に対し１〜５００質量％の量を添加することが好ましく、１０〜２００質量％の量を添加することがさらに好ましい。この範囲の量を使用すると、濾過時の負担がより小さくなり、大規模な濾過設備や高度な遠心分離等の濾過前処理を必要としないからである。
【００１９】
また、粉末リパーゼ中に濾過助剤を含有させることもできる。スプレードライ又はフリーズドライにより乾燥を行って粉末リパーゼを得る場合には、乾燥の前又は後のどちらで濾過助剤を添加してもよい。
溶剤沈殿後に乾燥させる方法によって乾燥を行う場合には、乾燥して得られた粉末リパーゼへ濾過助剤を添加するのが好ましい。
得られた粉末リパーゼに含有させる濾過助剤の量は、リパーゼと大豆粉末の合計質量を基準として１〜５００質量％とすることができ、１０〜２００質量％であることがさらに好ましい。
【００２０】
本発明では、リパーゼが特定の脂肪酸アルキルエステルと接触することが重要である。そのため、炭素数１６〜２２の脂肪酸と炭素数１〜３のアルコールとのエステルである脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合して、リパーゼ全体が前記脂肪酸アルキルエステルで覆われるようにする。脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合した時の混合状態における油溶性成分中の脂肪酸アルキルエステルが高純度になることが好ましく、特に反応にリパーゼを繰り返し用いる際は、反応生成物等が混入し、脂肪酸アルキルエステルの濃度が低下する。従って、脂肪酸アルキルエステル以外の成分が１５質量％以下であることが好ましい。より好ましくは、０〜１０質量％であり、さらに好ましくは１〜１０質量％である。脂肪酸アルキルエステル以外の油溶性成分としては、遊離の脂肪酸やアルコール、さらにエステル交換反応原料の植物油、エステル交換反応で生成されたグリセリド等が挙げられる。
脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合する際、脂肪酸アルキルエステルが液体状態で使用できるように、温度２０〜８０℃で、より好ましくは、３０〜７０℃、４０〜６０℃でリパーゼと脂肪酸アルキルエステルとを接触させることが好ましい。また、接触時間は１０分間以上接触させることが好ましく、３０分間以上接触させることがより好ましい。接触時には攪拌するのがより好ましい。ここで、反応に使用する脂肪酸アルキルエステルの全量の３〜１００質量％をリパーゼと接触させることが好ましい。１つの反応容器中で脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを接触させる場合、脂肪酸アルキルエステルの全量をリパーゼと接触しても問題はないが、使用する脂肪酸アルキルエステルの全量の５〜５０質量％の脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合するのが好ましく、より好ましくは、使用する脂肪酸アルキルエステルの全量の５〜２０質量％を混合する。
【００２１】
本発明では、このようにして混合した脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを、混合状態を維持したまま、３０〜７０℃で、３０分以上接触させる。３０℃以上で接触させることで、脂肪酸アルキルエステルが適度な粘度を有し、十分に接触させることができる。また、７０℃以下で接触させることで、熱によるリパーゼの失活を防ぐことができる。また、３０分以上接触させることで十分な効果が得られるが、脂肪酸アルキルエステルと接触したまま長時間保存しても何ら問題はない。より好ましい接触条件は４０〜６０℃で３０分以上である。
次いで、この混合物を、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油／又は植物油に加えて混合し、エステル交換反応が生じる温度にして、好ましくは、４０〜６０℃に加熱して、エステル交換油を製造するのが好ましい。
ここで、脂肪酸アルキルエステルとリパーゼの接触時間は、脂肪酸アルキルエステルとリパーゼの混合開始から、反応基質の植物油を添加するまでの時間である。
上記脂肪酸アルキルエステルとリパーゼの混合物を、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油に加える場合には、予め、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油を３０〜１００℃の温度で均一になるまで混合しておくのが好ましく、この温度に保持した状態で、脂肪酸アルキルエステルとリパーゼの混合物を加えるのが好ましい。
上記混合は、通常使用される攪拌手段、例えば、攪拌羽根などを用いて行うことができる。
【００２２】
本発明で行うエステル交換反応は、脂肪酸アルキルエステルと植物油の原料１００質量部当り、粉末リパーゼを０．０１〜１０質量部（好ましくは０．０１〜２質量部、より好ましくは０．１〜１．５質量部）添加し、３０〜１００℃の温度（好ましくは３５〜８０℃、より好ましくは４０〜６０℃）で、０．１〜５０時間（好ましくは０．５〜３０時間、より好ましくは１〜２０時間）エステル交換反応を行うのが好ましい。反応はバッチ式で行うのが好ましい。
尚、エステル交換反応用の原料（脂肪酸アルキルエステルと植物油）としては、水分含量が１００〜２０００ｐｐｍのものを用いるのが好ましい。
エステル交換反応後、未反応脂肪酸アルキル及び生成した脂肪酸アルキルエステルを除去するのが好ましい。除去の方法としては、蒸留法を用いるのが好ましい。
このようにエステル交換油が得られるが、必要に応じて、脱溶剤、脂肪酸除去、脂肪酸低級アルコールエステル除去、脱色、脱臭等の通常の油脂の精製及び分別などの加工を行ってもよい。
分別は精製の前でも後でもよい。分別には、溶剤をもちいても用いなくてもかまわない。溶剤分別で使用する溶剤としては、アセトン、ヘキサン、エタノール、含水エタノールなどが上げられるが、アセトン、ヘキサンが好ましい。ここで、エステル交換反応物１００質量部当り、溶剤を５０〜１０００質量部添加し、分別を行なうのが好ましい。
このようにして得たエステル交換油は、チョコレート用油脂、マーガリン用油脂及びショートニング用油脂などして広くもちいることができる。
次に本発明を実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００２３】
本発明で使用した基質及び酵素反応を次に示す。
基質
ステアリン酸エチル（株式会社井上香料製造所製：純度９９質量％）及びハイオレイックヒマワリ油（日清オイリオグループ株式会社製）を６：４の比率（質量比）で混ぜ合わせ、油中の水分を３００ｐｐｍに合わせたものを基質とした。
リパーゼ酵素組成物
天野エンザイム株式会社の商品：リパーゼＤＦ “Ａｍａｎｏ” １５−Ｋ （リパーゼＤともいう）の酵素溶液（１５００００Ｕ／ｍｌ）に脱臭全脂大豆粉末（商品名：アルファプラスＨＳ−６００、日清オイリオグループ株式会社製）１０ｗｔ％水溶液を攪拌しながら３倍量加え、０．５Ｎ ＮａＯＨ溶液でｐＨ７．８に調整後、噴霧乾燥（東京理科器械（株）社、ＳＤ−１０００型）を行い、粉末リパーゼを得た。
この粉末リパーゼにろ過助剤としてセルロースパウダーを加えたものを、リパーゼ酵素組成物として使用した。
ＸＯＸ量
エステル交換反応開始後、一時間後に７．５ｕｌのサンプリングを行い、ヘキサン１．５ｍｌで希釈後、リパーゼ酵素組成物をろ過した。ろ過溶液をガスクロマトグラフィー（ＧＣ）用サンプルとした。ＧＣ（カラム：６５ＴＧ）で分析し、ＰＯＳおよびＳＯＳの面積エリアの合計パーセントをＸＯＸ量とした。ＧＣ条件は、カラム温度：３５０℃、昇温：１℃／分、最終温度：３６５℃である。
ここで、ＰＯＳは、トリグリセリドを構成している脂肪酸残基が、パルミチン酸残基、オレイン酸残基、ステアリン酸残基であることを示し、ＳＯＳは、トリグリセリドを構成している脂肪酸残基が、ステアリン酸残基、オレイン酸残基、ステアリン酸残基であることを示す。又、ＸＯＸは、トリグリセリドを構成している２位の脂肪酸残基がオレイン酸残基、１位及び３位の脂肪酸残基が飽和脂肪酸残基であることを示す。
【００２４】
実施例１
リパーゼ酵素組成物をリパーゼ粉末製剤濃度が６．２５ｗｔ％になるように４グラムのステアリン酸エチルに入れ（温度５０℃）、スターラーを用いて攪拌して、リパーゼ粉末製剤全体がステアリン酸エチルで覆われるようにした（ステアリン酸エチル以外の油溶性成分は１％未満であった）。その状態で１時間接触後、これを、ステアリン酸エチルとハイオレイックヒマワリ油が１３：１０の比率（質量比）で均一に混合された５０℃の４６グラムの基質に入れ（リパーゼ粉末製剤の最終濃度０．５ｗｔ％）、基質温度を５０℃に保ちながらスターラーで攪拌しながら１６時間反応させた（最終的に基質のステアリン酸エチルとハイオレイックヒマワリ油が６：４（質量比）になるように調整）。反応後、リパーゼ粉末製剤を除去した。以上の操作をさらに４回繰り返した（リパーゼ粉末製剤全体がステアリン酸エチルで覆われた状態において、ステアリン酸エチル以外の油溶性成分は６〜１０％であった）。下記の比較例１の反応１回目の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を１００とし、以降の反応の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を相対値として表した。
【００２５】
比較例１
リパーゼ酵素組成物を、リパーゼ粉末製剤濃度が６．２５ｗｔ％になるように４グラムの基質に入れ攪拌した。その状態で１時間接触後、これを、４６グラムの基質に添加し（リパーゼ粉末製剤の最終濃度０．５ｗｔ％）、基質温度を５０℃に保ちながらスターラーで攪拌しながら１６時間反応させた。反応後、リパーゼ粉末製剤を除去した。以上の操作をさらに４回繰り返した。反応１回目の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を１００とし、以降の反応の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を相対値として表した。
【００２６】
比較例２
リパーゼ酵素組成物をリパーゼ粉末製剤濃度が６．２５ｗｔ％になるように４グラムのハイオレイックヒマワリ油に入れ、スターラーを用いて攪拌した。その状態で１時間接触後、これを、ステアリン酸エチルとハイオレイックヒマワリ油が１５：８の比率（質量比）で混合された４６グラムの基質に添加し（リパーゼ粉末製剤の最終濃度０．５ｗｔ％）、基質温度を５０℃に保ちながらスターラーで攪拌しながら１６時間反応させた（最終的に基質のステアリン酸エチルとハイオレイックヒマワリ油が６：４（質量比）になるように調整）。反応後、リパーゼ粉末製剤を除去した。以上の操作をさらに４回繰り返した。比較例１の反応１回目の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を１００とし、以降の反応の１時間後のＸＯＸ量から０時間後のＸＯＸ量を差し引いた値を相対値として表した。
実施例１及び比較例１と２の結果をまとめて表１に示す。
【００２７】
表１
表１から明らかなように、ステアリン酸エチルで一時間前処理を行った本発明が最も安定性が高かった。また、ステアリン酸エチルの純度が低い比較例１では、効果が得られなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素数１６〜２２の脂肪酸と炭素数１〜３のアルコールとのエステルである脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合し、混合状態を維持したまま、２０〜８０℃で１０分以上接触させ、次いで、この混合物に、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油／又は植物油を混合してエステル交換反応を行うことを特徴とするエステル交換油の製造方法。
【請求項２】
脂肪酸アルキルエステルの全量の３〜１００質量％の脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合し、この混合物に、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油を混合してエステル交換反応を行う請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
脂肪酸アルキルエステルが、飽和脂肪酸エチルエステル及び／又はメチルエステルである請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
脂肪酸アルキルエステルが、ステアリン酸エチルである請求項３記載の製造方法。
【請求項５】
炭素数１６〜２２の脂肪酸と炭素数１〜３のアルコールとのエステルである脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合した時の混合状態における油溶性成分中の脂肪酸アルキルエステル以外の成分が１５質量％以下である請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項６】
植物油が、２位にオレオイル基を有するトリグリセリドである請求項１〜５のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項７】
植物油が、ハイオレイックヒマワリ油である請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
リパーゼが粉末リパーゼである請求項１〜７のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１】
炭素数１６〜２２の脂肪酸と炭素数１〜３のアルコールとのエステルである脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合し、混合状態を維持したまま、２０〜８０℃で１０分以上接触させ、次いで、この混合物に、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油／又は植物油を混合してエステル交換反応を行うことを特徴とするエステル交換油の製造方法。
【請求項２】
脂肪酸アルキルエステルの全量の３〜１００質量％の脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合し、この混合物に、残りの脂肪酸アルキルエステルと植物油を混合してエステル交換反応を行う請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
脂肪酸アルキルエステルが、飽和脂肪酸エチルエステル及び／又はメチルエステルである請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
脂肪酸アルキルエステルが、ステアリン酸エチルである請求項３記載の製造方法。
【請求項５】
炭素数１６〜２２の脂肪酸と炭素数１〜３のアルコールとのエステルである脂肪酸アルキルエステルとリパーゼを混合した時の混合状態における油溶性成分中の脂肪酸アルキルエステル以外の成分が１５質量％以下である請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項６】
植物油が、２位にオレオイル基を有するトリグリセリドである請求項１〜５のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項７】
植物油が、ハイオレイックヒマワリ油である請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
リパーゼが粉末リパーゼである請求項１〜７のいずれか１項記載の製造方法。
【公開番号】特開２０１３−３２４３９（Ｐ２０１３−３２４３９Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９０４２（Ｐ２０１１−１６９０４２）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００２２７００９）日清オイリオグループ株式会社 (251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００２２７００９）日清オイリオグループ株式会社 (251)
【Ｆターム（参考）】
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