Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0556943B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0556943B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0556943B2
JPH0556943B2 JP3347267A JP34726791A JPH0556943B2 JP H0556943 B2 JPH0556943 B2 JP H0556943B2 JP 3347267 A JP3347267 A JP 3347267A JP 34726791 A JP34726791 A JP 34726791A JP H0556943 B2 JPH0556943 B2 JP H0556943B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction
dried
microorganisms
lipase
bacterial cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3347267A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0523176A (en
Inventor
Wataru Okada
Susumu Kyotani
Takenaga Shiotani
Toshimitsu Nakajima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP3347267A priority Critical patent/JPH0523176A/en
Publication of JPH0523176A publication Critical patent/JPH0523176A/en
Publication of JPH0556943B2 publication Critical patent/JPH0556943B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明は油脂のエステル
交換のために使用する乾燥菌体に関する。さらに
詳しくは、油脂のエステル交換を行なうに際し、
反応速度を高めかつ反応を長時間安定的に持続さ
せるために使用する乾燥菌体に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to dried bacterial cells used for transesterification of oils and fats. More specifically, when transesterifying oils and fats,
This invention relates to dried microbial cells used to increase the reaction rate and maintain the reaction stably for a long period of time.

【0002】【0002】

【従来の技術および発明が解決しようとする課
題】 従来、油脂のエステル交換反応はアルカリ
金属、アルカリ金属アルコキシラート、アルカリ
金属水酸化物などを触媒としていたがこの方法で
は交換位置に特異性がないため、最近になつてリ
パーゼ酵素を用いる方法が採用されている。すな
わち、油脂と脂肪酸の混合物にリパーゼを作用さ
せると酵素と基質との特異性に応じて特定の位置
でエステル交換が行なわれるので目的に応じて
種々の脂肪酸が交換されている(特開昭52−
104506号、特公昭57−6480号、同57−27159号、
同57−28519号)。しかしながら、油脂や脂肪酸の
ごとき水と混り合わない基質(反応物質)に、水
に溶解してあるいは水が存在し始めて活性を発現
する酵素を触媒として作用させるばあいいくつか
の問題点がある。
[Prior art and problems to be solved by the invention] Conventionally, transesterification reactions of oils and fats have been carried out using alkali metals, alkali metal alkoxylates, alkali metal hydroxides, etc. as catalysts, but this method lacks specificity in the exchange position. Therefore, a method using lipase enzyme has recently been adopted. In other words, when lipase acts on a mixture of fats and oils and fatty acids, transesterification occurs at specific positions depending on the specificity of the enzyme and the substrate, and various fatty acids are exchanged depending on the purpose (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1999). −
No. 104506, Special Publication No. 57-6480, No. 57-27159,
No. 57-28519). However, there are several problems when an enzyme that becomes active when dissolved in water or in the presence of water acts as a catalyst on a substrate (reactant) that is immiscible with water, such as oil or fat or fatty acid. .

【0003】 (1) 基質と酵素との接触機会を増やす
には、基質中に直接酵素を添加するのが望ましい
が、油脂や有機溶媒中では酵素を何らかの形で保
護しない限り急激に失活する。前述の特許明細書
では吸着剤のような担体に酵素を吸着させること
によりこれを防ごうとしているが、脱着してしま
うと失活しやすい。
(1) In order to increase the contact opportunities between the substrate and the enzyme, it is desirable to add the enzyme directly into the substrate, but in fats and oils or organic solvents, the enzyme is rapidly deactivated unless it is protected in some way. . The above-mentioned patent specifications attempt to prevent this by adsorbing the enzyme to a carrier such as an adsorbent, but if it is desorbed, it is likely to be deactivated.

【0004】 (2) 酵素近傍の水分量が多すぎる
と、反応は加水分解が支配的になりエステル化が
進まない。逆に水分量を減らすと確かにエステル
交換は進むが反応速度は非常に小さく、酵素も失
活しやすい。特開昭52−104506号明細書では反応
系の水分量が0.2〜1.0%(重量%、以下同様)、
特公昭57−27159号明細書では0.005〜0.18%、特
公昭57−28519号明細書では0.01〜0.20%がエス
テル交換に適した水分量であると述べている。ま
た特公昭57−6480号明細書では水のかわりに2〜
3価の低級アルコールを用いると加水分解をおこ
さずにエステル交換できることが示されている
が、本発明者らの経験によると反応速度が小さ
く、実用性に乏しい。
(2) If the amount of water near the enzyme is too large, hydrolysis becomes dominant in the reaction and esterification does not proceed. Conversely, if the amount of water is reduced, transesterification will certainly proceed, but the reaction rate will be extremely slow and the enzyme will likely be deactivated. In JP-A-52-104506, the water content of the reaction system is 0.2 to 1.0% (weight %, the same applies hereinafter),
The specification of Japanese Patent Publication No. 57-27159 states that the water content is 0.005 to 0.18%, and the specification of Japanese Patent Publication No. 57-28519 states that a water content of 0.01 to 0.20% is suitable for transesterification. Also, in the specification of Japanese Patent Publication No. 57-6480, instead of water,
It has been shown that the use of trivalent lower alcohols allows transesterification without hydrolysis, but according to the experience of the present inventors, the reaction rate is low and it is impractical.

【0005】 (3) 吸着担体に酵素を吸着させると反
応物質が担体上の酵素まで拡散しにくく、とくに
担体の細孔内に吸着された酵素は実質的に反応に
関与しえず、有効に働く酵素が減少する。とくに
この傾向は親水性の担体を用いるほど強くなる。
(3) When an enzyme is adsorbed on an adsorption carrier, it is difficult for the reactant to diffuse to the enzyme on the carrier, and in particular, the enzyme adsorbed within the pores of the carrier cannot substantially participate in the reaction and cannot be effectively used. The number of working enzymes decreases. In particular, this tendency becomes stronger as a hydrophilic carrier is used.

【0006】 叙上のごとく、油系の反応物質に対
し、水相系で活性を発現するリパーゼ酵素を触媒
とするエステル交換反応を行なうに際しては、酵
素を失活させてはならず、酵素近傍の水分量が多
すぎても少なすぎてもいけなく、しかも酵素と反
応物質との接触する機会を低下させてもいけない
といつた条件を満足しなければならないが、叙上
のごとき文献は主に前記(2)に留意しているだけで
(1)や(3)に関する考慮はほとんどなされていない。
しかしながら、エステル交換反応系のごとく酵素
が失活しやすい環境におかれ反応物質と触媒(酵
素)が異相系を形成している系では前記(1)、(3)の
問題点が非常に重要な課題となる。
[0006] As mentioned above, when carrying out the transesterification reaction of an oil-based reactant using a lipase enzyme that is active in the aqueous phase as a catalyst, the enzyme must not be deactivated, and the The water content of the enzyme must not be too high or low, and the chances of contact between the enzyme and the reactant must not be reduced. Just by paying attention to (2) above,
Little consideration has been given to (1) and (3).
However, problems (1) and (3) above are extremely important in systems such as transesterification systems, where the reactant and catalyst (enzyme) form a heterophasic system in an environment where enzymes are easily deactivated. This poses a major challenge.

【0007】【0007】

【課題を解決するための手段】 本発明は叙上の
ごとき課題を解決し、長期間酵素を失活させずか
つ速くエステル交換させることを目的とする。す
なわち本発明は油脂のエステル交換、とくにリパ
ーゼを含有する水分含量が1〜20%の乾燥菌体を
グリセライド油脂と脂肪酸の混合物に懸濁させて
反応させることを特徴とするグリセライド油脂の
脂肪酸を他の脂肪酸に置き換えるエステル交換に
使用する乾燥菌体に関するものであり、リパーゼ
を含有する微生物を培養するに際し、培養中にリ
パーゼの誘導物質としてグリセライドまたは脂肪
酸を培養液中の濃度が1〜80%となるように培養
初期もしくは培養中に添加し、えられた微生物を
水溶性溶媒で洗浄したのち、水分含量が1〜20%
になるまで乾燥してえられる乾燥菌体に関する。
[Means for Solving the Problems] The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to perform transesterification quickly without deactivating the enzyme for a long period of time. That is, the present invention relates to transesterification of oils and fats, in particular, by suspending and reacting dried bacterial cells containing lipase with a water content of 1 to 20% in a mixture of glyceride oils and fatty acids. This relates to dried bacterial cells used for transesterification to replace fatty acids with fatty acids.When culturing lipase-containing microorganisms, glycerides or fatty acids are used as lipase inducers during culture at a concentration of 1 to 80% in the culture solution. After adding the microorganisms at the initial stage or during the cultivation and washing the obtained microorganisms with a water-soluble solvent, the water content is 1 to 20%.
Concerning dried bacterial cells obtained by drying until dry.

【0008】[0008]

【実施例】 乾燥菌体中の水分含量は少ない方が
加水分解反応を防ぐ点から好ましいので20%以下
になるように乾燥すべきである。20%を超えると
エステル交換よりも加水分解が優先し、生成物は
ジグリセライド、モノグリセライド、グリセリン
などの加水分解物が大半を占めることになる。ま
た下限については、できる限り低い方がよいので
規定する意味がないのであるが一般的な乾燥法で
は乾燥材料に特有な含水率以下にならない点があ
り(平衡含水率)、微生物を常温で真空乾燥した
ときの水分含量を1%よりも低くするのは困難で
ある。
[Example] Since it is preferable that the moisture content in the dried bacterial cells is low from the viewpoint of preventing hydrolysis reactions, drying should be carried out so that the moisture content is 20% or less. When it exceeds 20%, hydrolysis takes precedence over transesterification, and the majority of the products are hydrolysates such as diglyceride, monoglyceride, and glycerin. Regarding the lower limit, it is better to keep it as low as possible, so there is no point in stipulating it. However, in general drying methods, the moisture content cannot be lowered below the characteristic moisture content of the dried material (equilibrium moisture content), and microorganisms can be dried under vacuum at room temperature. It is difficult to reduce the dry moisture content below 1%.

【0009】 本発明に用いる微生物としてはリパー
ゼを生成するものであればすべて用いることがで
きるが、リゾプス(Rhizopus)属、ムコール
(Mucor)属、アスペルギルス(Aspergillus)
属、キヤンデイダ(Candida)属、ジヨートリク
ム(Geotrichum)属などの微生物が適当であり、
たとえばリゾプス・デレマー(Rhizopus
delemar)、リゾプス・キネンシス(Rhizopus
chinensis)、リゾプス・シユードキネンシス
(Rhizopus pseudochinensis)、ムコール・ジヤ
バニカス(Mucor javanicus)、ムコール・ヒー
マリス(Mucor hiemalis)、アスペルギルス・ニ
ガー(Aspergillus niger)、キヤンデイダ・ルゴ
ーサ(Candida rugosa)、ジヨートリクム・キヤ
ンデイダム(Geotrichum candidum)などがあ
げられる。
[0009] As the microorganism used in the present invention, any microorganism that produces lipase can be used, but Rhizopus (Rhizopus), Mucor (Mucor), Aspergillus (Aspergillus)
Microorganisms of the genus Candida, Geotrichum, etc. are suitable;
For example, Rhizopus delemer (Rhizopus
delemar), Rhizopus chinensis (Rhizopus
chinensis), Rhizopus pseudochinensis, Mucor javanicus, Mucor hiemalis, Aspergillus niger, Candida rugosa, Geotrichum candidum).

【0010】 叙上のごとき微生物を反応の触媒とし
て効率よく働かせるには体内にリパーゼを多量に
含有させる培養方法および菌体内リパーゼを油脂
や脂肪酸と接触しやすくさせる乾燥条件が重要と
なる。
[0010] In order to make the above-mentioned microorganisms work efficiently as reaction catalysts, it is important to have a culture method that allows the body to contain a large amount of lipase, and a drying condition that makes it easier for the intracellular lipase to come into contact with fats and oils and fatty acids.

【0011】 本発明ではリパーゼを含有する微生物
を培養するに際し、培養液中にリパーゼの誘導物
質としてグリセライドまたは脂肪酸を培養液中の
濃度が1〜80%となるように培養初期もしくは培
養中に添加し、えられた微生物を水溶性溶媒で洗
浄後水分含量が1〜20%になるように乾燥するこ
とにより、エステル交換反応を速くかつ安定的に
長期間持続させる作用を有する乾燥菌体がえられ
る。
[0011] In the present invention, when culturing lipase-containing microorganisms, glyceride or fatty acid is added to the culture solution as a lipase inducer at the beginning or during the culture so that the concentration in the culture solution is 1 to 80%. By washing the obtained microorganisms with a water-soluble solvent and drying them to a moisture content of 1 to 20%, dried microorganisms that have the effect of rapidly and stably sustaining the transesterification reaction for a long period of time can be obtained. It will be done.

【0012】 かかる培養において、リパーゼの誘導
物質としてはモノ、ジ、およびトリグリセライド
や炭素数8〜20の脂肪酸およびそのエステルが用
いられるが、その中でも通常の培養温度(20〜40
℃)で液状となるトリオレイン(オリーブ油)、
ジオレイン、モノオレイン、オレイン酸、リノー
ル酸が好ましい。添加する量としては、培養液中
の濃度が1〜80%とするのが適している。誘導物
質量が1%より少ないと体内に含有されるリパー
ゼ量が少なく、このような菌体を用いたエステル
交換速度は非常に遅い。1%以上になると菌体内
リパーゼ含有量は急激に増加し始め、5〜10%で
最大含有量となる。さらに誘導物質量を増やして
やると40〜50%以上では培養系はW/Oエマルジ
ヨンを形成し、微生物は水滴中で増殖して体内に
リパーゼを蓄積する。このようなW/Oエマルジ
ヨン系で培養してえられる菌体内リパーゼ活性は
依然高く、エステル交換反応に充分使用すること
ができる。しかしながら、80%を超えると培養液
量が少なくなり、菌体収率も低下するので実用的
ではない。
[0012] In such culture, mono-, di-, and triglycerides, fatty acids having 8 to 20 carbon atoms, and their esters are used as lipase inducers, but among these, normal culture temperatures (20 to 40
triolein (olive oil), which becomes liquid at
Diolein, monoolein, oleic acid and linoleic acid are preferred. As for the amount to be added, it is suitable that the concentration in the culture solution is 1 to 80%. When the amount of inducer is less than 1%, the amount of lipase contained in the body is small, and the rate of transesterification using such bacterial cells is very slow. When the amount exceeds 1%, the intracellular lipase content begins to increase rapidly, and reaches its maximum content at 5 to 10%. When the amount of inducer is further increased to 40 to 50% or more, the culture system forms a W/O emulsion, and the microorganisms multiply in the water droplets and accumulate lipase in the body. The intracellular lipase activity obtained by culturing in such a W/O emulsion system is still high and can be used sufficiently for transesterification. However, if it exceeds 80%, the amount of culture solution decreases and the bacterial cell yield also decreases, which is not practical.

【0013】 叙上のごとくしてえられた菌体から水
分を除去する方法としては、原則的には酵素が失
活しない温度(40〜60℃以下)で乾燥すればよい
が、単に水を蒸発させると細胞組織の収縮がおこ
つて非常に堅くなり、組織内のリパーゼと外界と
の接触が断たれて活性を発現することができな
い。したがつて菌体を乾燥するには細胞組織の収
縮を伴わない方法を採用しなければならない。こ
の目的のためには水溶性溶媒、たとえばアセト
ン、またたメタノール、エタノール、イソプロパ
ノールなどの低級アルコール中に菌体を浸して組
織内を溶媒に置換したのち溶媒を蒸発させる方法
により、細胞組織の収縮を抑えて乾燥菌体をえる
ことができる。このばあい、乾燥方法としては真
空乾燥がよい。また溶媒の使用を好まないならば
凍結乾燥でもよい。
[0013] As a method for removing water from the bacterial cells obtained as described above, in principle, it is sufficient to dry them at a temperature (below 40 to 60°C) that does not deactivate the enzyme, but it is possible to simply remove water. When evaporated, the cell tissue contracts and becomes extremely hard, cutting off contact between the lipase in the tissue and the outside world, making it unable to express its activity. Therefore, in order to dry the bacterial cells, it is necessary to use a method that does not involve shrinkage of the cell tissue. For this purpose, the cell tissue is contracted by immersing the bacterial cells in a water-soluble solvent such as acetone, or a lower alcohol such as methanol, ethanol, or isopropanol, replacing the tissue with the solvent, and then evaporating the solvent. It is possible to obtain dry bacterial cells by suppressing the In this case, vacuum drying is preferred as the drying method. Alternatively, if the use of a solvent is not preferred, freeze-drying may be used.

【0014】 さらに、菌体を溶媒に浸す前に5%以
下のグルタルアルデヒド水溶液に浸して細胞組織
を固定化することにより、細胞組織の収縮をさら
に抑えることができ、より好ましい乾燥菌体を調
整することが可能である。グルタルアルデヒド水
溶液の濃度が5%より高いと架橋度が高すぎてか
えつてエステル交換反応速度の低下をきたすので
5%以下がよい。
[0014] Furthermore, by soaking the cell tissue in a 5% or less glutaraldehyde aqueous solution to fix the cell tissue before immersing the cell tissue in the solvent, shrinkage of the cell tissue can be further suppressed, and a more preferable dry cell body can be prepared. It is possible to do so. If the concentration of the glutaraldehyde aqueous solution is higher than 5%, the degree of crosslinking will be too high and the transesterification reaction rate will be reduced, so it is preferably 5% or less.

【0015】 叙上のごとき方法によりえられた乾燥
菌体は通常1〜5%の水分を有しているが、エス
テル交換反応に用いるためには、水分含量は先に
述べたように1〜20%がよい。水分含量の調整は
乾燥時間を調節することにより容易に行なうこと
ができる。
[0015] The dried bacterial cells obtained by the above method usually have a moisture content of 1 to 5%, but in order to be used for the transesterification reaction, the moisture content must be 1 to 5% as described above. 20% is good. The moisture content can be easily adjusted by adjusting the drying time.

【0016】 このようにしてえられる本発明の乾燥
菌体を用いて、速い速度で長時間安定に油脂のエ
ステル交換反応を行なうことができる。
[0016] Using the dried bacterial cells of the present invention obtained in this manner, it is possible to carry out the transesterification reaction of fats and oils at a high rate and stably for a long period of time.

【0017】 本発明の乾燥菌体を用いてエステル交
換を行なう際に用いうる油脂および脂肪酸は以下
のとおりである。
[0017] The fats and oils and fatty acids that can be used in transesterification using the dried bacterial cells of the present invention are as follows.

【0018】 すなわち、油脂としては通常の動植物
油脂あるいは合成油脂であり、具体的にはオリー
ブ油、パーム油、シア脂、大豆油、綿実油、牛
脂、ラード、魚脂などである。
[0018] That is, the fats and oils are normal animal and vegetable oils or synthetic oils, and specifically include olive oil, palm oil, shea butter, soybean oil, cottonseed oil, beef tallow, lard, and fish fat.

【0019】 また、脂肪酸として炭素数8〜20の自
然界に存在するものを用いることができ、具体的
にはステアリン酸、パルミチン酸、オレイン酸、
リノール酸などである。炭素数の多い飽和脂肪酸
は融点が60〜80℃と高く、このような脂肪酸を使
用するばあいは、脂肪酸を溶解するためにヘキサ
ン、ヘプタンなどの炭化水素、エチルエーテル、
プロピルエーテルなどのエーテル類、酢酸メチ
ル、酢酸エチルなどのエステル類のほか、ベンゼ
ン、アセトンなどの溶媒を用いることができる
か、乾燥菌体はこのような溶媒系でも失活するこ
となく作用する。
[0019] In addition, fatty acids having 8 to 20 carbon atoms that exist in nature can be used, specifically stearic acid, palmitic acid, oleic acid,
Such as linoleic acid. Saturated fatty acids with a large number of carbon atoms have a high melting point of 60 to 80°C, and when using such fatty acids, hydrocarbons such as hexane, heptane, ethyl ether,
In addition to ethers such as propyl ether, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, solvents such as benzene and acetone can be used, and dried bacterial cells can function in such solvent systems without being inactivated.

【0020】 本発明の乾燥菌体を反応物質(グリセ
ライド油脂と脂肪酸の混合物)中に懸濁させる量
としては、反応系(グリセライド油脂、脂肪酸、
乾燥菌体の混合物)の水分量が0.1〜10%となる
ように乾燥菌体を添加することが好ましい。0.1
%より少ないと、反応系内のリパーゼ量は少なく
反応速度が小さくなつて実質的ではない。10%を
超える量を添加すると反応速度はその分速くなる
が反応系の粘度が上昇し、混合状態が悪くなつて
添加量に比例した反応速度までえられないし、反
応後乾燥菌体を分離する操作も難かしくなるとい
つた操作上の点から乾燥菌体の添加量としては反
応系の水分量が0.1〜10%となる程度の量がよい。
より好ましくは、1〜5%となる使用量が反応速
度や操作上の点で最適である。
[0020] The amount of the dried bacterial cells of the present invention to be suspended in the reactant (mixture of glyceride oil and fatty acid) is determined by the amount of the reaction system (glyceride oil, fatty acid,
It is preferable to add dried bacterial cells so that the moisture content of the mixture (mixture of dried bacterial cells) is 0.1 to 10%. 0.1
If it is less than %, the amount of lipase in the reaction system will be small, the reaction rate will be low, and it will not be substantial. If the amount exceeds 10%, the reaction rate will increase accordingly, but the viscosity of the reaction system will increase, the mixing condition will deteriorate, and the reaction rate will not be proportional to the amount added, and the dried bacterial cells will be separated after the reaction. From the operational point of view, which can be difficult to perform, the amount of dried bacterial cells to be added is preferably such that the moisture content of the reaction system is 0.1 to 10%.
More preferably, the amount used is 1 to 5%, which is optimal in terms of reaction rate and operation.

【0021】 酵素を担体に吸着させる従来法では反
応系の水分量を1%以下に抑えなければ加水分解
を防止することができなかつたのに比べ、乾燥菌
体を用いる方法では反応系の水分量が1%を超え
る条件でも加水分解をほとんど抑えて大きな反応
速度のもとでエステル交換反応を行ないうること
が確認された。すなわち、乾燥菌体中のリパーゼ
は見かけの水分含量が大きいにもかかわらず反応
に携わる水分量は見かけの水分量に比べ、かなり
少ないことが推測される。反応に携わつていない
水分が乾燥菌体内でいかなる形態で存在している
のかは明らかではないが、酵素の活性化とともに
安定化にも貢献していると見られる。なぜならば
乾燥菌体を用いる方法は従来に比べ失活速度がは
るかに小さく、長時間の使用にも充分耐えられる
からである。元来、酵素は生体触媒であり温和な
環境でよく作用し過激な環境下では失活しやすい
性質を有している。かつ一旦失活すると再生は難
かしい。とくにエステル交換反応のごとく油−水
系異相反応では酵素は常に油相と接する条件に置
かれており、過激な環境にあるとみられ、このよ
うな環境に置かれているばあいこそ酵素活性を長
く持続させられるか否かが大切な点であり、この
点で本発明の乾燥菌体は満足のいくものである。
[0021] In the conventional method of adsorbing enzymes onto a carrier, hydrolysis could not be prevented unless the water content of the reaction system was kept below 1%, whereas in the method using dried bacterial cells, the water content of the reaction system was reduced to 1% or less. It was confirmed that even when the amount exceeds 1%, the transesterification reaction can be carried out at a high reaction rate with almost no hydrolysis. In other words, although lipase in dried bacterial cells has a large apparent water content, it is presumed that the amount of water involved in the reaction is considerably smaller than the apparent water content. Although it is not clear in what form the water that is not involved in the reaction exists in the dried cells, it appears to contribute to enzyme activation and stabilization. This is because the method using dried bacterial cells has a much lower deactivation rate than conventional methods and can withstand long-term use. Originally, enzymes are biocatalysts that function well in mild environments and tend to be deactivated in extreme environments. Moreover, once it is deactivated, it is difficult to regenerate. In particular, in oil-water heterophase reactions such as transesterification reactions, enzymes are constantly placed in contact with the oil phase, which is considered to be a harsh environment, and it is precisely in this environment that the enzyme activity can be maintained for a long time. The important point is whether or not it can be sustained, and the dried bacterial cells of the present invention are satisfactory in this respect.

【0022】 本発明の利点は以下のようにまとめら
れる。
[0022] The advantages of the present invention can be summarized as follows.

【0023】() 乾燥菌体内リパーゼは細胞組織や
組織内水の保護下にあるため、失活速度が小さ
く、長時間反応に供することができる。
[0023] () Since the dried intracellular lipase is under the protection of cell tissues and tissue water, its deactivation rate is low and it can be subjected to reactions for a long time.

【0024】() 乾燥菌体内リパーゼもしくはその
近傍は油系の反応物質となじみやすいためか同じ
ユニツト数の酵素量では担体吸着法に比べ2〜5
倍の反応速度をもつている。
[0024] () Perhaps because dry intracellular lipase or its vicinity is easily compatible with oil-based reactants, the amount of enzyme with the same number of units is 2 to 5 times lower than that of the carrier adsorption method.
It has twice the reaction speed.

【0025】() 反応をヘキサンのような溶媒中で
行なつても活性の低下は見受けられない。
() No decrease in activity is observed even when the reaction is carried out in a solvent such as hexane.

【0026】() PHや温度などの変化に対して強い
耐性を有する。
() Has strong resistance to changes in pH, temperature, etc.

【0027】 酵素自体は、その活性を発現させるに
はPHや温度に制限がある。たとえば、リゾプス・
デレマーのリパーゼはPH4〜7、温度30〜40℃が
好ましい環境で、それ以外の環境では酵素は失活
するかもしくは活性が著しく低下する。しかし、
乾燥菌体としてのリパーゼはこの環境ではもちろ
ん安定した活性を示し、この環境外でも活性はそ
れ程低下せずかつ持続性もある。この原因はおそ
らく前記()によるものと考えられるが、この
ような利点は温度を上げて反応速度を高められる
点にある(50〜60℃まで上げられる)。
[0027] Enzymes themselves have restrictions on pH and temperature in order to express their activity. For example, Rhizopus
The preferred environment for Delemer's lipase is a pH of 4 to 7 and a temperature of 30 to 40°C; in other environments, the enzyme is inactivated or its activity is significantly reduced. but,
Lipase in the form of dried bacterial cells exhibits stable activity in this environment, and even outside this environment, the activity does not decrease significantly and is persistent. The reason for this is probably due to the above-mentioned (), but such an advantage lies in the fact that the reaction rate can be increased by increasing the temperature (it can be raised to 50 to 60°C).

【0028】 乾燥菌体内リパーゼは叙上のごとき利
点を有しているがさらにリパーゼ生産菌株として
耐熱性(好熱性)菌株を用いれば、反応温度を70
℃まで上げることができる。このような耐熱性菌
株として、リゾプス・キネンシス、リゾプス・シ
ユードキネンシスなどのリゾプス属の菌株が用い
られる。たとえばリゾプス・キネンシスの耐熱性
菌株は50〜60℃まで生育可能であり、この菌株を
用いて本発明の乾燥菌体を調製したばあい70℃で
エステル交換反応を行なわせることが可能であ
る。ステアリン酸やパルミチン酸のような脂肪酸
は融点が68〜72℃であるが、このように70℃を超
える温度で反応しうれば脂肪酸を溶解させるため
の溶媒を使用しなくてもすむので都合がよい。
[0028] Dried intracellular lipase has the advantages mentioned above, but if a heat-resistant (thermophilic) strain is used as the lipase-producing strain, the reaction temperature can be lowered to 70°C.
It can be raised up to ℃. As such heat-resistant bacterial strains, strains of the genus Rhizopus, such as Rhizopus chinensis and Rhizopus pseudokinensis, are used. For example, a heat-resistant strain of Rhizopus chinensis can grow at temperatures of 50 to 60°C, and if the dried bacterial cells of the present invention are prepared using this strain, the transesterification reaction can be carried out at 70°C. Fatty acids such as stearic acid and palmitic acid have a melting point of 68 to 72°C, but if they can react at temperatures above 70°C, it is convenient because there is no need to use a solvent to dissolve the fatty acids. good.

【0029】 また1,3位特異性のリパーゼを含有
する微生物を用いて本発明の乾燥菌体を調製すれ
ば、グリセライドの1,3位のみを選択的にエス
テル交換することも可能である。1,3位特異性
のリパーゼを生産する微生物としては、リゾプ
ス・デレマー、リゾプス・キネンシスなどのリゾ
プス属、ムコール・ジヤバニカス、アスペルギル
ス・ニガーなどがあげられる。
[0029] Furthermore, if the dried bacterial cells of the present invention are prepared using a microorganism containing a lipase specific for the 1 and 3 positions, it is also possible to selectively transesterify only the 1 and 3 positions of glyceride. Examples of microorganisms that produce lipases specific for the 1st and 3rd positions include Rhizopus species such as Rhizopus deremer and Rhizopus chinensis, Mucor jabanicas, and Aspergillus niger.

【0030】 またリパーゼを含有する微生物を培養
する際に、培地中にあらかじめ50〜2000μm径の
多孔質粒子を培地量の5〜30%投入して培養する
と微生物は粒子の細孔内に入り込んで増殖し、粒
子表面をおおうようになる。このようにしてえら
れた固定化微生物を本発明の乾燥方法で処理する
ことによりエステル交換反応に供しうる固定化微
生物がえられるが、固定化された酵素はより一層
安定であり、エステル交換の連続操作が可能とな
る。ちなみに固定化微生物によるエステル交換の
連続操作において、1〜2週間活性は安定してお
り、1カ月たつても60%以上の活性を保持する。
[0030] Furthermore, when culturing microorganisms containing lipase, if porous particles with a diameter of 50 to 2000 μm are added to the culture medium in an amount of 5 to 30% of the volume of the culture medium, the microorganisms will enter the pores of the particles. It proliferates and begins to cover the particle surface. By treating the thus obtained immobilized microorganism with the drying method of the present invention, an immobilized microorganism that can be subjected to transesterification can be obtained. Continuous operation is possible. Incidentally, in continuous transesterification operations using immobilized microorganisms, the activity is stable for 1 to 2 weeks, and the activity remains over 60% even after 1 month.

【0031】 つぎに実施例をあげて本発明をさらに
詳しく説明するが、本発明はかかる実施例にのみ
限定されるものではない。
[0031] Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

【0032】 実施例1 リゾプス・デレマーIFO4697を表1に示す成分
を有する培地(オリーブ油は誘導物質)を用いて
PH6.5、温度30℃で50時間通気培養した。
Example 1 Rhizopus delemer IFO4697 was cultured using a medium containing the components shown in Table 1 (olive oil was the inducer).
Aerated culture was carried out at pH 6.5 and temperature of 30°C for 50 hours.

【0033】【0033】

【表1】 ■■■ 亀の甲 [0009] ■■■[Table 1] ■■■ Turtle shell [0009] ■■■

【0034】 えられた菌体を純水で2回水洗し、つ
いで50%アセトン水溶液中に10分間浸し、さらに
100%アセトン水溶液に5分浸したのち濾過し、
ついで30℃で2時間真空乾燥した。かくしてえら
れた乾燥菌体の水分含量は約5%であつた。酵素
活性は2000かユニツト/g乾燥細胞であつた。
[0034] The obtained bacterial cells were washed twice with pure water, then immersed in a 50% acetone aqueous solution for 10 minutes, and further
After soaking in 100% acetone solution for 5 minutes, filter it.
It was then vacuum dried at 30°C for 2 hours. The moisture content of the dried bacterial cells thus obtained was approximately 5%. Enzyme activity was 2000 units/g dry cells.

【0035】 表2に示す反応系(反応系の水分量は
1.2%)を用いてエステル交換反応を行なつた。
[0035] The reaction system shown in Table 2 (the water content of the reaction system is
1.2%) was used to perform the transesterification reaction.

【0036】[0036]

【表2】 ■■■ 亀の甲 [0010] ■■■[Table 2] ■■■ Turtle shell [0010] ■■■

【0037】 40℃で48時間攪拌しながら反応させた
が反応はすでに完結しており、表3に示す生成物
がえられた。
[0037] Although the reaction was carried out with stirring at 40°C for 48 hours, the reaction had already been completed, and the products shown in Table 3 were obtained.

【0038】【0038】

【表3】 ■■■ 亀の甲 [0011] ■■■[Table 3] ■■■ Turtle shell [0011] ■■■

【0039】 リゾプス・デレマーのリパーゼは1,
3位特異性なので1,3位のオレイン酸がステア
リン酸と置換した。オリーブ油の80%が1位、も
しくは1,3位でエステル交換されており、5%
はジグリセライドとなつた。酵素近傍の水分量が
多いと加水分解が進んでジグリセライドさらには
モノグリセライドまで分解するが、該実施例では
加水分解率は5%に抑えられた。
[0039] The lipase of Rhizopus delemer is 1,
Since it is 3-position specific, oleic acid at the 1st and 3rd positions was replaced with stearic acid. 80% of olive oil is transesterified at the 1st or 1st and 3rd positions, and 5%
became diglyceride. When the amount of water near the enzyme is large, hydrolysis progresses and decomposes diglyceride and even monoglyceride, but in this example, the hydrolysis rate was suppressed to 5%.

【0040】 実施例2 リゾプス・キネンシスの耐熱性菌株リゾプス・
キネンシスIFO4768を実施例1と同様にして乾燥
菌体とし、実施例1と同様にエステル交換を行な
つた。ただし、反応温度を40℃、50℃、60℃と変
えて反応が完結するまでの時間を比較した。その
結果、反応時間はそれぞれ45、30、24時間とな
り、反応温度を上げることにより、反応速度は倍
近くまで高められた。
[0040] Example 2 Heat-resistant strain of Rhizopus chinensis
Chinensis IFO4768 was dried into dried cells in the same manner as in Example 1, and transesterification was carried out in the same manner as in Example 1. However, the reaction temperature was changed to 40°C, 50°C, and 60°C, and the time required for the reaction to complete was compared. As a result, the reaction times were 45, 30, and 24 hours, respectively, and the reaction rate was nearly doubled by increasing the reaction temperature.

【0041】 実施例3 実施例1でえられた乾燥菌体を用いてエステル
交換反応を連続系(流通系)で尾ない、酵素の失
活速度を調べた。反応槽にはあらかじめ表2に示
した反応物質および乾燥菌体を仕込んでおき、つ
いで反応基質であるオリーブ油およびヘキサンで
溶解したステアリン酸の表2に示した組成の混合
液を一定量反応槽に供給した。一方で、供給量と
等量の生成液を反応槽から抜き出した。このとき
抜き出し口にはフイルターを設置して乾燥菌体が
もれないようにしておいた。反応槽内の平均滞留
時間が24時間となるように供給量および抜き出し
量を調整した。反応温度は40℃とした。
Example 3 Using the dried bacterial cells obtained in Example 1, the transesterification reaction was carried out in a continuous system (flow system), and the enzyme deactivation rate was investigated. The reactants shown in Table 2 and dried bacterial cells were charged in advance into the reaction tank, and then a certain amount of a mixture of the reaction substrates olive oil and stearic acid dissolved in hexane with the composition shown in Table 2 was added to the reaction tank. supplied. On the other hand, an amount of produced liquid equal to the amount supplied was extracted from the reaction tank. At this time, a filter was installed at the outlet to prevent dried bacterial cells from leaking. The amount supplied and the amount taken out were adjusted so that the average residence time in the reaction tank was 24 hours. The reaction temperature was 40°C.

【0042】 このような方法で生成液の組成を測定
して反応収率(エステル交換率)の経時変化から
酵素の失活速度を調べた。図1にその結果を示す
が反応が定常に達してから定常状態は1週間持続
し、その後反応率は徐々に低下し始めて酵素活性
は次第に失われていつたが1カ月たつても依然40
%以上の活性を有していた。比較例として、市販
のリゾプス・デレマー由来の酵素リゾプス・リパ
ーゼ(生化学工業(株)製)をセライトに吸着させた
従来法のものを用いた。結果を図1に示すが、定
常状態は2〜3日しか続かず、1週間で酵素活性
は20%まで低下した。
[0042] The composition of the product solution was measured using this method, and the rate of enzyme deactivation was investigated from the change in reaction yield (transesterification rate) over time. The results are shown in Figure 1. After the reaction reached steady state, the steady state lasted for one week, after which the reaction rate began to gradually decrease and the enzyme activity was gradually lost, but even after one month, the steady state remained at 40%.
% or more. As a comparative example, a conventional method in which a commercially available enzyme Rhizopus lipase (manufactured by Seikagaku Kogyo Co., Ltd.) derived from Rhizopus deremer was adsorbed onto Celite was used. The results are shown in Figure 1, and the steady state only lasted for 2-3 days, and the enzyme activity decreased by 20% in 1 week.

【0043】実施例4 リゾプス・キネンシスIFO4768を多孔質の市販
のスポンジ粒子(1mm立方、孔径50〜100μm、
空〓率約80%)を懸濁した表1の成分を有する培
地で50時間培養した。菌体は粒子内でも増殖して
粒子の表面をおおつた。えられた粒子を本発明の
方法により乾燥すると、菌体が粒子に密着して固
定化微生物がえられた。かくしてえられた固定化
微生物を反応系の20%量加えて実施例3と同様に
して酵素の失活速度を調べた。結果を図1に示
す。図1に示されるように、定常状態はさらに持
続し、2週間近く続き、失活速度もゆつくりして
いた。
Example 4 Rhizopus chinensis IFO4768 was grown in porous commercially available sponge particles (1 mm cubic, pore diameter 50-100 μm,
The cells were cultured for 50 hours in a medium containing the components shown in Table 1, in which the cells were suspended (empty rate: approximately 80%). Bacterial cells also proliferated within the particles and covered the surfaces of the particles. When the obtained particles were dried by the method of the present invention, the bacterial cells adhered to the particles and immobilized microorganisms were obtained. The immobilized microorganism thus obtained was added in an amount of 20% of the reaction system, and the enzyme deactivation rate was examined in the same manner as in Example 3. The results are shown in Figure 1. As shown in Figure 1, the steady state persisted further, lasting nearly two weeks, and the rate of deactivation slowed down.

【0044】実施例5 リゾプス・キネンシスIFO4768を、実施例1と
同様の方法で培養し、同一の処理方法により乾燥
菌体をえた。つぎにシア脂低融点部10g、パルミ
チン酸20g、およびヘキサン60gを含む反応液に
乾燥菌体2gを加え、マグネチツクスターラーで
攪拌しながら、2時間エステル交換反応を行なつ
た。つぎに、菌株をアスペルギルス・ニガー
IFO4343、ムコール・ジヤバニカスIFO 4569、
ムコール・ヒーマリスIFO 8448、キヤンデイ
ダ・ルゴーサATCC10571にかえて製造した乾燥
菌体を用いて同一の反応条件でエステル交換反応
を実施した。
Example 5 Rhizopus chinensis IFO4768 was cultured in the same manner as in Example 1, and dried bacterial cells were obtained using the same treatment method. Next, 2 g of dried bacterial cells were added to a reaction solution containing 10 g of low melting point part of shea fat, 20 g of palmitic acid, and 60 g of hexane, and transesterification reaction was carried out for 2 hours while stirring with a magnetic stirrer. Next, the bacterial strain was Aspergillus niger.
IFO4343, Mukor Ziyavanikas IFO 4569,
A transesterification reaction was carried out under the same reaction conditions using dried bacterial cells produced in place of Mucor heamaris IFO 8448 and Candeida rugosa ATCC 10571.

【0045】 反応結果は、実施例1と同様の方法で
分析し、トリグリセライド中の1−ステアロイル
−2,3−ジオレオイル−グリセライド
(SOO)、1−パルミトイル−2,3−ジオレオ
イル−グリセライド(POO)、1,3−ジパルミ
トイル−2−オレオイル−グリセライド(POP)
組成について、表4に示した。
[0045] The reaction results were analyzed in the same manner as in Example 1, and 1-stearoyl-2,3-dioleoyl-glyceride (SOO) and 1-palmitoyl-2,3-dioleoyl-glyceride (POO) in triglyceride were analyzed. , 1,3-dipalmitoyl-2-oleoyl-glyceride (POP)
The composition is shown in Table 4.

【0046】【0046】

【表4】 ■■■ 亀の甲 [0012] ■■■[Table 4] ■■■ Turtle shell [0012] ■■■

【0047】[0047]

【発明の効果】 本発明の乾燥菌体により、反応
速度がより速くかつ反応を長時間安定に持続させ
た効率的な油脂のエステル交換が可能となる。
Effects of the Invention The dried bacterial cells of the present invention enable efficient transesterification of fats and oils with a faster reaction rate and a stable reaction lasting for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】 エステル交換の反応率の経時変化を示
すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing changes in transesterification reaction rate over time.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 リパーゼを含有する微生物を培養するに際
し、培養液中にリパーゼの誘導物質としてグリセ
ライドまたは脂肪酸を培養液中の濃度が1〜80重
量%となるように培養初期もしくは培養中に添加
し、えられた微生物を水溶性溶媒で洗浄したのち
水分含量が1〜20重量%になるように乾燥してえ
られる乾燥菌体。 2 リパーゼの誘導物質がトリオレイン、ジオレ
イン、モノオレイン、オレイン酸、リノール酸で
ある特許請求の範囲第1項記載の乾燥菌体。 3 培養終了後、微生物を5%以下のグルタルア
ルデヒド水溶液に浸して細胞表面を処理したの
ち、水溶性溶媒で洗浄してえられる特許請求の範
囲第1項記載の乾燥菌体。 4 培地中にあらかじめ50〜2000μm径の多孔質
粒子を培地量の5〜30重量%仕込んで微生物を培
養し、粒子内で微生物を増殖させ、微生物を粒子
に固定化したのち乾燥してえられる特許請求の範
囲第1項記載の乾燥菌体。
[Scope of Claims] 1. When culturing a microorganism containing lipase, glyceride or fatty acid is added to the culture solution as a lipase inducer so that the concentration in the culture solution is 1 to 80% by weight at the beginning or during the culture. Dried microorganisms are obtained by washing the microorganisms with a water-soluble solvent and drying the microorganisms to a water content of 1 to 20% by weight. 2. The dried bacterial cell according to claim 1, wherein the lipase inducer is triolein, diolein, monoolein, oleic acid, or linoleic acid. 3. The dried microbial cell according to claim 1, which is obtained by treating the cell surface by immersing the microorganism in an aqueous solution of 5% or less glutaraldehyde after completion of culturing, and then washing the cell surface with a water-soluble solvent. 4 Porous particles with a diameter of 50 to 2000 μm are placed in a medium in advance at 5 to 30% by weight of the medium volume, and microorganisms are cultured, the microorganisms are grown within the particles, the microorganisms are immobilized on the particles, and then dried. Dried bacterial cells according to claim 1.
JP3347267A 1991-12-27 1991-12-27 Dry cells for transesterification of fats and oils Granted JPH0523176A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3347267A JPH0523176A (en) 1991-12-27 1991-12-27 Dry cells for transesterification of fats and oils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3347267A JPH0523176A (en) 1991-12-27 1991-12-27 Dry cells for transesterification of fats and oils

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58141496A Division JPS6034189A (en) 1983-08-02 1983-08-02 Ester exchange of fats and oils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0523176A JPH0523176A (en) 1993-02-02
JPH0556943B2 true JPH0556943B2 (en) 1993-08-20

Family

ID=18389063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3347267A Granted JPH0523176A (en) 1991-12-27 1991-12-27 Dry cells for transesterification of fats and oils

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0523176A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5037768B2 (en) * 2001-09-27 2012-10-03 三菱レイヨン株式会社 Process for producing optically active 2-methyl-1,3-propanediol monoester

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0523176A (en) 1993-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yahya et al. Ester synthesis in lipase-catalyzed reactions
CA1210409A (en) Rearrangement process
JP2628667B2 (en) Regio-specific lipase
CN101631857B (en) Immobilized interfacial enzymes of improved and stabilized activity
EP1008647B1 (en) A process for preparing an immobilized enzyme
EP0294520A1 (en) Process for preparing enzyme preparation
US4935358A (en) Interestification of fats
JP2000270886A (en) Transesterification
US7238504B2 (en) Process for preparing an immobilized enzyme
JPH0556943B2 (en)
Chen et al. Enzymatic hydrolysis of triglycerides by Rhizopus delemar immobilized on biomass support particles
JP4012117B2 (en) Method for producing immobilized enzyme
JP3509124B2 (en) Method for transesterification of fats and oils using immobilized lipase
JP7365202B2 (en) Method for producing fats and oils with high diacylglycerol content
JP2006136258A (en) Method for producing immobilized enzyme
JP2676470B2 (en) Immobilized lipase, method for producing the same, and method for transesterifying oils and fats using the lipase
JPH04258291A (en) Immobilized enzyme and its production method
Gek Kee et al. Studies on the kinetics of isopropyl palmitate synthesis in packed bed bioreactor using immobilized lipase
JP3720205B2 (en) Method for producing partial glyceride
JP4768496B2 (en) Method for producing immobilized enzyme
JP3037349B2 (en) Enzyme-immobilizing carrier and method for producing immobilized enzyme
JPH0365950B2 (en)
JPS6222597A (en) Production of saccharide glycerol and fatty acid
JP2000253874A (en) Method for producing immobilized lipase
JPH1175834A (en) Method for reactivating immobilized lipase