ЛИПАЗНЫЕ ПОРОШКОВЫЕ СОСТАВЫ Российский патент 2011 года по МПК C12N9/20 C12P7/64 C12R1/645 

Область техники изобретения

Данное изобретение относится к липазным порошковым составам, которые могут быть соответствующим образом использованы в различных реакциях этерификации и реакциях переэтерификации, и способам переэтерификации жиров и масел, где используются липазные порошковые составы.

Уровень техники изобретения

Липазы широко используются в реакциях этерификации различных карбоновых кислот, таких как жирная кислота со спиртами, такими как моноспирт или полиспирт, или реакциях переэтерификации между несколькими сложными эфирами. Среди них реакции переэтерификации являются важной технологией, включающей модификацию жиров и масел животного и растительного происхождения, и способом получения сложных эфиров разнообразных жирных кислот, сахарных сложных эфиров и стероидов. Когда липазы, то есть жирные и масляные гидролазы, используются как катализатор в подобных реакциях, реакции переэтерификации могут быть проведены при температурных условиях от комнатной температуры до около 70°С. Следовательно, использование липаз может не только ингибировать побочные реакции и сократить энергетические затраты по сравнению с предыдущими химическими реакциями, но и обеспечивать более высокую безопасность, потому что липазы как катализатор являются натуральными продуктами. Более того, целевые соединения могут быть эффективно получены благодаря их субстратной специфичности или позиционной специфичности. Однако липазная активность развита не в достаточной мере, когда липазный порошок напрямую используется в реакциях переэтерификации. Кроме того, трудно равномерно диспергировать по существу водорастворимые липазы в исходных материалах на масляной основе и затем собрать их. Следовательно, условно, общим является то, что липазы иммобилизуются некоторыми носителями, такими как анионообменные смолы (Патентная Литература 1), фенол-адсорбированные смолы (Патентная Литература 2), гидрофобные носители (Патентная Литература 3), катионообменные смолы (Патентная Литература 4) и хелатные смолы (Патентная Литература 5), и затем используются в этерификациях и реакциях переэтерификации.

Однако, так как липазная активность понижается при иммобилизации липазы носителями, были разработаны различные технологии, использующие липазный порошок.

Более конкретно, был предложен способ, включающий этапы диспергирования липазного порошка в исходном материале, содержащем сложные эфиры, в присутствии или отсутствие неактивного органического растворителя(й); и затем проведения реакции переэтерификации так, чтобы 90% или более частиц диспергированного липазного порошка сохраняли диаметр частицы от 1 до 100 мкм в реакции переэтерификации (Патентная Литература 6). В дальнейшем был предложен способ использования ферментативных порошков, полученных высушиванием ферментативных растворов, содержащих фосфолипид(ы) и липофильный витамин(ы) (Патентная Литература 7).

[Патентная Литература 1] Japanese Patent Unexamined Publication № Sho 60-98984

[Патентная Литература 2] Japanese Patent Unexamined Publication № Sho 61-202688

[Патентная Литература 3] Japanese Patent Unexamined Publication № Hei 2-138986

[Патентная Литература 4] Japanese Patent Unexamined Publication № Hei 3-61485

[Патентная Литература 5] Japanese Patent Unexamined Publication № Hei 1-262795

[Патентная Литература 6] Japanese Patent № 2668187

[Патентная Литература 7] Japanese Patent Unexamined Publication № 2000-106873

Описание сущности изобретения

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в разработке липазных порошковых составов с улучшенной липазной активностью, удобных в применении.

Более того, данное изобретение относится к способам переэтерификации жиров и масел, где используются липазные порошковые составы.

Еще одним объектом данного изобретения являются способы этерификации, где используются липазные порошковые составы.

Данное изобретение полностью основано на том, что вышеупомянутые проблемы могут быть решены комбинированием мелко измельченных продуктов специфических иммобилизованных липаз с вспомогательными фильтрующими материалами.

То есть данное изобретение предоставляет липазный порошковый состав, содержащий вспомогательный фильтрующий материал(ы) и продукт, полученный измельчением липазы, происходящей из Thermomyces sp., иммобилизованной на кремниевом носителе(ях), до среднего диаметра частицы от 1 мкм или более до менее чем 300 мкм.

Данное изобретение также предоставляет способ для переэтерификации жиров и масел, который включает проведение реакции переэтерификации жиров и масел в присутствии вспомогательного фильтрующего материала(ов) и продукта, полученного измельчением липазы, происходящей из Thermomyces sp., иммобилизованной на кремниевом носителе(ях), до среднего диаметра частиц от 1 мкм или более до менее чем 300 мкм, с последующим собиранием вспомогательного фильтрующего материала(ов) и измельченного продукта и возвратом их в повторный цикл.

Данное изобретение дополнительно предоставляет способ этерификации, который включает проведение реакции этерификации в присутствии фильтрующего вспомогательного материала(ов) и продукта, полученного измельчением липазы, происходящей из Thermomyces sp., иммобилизованной на кремниевом носителе(ях), до среднего диаметра частиц от 1 мкм или более до менее чем 300 мкм, с последующим собиранием вспомогательного фильтрующего материала(ов) и измельченного продукта и возвратом их в повторный цикл.

Краткое описание чертежей

Чертеж показывает изменения скоростей переэтерификации при использовании липазного порошкового состава данного изобретения (Пример 4) и иммобилизованной липазы перед измельчением (Lipozyme TL-IM).

Наилучший способ осуществления изобретения

В данном изобретении используются липазы, происходящие из Thermomyces sp., и продукт, полученный измельчением липаз, иммобилизованных на кремниевом носителе(ях), до среднего диаметра частиц 1 мкм или более до менее чем 300 мкм. Предпочтительно, чтобы средний диаметр частиц липаз, иммобилизованных на кремниевом носителе(ях), являлся от 300 до 1000 мкм. Эти иммобилизованные липазы могут быть получены, например, как Lipozyme TL-IM от Novozymes A/S.

Предпочтительно измельчать подобные иммобилизованные липазы обычными дробилками до среднего диаметра частиц от 1 мкм или более до менее чем 300 мкм, более предпочтительно от 1 до 200 мкм, более предпочтительно от 1 до 100 мкм и наиболее предпочтительно от 20 до 100 мкм. Дробилки включают ступки, растирающие дробилки, резательные дробилки, жерновые мельницы (миколлоидеры (mycolloiders), массколоидеры (masscolloiders)), кофемолки, электрические мельницы, игольчатые мельницы, ударные дробилки (молотковые мельницы, шаровые мельницы), роликовые мельницы, обдувные мельницы, гомогенизаторы и ультразвуковые дробилки.

Между тем, вспомогательные фильтрующие материалы, используемые в данном изобретении, включают неорганические вспомогательные фильтрующие материалы, такие как целит, и органические вспомогательные фильтрующие материалы, такие как волокна, например целлюлоза и ее измельченные продукты. Органические вспомогательные фильтрующие материалы и особенно органические полимерные вспомогательные фильтрующие материалы являются предпочтительными. Целлюлоза, кроме того, более предпочтительна среди них и продается, например, под торговой маркой KC Flock от Nippon Paper Chemicals Co., Ltd. Предпочтительно, чтобы вспомогательные фильтрующие материалы являлись порошкообразными и имели средний диаметр частиц от 10 до 90 мкм.

Массовое отношение липазного измельченного продукта к вспомогательному фильтрующему материалу(ам) предпочтительно от 1/10 до 10/1 и более предпочтительно от 1/7 до 2/1.

Липазные порошковые составы согласно данному изобретению должны содержать липазный измельченный продукт и вспомогательный фильтрующий материал(ы).

Липазные порошковые составы согласно данному изобретению могут быть использованы как таковые в реакциях переэтерификации жиров и масел и реакциях этерификации. Кроме того, они могут также быть очищены посредством контактирования с триглицеридом(ами) длинноцепочечных жирных кислот и триглицеридом(ами) среднецепочечных жирных кислот с последующим их собиранием. Этот метод в то же время может улучшить липазную активность.

Триглицериды длинноцепочечных жирных кислот, используемые в этом способе, представляют собой предпочтительно триглицериды, имеющие от 14 до 24 углеродных атомов в составе жирной кислоты. Чрезвычайно предпочтительными являются растительные масла, выбранные из группы, состоящей из масла канолы, соевого масла, подсолнечного масла, сафлорового масла и кукурузного масла.

Среднецепочечные триглицериды представляют собой предпочтительно триглицериды, имеющие от 6 до 12 углеродных атомов в составе жирной кислоты. Такие триглицериды жирных кислот могут быть получены общеизвестными способами, или могут быть использованы коммерчески доступные продукты. Что касается коммерчески доступных продуктов, то используют, например, продукты с торговой маркой ODO от The Nisshin OilliO Group, Ltd.

Предпочтительно, чтобы триглицерид(ы) длинноцепочечных жирных кислот и триглицерид(ы) среднецепочечных жирных кислот использовались в массовом соотношении от 95:5 до 50:50. Предпочтительно контактирование от 2 до 100 кратной массы триглицеридов с общей массой липазы.

Что касается реакций этерификации, где используются липазные порошковые составы согласно данному изобретению, предпочтительно проведение реакций этерификации способом, включающим этерификацию жиров и масел в присутствии липазных порошковых составов, и собирание и возвращение липазных порошковых составов в повторный цикл.

Более того, предпочтительно проводить этерификацию жиров и масел в присутствии вспомогательного фильтрующего материала(ов) и продукта, полученного измельчением липазы, происходящей из Thermomyces sp., иммобилизованной на кремниевом носителе(ях), до среднего диаметра частиц от 1 мкм или более до менее чем 300 мкм, с последующим собиранием и возвращением в повторный цикл вспомогательного фильтрующего материала(ов) и тонкоизмельченного продукта.

Согласно данному изобретению, поскольку практичность (удобство) использования липазных порошковых составов в реакциях этерификации и реакциях переэтерификации улучена наряду с улучшением липазной активности, эти составы могут быть многократно использованы в этих реакциях за счет их возвращения в повторный цикл. Кроме того, липазные порошковые составы данного изобретения могут быть соответствующим образом использованы в модификации жиров и масел путем их переэтерификации в промышленном масштабе. В дополнение посредством данного изобретения может быть улучшен аромат переэтерифицированного масла.

Далее примеры будут дополнительно иллюстрировать данное изобретение.

Пример 1

5 г Lipozyme TL-IM, изготовленного Novozymes A/S, было измельчено миколлоидером L-типа, изготовленным Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. Когда диаметры частиц измельченной липазы были измерены анализатором распределения размера частиц LA-500, изготовленным HORIBA, Ltd., средний диаметр частиц был 66,4 мкм. 5 г целлюлозного порошка (Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.: средний диаметр частиц от 30 мкм) было добавлено в качестве вспомогательного фильтрующего материала к порошку для приготовления липазного порошкового состава. Активность переэтерификации этого липазного состава была определена нижеследующим способом. Результат показан в таблице 1 как ее относительное значение.

Способ измерения липазной активности

Липазный состав был добавлен к маслу, где триолеин и трикаприлин были смешаны в соотношении 1:1 (вес) и прореагировали при 60°С. Отбирали 10 мкл полученного продукта. После разжижения его 1,5 мкл гексана липазный состав был профильтрован и его фильтрат был использован как образец для газовой хроматографии (ГХ). Образец был проанализирован с помощью ГХ (колонна: DB-1ht), и скорость протекания реакции была рассчитана в соответствии с нижеследующей формулой. Условиями ГХ являются: температура колонны: начальная 150°С; температурное повышение: 15°С/минуту; и финальная 370°С.

Скорость протекания реакции(%)={C34область/(C24область+C34область)}×100, где C24 представляет трикаприлин; C34 означает трикаприлин, в котором одна жирная кислота замещена олеиновой кислотой; и область означает размерность области этого. Основываясь каждый раз на скорости протекания реакции, константа скорости протекания реакции К была подсчитана с помощью аналитической компьютерной программы (оригинальная версия 6.1.).

Липазная активность была показана как относительная активность, где значение К Lipozyme TL-IM было признано как 100.

Пример 2

5 г Lipozyme TL-IM, изготовленного Novozymes A/S, было измельчено ступкой. Когда диаметры частиц измельченной липазы были измерены анализатором распределения размера частиц LA-500, изготовленным HORIBA, Ltd., средний диаметр частиц был 52,1 мкм. 2,5 г целлюлозного порошка (Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) было добавлено в качестве вспомогательного фильтрующего материала к порошку для приготовления липазного порошкового состава. Активность переэтерификации этого липазного состава была определена тем же способом, как в примере 1. Результат показан в таблице 1 как ее относительное значение.

Пример 3

50 г масла канолы было добавлено к 5 г Lipozyme TL-IM, изготовленного Novozymes A/S, и измельчено гомогенизатором (Multipro395), изготовленным DREMEL, при 12500 оборотов в минуту в течение 3 минут при охлаждении льдом. Когда диаметры частиц измельченной липазы были измерены анализатором распределения размера частиц LA-500, изготовленным HORIBA, Ltd., средний диаметр частиц был 91,5 мкм. К этому было добавлено 5 г целлюлозного порошка (Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) в качестве вспомогательного фильтрующего материала, и масло канолы было профильтровано при пониженном давлении для получения липазного состава. Активность переэтерификации этого липазного состава была определена тем же способом, как в примере 1. Результат показан в таблице 1 как ее относительное значение.

Таблица 1   Средний диаметр частиц (мкм) Относительная активность переэтерификации к массе липазного препарата До измельчения (TL-IM) 800 100 Пример 1 66,4 201 Пример 2 52,1 304 Пример 3 91,5 202

Пример 4

90 г масла канолы и 10 г ODO (Nisshin OilliO Group, Ltd.) было добавлено к 5 г липазного состава, полученного в примере 1. Смесь перемешивалась при 25°С в течение 5 часов и профильтровывалась, чтобы собрать липазный состав.

Далее, 0,5% липазного состава, предварительно обработанного вышеописанным способом, было добавлено к 50 г ODO (Nisshin OilliO Group, Ltd.) и 850 г масла канолы (Nisshin OilliO Group, Ltd.) и перемешано при 50°С в течение 15 часов для проведения реакции переэтерификации. Скорость переэтерификации была рассчитана во времени, и протекание реакции было подтверждено. Между тем, скорость переэтерификации была определена посредством анализа глицеридного состава газовой хроматографией и вычислением коэффициента переэтерификационного реагента в измеренном образце. Чертеж показывает изменения в скорости переэтерификации данного образца и Lipozyme TL-IM (до измельчения).

После реакции липазный состав был профильтрован и собран. Полученное масло раскислялось, обесцвечивалось и дезодорировалось обычными способами для очищения переэтерифицированного масла. Аромат полученного переэтерифицированного масла был оценен обученными дегустаторами. В результате его оценка была существенно лучше, чем оценка переэтерифицированного масла, полученного переэтерификацией, используя липазный состав, который не был предварительно обработан маслом канолы и ODO.

Более того, когда собранные ферменты были использованы для проведения реакции переэтерификации, они были пригодны для повторного использования 10 раз без проблем.

Пример 5

1 кг Lipozyme TL-IM, изготовленного Novozymes A/S, был измельчен игольчатой мельницей, изготовленной HOSOKAWAMICRON CORPORATION (Тонкая Ударная Мельница 100UPZ) при 17600 оборотах в минуту. Когда диаметры частиц измельченной липазы были измерены анализатором распределения размера частиц LA-500, изготовленным HORIBA, Ltd., средний диаметр частиц был 13,8 мкм. 1 кг целлюлозного порошка (Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.: средний диаметр частиц от 30 мкм) был добавлен в качестве вспомогательного фильтрующего материала к порошку для приготовления липазного порошкового состава.

Пример 6

90 г обесцвеченного масла канолы и 10 г ODO (The Nisshin OilliO Group, Ltd.) были добавлены к 5 г липазного состава, полученного в примере 5. Смесь была перемешана при 60°С в течение 2 часов и профильтрована для сбора липазного состава. Активность переэтерификации этого липазного состава была определена тем же способом, как в примере 1. Результат показан в таблице 2 как ее относительное значение.

Пример 7

90 г обесцвеченного масла канолы и 10 г ODO (The Nisshin OilliO Group, Ltd.) были добавлены к 5 г липазного состава, полученного в примере 5. Смесь была перемешана при комнатной температуре в течение 24 часов и отфильтрована для сбора липазного состава. Активность переэтерификации этого липазного состава была определена тем же способом, как в примере 1. Результат показан в таблице 2 как ее относительное значение.

Пример 8

50 г обесцвеченного масла канолы и 50 г ODO (The Nisshin OilliO Group, Ltd.) были добавлены к 5 г липазного состава, полученного в примере 5. Смесь была перемешана при комнатной температуре в течение 24 часов и профильтрована для сбора липазного состава. Активность переэтерификации этого липазного состава была определена тем же способом, как в примере 1. Результат показан в таблице 2 как ее относительное значение.

Таблица 2   Относительная активность переэтерификации
к массе липазного препарата До измельчения (TL-IM) 100 Пример 5 474 Пример 6 557 Пример 7 714 Пример 8 600

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен порошковый состав, обладающий липазной активностью. Состав содержит фильтрующий вспомогательный материал(ы) и продукт, полученный тонким измельчением липазы, происходящей из Thermomyces sp., иммобилизированной на кремниевом носителе(ях), до среднего диаметра частиц 1 мкм или более до менее чем 300 мкм. Предложены также способы для переэтерификации жиров и масел и для этерификации с использованием полученного липазного порошкового состава. Порошковый состав по данному изобретению обладает улучшенной липазной активностью. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Порошковый состав, обладающий липазной активностью и включающий вспомогательный фильтрующий материал(ы) и продукт, полученный тонким измельчением липазы, происходящей из Thermomyces sp., иммобилизованной на кремниевом носителе(ях), до среднего диаметра частиц 1 мкм или более до менее чем 300 мкм.

2. Состав по п.1, в котором средний диаметр частицы тонко измельченного продукта составляет от 1 до 200 мкм.

3. Состав по п.2, в котором средний диаметр частицы тонко измельченного продукта составляет от 1 до 100 мкм.

4. Состав по п.1, в котором массовое соотношение тонко измельченного продукта к вспомогательному фильтрующему материалу(ам) составляет от 1/10 до 10/1.

5. Состав по п.1, в котором вспомогательный фильтрующий материал представляет собой целлюлозу.

6. Состав по п.1, в котором вспомогательный фильтрующий материал является порошкообразным.

7. Состав по п.6, в котором средний диаметр частицы вспомогательного фильтрующего материала составляет от 10 до 90 мкм.

8. Состав по п.1, который используется для переэтерификации или этерификации.

9. Способ переэтерификации жиров и масел, включающий проведение реакции переэтерификации жиров и масел в присутствии липазного порошкового состава по любому из пп.1-8 и последующее собирание липазного порошкового состава и возвращение его в повторный цикл.

10. Способ этерификации, включающий проведение этерификации в присутствии вспомогательного фильтрующего материала(ов) и продукта, полученного тонким измельчением липазы, происходящей из Thermomyces sp., иммобилизованной на кремниевом носителе(ях), до среднего диаметра частиц 1 мкм или более до менее чем 300 мкм; и последующее собирание измельченного продукта и вспомогательного фильтрующего материала(ов) и возвращение их в повторный цикл.