RU2817795C2 - Vertical flow process for bioconversion of biomass comprising enzymes - Google Patents
Vertical flow process for bioconversion of biomass comprising enzymes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817795C2 RU2817795C2 RU2020123072A RU2020123072A RU2817795C2 RU 2817795 C2 RU2817795 C2 RU 2817795C2 RU 2020123072 A RU2020123072 A RU 2020123072A RU 2020123072 A RU2020123072 A RU 2020123072A RU 2817795 C2 RU2817795 C2 RU 2817795C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biomass
- incubation
- mixture
- carbohydrates
- solid
- Prior art date
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 title claims abstract description 36
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 title claims abstract description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 88
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 79
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 claims abstract description 43
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 38
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 38
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims abstract description 34
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 claims abstract description 33
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims abstract description 33
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims abstract description 33
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 32
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 31
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 claims abstract description 23
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229940079919 digestives enzyme preparation Drugs 0.000 claims abstract description 14
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims abstract description 9
- 235000011293 Brassica napus Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002778 food additive Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 235000021055 solid food Nutrition 0.000 claims abstract 10
- 239000005417 food ingredient Substances 0.000 claims abstract 5
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 claims description 17
- 239000004365 Protease Substances 0.000 claims description 16
- 108010030291 alpha-Galactosidase Proteins 0.000 claims description 16
- 102000005840 alpha-Galactosidase Human genes 0.000 claims description 16
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 claims description 15
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 15
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 14
- 108010089934 carbohydrase Proteins 0.000 claims description 13
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 13
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 claims description 12
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 claims description 12
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 claims description 12
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims description 10
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 10
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 claims description 9
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 8
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 108010011619 6-Phytase Proteins 0.000 claims description 7
- 240000004713 Pisum sativum Species 0.000 claims description 7
- 235000010582 Pisum sativum Nutrition 0.000 claims description 7
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 claims description 6
- 240000006677 Vicia faba Species 0.000 claims description 6
- 235000010749 Vicia faba Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000002098 Vicia faba var. major Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 5
- 235000020238 sunflower seed Nutrition 0.000 claims description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 4
- 241000219745 Lupinus Species 0.000 claims description 4
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 claims description 3
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 claims description 3
- 108010073178 Glucan 1,4-alpha-Glucosidase Proteins 0.000 claims description 3
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 claims description 3
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 claims description 3
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 claims description 3
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 claims description 3
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 claims description 3
- 108010059820 Polygalacturonase Proteins 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 claims description 3
- 108010093305 exopolygalacturonase Proteins 0.000 claims description 3
- 108010002430 hemicellulase Proteins 0.000 claims description 3
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims description 3
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000019833 protease Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 claims description 2
- 102100032487 Beta-mannosidase Human genes 0.000 claims description 2
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims description 2
- 101710121765 Endo-1,4-beta-xylanase Proteins 0.000 claims description 2
- 108010055059 beta-Mannosidase Proteins 0.000 claims description 2
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 229940059442 hemicellulase Drugs 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 235000014593 oils and fats Nutrition 0.000 claims description 2
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 claims 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 11
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 abstract description 6
- 230000000433 anti-nutritional effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 28
- 235000019764 Soybean Meal Nutrition 0.000 description 19
- 239000004455 soybean meal Substances 0.000 description 19
- 235000019779 Rapeseed Meal Nutrition 0.000 description 18
- 239000004456 rapeseed meal Substances 0.000 description 18
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 16
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 11
- 235000019419 proteases Nutrition 0.000 description 11
- 102100022647 Reticulon-1 Human genes 0.000 description 9
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 9
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 9
- 239000000306 component Substances 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004809 thin layer chromatography Methods 0.000 description 8
- MUPFEKGTMRGPLJ-RMMQSMQOSA-N Raffinose Natural products O(C[C@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O[C@@]2(CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O1)[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 MUPFEKGTMRGPLJ-RMMQSMQOSA-N 0.000 description 7
- MUPFEKGTMRGPLJ-UHFFFAOYSA-N UNPD196149 Natural products OC1C(O)C(CO)OC1(CO)OC1C(O)C(O)C(O)C(COC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)O)O1 MUPFEKGTMRGPLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 7
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 7
- 235000019197 fats Nutrition 0.000 description 7
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 7
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 description 7
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 7
- MUPFEKGTMRGPLJ-ZQSKZDJDSA-N raffinose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO[C@@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O)O1 MUPFEKGTMRGPLJ-ZQSKZDJDSA-N 0.000 description 7
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000208818 Helianthus Species 0.000 description 6
- UQZIYBXSHAGNOE-USOSMYMVSA-N Stachyose Natural products O(C[C@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O[C@@]2(CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O1)[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO[C@@H]2[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O2)O1 UQZIYBXSHAGNOE-USOSMYMVSA-N 0.000 description 6
- 235000021374 legumes Nutrition 0.000 description 6
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 6
- UQZIYBXSHAGNOE-XNSRJBNMSA-N stachyose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO[C@@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO[C@@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O3)O)O2)O)O1 UQZIYBXSHAGNOE-XNSRJBNMSA-N 0.000 description 6
- 235000019772 Sunflower meal Nutrition 0.000 description 5
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 5
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 5
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 229940085127 phytase Drugs 0.000 description 5
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 4
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 4
- 238000002415 sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 4
- IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N Inositol-hexakisphosphate Chemical compound OP(O)(=O)O[C@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H]1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N 0.000 description 3
- 108010084695 Pea Proteins Proteins 0.000 description 3
- IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N Phytic acid Natural products OP(O)(=O)OC1C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 3
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019629 palatability Nutrition 0.000 description 3
- 235000019702 pea protein Nutrition 0.000 description 3
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 3
- 235000002949 phytic acid Nutrition 0.000 description 3
- 239000000467 phytic acid Substances 0.000 description 3
- 229940068041 phytic acid Drugs 0.000 description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 3
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 3
- 239000002753 trypsin inhibitor Substances 0.000 description 3
- 108091005508 Acid proteases Proteins 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 235000019750 Crude protein Nutrition 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N Lactic Acid Natural products CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012741 Laemmli sample buffer Substances 0.000 description 2
- 102000004856 Lectins Human genes 0.000 description 2
- 108090001090 Lectins Proteins 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 108090000526 Papain Proteins 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 239000013566 allergen Substances 0.000 description 2
- 235000004458 antinutrient Nutrition 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Natural products OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011850 desserts Nutrition 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N dihydroxy(oxo)silane Chemical compound O[Si](O)=O IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 206010016766 flatulence Diseases 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000002523 lectin Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 235000008935 nutritious Nutrition 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229940055729 papain Drugs 0.000 description 2
- 235000019834 papain Nutrition 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 235000021067 refined food Nutrition 0.000 description 2
- 235000021309 simple sugar Nutrition 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- LDVVTQMJQSCDMK-UHFFFAOYSA-N 1,3-dihydroxypropan-2-yl formate Chemical compound OCC(CO)OC=O LDVVTQMJQSCDMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZIIUUSVHCHPIQD-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-trimethyl-N-[3-(trifluoromethyl)phenyl]benzenesulfonamide Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C)=C1S(=O)(=O)NC1=CC=CC(C(F)(F)F)=C1 ZIIUUSVHCHPIQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXRKCOCTEMYUEG-UHFFFAOYSA-N 5-aminoisoindole-1,3-dione Chemical compound NC1=CC=C2C(=O)NC(=O)C2=C1 PXRKCOCTEMYUEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282472 Canis lupus familiaris Species 0.000 description 1
- 108010084185 Cellulases Proteins 0.000 description 1
- 102000005575 Cellulases Human genes 0.000 description 1
- 241000238424 Crustacea Species 0.000 description 1
- 206010012735 Diarrhoea Diseases 0.000 description 1
- 239000001692 EU approved anti-caking agent Substances 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- 102000002464 Galactosidases Human genes 0.000 description 1
- 108010093031 Galactosidases Proteins 0.000 description 1
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 1
- 108010056771 Glucosidases Proteins 0.000 description 1
- 102000004366 Glucosidases Human genes 0.000 description 1
- 108700037728 Glycine max beta-conglycinin Proteins 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 235000013628 Lantana involucrata Nutrition 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000006677 Monarda citriodora ssp. austromontana Nutrition 0.000 description 1
- 240000007673 Origanum vulgare Species 0.000 description 1
- 241001494479 Pecora Species 0.000 description 1
- 102000015439 Phospholipases Human genes 0.000 description 1
- 108010064785 Phospholipases Proteins 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000178231 Rosmarinus officinalis Species 0.000 description 1
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108010073771 Soybean Proteins Proteins 0.000 description 1
- 229930182558 Sterol Natural products 0.000 description 1
- 240000002657 Thymus vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000007303 Thymus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 102000004357 Transferases Human genes 0.000 description 1
- 108090000992 Transferases Proteins 0.000 description 1
- 102000004142 Trypsin Human genes 0.000 description 1
- 108090000631 Trypsin Proteins 0.000 description 1
- FLUADVWHMHPUCG-OVEXVZGPSA-N Verbascose Natural products O(C[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](OC[C@@H]2[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O[C@@]3(CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O3)O2)O1)[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO[C@@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O2)O1 FLUADVWHMHPUCG-OVEXVZGPSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- SXQXMCWCWVCFPC-UHFFFAOYSA-N aluminum;potassium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Al+3].[K+].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O SXQXMCWCWVCFPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940025131 amylases Drugs 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003674 animal food additive Substances 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- 239000006286 aqueous extract Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 235000008429 bread Nutrition 0.000 description 1
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 244000309466 calf Species 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000013330 chicken meat Nutrition 0.000 description 1
- 210000001072 colon Anatomy 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- -1 diglyceride Chemical compound 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 235000015071 dressings Nutrition 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 239000008157 edible vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 239000003797 essential amino acid Substances 0.000 description 1
- 235000020776 essential amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- BEFDCLMNVWHSGT-UHFFFAOYSA-N ethenylcyclopentane Chemical compound C=CC1CCCC1 BEFDCLMNVWHSGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229930003935 flavonoid Natural products 0.000 description 1
- 235000017173 flavonoids Nutrition 0.000 description 1
- 150000002215 flavonoids Chemical class 0.000 description 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 1
- 125000005456 glyceride group Chemical group 0.000 description 1
- 229940093915 gynecological organic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 1
- 235000015243 ice cream Nutrition 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 239000000787 lecithin Substances 0.000 description 1
- 235000010445 lecithin Nutrition 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- OQUKIQWCVTZJAF-UHFFFAOYSA-N phenol;sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O.OC1=CC=CC=C1 OQUKIQWCVTZJAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000009048 phenolic acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000007965 phenolic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 230000001766 physiological effect Effects 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 235000013594 poultry meat Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 235000020991 processed meat Nutrition 0.000 description 1
- 230000013777 protein digestion Effects 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229930182490 saponin Natural products 0.000 description 1
- 235000017709 saponins Nutrition 0.000 description 1
- 150000007949 saponins Chemical class 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000004334 sorbic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014347 soups Nutrition 0.000 description 1
- 229940001941 soy protein Drugs 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 235000003702 sterols Nutrition 0.000 description 1
- 150000003432 sterols Chemical class 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 239000001585 thymus vulgaris Substances 0.000 description 1
- UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N triformin Chemical compound O=COCC(OC=O)COC=O UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012588 trypsin Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- FLUADVWHMHPUCG-SWPIJASHSA-N verbascose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO[C@@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO[C@@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO[C@@H]4[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O4)O)O3)O)O2)O)O1 FLUADVWHMHPUCG-SWPIJASHSA-N 0.000 description 1
- 238000011514 vinification Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Настоящее изобретение относится к твердому субстрату, способу биоконверсии для получения ценного твердого продукта трансформации субстрата, причем биоконверсию осуществляют с использованием одного или нескольких подходящих ферментных препаратов путем непрерывного процесса с пробковым потоком в вертикальном реакторе без перемешивания, где перемещение опосредуется гравитационной силой.The present invention relates to a solid substrate bioconversion process for obtaining a valuable solid substrate transformation product, wherein the bioconversion is carried out using one or more suitable enzyme preparations through a continuous plug flow process in an unstirred vertical reactor where the movement is mediated by gravitational force.
Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for creating the invention
Существует потребность в биопродуктах, которые главным образом можно использовать как продукт питания или корм или в качестве ингредиентов в продукте питания или корме. Основными элементами в таких продуктах являются белки, жиры и углеводы. Подходящей биомассой для таких продуктов являются масличные сельскохозяйственные культуры, такие как масличные, зерновые и бобовые. Зерновые культуры имеют содержание белка, относительно сухого вещества, до 15%, например, пшеница, и бобовые имеют содержание белка до 40%, например, соевые бобы. Соя является в первую очередь промышленной культурой, выращиваемой для масла и белка. Она имеет относительно низкое содержание масла в бобах, но пока соевые бобы являются одним из крупных источников съедобного масла.There is a need for bioproducts that can primarily be used as food or feed or as ingredients in food or feed. The main elements in such products are proteins, fats and carbohydrates. Suitable biomass for such products are oilseed crops such as oilseeds, grains and legumes. Cereals have a protein content, relative to dry matter, of up to 15%, such as wheat, and legumes have a protein content of up to 40%, such as soybeans. Soybeans are primarily an industrial crop grown for their oil and protein. It has a relatively low oil content in the beans, but soybeans are one of the major sources of edible oil.
Питательное качество белка, измеренное по химической оценке его как композиции незаменимых аминокислот, и вкусовые качества белковых продуктов являются важными и обязательными параметрами для целей питания в продуктах питания и кормах и пищевых добавках. Применения белковых продуктов в продуктах фармации и косметических продуктах иногда также могут требовать высокой вкусовой привлекательности и/или специфических функциональных свойств.The nutritional quality of protein, measured by its chemical evaluation as a composition of essential amino acids, and the palatability of protein products are important and mandatory parameters for nutritional purposes in food and feed and food additives. Applications of protein products in pharmaceutical and cosmetic products may sometimes also require high palatability and/or specific functional properties.
Общей проблемой, связанной в особенности с бобами и плодами и семенами бобовых, которые включают углеводы и белковое вещество, как источников биопродукта (в частности, белковых продуктов), является содержание неусвояемых олигосахаридов, таких как стахиоза и раффиноза, вызывающих метеоризм и диарею при ферментации в толстой кишке.A common problem associated especially with beans and legume fruits and seeds, which include carbohydrates and protein matter, as sources of bioproducts (in particular protein products), is the content of indigestible oligosaccharides such as stachyose and raffinose, which cause flatulence and diarrhea when fermented in colon.
Приблизительный средний состав соевых бобов, взятых как пример, измеренный на безводной основе, включает 40% белка; 20% жира, главным образом триглицеридов и некоторых фосфолипидов; 35% углеводов в форме растворимых олигосахаридов (сахароза, раффиноза, стахиоза, вербаскоза) и нерастворимое волокно, и 5% золы, включающей минералы, в частности, калий, кальций и магний.The approximate average composition of example soybeans, measured on an anhydrous basis, is 40% protein; 20% fat, mainly triglycerides and some phospholipids; 35% carbohydrates in the form of soluble oligosaccharides (sucrose, raffinose, stachyose, verbascose) and insoluble fiber, and 5% ash, including minerals, particularly potassium, calcium and magnesium.
Белки из бобов, семян, зерен и трав, включая соевые белки, такие как ингибиторы трипсина, аллергены и лектины, известны как антипитательные факторы. Они проявляют специфическое физиологическое действие. Ингибиторы трипсина ухудшают переваривание белков путем инактивации трипсина и считаются вредными для питательной ценности сои, и рассматриваются как ответственные за ухудшенный рост цыплят. Соевым аллергеном является β-конглицинин, вызывающий воспаление и дисфункцию кишечника.Proteins from beans, seeds, grains and herbs, including soy proteins such as trypsin inhibitors, allergens and lectins, are known as anti-nutrients. They exhibit specific physiological effects. Trypsin inhibitors impair protein digestion by inactivating trypsin and are considered detrimental to the nutritional value of soybeans and are thought to be responsible for poor growth in chickens. The soy allergen is β-conglycinin, which causes inflammation and intestinal dysfunction.
Целью настоящего изобретения является способ производства продукта трансформации субстрата биомассы в процессе биоконверсии в вертикальном пробковом потоке, выполняемом в присутствии одного или нескольких подходящих ферментов.An object of the present invention is a method for producing a biomass substrate transformation product through a vertical plug flow bioconversion process performed in the presence of one or more suitable enzymes.
Другой целью является способ, который можно выполнять в большом реакторе простой конструкции и за счет этого с малыми затратами.Another object is a method that can be carried out in a large reactor of simple design and thereby at low cost.
Еще одной целью является эффективный способ биоконверсии биомассы, в частности, соевых бобов или семян рапса или их смесей, для того, чтобы произвести биопродукты с нужными свойствами, такими как высокое содержание белка и/или модифицированный профиль сахаров и/или улучшенная питательная ценность и/или пониженные антипитательные факторы и/или улучшенная вкусовая привлекательность и/или усиленные органолептические свойства и/или улучшенные функциональные свойства.Another object is an efficient method for the bioconversion of biomass, in particular soybeans or rapeseeds or mixtures thereof, in order to produce bioproducts with desired properties, such as high protein content and/or a modified sugar profile and/or improved nutritional value and/ or reduced anti-nutritional factors and/or improved palatability and/or enhanced organoleptic properties and/or improved functional properties.
Последней целью изобретения является улучшенный способ производства биопродуктов, включающих пониженное количество неусвояемых углеводов и/или антипитательных факторов.The final object of the invention is an improved method for the production of bioproducts comprising reduced amounts of indigestible carbohydrates and/or anti-nutritional factors.
Эти цели реализуются способом по настоящему изобретению.These goals are achieved by the method of the present invention.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Соответственно, в одном аспекте настоящее изобретение относится к способу производства твердого продукта трансформации субстрата, включающему следующие стадии:Accordingly, in one aspect, the present invention relates to a method for producing a solid substrate transformation product, comprising the following steps:
- получение субстрата биомассы, включающей углеводы и белковое вещество, происходящие из соевых бобов, семян рапса или их смесей, необязательно в дополнительной смеси с углеводами и белковым веществом, происходящими из бобов фава, гороха, семян подсолнечника, люпина, зерновых и/или трав;- obtaining a biomass substrate comprising carbohydrates and proteinaceous matter originating from soybeans, rapeseeds or mixtures thereof, optionally in an additional mixture with carbohydrates and proteinaceous matter originating from fava beans, peas, sunflower seeds, lupine, cereals and/or grasses;
- смешивание указанного субстрата с ферментным препаратом или комбинацией ферментных препаратов, и добавление воды в количестве, которое обеспечивает начальную смесь для инкубации, имеющую содержание воды от 30% до 70%, и отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности в полученной смеси от 0,60 до 1,45;- mixing said substrate with an enzyme preparation or combination of enzyme preparations, and adding water in an amount that provides an initial incubation mixture having a water content of from 30% to 70%, and a ratio of wet bulk density to dry bulk density in the resulting mixture from 0, 60 to 1.45;
- инкубация указанной начальной смеси для инкубации в течение 0,15-240 часов при температуре 20-70°С и извлечение влажного твердого продукта трансформации из инкубированной смеси;- incubating said initial incubation mixture for 0.15-240 hours at a temperature of 20-70°C and removing the wet solid transformation product from the incubated mixture;
также включающему, что стадию инкубации выполняют как непрерывный процесс в пробковом потоке в вертикальном реакторе для инкубации без перемешивания с приспособлениями для впуска указанной смеси и добавок и приспособлениями для выпуска указанного твердого продукта трансформации.further comprising that the incubation step is performed as a continuous plug flow process in a vertical unstirred incubation reactor with means for inlet of said mixture and additives and means for outlet of said solid transformation product.
В способе по настоящему изобретению для обработки биомассы используется гравитационная сила для перемещения/движения биомассы во время биоконверсии. Хотя использование силы тяжести для транспортировки вообще является простым, требуется тщательный выбор условий реакции для конкретной цели, как в случае процесса с пробковым потоком в настоящем изобретении.The method of the present invention for processing biomass uses gravitational force to move/move the biomass during bioconversion. Although the use of gravity for transport is generally simple, careful selection of reaction conditions for a particular purpose is required, as is the case with the slug flow process of the present invention.
Обычно, когда содержание воды повышается, смесь для инкубации имеет склонность к уплотнению за счет уменьшения объема пустот, так что это негативно влияет на поведение при переносе. Когда определенное количество воды достигается, смесь уплотняется до степени, когда перенос за счет гравитационной силы прекращается. Материал может прилипнуть к стенкам реактора, и равномерный пробковый поток разрушается, что приводит к колеблющемуся времени пребывания биомассы.Typically, when the water content increases, the incubation mixture tends to become compacted by reducing void volume, so that transfer behavior is negatively affected. When a certain amount of water is reached, the mixture is compacted to the point where transport by gravity stops. Material may adhere to the reactor walls and the uniform slug flow is disrupted, resulting in fluctuating residence times of the biomass.
Решение проблемы, связанной с переносом смеси для инкубации за счет гравитационной силы, согласно настоящему изобретению должно включать использование реактора для инкубации, определенного в формуле изобретения, причем поток материала можно поддерживать настолько высоким и равномерным, что условия пробкового потока достигаются и сохраняются. Скорость потока регулируют приспособлениями на впуске и выпуске и размерами (отношение ширины к высоте) реактора.The solution to the problem of transfer of incubation mixture by gravitational force according to the present invention would involve the use of an incubation reactor as defined in the claims, wherein the flow of material can be maintained so high and uniform that slug flow conditions are achieved and maintained. The flow rate is controlled by inlet and outlet fixtures and by the dimensions (width to height ratio) of the reactor.
Кроме того, решение согласно настоящему изобретению должно обеспечивать баланс содержания воды в смеси для инкубации такой, чтобы действие воды на поверхности частиц было достаточным для реакционного процесса. Это достигается путем поддержания отношения мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности субстрата на низком уровне и в определенных пределах, как определено в п.1.In addition, the solution according to the present invention must balance the water content of the incubation mixture such that the action of water on the surface of the particles is sufficient for the reaction process. This is achieved by maintaining the ratio of wet bulk density to dry bulk density of the substrate at a low level and within certain limits, as defined in
Конкретнее, авторы настоящего изобретения обнаружили, что необходимого равномерного процесса можно достичь, используя начальную смесь для инкубации, имеющую содержание воды от 30 мас.% до 70 мас.% и отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности от 0,60 до 1,45. В комбинации с указанным, вертикальная конструкция для процесса пробкового потока может обеспечить равномерный пробковый поток и гарантировать одно и то же время переработки смеси для инкубации. Кроме того, способ по настоящему изобретению проводят без перемешивания. Если содержание воды превышает приблизительно 70 мас.%, биомасса не может удерживать воду, и смесь для инкубации становится взвесью, имеющей водную фазу и твердую фазу. Эти две фазы не текут с одинаковыми скоростями потока, и равномерный пробковый поток не получится, и смесь для инкубации может прилипать к стенкам инкубатора. Содержание воды более приблизительно 70 мас.% приведет к отношению мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности, превышающему 1,45, которое согласно изобретению является верхним пределом.More specifically, the present inventors have discovered that the desired uniformity of the process can be achieved by using an initial incubation mixture having a water content of 30 wt% to 70 wt% and a wet bulk density to dry bulk density ratio of 0.60 to 1.45 . In combination with the above, the vertical design for the slug flow process can ensure uniform slug flow and guarantee the same processing time of the incubation mixture. Moreover, the method of the present invention is carried out without stirring. If the water content exceeds about 70 wt.%, the biomass cannot retain water and the incubation mixture becomes a slurry having an aqueous phase and a solid phase. The two phases do not flow at the same flow rates and a uniform plug flow will not result and the incubation mixture may stick to the walls of the incubator. A water content greater than about 70% by weight will result in a wet to dry bulk density ratio greater than 1.45, which is the upper limit of the invention.
Вертикальная конструкция является менее затратной по вложениям, чем горизонтальная конструкция, из-за ее большей пропускной способности в единой производственной линии. Она также требует меньше затрат для поддержания из-за меньшего числа механических движений. Использование реактора без перемешивания также вносит вклад в снижение эксплуатационных затрат.The vertical design is less expensive in terms of investment than the horizontal design due to its greater throughput in a single production line. It also requires less maintenance due to fewer mechanical movements. The use of a non-stirred reactor also contributes to lower operating costs.
Способ по настоящему изобретению эффективен, в частности, если субстрат биомассы обработан предварительно до того, как его смешивают с ферментным препаратом или комбинацией ферментных препаратов, поскольку предварительная обработка улучшает доступ ферментов к компонентам в биомассе, которые должны быть трансформированы. Предварительную обработку обычно выполняют путем химической или физической обработки, например, посредством разрушения, перемалывания, расплющивания, тепловой обработки, обработки под давлением, обработки ультразвуком, гидротермической обработки или обработки кислотой или щелочью.The method of the present invention is effective in particular if the biomass substrate is pre-treated before it is mixed with the enzyme preparation or combination of enzyme preparations, since the pre-treatment improves the access of the enzymes to the components in the biomass that are to be transformed. Pre-treatment is usually carried out by chemical or physical treatment, for example, by crushing, grinding, flattening, heat treatment, pressure treatment, ultrasonic treatment, hydrothermal treatment or acid or alkali treatment.
Способ по изобретению можно использовать для получения твердого продукта трансформации субстрата, который представляет собой продукт трансформации белкового вещества и/или углеводов, происходящих из указанной биомассы.The method according to the invention can be used to obtain a solid substrate transformation product, which is a transformation product of protein matter and/or carbohydrates originating from said biomass.
Такие твердые продукты трансформации можно использовать, например, в переработанном продукте питания или в качестве ингредиента в продукте питания или корме или в качестве ингредиента косметического или фармацевтического продукта или пищевой добавки. Твердый продукт трансформации субстрата можно включать, например, в продукт питания, корм, косметический или фармацевтический продукт или пищевую добавку, до содержания от 1 мас.% до 99 мас.% твердого продукта трансформации.Such solid transformation products can be used, for example, in a processed food product or as an ingredient in a food or feed product or as an ingredient in a cosmetic or pharmaceutical product or dietary supplement. The solid transformation product of the substrate can be included, for example, in a food product, feed, cosmetic or pharmaceutical product or nutritional supplement, up to a content of from 1 wt.% to 99 wt.% solid transformation product.
ОпределенияDefinitions
В контексте настоящего изобретения следующие далее термины предназначены для включения указанного далее, если в описании не определено иное.In the context of the present invention, the following terms are intended to include the following unless otherwise defined in the description.
Термины «примерно», «около», «приблизительно» или «~» предназначены для того, чтобы показать, например, обычно выраженную изменчивость измерения в технике, которая может иметь величины порядка, например, +/- 1, 2, 5, 10, 20 или даже 50%.The terms "about", "about", "approximately" or "~" are intended to indicate, for example, the commonly expressed variability of a measurement in a technique, which may be of the order of, for example, +/- 1, 2, 5, 10 , 20 or even 50%.
Термин «включающий» следует интерпретировать как определяющий наличие установленной(ых) части(ей), стадии(ий), особенности(ей), композиции(ий), химиката(ов) или компонента(ов), но не исключающий наличие одной или нескольких дополнительных частей, стадий, особенностей, композиций, химикатов или компонентов. Например, композиция, включающая химическое соединение, может, таким образом, включать другие химические соединения, и т.д..The term "including" should be interpreted as specifying the presence of specified part(s), step(s), feature(s), composition(s), chemical(s) or component(s), but does not exclude the presence of one or more additional parts, steps, features, compositions, chemicals or components. For example, a composition comprising a chemical compound may thus include other chemical compounds, etc.
Процесс с пробковым потокомSlug flow process
В этом типе непрерывного процесса реакционная смесь течет через, например, трубчатый или многогранный (polyhedral) реактор с ограниченным обратным смешиванием. Поток является ламинарным потоком, в котором состав реакционной смеси меняется вдоль осевого направления реактора, или однородным потоком массы.In this type of continuous process, the reaction mixture flows through, for example, a tubular or polyhedral reactor with limited back mixing. The flow is a laminar flow, in which the composition of the reaction mixture varies along the axial direction of the reactor, or a uniform mass flow.
БиомассаBiomass
Включает биологический материал как продуцированный фотосинтезом, так и материал, который можно использовать в качестве сырья в промышленном производстве. В таком контексте термин «биомасса» относится к растительному материалу в форме семян, зерен, бобов, трав, например, бобов и гороха, и т.д., и их смесям, в частности, плодов и семян бобовых. Кроме того, биомасса, включающая бобы, особенно применима из-за содержания и состава белков.Includes biological material both produced by photosynthesis and material that can be used as raw material in industrial production. In this context, the term "biomass" refers to plant material in the form of seeds, grains, legumes, grasses, such as beans and peas, etc., and mixtures thereof, in particular legume fruits and seeds. In addition, biomass including beans is particularly useful due to its protein content and composition.
Субстрат биомассы можно разрушить путем предварительной обработки, такой как химическая или физическая предварительная обработка, например, посредством измельчения, перемалывания, расплющивания, тепловой обработки, обработки давлением, обработки ультразвуком, гидротермической обработки или обработки кислотой или щелочью.The biomass substrate can be destroyed by pre-treatment, such as chemical or physical pre-treatment, for example by crushing, grinding, flattening, heat treatment, pressure treatment, ultrasonic treatment, hydrothermal treatment or acid or alkali treatment.
БиоконверсияBioconversion
Это процесс инкубации ферментов на субстрате для определенной цели, например, инкубации протеазы на белке для продуцирования пептидов или отдельных аминокислот.It is the process of incubating enzymes on a substrate for a specific purpose, such as incubating a protease on a protein to produce peptides or individual amino acids.
Твердый продукт трансформации субстратаSolid product of substrate transformation
В контексте настоящего изобретения термин «твердый продукт трансформации субстрата» относится к продукту, образующемуся в результате инкубации выбранной биомассы с ферментным препаратом или комбинацией ферментных препаратов, которые могут превращать вещество субстрата в нужный продукт, и, необязательно, вспомогательной переработки.In the context of the present invention, the term "solid substrate transformation product" refers to the product resulting from incubation of a selected biomass with an enzyme preparation or combination of enzyme preparations that can convert the substrate material into the desired product, and optionally auxiliary processing.
Объемная плотностьBulk Density
Объемная плотность является параметром, важным для физического поведения биомассы, которая имеет форму порошка, гранул и т.п.. Параметр определяется как отношение массы к объему и может быть измерен, например, в г/мл. Он не является присущим свойством, но может изменяться в зависимости от переработки и может быть использован как показатель структурных изменений. Плотность материала определяют, помещая фиксированный объем материала в мерную чашку и определяя массу, или определяя массу измеренного объема материала. С помощью такого теста можно определить указанные далее свойства.Bulk density is a parameter important for the physical behavior of biomass, which is in the form of powder, granules, etc. The parameter is defined as the ratio of mass to volume and can be measured, for example, in g/ml. It is not an inherent property, but may vary with processing and can be used as an indicator of structural changes. The density of a material is determined by placing a fixed volume of material in a measuring cup and determining the mass, or by determining the mass of a measured volume of material. This test can determine the following properties.
Объемная плотность (также известная как насыпная плотность) = масса/объем в исходном сухом состоянии, в г/мл или кг/м3.Bulk density (also known as bulk density) = mass/volume in the original dry state, in g/ml or kg/ m3 .
Мокрая объемная плотность (также известная как общая плотность) = отношение общей массы (Ms+Ml) к ее общему объему;Wet bulk density (also known as total density) = the ratio of the total mass (M s +M l ) to its total volume;
Ms=масса твердых веществ, и Ml=масса жидкостей.M s = mass of solids, and M l = mass of liquids.
Таким образом, в контексте настоящего изобретения «сухая объемная плотность» представляет собой измеренную объемную плотность биомассы без добавления воды, а именно объемную плотность/насыпную плотность. «Мокрая объемная плотность» представляет собой объемную плотность, измеренную после добавления определенного количества воды.Thus, in the context of the present invention, "dry bulk density" is the measured bulk density of the biomass without the addition of water, namely bulk density/bulk density. "Wet bulk density" is the bulk density measured after adding a specified amount of water.
Обычно объемную плотность измеряют в соответствии с Международными стандартами ISO 697 и ISO 60, но в силу природы веществ это неприемлемо в настоящем контексте. Отдельный используемый метод описан в примерах.Typically, bulk density is measured in accordance with International Standards ISO 697 and ISO 60, but due to the nature of the substances this is not acceptable in the present context. The individual method used is described in the examples.
Олигосахариды и полисахаридыOligosaccharides and polysaccharides
Олигосахарид представляет собой полимер сахарида, содержащий по меньшей мере два компонента простых сахаров. Полисахариды представляет собой полимеры сахаридов, содержащие несколько компонентов простых сахаров, также известные как сложные углеводы. Примеры включают полисахариды накопления, такие как крахмал, и структурные полисахариды, такие как целлюлоза.An oligosaccharide is a saccharide polymer containing at least two simple sugar components. Polysaccharides are polymers of saccharides containing several simple sugar components, also known as complex carbohydrates. Examples include storage polysaccharides such as starch and structural polysaccharides such as cellulose.
УглеводыCarbohydrates
Включают моно-, ди-, олиго- и полисахариды.Includes mono-, di-, oligo- and polysaccharides.
Белковые материалыProtein materials
Включают органические соединения со значительным содержанием белков из аминокислот, выстроенных в одну или несколько цепей. При длине цепи приблизительно до 50 аминокислот соединение называют пептидом; при более высокой молекулярной массе органическое соединение называют полипептидом или белком.Include organic compounds with a significant protein content of amino acids arranged in one or more chains. With a chain length of up to approximately 50 amino acids, the compound is called a peptide; at higher molecular weights, the organic compound is called a polypeptide or protein.
ЖирыFats
Включают сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Одна молекула глицерина может быть этерифицирована одной, двумя и тремя молекулами жирной кислоты с образованием моноглицерида, диглицерида или триглицерида, соответственно. Обычно жиры состоят главным образом из триглицеридов и небольших количеств лецитинов, стеролов и т.д.. Если жир является жидкостью при комнатной температуре, его обычно называют маслом. В отношении масел, жиров и родственных продуктов в данном контексте, ссылка делается на «Physical and Chemical Characteristics of Oils, Fats and Waxes», AOCS, 1996, а также на «Lipid Glossary 2», F.D. Gunstone, The Oily Press, 2004.Includes esters of fatty acids and glycerol. One glycerol molecule can be esterified with one, two, or three fatty acid molecules to form a monoglyceride, diglyceride, or triglyceride, respectively. Typically, fats consist primarily of triglycerides and small amounts of lecithins, sterols, etc. If a fat is a liquid at room temperature, it is usually called an oil. For oils, fats and related products in this context, reference is made to "Physical and Chemical Characteristics of Oils, Fats and Waxes", AOCS, 1996, and to "
ГлицеридыGlycerides
Включают моно-, ди- и триглицериды.Includes mono-, di- and triglycerides.
ФерментыEnzymes
Фермент(ы) представляет(ют) собой весьма большой класс белковых веществ со способностью действовать как катализаторы. Обычно, и согласно рекомендациям Комиссии по номенклатуре ферментов, они делятся на шесть классов.Enzyme(s) are a very large class of protein substances with the ability to act as catalysts. Typically, and as recommended by the Commission on Enzyme Nomenclature, they are divided into six classes.
Типичные примеры в контексте изобретения могут включать, но без ограничения, протеазу(ы), пептидазу(ы), фитазу(ы), карбогидразу(ы), липазу(ы), амилазу(ы), глюкозидазу(ы), амилоглюкозидазу(ы), галактозидазу(ы), декарбоксидазу(ы), глюканазу(ы), пектиназу(ы), целлюлазу(ы), гемицеллюлазу(ы), фосфолипазу(ы), трансферазу(ы) и оксидоредуктазу(ы).Typical examples in the context of the invention may include, but are not limited to, protease(s), peptidase(s), phytase(s), carbohydrase(s), lipase(s), amylase(s), glucosidase(s), amyloglucosidase(s). ), galactosidase(s), decarboxidase(s), glucanase(s), pectinase(s), cellulase(s), hemicellulase(s), phospholipase(s), transferase(s) and oxidoreductase(s).
Вспомогательные агенты для обработкиAuxiliary agents for processing
1. Растительные компоненты и органические вещества для обработки1. Plant components and organic substances for processing
Некоторыми из функциональных свойств, которые являются важными в настоящем контексте, являются антиоксидантное антибактериальное действие, свойства смачивания и стимуляция ферментативной активности.Some of the functional properties that are important in the present context are antioxidant antibacterial action, wetting properties and stimulation of enzymatic activity.
Список растительных компонентов для модуляции растворимых углеводов огромен, но наиболее важными являются следующие: розмарин, тимьян, орегано, флавониды, фенольные кислоты, сапонины и α- и β-кислоты из высушенных шишек хмеля, например, α-лупулиновая кислота.The list of plant components for modulating soluble carbohydrates is vast, but the most important are the following: rosemary, thyme, oregano, flavonoids, phenolic acids, saponins and α- and β-acids from dried hop cones, such as α-lupulinic acid.
Кроме того, органические кислоты, например, сорбиновая, пропионовая, молочная, лимонная и аскорбиновая кислота, и их соли для регулирования величины рН, консервации и свойств комплексообразования являются частью этой группы вспомогательных агентов для обработки.In addition, organic acids such as sorbic, propionic, lactic, citric and ascorbic acid and their salts for pH adjustment, preservation and complexation properties are part of this group of processing aids.
2. Неорганические вспомогательные агенты для обработки2. Inorganic processing auxiliaries
Включают неорганические композиции, которые могут предохранять против натиска бактерий во время переработки, например, бисульфит натрия и т.д.; средства против слеживания и агенты, улучшающие текучесть конечного продукта, например, алюмосиликат калия, и т.д..Includes inorganic compositions that can protect against the attack of bacteria during processing, for example, sodium bisulfite, etc.; anti-caking agents and agents that improve the flow of the final product, for example, potassium aluminum silicate, etc.
Включаются неорганические кислоты, например, хлороводородная кислота или серная кислота.Inorganic acids are included, such as hydrochloric acid or sulfuric acid.
Обработанные пищевые продуктыProcessed foods
Включают молочные продукты, переработанные мясные продукты, сладости, десерты, десерты из мороженого, консервы, сублимированную еду, заправки, супы, полуфабрикаты, хлеб, торты и т.д..Includes dairy products, processed meats, sweets, desserts, ice cream desserts, canned goods, freeze-dried foods, dressings, soups, prepared foods, breads, cakes, etc.
Обработанные кормаProcessed feed
Включают готовые к употреблению корма для животных, таких как поросята, телята, домашняя птица, пушные звери, овцы, кошки, собаки, рыба и ракообразные, и т.д..Includes ready-to-eat feed for animals such as piglets, calves, poultry, fur-bearing animals, sheep, cats, dogs, fish and crustaceans, etc.
Фармацевтические продуктыPharmaceutical products
Включают продукты типично в форме таблеток или гранулированной форме, содержащих один или несколько биологически активных ингредиентов, предназначенные для лечения и/или облегчения симптомов заболевания или состояния. Кроме того, фармацевтические продукты включают фармацевтически приемлемые эксципиенты и/или носители. Твердые биопродукты, раскрытые в настоящем описании, очень хорошо подходят для применения в качестве фармацевтически приемлемого ингредиента в таблетке или грануле.Includes products typically in tablet or granular form containing one or more biologically active ingredients intended to treat and/or alleviate symptoms of a disease or condition. In addition, pharmaceutical products include pharmaceutically acceptable excipients and/or carriers. The biosolids disclosed herein are very suitable for use as a pharmaceutically acceptable ingredient in a tablet or granule.
Косметические продуктыCosmetic products
Включают продукты, предназначенные для личной гигиены, а также улучшения внешнего вида, такие как кондиционеры и средства для принятия ванн.Includes products designed for personal care as well as appearance enhancements such as conditioners and bath products.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Фигура 1 показывает в полосе 1 маркер, в полосе 2 обработанный протеазой образец из примера 2, в полосе 3 эталонный образец для обоих примеров 2 и 3, в полосе 4 обработанный протеазой образец из примера 3. Figure 1 shows in
Фигура 2 показывает состав растворимых сахаров и олигосахаридов. Полоса 1 - образец, обработанный карбогидразой, полоса 2 - эталон (соевая мука). Figure 2 shows the composition of soluble sugars and oligosaccharides. Lane 1 - sample treated with carbohydrase, lane 2 - standard (soybean flour).
Фигура 3 показывает тонкослойную хроматографию, показывающую растворимые сахара и олигосахариды. Полоса 1 - образец, обработанный карбогидразой, полоса 2 - эталон. Figure 3 shows thin layer chromatography showing soluble sugars and oligosaccharides. Lane 1 - sample treated with carbohydrase, lane 2 - standard.
Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention
В первом воплощении способа по изобретению по меньшей мере 20 мас.% биомассы, например, по меньшей мере 30 мас.%, по меньшей мере 40 мас.%, по меньшей мере 50 мас.%, по меньшей мере 60 мас.%, по меньшей мере 70 мас.%, по меньшей мере 80 мас.% или по меньшей мере 90 мас.% составляет белковое вещество, происходящее из необязательно обезжиренной сои. Соя также может быть лущеной.In a first embodiment of the method according to the invention, at least 20% by weight of biomass, for example at least 30% by weight, at least 40% by weight, at least 50% by weight, at least 60% by weight, at least 70% by weight, at least 80% by weight, or at least 90% by weight is a proteinaceous substance derived from optionally defatted soybeans. Soybeans can also be shelled.
Во втором воплощении способа по изобретению по меньшей мере 20 мас.% биомассы, например, по меньшей мере 30 мас.%, по меньшей мере 40 мас.%, по меньшей мере 50 мас.%, по меньшей мере 60 мас.%, по меньшей мере 70 мас.%, по меньшей мере 80 мас.% или по меньшей мере 90 мас.% составляет белковое вещество, происходящее из необязательно обезжиренных семян рапса.In a second embodiment of the method according to the invention, at least 20% by weight of biomass, for example at least 30% by weight, at least 40% by weight, at least 50% by weight, at least 60% by weight, at least 70% by weight, at least 80% by weight or at least 90% by weight is a proteinaceous substance derived from optionally defatted rapeseed.
В третьем воплощении способа по изобретению биомасса включает белковое вещество, происходящее из необязательно обезжиренных соевых хлопьев, в количестве от 5 мас.% до 95 мас.%, в смеси с белковым веществом, происходящим из необязательно обезжиренных семян рапса, в количестве от 95 мас.% до 5 мас.%, необязательно дополнительно смешанное с белковым веществом, происходящим из бобов фава, гороха, семян подсолнечника и/или зерновых, в количествах, доводящих общее количество белкового вещества до 100 мас.%.In a third embodiment of the method according to the invention, the biomass comprises a protein substance derived from optionally defatted soybean flakes, in an amount of from 5 wt.% to 95 wt.%, mixed with a protein substance derived from optionally defatted rapeseed, in an amount from 95 wt. % to 5% by weight, optionally further mixed with proteinaceous matter derived from fava beans, peas, sunflower seeds and/or cereals, in amounts bringing the total amount of proteinaceous matter to 100% by weight.
В любом из воплощений изобретения биомасса, включающая белковое вещество, может также включать олигосахариды и/или полисахариды, и/или также включает масла и жиры, например, из семян масличных растений.In any of the embodiments of the invention, the biomass comprising proteinaceous matter may also include oligosaccharides and/or polysaccharides, and/or also include oils and fats, for example from oilseeds.
В любом из воплощений изобретения твердый продукт трансформации субстрата может представлять собой продукт трансформации белкового вещества и/или углеводов, происходящих из указанной биомассы, такой как продукт трансформации бобов, таких как соя, горох, люпин, семян подсолнечника и/или зерновых, таких как пшеница или кукуруза, или из семян масличных растений, например, семян рапса.In any of the embodiments of the invention, the solid transformation product of the substrate may be a transformation product of proteinaceous matter and/or carbohydrates originating from said biomass, such as a transformation product of legumes such as soybeans, peas, lupine, sunflower seeds and/or cereals such as wheat or corn, or from oilseeds, such as rapeseed.
В любом из воплощений изобретения субстрат или субстрат после смешивания с ферментным препаратом или комбинацией ферментных препаратов и водой не может включать какие-либо живые хлебопекарные дрожжи, и/или он не может включать какие-либо живые дрожжи, выбранные из штаммов Saccharomyces cerevisiae, включая дрожжи, выращенные для изготовления пива, и дрожжи, выращенные для дистиллята, и хлебопекарные дрожжи и дрожжи, выращенные для виноделия, или не включает какие-либо живые дрожжи; и/или, в частности, он не может включать хлебопекарные дрожжи, когда ферментом является α-галактозидаза.In any of the embodiments of the invention, the substrate or substrate, when mixed with the enzyme preparation or combination of enzyme preparations and water, cannot include any live baker's yeast, and/or it cannot include any live yeast selected from strains of Saccharomyces cerevisiae , including yeast , grown for the manufacture of beer, and yeast grown for distillate, and baker's yeast and yeast grown for winemaking, or does not include any live yeast; and/or in particular it may not include baker's yeast when the enzyme is α-galactosidase.
В любом из воплощений изобретения твердый продукт трансформации субстрата может представлять собой продукт трансформации белкового вещества и/или углеводов, происходящих из указанной биомассы.In any of the embodiments of the invention, the solid transformation product of the substrate may be a transformation product of a protein substance and/or carbohydrates originating from said biomass.
В любом из воплощений изобретения ферментный препарат или смесь ферментных препаратов включает один или несколько ферментов, выбранных из протеаз, пептидаз, фитаз, карбогидраз, таких как α-галактозидаза, амилазы, амилоглюкозидазы, целлюлазы, пектиназы и гемицеллюлазы, например, ксиланазы, манназы или глюканазы, и липазы и оксидоредуктазы.In any of the embodiments of the invention, the enzyme preparation or mixture of enzyme preparations includes one or more enzymes selected from proteases, peptidases, phytases, carbohydrases, such as α-galactosidase, amylases, amyloglucosidases, cellulases, pectinases and hemicellulases, such as xylanases, mannases or glucanases , and lipases and oxidoreductases.
В любом из воплощений изобретения отношение сухого вещества указанного субстрата биомассы к указанному ферментному препарату или указанной комбинации ферментных препаратов может составлять от 2:1 до 100000000:1, такое как 1000:1, 10000:1, 50000:1, 100000:1. 500000:1, 1000000:1, 5000000:1, 10000000:1, 50000000:1 или 100000000:1. Специалисту будет понятно, что отношение можно выбрать в зависимости от таких параметров, как условия процесса, активность фермента и нужный продукт, и специалист сможет оптимизировать отношение в соответствии с этими параметрами.In any of the embodiments of the invention, the dry matter ratio of said biomass substrate to said enzyme preparation or said combination of enzyme preparations may be from 2:1 to 100,000,000:1, such as 1000:1, 10000:1, 50000:1, 100000:1. 500000:1, 1000000:1, 5000000:1, 10000000:1, 50000000:1 or 100000000:1. One skilled in the art will appreciate that the ratio can be selected depending on parameters such as process conditions, enzyme activity, and the desired product, and one skilled in the art will be able to optimize the ratio according to these parameters.
В любом из воплощений изобретения воду можно добавлять к субстрату в количестве, которое обеспечивает в субстрате отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности от примерно 0,65 до 1,45, например 0,70, 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00, 1,10, 1,15, 1,20, 1,25, 1,30 или 1,35.In any embodiment of the invention, water can be added to the substrate in an amount that provides the substrate with a wet bulk density to dry bulk density ratio of from about 0.65 to 1.45, for example 0.70, 0.75, 0.80, 0. 85, 0.90, 0.95, 1.00, 1.10, 1.15, 1.20, 1.25, 1.30 or 1.35.
В любом из воплощений изобретения по меньшей мере 40 мас.% биомассы, например, по меньшей мере 50 мас.%, по меньшей мере 60 мас.%, по меньшей мере 70 мас.%, по меньшей мере 80 мас.% или по меньшей мере 90 мас.%, могут включать белковое вещество, происходящее из необязательно обезжиренных семян рапса, в то время как воду можно добавлять к субстрату в количестве, обеспечивающем отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности от примерно 0,65 до примерно 1,10, такое, как 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00 или 1,05.In any of the embodiments of the invention, at least 40 wt.% biomass, for example, at least 50 wt.%, at least 60 wt.%, at least 70 wt.%, at least 80 wt.% or at least at least 90% by weight may comprise proteinaceous matter derived from optionally defatted rapeseed, while water may be added to the substrate in an amount to provide a wet bulk density to dry bulk density ratio of from about 0.65 to about 1.10, such as 0.75, 0.80, 0.85, 0.90, 0.95, 1.00 or 1.05.
В любом из воплощений изобретения один или несколько вспомогательных агентов для обработки, выбранных из ферментов, растительных компонентов и органических и неорганических вспомогательных агентов для обработки, можно добавлять к субстрату до или во время инкубации.In any of the embodiments of the invention, one or more processing aids selected from enzymes, botanicals, and organic and inorganic processing aids may be added to the substrate before or during incubation.
В любом из воплощений изобретения препарат α-галактозидазы, можно добавлять к субстрату биомассы и/или к начальной смеси для инкубации в количестве от 0,05 до 50 единиц α-галактозидазы на г сухого вещества субстрата биомассы, например, от 0,5 до 25 единиц α-галактозидазы на г сухого вещества субстрата биомассы, например, от 1 до 10, от 2 до 8, от 3 до 6 или от 4 до 5 единиц α-галактозидазы на г сухого вещества субстрата биомассы.In any of the embodiments of the invention, the α-galactosidase preparation may be added to the biomass substrate and/or to the initial incubation mixture in an amount of from 0.05 to 50 units of α-galactosidase per g of dry matter of the biomass substrate, for example, from 0.5 to 25 units of α-galactosidase per g of dry matter of the biomass substrate, for example, from 1 to 10, from 2 to 8, from 3 to 6 or from 4 to 5 units of α-galactosidase per g of dry matter of the biomass substrate.
В любом из воплощений изобретения степень заполнения указанного реактора для инкубации может оставаться постоянной. Это будет приводить к равномерному потоку.In any of the embodiments of the invention, the fill level of said incubation reactor may remain constant. This will result in an even flow.
В любом из воплощений изобретения инкубацию можно выполнять в анаэробных условиях.In any of the embodiments of the invention, the incubation can be performed under anaerobic conditions.
В любом из воплощений изобретения содержание воды в смеси для инкубации может составлять от 35 мас.% до 70 мас.%, например, 40 мас.%, 45 мас.%, 50 мас.%, 55 мас.%, 60 мас.% или 65 мас.%. Таким образом, содержание воды в начальной смеси не превышает 70 мас.%, и оно может изменяться, например, от 40% до 65%, от 45% до 60%, от 48% до 52% или от 50% до 55%, например, составлять 49, 50, 51, 52, 53 или 54%.In any of the embodiments of the invention, the water content of the incubation mixture can be from 35 wt.% to 70 wt.%, for example, 40 wt.%, 45 wt.%, 50 wt.%, 55 wt.%, 60 wt.% or 65 wt.%. Thus, the water content of the initial mixture does not exceed 70 wt.%, and it can vary, for example, from 40% to 65%, from 45% to 60%, from 48% to 52% or from 50% to 55%, for example, be 49, 50, 51, 52, 53 or 54%.
В любом из воплощений изобретения смесь можно инкубировать в течение 1-240 часов при 20-70°С. Специалист будет знать, как оптимизировать время реакции и температуру реакции в связи с другими условиями реакции, такими как выбор фермента(ов). Так, температура может изменяться, например, в пределах 20-65°С, 25-60°C, 30-55°C, 35-50°C или 40-45°C; и время реакции можно выбрать, например, как 1-180 часов, такое, как 2-150 часов, 3-120 часов, 5-90 часов, 8-72 часа или 12-48 часов, при любом из упомянутых в настоящем описании температурных интервалов.In any of the embodiments of the invention, the mixture can be incubated for 1-240 hours at 20-70°C. One skilled in the art will know how to optimize reaction time and reaction temperature in connection with other reaction conditions such as the choice of enzyme(s). Thus, the temperature can vary, for example, within the range of 20-65°C, 25-60°C, 30-55°C, 35-50°C or 40-45°C; and the reaction time can be selected, for example, from 1 to 180 hours, such as 2 to 150 hours, 3 to 120 hours, 5 to 90 hours, 8 to 72 hours, or 12 to 48 hours, at any of the temperatures mentioned herein intervals.
В любом из воплощений изобретения твердый продукт трансформации субстрата может быть высушен, необязательно с последующим измельчением.In any of the embodiments of the invention, the solid substrate transformation product can be dried, optionally followed by grinding.
В любом из воплощений изобретения смесь субстрата может быть инкубирована в течение времени и при температуре, достаточных для инактивации фермента(ов), любых антипитательных факторов и любых вспомогательных агентов для обработки, если использованы частично или полностью и если желательно.In any of the embodiments of the invention, the substrate mixture can be incubated for a time and at a temperature sufficient to inactivate the enzyme(s), any anti-nutritional factors and any processing aids, if used in part or in whole and if desired.
В любом из воплощений изобретения вертикальный реактор для инкубации без перемешивания может быть закрытым.In any of the embodiments of the invention, the vertical reactor for incubation without stirring may be closed.
В любом из воплощений изобретения реактор для инкубации без перемешивания может быть вертикального, вытянутоцилиндрического типа или типа многогранника. Преимуществом использования такого типа является то, что он компактный, и так как реактор без перемешивания, отсутствуют эксплуатационные расходы и расходы на обслуживание оборудования для перемешивания.In any of the embodiments of the invention, the unstirred incubation reactor may be of the vertical, elongated cylindrical or polyhedron type. The advantage of using this type is that it is compact, and since the reactor is unstirred, there are no operating and maintenance costs for stirring equipment.
В любом из воплощений изобретения площадь в верхней части указанного реактора для инкубации без перемешивания может быть меньше, чем в нижней части, т.е., реактор имеет коническую форму. Преимуществом этого является то, что возрастает эффект скольжения, так что можно использовать биомассу с пониженной текучестью.In any of the embodiments of the invention, the area at the top of said incubation reactor without stirring may be smaller than at the bottom, ie, the reactor has a conical shape. The advantage of this is that the sliding effect is increased, so that biomass with reduced fluidity can be used.
В любом из воплощений изобретения реактор для инкубации без перемешивания может иметь изоляцию матами или охлаждающую рубашку (thermal dimple jacket) и приспособления для регулирования температуры в реакторе для инкубации.In any embodiment of the invention, the unstirred incubation reactor may have insulation mats or a thermal dimple jacket and provisions for controlling the temperature in the incubation reactor.
Твердый продукт трансформации субстрата по изобретению можно высушить до содержания воды не более 15 мас.%, 13 мас.%, 10 мас.%, 6 мас.%, 4 мас.% или 2 мас.% и он, необязательно, в измельченной форме.The solid transformation product of the substrate of the invention can be dried to a water content of no more than 15 wt%, 13 wt%, 10 wt%, 6 wt%, 4 wt% or 2 wt% and is optionally in crushed form .
Твердый продукт по изобретению может представлять собой продукт трансформации белкового вещества, олигосахаридов и/или углеводов, происходящих из указанной биомассы. Твердый продукт трансформации может иметь пониженное содержание антипитательных факторов, таких как ингибиторы трипсина, антигены, вызывающие метеоризм олигосахариды, например, стахиоза и раффиноза; фитиновой кислоты и лектина.The solid product of the invention may be a transformation product of protein matter, oligosaccharides and/or carbohydrates originating from said biomass. The solid transformation product may have reduced levels of antinutritive factors such as trypsin inhibitors, antigens, flatulence-inducing oligosaccharides such as stachyose and raffinose; phytic acid and lectin.
Твердый продукт по изобретению может включать по меньшей мере 40 мас.% белкового вещества от массы сухого вещества, происходящего из сои.The solid product of the invention may comprise at least 40 wt.% proteinaceous matter, based on the dry matter weight, derived from soybeans.
Твердый продукт по изобретению может включать по меньшей мере 40 мас.% белкового вещества от массы сухого вещества, происходящего из семян рапса.The solid product of the invention may comprise at least 40 wt.% proteinaceous matter based on the dry weight of rapeseed.
Твердый продукт по изобретению может включать белки в количестве 30-65 мас.% от массы сухого вещества, происходящего из частей растений сои, семян рапса или подсолнечника или их смесей.The solid product of the invention may comprise proteins in an amount of 30-65% by weight of the dry matter originating from soybean, rapeseed or sunflower plant parts or mixtures thereof.
Твердый продукт по изобретению может включать раффинозу, стахиозу и вербакозу в общем количестве 3 мас.% или меньше, таком как 2% или меньше, 1% или меньше, 0,5% или меньше или 0,4% или меньше.The solid product of the invention may include raffinose, stachyose and verbacose in a total amount of 3% by weight or less, such as 2% or less, 1% or less, 0.5% or less, or 0.4% or less.
Наконец, изобретение относится к продукту питания, корму, косметическому или фармацевтическому продукту или пищевой добавке, содержащим от 1 мас.% до 99 мас.% твердого продукта трансформации, полученного согласно изобретению.Finally, the invention relates to a food product, feed, cosmetic or pharmaceutical product or dietary supplement containing from 1 wt.% to 99 wt.% solid transformation product obtained according to the invention.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
ОТНОШЕНИЕ ПЛОТНОСТЕЙDENSITY RATIO
Пример 1Example 1
Отношение мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность для предпочтительных субстратов на основе различных биомассWet bulk density/dry bulk density ratio for preferred substrates based on different biomass
1.1. Биомассы, используемые в процедуре1.1. Biomass used in the procedure
СояSoybeans
Используемая соя представляет собой обезжиренную соевую муку (SBM).The soy used is defatted soybean meal (SBM).
КукурузаCorn
Используемая кукуруза представляет собой цельную кукурузу, измельченную на молотковой дробилке с ситом 3,5 мм.The corn used is whole corn ground in a hammer mill with a 3.5mm sieve.
ПшеницаWheat
Используемая пшеница представляет собой цельную пшеницу, измельченную на молотковой дробилке с ситом 3,5 мм.The wheat used is whole wheat, ground in a hammer mill with a 3.5 mm sieve.
ПодсолнечникSunflower
Используемый подсолнечник представляет собой муку из подсолнечного жмыха (SSM).The sunflower used is sunflower meal (SSM).
Семена рапсаRapeseed seeds
Используемые семена рапса представляют собой муку из рапсового жмыха (RSM).The rapeseed used is rapeseed meal (RSM).
Бобы фаваFava beans
Используемые бобы являются цельными бобами фава.The beans used are whole fava beans.
Гороховый белокPea protein
Используемый гороховый белок представляет собой концентрат горохового белка.The pea protein used is pea protein concentrate.
1.2. Описание процедуры1.2. Description of the procedure
Биомассу и воду в количествах, указанных в таблице далее, смешивают в закрытом контейнере в течение десяти минут с последующим пятиминутным уравновешиванием.Biomass and water in the quantities indicated in the table below are mixed in a closed container for ten minutes, followed by five minutes of equilibration.
После этого материал выгружают в мерную 500-мл чашку, и определяют ее массу, взвешивая чашку и вычитая массу чашки как тары.The material is then discharged into a 500 ml measuring cup and its mass is determined by weighing the cup and subtracting the tare weight of the cup.
Объемную плотность вычисляют как масса/исходный объем в кг/м3.Bulk density is calculated as mass/initial volume in kg/m 3 .
Используемой сухой объемной плотностью является измеренная объемная плотность биомассы без добавления воды.The dry bulk density used is the measured bulk density of the biomass without the addition of water.
Мокрой объемной плотностью является объемная плотность биомассы с добавленной водой.Wet bulk density is the bulk density of biomass with added water.
Отношение вычисляют как мокрая объемная плотность, деленная на сухую объемную плотность.The ratio is calculated as wet bulk density divided by dry bulk density.
Содержание влаги в биомассах определяют путем высушивания до постоянной массы.The moisture content in biomass is determined by drying to constant weight.
После добавления воды влажность в смеси определяют путем вычисления.After adding water, the moisture content in the mixture is determined by calculation.
1.3. Результаты1.3. results
Результаты для 100% сои и смесей с 80% сои приводятся далее в таблице.Results for 100% soy and 80% soy mixtures are shown in the table below.
кг/м3 Bulk Density
kg/m 3
Результаты для смесей 60% и 40% сои с кукурузой, подсолнечником и семенами рапса, а также для 100% семян рапса приводятся далее в таблице.Results for mixtures of 60% and 40% soybeans with corn, sunflower and rapeseed, as well as for 100% rapeseed, are shown in the table below.
БИОКОНВЕРСИЯ В ПИЛОТНОМ МАСШТАБЕBIOCONVERSION ON A PILOT SCALE
Материалы и методыMaterials and methods
МатериалыMaterials
Биомассы: соевая мука (SBM), соевые хлопья, мука из рапсового жмыха (RSM) и мука из подсолнечного жмыха (SSM). Biomasses : soybean meal (SBM), soy flakes, rapeseed meal (RSM) and sunflower meal (SSM).
Вода: обычная водопроводная вода. Water : regular tap water.
ФерментыEnzymes
Протеаза: папаин от Enzybel; ронозим Pro Act от DSM; кислая протеаза от Suntaq International Ltd; Protease: papain from Enzybel; Ronozyme Pro Act from DSM; acid protease from Suntaq International Ltd;
α-галактозидаза: от Bio-Cat (12500 Е/г); α-galactosidase: from Bio-Cat (12500 U/g);
фитаза: натуфос от BASF.phytase: Natufos from BASF.
Другие карбогидразы: вискозим L от Novozymes, ронозим VP от Novozymes.Other carbohydrases: Viscozyme L from Novozymes, Ronozyme VP from Novozymes.
Пример 2Example 2
Биоконверсия с протеазой SBN и RSM (отношение 50:50)Bioconversion with SBN and RSM protease (50:50 ratio)
2.1. Инкубатор2.1. Incubator
Используемый лабораторный инкубатор представляет собой изолированную цилиндрическую вытянутую трубу из нержавеющей стали с рабочим объемом 2 м3 и впуском и выпуском. Кроме того, инкубатор снабжен температурным зондом на впуске, а также на выпуске.The laboratory incubator used is an insulated cylindrical elongated stainless steel tube with a working volume of 2 m 3 and an inlet and outlet. In addition, the incubator is equipped with a temperature probe at the inlet as well as at the outlet.
2.2. Метод2.2. Method
В лабораторный вертикальный реактор общим объемом 2,0 м3 непрерывно подают 250 кг/час соевой муки (SBM), 250 кг/час муки из рапсового жмыха (RSM), 967 кг/час воды при 25°С, 0,5 к г/час протеазы (папаин от Enzybel) и 0,5 кг/час протеазы (ронозим ProAct от DSM). Отношение мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность в смеси для инкубации составляет 1,10.A laboratory vertical reactor with a total volume of 2.0 m 3 is continuously fed with 250 kg/h of soybean meal (SBM), 250 kg/h of rapeseed meal (RSM), 967 kg/h of water at 25°C, 0.5 kg /hour of protease (papain from Enzybel) and 0.5 kg/hour of protease (ronozyme ProAct from DSM). The wet bulk density/dry bulk density ratio of the incubation mixture is 1.10.
Количество на выходе регулируют для поддержания постоянного уровня заполнения реактора, и уровень заполнения устанавливают для получения общего времени переработки 1,0 час. Сразу после выхода из вертикального реактора продукт подвергают тепловой обработке при 99°С в течение 15 мин с последующей сушкой на воздухе.The output quantity is adjusted to maintain a constant reactor fill level, and the fill level is adjusted to obtain a total processing time of 1.0 hour. Immediately after leaving the vertical reactor, the product is subjected to heat treatment at 99°C for 15 minutes, followed by air drying.
2.3. Процедура испытания продукта2.3. Product Test Procedure
Обработанный ферментами продукт и его необработанный образец для сравнения - смесь 50:50 SBM и RSM - анализируют SDS-PAGE на растворимые петптиды с использованием следующего метода.The enzyme-treated product and its untreated reference, a 50:50 mixture of SBM and RSM, were analyzed by SDS-PAGE for soluble peptides using the following method.
Суспендируют 5,0 г продукта в воде, рН доводят до 8,5, и доводят водой до общей массы 50,0 г. Суспензию греют при 90°С в течение 15 мин с последующим центрифугированием при 3000 RCF в течение 15 мин. Супернатант смешивают 1+5 с буфером для образцов Laemmli+50 мM DTT (Laemmli, 1970) и греют при 90°C в течение 15 мин. Загружают 15 мкл каждого образца в гель TGX Any kD и проводят испытание, следуя инструкциям изготовителя. Гель окрашивают коллоидным кумасси (Kang et al., 2002).Suspend 5.0 g of the product in water, adjust the pH to 8.5, and make up with water to a total mass of 50.0 g. The suspension is heated at 90°C for 15 minutes, followed by centrifugation at 3000 RCF for 15 minutes. The supernatant is mixed 1+5 with Laemmli sample buffer+50 mM DTT (Laemmli, 1970) and heated at 90°C for 15 min. Load 15 µl of each sample onto a TGX Any kD gel and run the test following the manufacturer's instructions. The gel is stained with colloidal Coomassie (Kang et al., 2002).
СсылкиLinks
Kang D., Gho YS., Suh M. and Kang C., Bull. Korean Chem. Soc., 2002, Vol. 23, No. 11, pp. 1511-1512.Kang, D., Gho, Y. S., Suh, M. and Kang, C., Bull. Korean Chem. Soc., 2002, Vol. 23, No. 11, pp. 1511-1512.
Laemmli UK, Nature, 1970, Vol. 227, pp. 680-685.Laemmli UK, Nature, 1970, Vol. 227, pp. 680-685.
2.4. Результаты2.4. results
Результаты SDS-PAGE показаны на фигуре 1, полосы 2 и 3.The SDS-PAGE results are shown in Figure 1,
Из SDS-PAGE ясно, что большинство полос различных белков в необработанной смеси SBM/RSM (полоса 3) гидролизовано до пептидов путем обработки протеазами в вертикальном реакторе, используемом согласно изобретению (полоса 2).It is clear from SDS-PAGE that most of the various protein bands in the crude SBM/RSM mixture (lane 3) are hydrolyzed to peptides by treatment with proteases in the vertical reactor used according to the invention (lane 2).
Пример 3Example 3
Биоконверсия с протеазой SBN и RSM (отношение 50:50)Bioconversion with SBN and RSM protease (50:50 ratio)
3.1. Инкубатор3.1. Incubator
Используемый лабораторный инкубатор представляет собой изолированную цилиндрическую вытянутую трубу из нержавеющей стали с рабочим объемом 2 м3 и впуском и выпуском. Кроме того, инкубатор снабжен температурным зондом на впуске, а также на выпуске.The laboratory incubator used is an insulated cylindrical elongated stainless steel tube with a working volume of 2 m 3 and an inlet and outlet. In addition, the incubator is equipped with a temperature probe at the inlet as well as at the outlet.
3.2. Метод3.2. Method
В лабораторный вертикальный реактор общим объемом 2,0 м3 непрерывно подают 15,6 кг/час соевой муки (SBM), 15,6 кг/час муки из рапсового жмыха, 24 кг/час воды при 40°С, 0,03 кг/час протеазы (кислая протеаза от Suntaq International Ltd.) и 0,88 кг/час H2SO4. Отношение мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность в смеси для инкубации составляет 0,75.A laboratory vertical reactor with a total volume of 2.0 m 3 is continuously fed with 15.6 kg/hour of soybean flour (SBM), 15.6 kg/hour of rapeseed meal, 24 kg/hour of water at 40°C, 0.03 kg /hour protease (acid protease from Suntaq International Ltd.) and 0.88 kg/hour H 2 SO 4 . The wet bulk density/dry bulk density ratio of the incubation mixture is 0.75.
Количество на выходе регулируют для поддержания постоянного уровня заполнения реактора, и уровень заполнения устанавливают для получения общего времени переработки 16 час. Сразу после выхода из вертикального реактора продукт подвергают тепловой обработке при 99°С в течение 15 мин с последующей сушкой на воздухе.The outlet quantity is adjusted to maintain a constant reactor fill level, and the fill level is adjusted to obtain a total processing time of 16 hours. Immediately after leaving the vertical reactor, the product is subjected to heat treatment at 99°C for 15 minutes, followed by air drying.
3.3. Процедура испытания продукта3.3. Product Test Procedure
Обработанный ферментами продукт и его необработанный образец для сравнения - смесь 50:50 SBM и RSM - анализируют SDS-PAGE на растворимые пептиды с использованием следующего метода.The enzyme-treated product and its untreated reference, a 50:50 mixture of SBM and RSM, were analyzed by SDS-PAGE for soluble peptides using the following method.
Суспендируют 5,0 г продукта в воде, рН доводят до 8,5, и доводят водой до общей массы 50,0 г. Суспензию греют при 90°С в течение 15 мин с последующим центрифугированием при 3000 RCF в течение 15 мин. Супернатант смешивают 1+5 с буфером для образцов Laemmli+50 мM DTT (Laemmli, 1970) и греют при 90°C в течение 15 мин. Загружают 15 мкл каждого образца в гель TGX Any kD и проводят испытание, следуя инструкциям изготовителя. Гель окрашивают коллоидным кумасси (Kang et al., 2002).Suspend 5.0 g of the product in water, adjust the pH to 8.5, and make up with water to a total mass of 50.0 g. The suspension is heated at 90°C for 15 minutes, followed by centrifugation at 3000 RCF for 15 minutes. The supernatant is mixed 1+5 with Laemmli sample buffer+50 mM DTT (Laemmli, 1970) and heated at 90°C for 15 min. Load 15 µl of each sample onto a TGX Any kD gel and run the test following the manufacturer's instructions. The gel is stained with colloidal Coomassie (Kang et al., 2002).
СсылкиLinks
Kang D., Gho YS., Suh M. and Kang C., Bull. Korean Chem. Soc., 2002, Vol. 23, No. 11, pp. 1511-1512.Kang, D., Gho, Y. S., Suh, M. and Kang, C., Bull. Korean Chem. Soc., 2002, Vol. 23, No. 11, pp. 1511-1512.
Laemmli UK, Nature, 1970, Vol. 227, pp. 680-685.Laemmli UK, Nature, 1970, Vol. 227, pp. 680-685.
3.4. Результаты3.4. results
Результаты SDS-PAGE показаны на фигуре 1, полосы 3 и 4.SDS-PAGE results are shown in Figure 1,
Из SDS-PAGE ясно, что большинство полос различных белков в необработанной смеси SBM/RSM (полоса 3) гидролизовано до пептидов путем 16-часовой обработки протеазой в вертикальном реакторе (полоса 4).It is clear from SDS-PAGE that most of the various protein bands in the untreated SBM/RSM mixture (lane 3) were hydrolyzed to peptides by 16 h of protease treatment in a vertical reactor (lane 4).
Пример 4Example 4
Биоконверсия с α-галактозидазой соевых хлопьевBioconversion with α-galactosidase of soy flakes
Биомасса включает полисахариды и белки из бобов.Biomass includes polysaccharides and proteins from beans.
4.1. Инкубатор4.1. Incubator
Используемый инкубатор представляет собой изолированную цилиндрическую вытянутую трубу из нержавеющей стали с внутренним диаметром 1,55 м и общей высотой 4,75 м. В верхней части имеется комплект из трех мониторов уровня типа вращающихся лопастей для регулирования системы впуска и распределения до уровня 4,25 м. Это придает инкубатору эффективный рабочий объем 8 м3. Кроме того, инкубатор снабжен температурным зондом на впуске, а также на выпуске.The incubator used is an insulated cylindrical elongated stainless steel tube with an internal diameter of 1.55 m and a total height of 4.75 m. At the top there is a set of three rotating blade type level monitors to regulate the intake and distribution system to a level of 4.25 m This gives the incubator an effective working volume of 8 m 3 . In addition, the incubator is equipped with a temperature probe at the inlet as well as at the outlet.
4.2. Метод4.2. Method
Смесь отшелушенных обезжиренных и освобожденных от растворителей соевых хлопьев, серной кислоты, α-галактозидазы и воды при 60°С получают непрерывно в количествах для достижения содержания сухого вещества в смеси 50 мас.%, рН 4,7 и концентрации α-галактозидазы 1,1 кг/тонна сои. Отношение мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность в смеси для инкубации составляет 0,73.A mixture of dehulled defatted and solvent-free soybean flakes, sulfuric acid, α-galactosidase and water at 60°C is prepared continuously in quantities to achieve a mixture dry matter content of 50 wt.%, pH 4.7 and α-galactosidase concentration 1.1 kg/ton soybeans. The wet bulk density/dry bulk density ratio of the incubation mixture is 0.73.
Инкубатор заполняют смесью для инкубации в подходящей степени в час. Через 16 часов инкубатор загружают до рабочего уровня, и приспособления на выпуске устанавливают на скорость для поддержания уровня заполнения постоянным.The incubator is filled with the incubation mixture to a suitable extent per hour. After 16 hours, the incubator is loaded to operating level and the outlet fixtures are set to speed to maintain the fill level constant.
Аликвоту объемом приблизит. 30 литров берут после 18 часов проведения испытания и инкубируют при 100°С с помощью свежего пара в течение 25 мин.An aliquot volume is approx. 30 liters are taken after 18 hours of testing and incubated at 100°C with fresh steam for 25 minutes.
Затем влажный твердый продукт трансформации биомассы сушат распылением под вакуумом и измельчают.The wet solid biomass transformation product is then spray dried under vacuum and ground.
Общие параметры инкубации следующие:General incubation parameters are as follows:
время инкубации 16 часов,incubation time 16 hours,
температура на впуске 45°С,inlet temperature 45°C,
температура на выпуске 45°С.outlet temperature 45°C.
4.3. Результаты4.3. results
Твердый продукт трансформации биомассы имеет общее содержание сырого белка (N×6,25) 52,6 мас.% и содержание воды 5,6 мас.%, что соответствует 55,5% белка в сухом веществе. Кроме того, содержание стахиозы и раффинозы в сухом твердом продукте трансформации значительно снижено, как показано в таблице 1.The solid product of biomass transformation has a total crude protein content (N×6.25) of 52.6 wt.% and a water content of 5.6 wt.%, corresponding to 55.5% protein in dry matter. In addition, the content of stachyose and raffinose in the dry solid transformation product was significantly reduced, as shown in Table 1.
Твердый продукт трансформации является высокопитательным и приятным и поэтому подходит в качестве ингредиента для ряда продуктов питания и кормов или пищевых добавок. Кроме того, его можно использовать в качестве эксципиента в фармацевтических продуктах и в косметических продуктах, например, средствах для принятия ванн.The solid transformation product is highly nutritious and palatable and is therefore suitable as an ingredient in a range of food and feed products or dietary supplements. In addition, it can be used as an excipient in pharmaceutical products and cosmetic products such as bath products.
Пример 5Example 5
Биоконверсия с фитазой соевых хлопьевBioconversion with soy flake phytase
Эта биомасса включает полисахариды и белки из бобов.This biomass includes polysaccharides and proteins from beans.
5.1. Инкубатор5.1. Incubator
Используемый инкубатор представляет собой изолированную цилиндрическую вытянутую трубу из нержавеющей стали с внутренним диаметром 1,55 м и общей высотой 4,75 м. В верхней части имеется комплект из трех мониторов уровня типа вращающихся лопастей для регулирования системы впуска и распределения до уровня 4,25 м. Это придает инкубатору эффективный рабочий объем 8 м3. Кроме того, инкубатор снабжен температурным зондом на впуске, а также на выпуске.The incubator used is an insulated cylindrical elongated stainless steel tube with an internal diameter of 1.55 m and a total height of 4.75 m. At the top there is a set of three rotating blade type level monitors to regulate the intake and distribution system to a level of 4.25 m This gives the incubator an effective working volume of 8 m 3 . In addition, the incubator is equipped with a temperature probe at the inlet as well as at the outlet.
5.2. Метод5.2. Method
Смесь отшелушенных обезжиренных и освобожденных от растворителей соевых хлопьев, термостабильной фитазы и воды при 95°С получают непрерывно в количествах для достижения содержания сухого вещества в смеси 46 мас.% и концентрации фитазы 250 г/тонна сои.A mixture of dehulled defatted and solvent-free soybean flakes, heat-stable phytase and water at 95°C is produced continuously in quantities to achieve a mixture dry matter content of 46 wt.% and a phytase concentration of 250 g/ton soybean.
Отношение мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность в смеси для инкубации составляет 0,87.The wet bulk density/dry bulk density ratio of the incubation mixture is 0.87.
Инкубатор заполняют смесью для инкубации со скоростью 750 литров в час. Через 12 часов инкубатор загружают до рабочего уровня, и приспособления на выпуске устанавливают на скорость для поддержания уровня заполнения постоянным.The incubator is filled with incubation mixture at a rate of 750 liters per hour. After 12 hours, the incubator is loaded to operating level and the outlet fixtures are set to speed to maintain the fill level constant.
Аликвоту объемом приблизит. 30 литров берут после 14 часов проведения испытания и инкубируют при 100°С с помощью свежего пара в течение 25 мин.An aliquot volume is approx. 30 liters are taken after 14 hours of testing and incubated at 100°C with fresh steam for 25 minutes.
Затем влажный твердый продукт трансформации биомассы сушат и измельчают.The wet solid biomass transformation product is then dried and ground.
Общие параметры инкубации следующие:General incubation parameters are as follows:
время инкубации 12 часов,incubation time 12 hours,
температура на впуске 67°С,inlet temperature 67°C,
температура на выпуске 66°С.outlet temperature 66°C.
5.3. Результаты5.3. results
Твердый продукт трансформации биомассы имеет общее содержание сырого белка (N×6,25) 51,0 мас.% и содержание воды 8,0 мас.%, что соответствует 55,4% белка в сухом веществе. Кроме того, содержание связывающей фосфор фитиновой кислоты (антипитательной) в сухом твердом продукте трансформации значительно снижено, как показано в таблице 2.The solid biomass transformation product has a total crude protein content (N×6.25) of 51.0 wt.% and a water content of 8.0 wt.%, corresponding to 55.4% protein in dry matter. In addition, the content of phosphorus-binding phytic acid (anti-nutrient) in the dry solid transformation product is significantly reduced, as shown in Table 2.
Твердый продукт трансформации является высокопитательным и приятным и поэтому подходит в качестве ингредиента для ряда продуктов питания и кормов или пищевых добавок. Кроме того, его можно использовать в качестве эксципиента в фармацевтических продуктах и в косметических продуктах, например, средствах для принятия ванн.The solid transformation product is highly nutritious and palatable and is therefore suitable as an ingredient in a range of food and feed products or dietary supplements. In addition, it can be used as an excipient in pharmaceutical products and cosmetic products such as bath products.
Пример 6Example 6
Биоконверсия с карбогидразой соевой муки (SBM)Bioconversion with soybean meal carbohydrase (SBM)
Эта биомасса включает полисахариды и белки из бобов.This biomass includes polysaccharides and proteins from beans.
6.1. Инкубатор6.1. Incubator
Инкубатор представляет собой промышленный вертикальный реактор с общим объемом 96 м3.The incubator is an industrial vertical reactor with a total volume of 96 m 3 .
6.2. Метод6.2. Method
На впуске используют постоянное количество ингредиентов 1800 кг/час соевой муки, 2800 кг/час воды при 60°C, 6,5 кг/час вискозима L от Novozymes и 2,8 кг/час Depol 679 от Biocatalysts. Отношение мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность в смеси для инкубации составляет 1,1.The inlet uses a constant amount of ingredients of 1800 kg/h soya flour, 2800 kg/h water at 60°C, 6.5 kg/h viscozyme L from Novozymes and 2.8 kg/h Depol 679 from Biocatalysts. The wet bulk density/dry bulk density ratio of the incubation mixture is 1.1.
Количество на выпуске регулируют для поддержания уровня заполнения постоянным, и уровень заполнения устанавливают для получения общего времени переработки 16 часов. Сразу после выхода из вертикального реактора продукт греют при 99°С в течение 15 мин с последующей сушкой на воздухе.The outlet quantity is adjusted to maintain the fill level constant, and the fill level is adjusted to obtain a total processing time of 16 hours. Immediately after leaving the vertical reactor, the product is heated at 99°C for 15 minutes, followed by air drying.
6.3. Процедура испытания продукта6.3. Product Test Procedure
Состав растворимых сахаров и олигосахаридов анализируют тонкослойной хроматографией, извлекая водную взвесь 10% DM в течение 30 мин с последующим центрифугированием в течение 10 мин при 3000 g и нанесением супернатанта на пластинки для ТСХ с силикагелем 60 (Merck). Различные компоненты определяют количественно путем сравнения со стандартами известной концентрации (Chaplan and Kennedy, 1986).The composition of soluble sugars and oligosaccharides was analyzed by thin layer chromatography, extracting an aqueous suspension of 10% DM for 30 min, followed by centrifugation for 10 min at 3000 g and applying the supernatant to TLC plates with silica gel 60 (Merck). The various components are quantified by comparison with standards of known concentration (Chaplan and Kennedy, 1986).
СсылкиLinks
Chaplan MF and Kennedy JF. Carbohydrate analysis - practical approach; I RL Press, Oxford, 1986.Chaplan MF and Kennedy JF. Carbohydrate analysis - practical approach; I RL Press, Oxford, 1986.
6.4. Результаты6.4. results
Результаты тонкослойной хроматографии показаны на фигуре 2. Очевидно, что обработка карбогидразой (полоса 1) освобождает некоторые растворимые углеводы, что визуализируется дополнительным пятном между сахарозой и раффинозой при тонкослойной хроматографии, а также общим размытием полосы по сравнению с эталоном (полоса 2).The thin layer chromatography results are shown in Figure 2. It is apparent that carbohydrase treatment (lane 1) releases some soluble carbohydrates, as visualized by the additional spot between sucrose and raffinose on the thin layer chromatography, as well as the overall blurring of the band compared to the standard (lane 2).
Пример 7Example 7
Биоконверсия с карбогидразой соевой муки (SBM), муки из рапсового жмыха (RSM) и пшеницыBioconversion with carbohydrase of soybean meal (SBM), rapeseed meal (RSM) and wheat
Эта биомасса включает полисахариды и белки из бобов.This biomass includes polysaccharides and proteins from beans.
7.1. Инкубатор7.1. Incubator
Инкубатор представляет собой лабораторный пластиковый контейнер.The incubator is a laboratory plastic container.
7.2. Метод7.2. Method
Смешивают 60 г соевой муки, 45 г муки из рапсового жмыха, 45 г дробленой пшеницы, 180 г воды, 3,0 г H2SO4, 0,525 г вискозима L от Novozymes, 0,225 г Depol 679 от Biocatalysts, 0,30 г BAN 480 L от Novozymes и 0,30 г AMG 300 L от Novozymes и оставляют для инкубации при 37°C на 16 часов. Отношение мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность в смеси для инкубации составляет 0,90.Mix 60 g soy flour, 45 g rapeseed meal, 45 g crushed wheat, 180 g water, 3.0 g H 2 SO 4 , 0.525 g viscozyme L from Novozymes, 0.225 g Depol 679 from Biocatalysts, 0.30 g BAN 480 L from Novozymes and 0.30 g AMG 300 L from Novozymes and left to incubate at 37°C for 16 hours. The wet bulk density/dry bulk density ratio of the incubation mixture is 0.90.
После инкубации продукт греют при 100°С в течение 15 мин с последующей сушкой на воздухе и измельчением.After incubation, the product is heated at 100°C for 15 minutes, followed by air drying and grinding.
7.3. Процедура испытания продукта7.3. Product Test Procedure
Обработанный ферментами продукт и его необработанный образец для сравнения - перемешанных 60 г соевой муки+45 г муки из рапсового жмыха+45 г дробленой пшеницы - анализируют на растворимые/нерастворимые не являющиеся крахмалом полисахариды (NSP) с использованием метода Englyst et al., 1994. Содержание углеводов в водном экстракте анализируют методом с фенолом и серной кислотой, и состав растворимых сахаров и олигосахаридов анализируют тонкослойной хроматографией, извлекая водную взвесь 10% DM в течение 30 мин с последующим центрифугированием в течение 10 мин при 3000 g и нанесением супернатанта на пластинки для ТСХ с силикагелем 60 (Merck). Различные компоненты определяют количественно путем сравнения со стандартами известной концентрации (Chaplan and Kennedy, 1986).The enzyme-treated product and its untreated comparison sample - mixed 60 g soybean meal + 45 g rapeseed meal + 45 g cracked wheat - were analyzed for soluble/insoluble non-starch polysaccharides (NSP) using the method of Englyst et al., 1994. The carbohydrate content of the aqueous extract was analyzed by the phenol-sulfuric acid method, and the composition of soluble sugars and oligosaccharides was analyzed by thin layer chromatography, extracting the aqueous suspension with 10% DM for 30 min, followed by centrifugation for 10 min at 3000 g and applying the supernatant to TLC plates with silica gel 60 (Merck). The various components are quantified by comparison with standards of known concentration (Chaplan and Kennedy, 1986).
СсылкиLinks
Chaplan MF and Kennedy JF. Carbohydrate analysis - practical approach; I RL Press, Oxford, 1986.Chaplan MF and Kennedy JF. Carbohydrate analysis - practical approach; I RL Press, Oxford, 1986.
Englyst HN, Quigley ME. and Hudson GJ; Analyst, 1994, Vol. 119, pp. 1497-1509.Englyst HN, Quigley ME. and Hudson GJ; Analyst, 1994, Vol. 119, pp. 1497-1509.
7.4. Результаты7.4. results
Результаты по растворимым и нерастворимым NSP, а также по содержанию растворимых углеводов приводятся в таблице 3. Результаты тонкослойной хроматографии показаны на фигуре 3.The results for soluble and insoluble NSP, as well as the content of soluble carbohydrates are given in Table 3. The thin layer chromatography results are shown in Figure 3.
Очевидно, что обработка карбогидразой освобождает некоторые растворимые углеводы, что визуализируется размытым пятном при тонкослойной хроматографии, и что, по сравнению с эталоном, обработка карбогидразой изменяет количества растворимых углеводов и NSP, присутствующих в продукте.It is apparent that carbohydrase treatment releases some soluble carbohydrates, as visualized by a blurred spot on thin layer chromatography, and that, compared to the reference, carbohydrase treatment alters the amounts of soluble carbohydrates and NSPs present in the product.
Пример 8Example 8
Биоконверсия с карбогидразой соевой муки (SBM) и муки из подсолнечного жмыха (RSM)Bioconversion with carbohydrase of soybean meal (SBM) and sunflower meal (RSM)
Эта биомасса включает полисахариды и белки из бобов.This biomass includes polysaccharides and proteins from beans.
8.1. Инкубатор8.1. Incubator
Инкубатор представляет собой лабораторный вертикальный реактор с общим объемом 2,0 м3.The incubator is a laboratory vertical reactor with a total volume of 2.0 m 3 .
8.2. Метод8.2. Method
На впуске используют постоянное количество ингредиентов 18,8 кг/час соевой муки, 12,5 кг/час муки из подсолнечного жмыха, 30 кг/час воды при 40°C, 0,03 кг/час карбогидразы (ронозим VP от Novozymes) и 0,88 кг/час H2SO4. Отношение мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность в смеси для инкубации составляет 0,80.At the inlet, a constant amount of ingredients is used: 18.8 kg/h soybean flour, 12.5 kg/h sunflower meal, 30 kg/h water at 40°C, 0.03 kg/h carbohydrase (Ronozyme VP from Novozymes) and 0.88 kg/hour H 2 SO 4 . The wet bulk density/dry bulk density ratio of the incubation mixture is 0.80.
Количество на выпуске регулируют для поддержания уровня заполнения в реакторе постоянным, и уровень заполнения устанавливают для получения общего времени переработки 16 часов. Сразу после выхода из вертикального реактора продукт греют при 99°С в течение 15 мин с последующей сушкой на воздухе.The outlet quantity is adjusted to maintain the reactor fill level constant, and the fill level is adjusted to obtain a total processing time of 16 hours. Immediately after leaving the vertical reactor, the product is heated at 99°C for 15 minutes, followed by air drying.
8.3. Процедура испытания продукта8.3. Product Test Procedure
Обработанный ферментами продукт и его необработанный образец для сравнения - 90 г соевой муки+60 г муки из подсолнечного жмыха - анализируют на растворимые/нерастворимые не являющиеся крахмалом полисахариды (NSP) с использованием метода Englyst et al., 1994.The enzyme-treated product and its untreated comparison sample - 90 g soybean meal + 60 g sunflower meal - were analyzed for soluble/insoluble non-starch polysaccharides (NSP) using the method of Englyst et al., 1994.
Ссылки: Englyst HN, Quigley ME. and Hudson GJ; Analyst, 1994, Vol. 119, pp. 1497-1509. References : Englyst HN, Quigley ME. and Hudson GJ; Analyst, 1994, Vol. 119, pp. 1497-1509.
8.4. Результаты8.4. results
Результаты анализа NSP приводятся в таблице 4. Очевидно, что обработка изменяет количества фракций NSP.The results of the NSP analysis are shown in Table 4. It is clear that the treatment changes the amounts of NSP fractions.
Пример 9Example 9
Биоконверсия в крупном масштабеBioconversion on a large scale
ИнкубаторIncubator
Используемый реактор представляет собой вертикальный цилиндр с эффективной высотой 7,3 м и диаметром 4,3 м.The reactor used is a vertical cylinder with an effective height of 7.3 m and a diameter of 4.3 m.
В верхней части вертикального реактора поступающую смесь загружают почти по центру реактора. Для равномерного распределения поступающая во впускное отверстие смесь распределяется по периметру реактора ножом скрепера или планирной штангой.At the top of the vertical reactor, the incoming mixture is loaded almost into the center of the reactor. To ensure uniform distribution, the mixture entering the inlet is distributed around the perimeter of the reactor using a scraper knife or a planer rod.
Продукт извлекают в донной части реактора, добиваясь постоянного времени пребывания для любого разброса частиц в верхней части реактора.The product is recovered at the bottom of the reactor, achieving a constant residence time for any particle scatter at the top of the reactor.
Проверка равномерности пробкового потокаChecking the uniformity of slug flow
Впускные и выпускные приспособления реактора регулируются для достижения ожидаемого времени пребывания 12 часов. Для того, чтобы удостовериться в постоянном времени распределения, в загружаемую смесь добавляют инертное индикаторное вещество. Загружаемая смесь, используемая в эксперименте, имеет естественное содержание железа около 143 мг/кг сухого вещества (= начальная концентрация); поэтому в качестве индикатора используют сульфат железа (FeSO4) в концентрации 1167 мг FeSO4/кг сухого вещества загружаемой смеси, что равно общему содержанию железа 572 мг Fe/кг всего сухого вещества. В момент времени 0 часов FeSO4 добавляют в загружаемую смесь, подаваемую в реактор в течение 60 минут. Образцы берут каждые 20 минут, сушат и анализируют на содержание железа, и обнаруживают, что обогащенный FeSO4 продукт выходит из реактора через 12-13 часов после добавления FeSO4 в смесь, загружаемую во впускное отверстие, а максимальную концентрацию Fe 355 мг/кг обнаруживают через 12,5 часов от начала эксперимента.The reactor inlets and outlets are adjusted to achieve an expected residence time of 12 hours. To ensure constant distribution time, an inert indicator substance is added to the feed mixture. The feed mixture used in the experiment has a natural iron content of about 143 mg/kg dry matter (= initial concentration); Therefore, iron sulfate (FeSO 4 ) is used as an indicator at a concentration of 1167 mg FeSO 4 /kg of dry matter of the loaded mixture, which is equal to a total iron content of 572 mg Fe/kg of total dry matter. At time 0 hours, FeSO 4 is added to the feed mixture fed into the reactor for 60 minutes. Samples are taken every 20 minutes, dried and analyzed for iron content and a FeSO 4 -enriched product is found to exit the reactor 12-13 hours after FeSO 4 is added to the inlet mixture and a maximum Fe concentration of 355 mg/kg is found 12.5 hours after the start of the experiment.
Claims (30)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP17210107.3 | 2017-12-22 | ||
EP17210107 | 2017-12-22 | ||
PCT/EP2018/086306 WO2019122192A1 (en) | 2017-12-22 | 2018-12-20 | Vertical plug-flow process for bio-conversion of biomass involving enzymes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020123072A RU2020123072A (en) | 2022-01-24 |
RU2817795C2 true RU2817795C2 (en) | 2024-04-22 |
Family
ID=
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РЕНЗЯЕВА Т.В. Функциональные свойства белковых продуктов из жмыхов семян рапса и рыжика, Техника и технология пищевых производств, 2009, N 4 (15), C.23-27. TISSEYRE B. et al. Conception and characterization of a continuous plug flow bioreactor, Bioprocess Engineering, 1995, Vol.13, pp.113-118. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Santos et al. | Variability of brewer’s spent grain within a brewery | |
US11021726B2 (en) | Method for the manufacture of bio-products with a modified sugar profile | |
CN110337301A (en) | Bioactivity mussel composition and/or extract | |
Kuznetsova et al. | On the potential of lupin protein concentrate made by enzymatic hydrolysis of carbohydrates in dairy-like applications. | |
RU2817795C2 (en) | Vertical flow process for bioconversion of biomass comprising enzymes | |
US20230145337A1 (en) | Vertical plug-flow process for bio-conversion of biomass involving enzymes | |
Akyüz et al. | Plant Protein Resources, Novel Extraction and Precipitation Methods: A Review | |
WO2019122181A1 (en) | Vertical plug-flow process for bio-conversion employing microorganisms | |
US11180723B2 (en) | Vertical plug-flow process for simultaneous production of ethanol and a fermented, solid transformation product of the substrate | |
BR112020011037B1 (en) | VERTICAL PISTON FLOW METHOD FOR BIOMASS BIOCONVERSION INVOLVING ENZYMES | |
RU2816892C2 (en) | Process with vertical plug flow for bioconversion using microorganisms | |
Kurk | Effect of air-classified faba bean protein on feed production, physical pellet quality, performance, and protein digestibility in broiler chickens | |
Wani et al. | High hydrostatic pressure processing of cereals and pulses | |
Bozzhigitova | IMPACT OF BIOPROCESSING ON THE PROPERTIES OF SORGHUM AND COWPEA FLOURS | |
BR112020012135B1 (en) | METHOD FOR BIOCONVERSION THROUGH VERTICAL PISTON FLOW PROCESS USING MICRO-ORGANISMS | |
Eshun et al. | Influence of Natural or Probiotic Fermentation on Phytochemicals and Techno-Functional Properties of Cowpeas (Vigna Unguiculata) Flour |