RS55134B1 - Postupak za proizvodnju bioproizvoda sa modifikovanim profilom šećera - Google Patents

Description

Oblastpronalaska

Ovaj pronalazak se odnosi na postupak za proizvodnju bio proizvoda sa mođifikovanim profilom šećera koji su obogaćeni monosaharidima i saharozom i imaju smanjeni sadržaj neprobavljivih oligosaharida. Nadalje, ovaj pronalazak se odnosi na postupak uz pomoć kojeg fermentabilni šećeri, koji su originalno prisutni ili dobiveni uz pomoć a-galaktozidaze, mogu dodatno da se konvertuju uz pomoć gljiva ili bakterija.

Nadalje, pronalazak se odnosi na proizvode koji mogu da se dobiju uz pomoć ovog postupka kao i na njihovu primenu.

Stanje tehnike pronalaska

Postoji potreba za bio proizvodima koji primarno mogu da se koriste kao sastojci u hrani ili stočnoj hrani. Osnovni sastojci u takvim proizvodima su belančevine, masti i ugljeni hidrati.

Prikladne biomase za takve produkte su trave i usevi koji sadrže ulja, poput semena, žitarica i plodova mahunarki. Žitarice sadrže do 15% belančevina (na primer pšenica), a plodovi mahunarki sadrže do 45% (na primer soja), pri čemu su procenti izraženi u odnosu na suvu materiju.

Opšti problem, koji se posebno tiče plodova mahunarki, je sadržaj probavljivih oligosaharida koji uzrokuju nadimanje kada fermentiraju u crevu. Prisutnost oligosaharida rafunoze, stahioze i verbaskoze može da se smanji uz pomoć natapanja u vodi ili enzimski uz pomoć hidrolize sa a-galaktoziđazom. Problem je u povećanju cene konačnog proizvoda zbog korišćenja vode tokom natapanja ili zbog enzimskog tretmana koji mora da se izvede kod relativno visokog sadržaja vode od 80% ili više.

Dokument US 6,238,725 BI opisuje postupak za pripremu mahunarki iz kojih su odstranjeni oligosaharidi, koji uzrokuju nadimanje uz pomoć natapanja u vodi.

Dokument WO 02/15712 A2 opisuje postupak za proizvodnju proteinskog proizvoda od soje primenom a-galaktozidaze pri čemu sadržaj vode u postupku doseže 80-90%. Dobiveni sojin proizvod sadrži min. 60% belančevina, a ukupan sadržaj rafunoze i stahioze je manji od 5%.

Dokument US 2003/019041 Al opisuje postupak za proizvodnju koncentrata od sojinih proteina uz pomoć enzima glikozidaze (a-galaktozidaza) pri čemu sadržaj vode u postupku, u skladu sa primerom, iznosi približno 90%. Nakon hidrolize, ugljeni hidrati i soli se odstranjuju uz pomoć ultrafiltracije. Dobijeni sojin koncentrat sadrži min. 65% belančevina, a kombinovani sadržaj rafunoze i stahioze je manji od 4%.

Dokument WO 2009/143591 opisuje postupak za preradu soje primenom enzima (jednog ili više njih), koji je sposoban da konvertuje nerastvorne polisaharide u rastvorne šećere, i da vrši hidrolizu belančevina kod maksimalnog sadržaja vode od 35%. Nivo degradacije nije naveden.

Zadatak ovog pronalaska je da obezbeđi poboljšani postupak za proizvodnju bio proizvoda sa modifikovanim profilom Šećera koji su obogaćeni monosaharidima i saharozom i imaju smanjeni sadržaj neprobavljivog oligosaharida, pri čemu pomenuti postupak može da se izvede uz niže troškove zbog niskog sadržaja vode. tokom prerade.

Drugi predmet obezbeđuje postupak uz pomoć kojeg fermentabilni Šećeri, koji su prvobitno prisutni ili su dobijeni uz pomoć a-galaktozidaze, mogu da se dodatno konvertuju primenom gljiva, na primer kvasaca i/ili bakterija, na primerLactobacillus.

Pomenuti ciljevi su ispunjeni sa postupkom i proizvodima iz ovoga pronalaska.

Kratak prikaz pronalaska

U skladu sa tim, ovaj pronalazak se odnosi na postupak za proizvodnju čvrstog bio proizvoda u kojem je najmanje 80%) sadržaja originalnog biljnog neprobavljivog oligosaharida

(rafunoza, stahioza i verbaskoza) degradirano u probavljive morio- i disaharide, pri čemu pomenuti postupak obuhvata sledeće korake: 1) obezbeđivanje smeše samlevene ili pahuljaste ili na neki drugi način dezintegrisane biomase koja sadrži oligosaharide i opciono polisaharide, i dodatno sadrži proteinske biljne delove, vodu i jedan ili više enzimskih preparata koji sadrže a-galaktozidazu (jedni ili više njih); 2) reagovanje smeše iz koraka (1) u uslovima kontinuiranog mešanja i u uslovima gde sadržaj vode u početnoj smeši ne prevazilazi 65 težinskih % tokom 0,15-36 h na temperaturi od oko 20-65° C; 3) inkubiranje reagovane smeše iz koraka (2) na takvoj temperaturi i tokom takvog vremenskog perioda koji omogućavaju inaktiviranje pomenute a-galaktozidaze(a).

Iznenađujuće je da enzimska hidroliza tj. katalitička razgradnja uz pomoć reakcije sa vodom može da se izvede kada sadržaj vode ne prevazilazi 65 težinskih %. Normalno, nizak sadržaj vode usporava reakciju zbog problema mehaničkog kontakta sa supstratom. Naučno objašnjenje ove faze je spekulativno. Veruje se da su ključni faktori kombinacija uticaja pre-tretmana supstrata, delovanja a-galaktozidaze i procedure mešanja.

Prednost je ta što proizvod koji nastaje iz ovog postupka sadrži samo manje količine vode zbog niskog sadržaja vode tokom postupka, pa prema tome, sušenje proizvoda može da se izvede uz niske troškove zbog manjeg sadržaja vode koja treba da se odstrani.

Ovaj pronalazak dodatno obezbeđuje čvrsti bio proizvod koji može da se dobije uz pomoć postupka u skladu sa ovim pronalaskom koji sadrži biljne belančevine u količini do oko 60% i opciono gliceride do 25 težinskih % u suvoj materiji.

Pronalazak takođe obezbeđuje čvrsti bio proizvod koji može da se dobije uz pomoć postupka kao šta je definisano u zahtevima 13-20.

Konačno, ovaj pronalazak obezbeđuje hranu, stočnu hranu, kozmetički ili farmaceutski proizvod ili nutricionistički dodatak koji sadrži od 1 do 99 težinskih % čvrstog bio proizvoda u skladu sa ovim pronalaskom.

Definicije

U kontekstu ovoga pronalaska koriste se sledcći termini (ili su definisani u drugim delovima teksta).

Termini "oko", "okolo", "približno", ili "~" su namenjeni da pokazuju, na primer, odstupanja pri merenju koja su uobičajena za stanje tehnike, a koja mogu da se kreću u redu veličine od, na primer, +/-1,2, 5, 10, 20, ili čak 50%.

Termin "obuhvata" treba da se protumači kao da određuje prisutnost navedenog đela (više delova), koraka (više koraka), karakteristike (karakteristika), kompozicije (više kompozicija), hemikalije (više hemikalija), ili komponente (više komponenti), ali ne isključuje prisutnost jednog ili više dodatnih delova, koraka, karakteristika, kompozicija, hemikalija ili komponenti. Na primer, kompozicija koja obuhvata neko hemijsko jedinjenje može tako da sadrži i dodatna hemijska jedinjenja, itd.

Termin neprobavljiv treba tumačiti tako da se radi o proizvodu kojeg ljudi i životinje koje nisu preživari ne mogu da probave.

Termin "najmanje 80% sadržaja originalnog neprobavljivog oligosaharida je degradirano" treba da tumači kao da određuje da je ukupni sadržaj neprobavljivih oligosaharida bio degradiran za najmanje 80%, ali takođe uključuje i proizvode u kojima jedan tip oligosaharida može da bude degradiran u većoj meri od nekog drugog tipa oligosaharida, a čak i takve u kojima je jedan tip oligosaharida bio degradiran samo u manjem stepenu, sve dok je ukupan sadržaj originalnih - početnih - oligosaharida bio smanjen za najmanje 80% kao što je specifikovano.

Biomasa:

Obuhvata biološki materijal koji je proizveden uz pomoć fotosinteze i koji može da se koristi kao sirovi materijal za industrijsku proizvodnju.

U tom kontekstu, biomasa se odnosi na biljnu materiju u formi trave, žitarica, semena, oraha, pasulja i graška, itd., uzimajući u obzir i njihove smeše.

Nadalje, biomasa koja obuhvata plodove mahunarki je poželjna zbog sadržaja belančevina i samog sastava. Pomenuta takode sadrži ugljene hidrate koji obuhvataju alfa-galaktozide. Uopšteno, osnovni alfa-galaktoziđ je stahioza osim kod stočnog graška gde je osnovni oligosaharid verbaskoza.

Dezintegrisano na drugačiji način:

Označava dezintegraciju uz pomoć kuvanja i/ili maceracije i/ili kuvanja sa kiselinom ili alkalijom pod pritiskom, ili uz pomoć ultrazvučnog tretmana.

Ugljeni hidrati:

Obuhvataju mono-, di-, oligo- i polisaharide.

C5 šećeri (pentoze) su ugljeni hidrati kod kojih su monomerni šećeri sastavljeni od prstena sa pet atoma ugljenika, na primer, arabinoza.

C6 šećeri (heksoze) su ugljeni hidrati kod kojih su monomerni šećeri sastavljeni od prstena sa šest atoma ugljenika, na primer, galaktoza.

Oligosaharidi i polisaharidi:

Oligosaharid je takav saharidni polimer koji sadrži manji broj (uključujući najmanje, na primer, 8-10) monomernih šećera, takode poznati kao jednostavni šećeri. Tipični primeri su trisaharid rafunoza (D-galaktoza-al,6-D-glikoza-al,p2-D-fruktoza), tetrasaharid stahioza (D-galaktoza-al,6-D-galaktoza-al,6-D-glikoza-al,p2-D-fruktoza) i pentasaharid verbaskoza (D-galaktoza-al,6-D-galaktoza-al,6-D galaktoza-al ,6-D-glikoza-al ,p2-D-fruktoza).

Polisaharidi su takvi saharidni polimeri koji sadrže veći broj monomernih šećera, takode poznati kao kompleksni ugljeni hidrati. Ako su monomerni šećeri istog tipa, polisaharid se naziva homopolisaharid, ali kada je prisutno više tipova pomenuti su poznati kao heteropolisaharidi.

Primeri uključuju polisaharide koji se skladište poput škroba i strukturne polisaharide poput celuloze i arabinoksilana.

Proteinski materijali:

Obuhvataju organska jedinjenja načinjena od amino-kiselina raspoređenih u linearnom lancu i spojenih zajedno uz pomoć veze koja je poznata kao peptidna veza. Ako je lanac dugačak do približno 50 amino-kiselina, jedinjenje se naziva peptid; a organsko jedinjenje veće molekularne mase je poznato kao polipeptid ili belančevina.

Masti:

Obuhvata estre između masnih kiselina i glicerola. Jedan molekul glicerola može da se esterifikuje sa jednim, dva i tri molekula masne kiseline koje daje monoglicerid, diglicerid ili triglicerid. Uobičajeno, masti se sastoje uglavnom od triglicerida, a u manjim količinama i od lecitina, sterola, itd. Ako je mast tečna na sobnoj temperaturi, tada se naziva ulje. Šta se tiče ulja, masti i sličnih proizvoda, prikladna referenca je "Lipid Glossarv 2", F.D. Gunstone, The Oily Press, 2004.

Gliceridi:

Obuhvataju mono-, ili- i trigliceride.

Pomoćnasredstva zapreradu:

1 . Enzimi

Enzim(i) je/su veoma velika klasa belančevina koja/e deluje/u kao katalizator/i. Uobičajeno, enzimi su podeljeni u šest klasa, a glavne klase koje ulaze u okvire ovoga pronalaska su transferaze koje prenose funkcionalne grupe i hidrolaze koje hidrolizuju razne veze.

U tom kontekstu su važni enzimi koji hidrolizuju glikozid, a posebno a-galaktozidaza(e) koja je enzim koji hidrolizuje terminalnu alfa-galaktozu u alfa-galaktozidima, koji obuhvataju oligosaharide galaktoze i galakto-manane, koji oslobađaju ostatke D-galaktoze.

Delovanje a-galaktozidaze u proizvodu se izražava u jedinicama/g stvarnog enzimskog proizvoda, a može da se prati uz pomoć reagovanja p-nitrofenil-a-D-galaktopiranozida sa vodom i enzimom tokom 10 min na 25° C kako bi se dobili D-galaktoza i p-nitrofenil koje se prati spektrofotometrij ski na 410 nm.

Jedna jedinica a-galaktozidaze je enzimska aktivnost koja oslobađa jedan mikromol (10<*><6>mol) p-nitrofenila u minutu.

Dodatni primeri za enzime obuhvataju: proteazu(e), peptidazu(e), p-galaktozidazu(e), amilazu(e), glukanazu(e), pektinazu(e), hemicelulazu(e), fitazu(e), lipazu(e), fosfolipazu(c) i oksido-reduktazu(e).

2 . Biljne komponente i organski aeensi za preradu

Neke od funkcionalnih karakteristika koje su važne u ovom kontekstu su: antioksidans, antibakterijsko delovanje, osobine vlaženja i stimulacija enzima.

Lista biljnih komponenata je dugačka, ali najvažniji su sledeći: ružmarin, majčina dušica, origano, flavonoidi, fenolne kiseline, saponini i a- i p-kiseline iz hmelja, na primer, iz humuiona i lupolona, za modulaciju rastvorljivih ugljenih hidrata. Nadalje, organske kiseline, na primer, sorbinska-, propionska-, mlečna-, limunska- i askorbinska kiselina i njihove soli za podešavanje pH-vrednosti, konzervisanje i zbog helatnih karakteristika predstavljaju samo mali deo pomenute grupe pomoćnih sredstava za preradu.

3 . Neorsanski aeensi za preradu

Obuhvataju anorganske kompozicije koje su sposobne da zaštite smešu koja fermentira od delovanja bakterija tokom prerade, na primer, natrijum bisulfit, itd.

Agensi koji sprečavaju lepljenje i poboljšavaju protok finalnog proizvoda, na primer, kalijum aluminijum silikat, itd.

Prerađeni prehrambeni proizvodi:

Obuhvataju mlečne proizvode, prerađene mesne proizvode, slatkiše, dezerte, dezerte od sladoleda, konzervisane proizvode; smrznute-osušene obroke, prelive, supe, gotova jela, hleb, kolače, itd.

Prerađene proizvodi stočne hrane:

Obuhvataju gotovu stočnu hranu ili sastojke za stočnu hranu za životinje poput prasadi, teladi, živine, krznatih životinja, ovaca, mačaka, pasa, riba i rakova, itd.

Farmaceutski proizvodi:

Obuhvataju proizvode, tipično u obliku tableta ili granulisanih proizvoda, koji sadrže jedan ili više biološki aktivnih sastojaka koji su namenjeni da izleče i/ili poboljšaju simptome nekih bolesti ili stanja. Farmaceutski proizvodi nadalje obuhvataju farmaceutski prihvatljive ekscipijente i/ili nosače. Čvrsti bio proizvodi, koji su ovde opisani, veoma su pogodni za upotrebu kao neki farmaceutski prihvatljivi sastojak u tableti ili granulalu.

Kozmetički proizvodi:

Obuhvataju proizvode koji su namenjeni za ličnu higijenu kao i za ulepšavanje poput regeneratora (balzama) i preparata za tuširanje.

Detaljan opis pronalaska

Početni biljni neprobavljivi oligosaharidi čiji se sadržaj degradira uz pomoć postupka iz ovog pronalaska uglavnom su rafinoza, stahioza, i verbaskoza.

Sadržaj vode u početnoj reakcionoj smeši ne prevazilazi 65 težinskih %, što ukazuje na to da je sadržaj suve materije u smeši najmanje 35%.

Reakciono vreme je 0,15-36 h na temperaturi od oko 20-65° C. Temperatura može, na primer, da varira od 25-60° C, 30-55° C, od 35 do 50° C, od 40 do 45° C; reakciono vreme može, na primer, da varira od 10 min do 36 h, od 20 min do 30 h, od 1 do 24 h, od 2 do 20 h, od 4 do 18 h, od 8 do 16 h ili od 12 do 14 h.

U jednom izvođenju ovog pronalaska, pomenuti postupak dodatno obuhvata dodavanje gljive, poput živog kvasca, i/ili bakterije u biomasu koja sadrži oligosaharide i/ili polisaharide i proteinske biljne delove u suvoj materiji pri čemu se odnos gljiva/bakterija i biomase kreće od 1:2 do 1:400, inkubiranje tokom koraka (3) koje se izvodi na temperaturi i tokom vremenskog perioda koji inaktiviraju pomenutu a-galaktozidazu(e) i gljivu i/ili bakteriju. Tako, uključeni suodnosi suve materije poput: 1:2; 1:3; 1:4; 1:5; 1:6; 1:7; 1:8; 1:9; 1:10; 1:20; 1:30; 1:40; 1:50; 1:60; 1:70; 1:80; 1:90; 1:100, 1:200 i 1:300. Inkubacija reagovane smeše može da se izvede na oko 70-150° C, na primer, 85-150° C, uključujući 70, 75, 80, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150° C tokom 0,5-240 min, na primer 6-240 min, uključujući 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35,40, 45, 50, 55, 60, 90, 120, 150, 180,210, i 240 min.

Kada bira uslove za inkubaciju, stručnjak zna da kada se primenjuju veoma visoke temperature potrebna su relativno kratka vremena inkubacije.

U ovom izvođenju, reakcioni korak (2) može da se izvede u anaerobnim i/ili aerobnim uslovima.

U drugom izvođenju, količina a-galaktozidaznog preparata (ili više njih) se kreće od 0,001 do 1,0 težinskih % biomase u početnoj smeši pri čemu pomenuti a-galaktozidazni preparat (ili više njih) imaju aktivnost od 5000 a-galaktozidaznih jedinica/g enzimskog proizvoda, i/ili se reakcioni korak (2) izvodi u uslovima kada se sadržaj vode u početnoj smeši kreće od 30 do 65 težinskih %, što implicira da se sadržaj suve materije u smeši kreće od 35 do 70 težinskih %.

Tako, sadržaj vode može da varira, na primer, od 35 do 60%, od 40 do 55% ili od 45 do 50%. Tako, sadržaj suve materije u reakcionoj smeši koja nastaje u koraku (1) može odgovarajuće da varira, na primer, od 40 do 65%, od 45 do 60% ili od 50 do 55%, na primer, može da bude 45%, 50%, 55%, 57.5%, 60%, 62.5%, 65% ili 67.5%.

Količina jednog ili više a-galaktozidaznih preparata može da varira, na primer, od 0,01 do 1,0%, od 0,025 do 0,75%, od 0,05 do 0,5%, od 0,075 do 0,25% ili od 0,1 do 0,125% a-galaktozidaznog preparata (ili više njih) koji ima aktivnost od 5000 a-galaktozidaznih jedinica/g enzimskog proizvoda. Aktivnost a-galaktozidaznog preparata (ili više njih) može da varira i da bude niža ili viša od 5000 a-galaktozidaznih jedinica/g enzimskog proizvoda, na primer, od 5 do 200000, ili od 100000 do 150000, 50 do 50000 ili od 500 do 10000 jedinica/g enzimskog proizvoda, sve dok je količina primenjenog enzima prilagođena jačini enzimskog proizvoda. Veća količina i aktivnost a-galaktozidaznog preparata generalno zahteva niže reakciono vreme i obrnuto. Pomenuto je stručnjaku za enzimsku tehnologiju poznato.

U trećem izvođenju, reakcioni korak (2) se izvodi u jednom ili više ne-vertikalnih, ugrejanih povezanih konvejera sa lopaticom ili u kontinuirano grejanim konvejerima sa ulazima za reakcionu smešu i aditive i izlazima za proizvod uz kontrolu brzine rotacije, temperature i pH. Ovo izvođenje može da bude varijanta u kojoj pomenuti kontinuirano grejani konvejer može da bude opciono modifikovani tip sa pojedinačnom lopaticom ili vijak sa više lopatica ili konvejer sa ispresecanim vijkom koji je dizajniran za transport smeše koja reaguje pri čemu istovremeno podiže materijal, tako da ga transportuje i meša, a da se isti ne nabija. Reakcioni korak (2) može takode da se izvede u vertikalnom mikseru sa vijkom, na primer,Naula

Mixer.

U četvrtom izvođenju postupka iz ovoga pronalaska jedan ili više pomoćnih sredstava za preradu, poput proizvoda od hmelja koji sadrže a- i p-kiseline iz hmelja, dodaju se u bilo kojem koraku (1), (2) i/ili (3). Pomoćna sredstva za preradu takođe mogu da budu enzim, biljna komponenta i/ili organski agens za preradu i/ili anorganski agens za preradu kao šta je malopre definisano u delu sa definicijama predmetne prijave.

U petom izvođenju, pomenuta gljiva i/ili bakterija koja može da se doda u biomasu je živi kvasac koji je izabran od sojevaSaccharomyces cerevisiae,uključujući upotrebljeni (izmešani slad i zrnevlje) pivski kvasac i upotrebljeni destilerijski kvasac i upotrebljeni vinski kvasac i pekarski kvasac, kao i od sojevaBacillus cereusi sojeva kvasca koji mogu da fermentiraju C5 šećere. Pomenuti živi kvasac može, na primer, da se doda u količini od 0.25 do 10%, poput 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, 3,5%, 4%, 4,5, 5%, 6%, 7%, 8% ili 9%.

Proteinski biljni delovi koji se nalaze u biomasi, u 6. izvođenju mogu da budu plodovi mahunarki, poput soje, graška, pasulja, boba, i/ili žitarice, poput pšenice, i/ili trave ili dodatno mogu da budu kao šta je definisano u delu sa definicijama predmetne prijave. Pomenuta biomasa, u 7. izvođenju dodatno može da sadrži ulja i masti, na primer, iz semena biljaka koje sadrže ulja, na primer, semena repe i soje, i kao što je definisano u delu sa definicijama predmetne prijave.

U 8. izvođenju, reakciona smeša koja nastaje u koraku (3) suši se tako da sadržaj vode ne prevazilazi više od 10 težinskih %.

U dodatnim izvođenjima, količina pomenutih jedan ili više a-galaktozidaznih preparata se kreće od 0,25 do 1,0 težinskih % suve materije u biomasi iz početne smeše pri Čemu a-galaktozidazni preparat ima aktivnost od 5000 a-galaktozidaznih jedinica po gramu enzimskog proizvoda, a pomenuta reakcija iz koraka (2) se izvodi tokom 4-36 h na temperaturi od 30-60° C; ili količina pomenutih jedan ili više a-galaktozidaznih preparata se kreće od 0,25 do 1,0 težinskih % suve materije u biomasi iz početne smeše pri čemu a-galaktozidazni preparat ima aktivnost od 5000 a-galaktozidaznih jedinica po gramu enzimskog proizvoda, a pomenuta reakcija iz koraka (2) se izvodi tokom 4-36 h na temperaturi od 50-60° C; ili količina pomenutog jednog ili više a-galaktozidaznih preparata se kreće od 0,01 do 1,0 težinskih % suve materije u biomasi iz početne smeše pri Čemu a-galaktozidazni preparat ima aktivnost od 5000 a-galaktozidaznih jedinica po gramu enzimskog proizvoda, a pomenuta reakcija iz koraka (2) se izvodi tokom 8-36 h na temperaturi od 50-60° C; ili količina pomenutih jedan ili više a-galaktozidaznih preparata se kreće od 0.05 do 1,0 težinskih % suve materije u biomasi iz početne smeše pri čemu a-galaktozidazni preparat ima aktivnost od 5000 a-galaktozidaznih jedinica po gramu enzimskog proizvoda, a pomenuta reakcija iz koraka (2) se izvodi u uslovima kada se sadržaj vode u početnoj smeši kreće od 40-65% na temperaturi od 50-60° C; ili je pomenuta gljiva i/ili bakterija živi kvasac koji se dodaje u količini od 25% do 10%.

U konačnom izvođenju, ovaj postupak se izvodi kao serijski postupak, serijski postupak koji se postojano održava ili kao kontinuirani postupak.

Čvrsti bio proizvod, koji može da se dobije uz pomoć postupka koji je definisan uz pomoć zahteva od 1 do 16, obuhvata belančevine u količini od oko 60 težinskih %; pomenuta količina može da bude manja od 60 težinskih %, na primer, 10-59%, 40-59%, 45-58%, 48-55% ili 50-53% od težine suve materije. Količina glicerida može da bude, na primer, 0-20%, 2-20%, 5-18% ili 10-15% od težine suve materije.

Čvrsti bio proizvod, koji je definisan u zahtevu 22, može da sadrži do oko 15% belančevina, na primer, od 40-75%, od 45-70%, od 48 do 65%, od 50-60% ili od 53-55% belančevina od težine proizvoda. Dodatno može da sadrži gliceride u količini od 25% od težine suve materije, na primer, 0-20%, 2-20%, 5-18% ili 10-15% od težine suve materije.

Čvrsti bio-proizvod, koji može da se dobije uz pomoć postupka iz zahteva 11-16, može da sadrži do 60% belančevina od težine proizvoda ili može da sadrži više od 60% belančevina od težine proizvoda, na primer, od 40-75%, od 45-70%, od 48 do 65%, od 50-60% ili od 53-55% belančevina od težine proizvoda. Pomenuti može dodatno da sadrži gliceride u količini do

25% od težine suve materije, na primer, 0-20%, 2-20%, 5-18% ili 10-15% od težine suve materije.

Količina belančevine može da bude posebno visoka ako se biomasa fermentira uz pomoć živog kvasca u skladu sa postupkom iz zahteva 2.

Oligosaharidi rafunoza, stahioza i verbaskoza mogu da se degradiraju uz pomoć postupka iz ovoga pronalaska do mono- i disaharida, poput galaktoze i saharoze. Saharoza je interesantan proizvod koji može da se dobije uz pomoć ovog postupka zbog toga što veći sadržaj saharoze u nastalom bio proizvodu doprinosi osećaju sitosti nakon konzumacije. Količina saharoze može da se kreće od 15-20% od težine suve materije.

U jednom izvođenju, čvrsti bio-proizvod iz ovog pronalaska sadrži ukupnu količinu rafunoze, stahioze i verbaskoze koja je manja od 8 težinskih %; na primer, manje od 6%, manje od 5%, manje od 4%, manje od 3%, manje od 2 ili manje od 1% od težine proizvoda.

U drugom izvođenju, čvrsti bio proizvod iz ovog pronalaska ima ukupnu količinu rafunoze koja je manja od 3,0%, na primer, manja od 2%, manja od 1,5 %, manja od 1% ili manja od 0,75% ili manja od 0,5% ili manja od 0,25%.

U drugom izvođenju, čvrsti bio proizvod iz ovog pronalaska ima ukupnu količinu stahioze koja je manja od 1,0%, na primer, manja od 0,75% ili manja od 0,5% ili manja od 0,25%.

Ovaj pronalazak se takođe odnosi na upotrebu Čvrstog bio proizvoda u skladu sa ovim pronalaskom u obrađenom prehrambenom proizvodu za ljudsku i/ili životinjsku konzumaciju; na njegovu upotrebu kao sastojka koji se koristi u prehrambenom proizvodu ili u stočnoj hrani; ili kao sastojka u nekom kozmetičkom ili farmaceutskom proizvodu ili kao nutricionistički dodatak.

Konačno, ovaj pronalazak se odnosi na prehrambeni, stočni, kozmetički ili farmaceutski proizvod ili na nutricionistički dodatak koji sadrži od 1 do 99 težinskih % nekog čvrstog bio-proizvoda u skladu sa ovim pronalaskom.

Primeri

Primer 1

Enzimska hidroliza (na laboratorijskoj skali) biomase koja sadrži oligosaharide iz soje

1.1 Materijalii postupci:

Enzimska hidroliza oligosaharida stahioza i rafunoza je izvedena na 10 g biomase ođmašćene soje, a voda koja sadrži o-galaktozidazu je dodata u količini koja je dovoljna da se dostigne određena količina (sadržaj) suve materije (SM) u smeši i određena koncentracija enzima. Mešanje se izvodi sa ciljem da se obezbedi homogenost smeše.

Enzim koji se koristi u različitim koncentracijama na bazi suve materije sojine sačme je bio komercijalni proizvod nabavljen od Advanced Enzyme Technologies (Maharasthra, Indija), koji se prodaje pod trgovačkim imenom SEBSoy 5.0 L.

Aktivnost SEBSov 5.0 L je stanđardizovana na 5000 U/g.

Enzimska hidroliza je izvedena u malim staklenim kontejnerima na 34° C i 55° C tokom 4 do 16 h nakon čega je usledio tretman zagrevanja na 100° C sa ciljem da se inaktivira enzim. Nakon okončanja enzimske hidrolize, sadržaj rastvorljivih ugljenih hidrata je ekstrahovan uz pomoć mešanja vodene guste suspenzije (10% SM) tokom 30 min nakon Čega je usledilo centrifuiranje tokom 10 min na 3000 x g.

Mono- i oligosaharidi u vodenim ekstraktima biomase su analizirani uz pomoć tankoslojne hromatografije na TLC pločicama 60 (od silika-gela; Merck). Različite komponente su kvantifikovane uz pomoć poređenja sa standardima poznate koncentracije. (Carbohvdrate analysis-A practical approach; IRL Press, Oxford. Ur. M.F. Chaplan & J.F. Kenneđy, 1986).

1.2 Rezultati:

1. 2- a. Odgovor na dozu na različitim temperaturama

Rezultati koji su navedeni u sledećoj tabeli su dobijeni nakon reakcionog vremena 4 h od kod 45% SM:

Iz tih rezultata može da se vidi da se stahioza redukuje uz pomoć nižih enzimskih koncentracija jer stahioza proizvodi jedan molekul D-galaktoze i jedan molekui rafunoze tokom prvog koraka hidrolize.

Ukupna redukcija kombinovanog sadržaja stahioze i rafunoze je gotovo linearno zavisna od koncentracije enzima.

Nadalje, može da se primeti da povećanje temperature sa 34°C na 55° C daje isti efekat kod porasta doze za faktor 2 do 3.

1. 2- b.Efekatkojije funkcija reakcionog vremena

Rezultati koji su navedeni u sledećoj tabeli su dobijeni sa dozom od 0,05% SEBSov, a reakciona temperatura je bila 55° C kod 45% SM:

Iz rezultata može da se vidi da svako povećanje reakcionog vremena za faktor 2 smanjuje kombinovani sadržaj stahioze i rafunoze za faktor od gotovo 3.

1. 2- c. Efekat koji zavisi od sadržaja suve materije u reakcionoj smeši

Rezultati koji su izlistani u sledećoj tabeli su dobijeni sa dozom od 0,25% SEBSov, a reakciono vreme je iznosilo 4 h na temperaturi od 55° C:

Iz rezultata može da se vidi da postoji porast u ukupnoj količini stahioze i rafunoze koji zavisi od suve materije, a u intervalu 50 do 60% ovaj porast je podjednak.

Primer 2

Enzimska hidroliza (na laboratorijskoj skali) biomase koja sadrži oligosaharide iz graška

2.1 Materijali i postupci:

Enzimska hidroliza oligosaharida stahioza, rafunoza i verbaskoza je izvedena na 10 g biomase mlevenog graška, a voda koja sadrži a-galaktozidazu je dodata u količini koja je dovoljna da se dostigne sadržaj suve materije (SM) u smeši od 50% i određena koncentracija enzima.

Korišćeni enzimski preparat i postupak su kao šta je opisano u Primeru 1 u paragrafu 1.1.

2.2 Rezultati:

2. 2 Dozni odgovor na različitim temperaturama

Rezultati koji si navedeni u sledećim tabelama su dobijeni nakon 4h reakcionog vremena, kod 50% SM:

Iz rezultata može da se vidi da primena reakcionog vremena od 4 časa na 34° C zahteva dozu od 0,25% kako bi se smanjio ukupni sadržaj oligosaharida.

Iz rezultata može da se vidi da primena reakcionog vremena od 4 časa na 55° C zahteva dozu od samo 0,05% kako bi se smanjio ukupan sadržaj oligosaharida. Ovo odgovara povećanju enzimske aktivnosti za faktor od oko pet kada se reakciona temperatura poveća od 34° C do 55° C.

Primer 3

Enzimska hidroliza u serijskom postupku biomase koja sadrži oligosaharide i belančevine iz soje

3.1 Materijali i postupci:

200 kg ispranih desolvatizovanih soj inih pahuljica je stavljeno u zatvoreni pojedinačni grejani konvejer sa jednom lopaticom koji može da služi za transportovanje, dizanje i mešanje materijala. Istovremeno je dodato 170 litara vode i 200 ml enzima SEBSov 5.0 L (0,1% doza preparata koji ima aktivnost od 5000 a-galaktozidaznih jedinica po gramu enzimskog proizvoda) kako bi se ostvario sadržaj suve materija od oko 50 težinskih % u smeši.

Smeša je hidrolizovana tokom 16 h na 34 °C pa je osušena dok sadržaj vode nije pao na 5,6%. Vodni ekstrakti biomase su analizirani sa ciljem da se odredi sadržaj ugljenihhidrata uz pomoć postupka sa fenol-sumpornom kiselinom, a oligosaharidi su kvantifikovani nakon odvajanja uz pomoć TLC (Carbohvdrate analysis-A practical approach; IRL Press, Oxford. Ur. M.F. Chaplan & J.F. Kennedv, 1986).

3.2 Rezultati:

Rezultati su predstavljeni u sledećoj tabeli:

Iz rezultata može da se vidi da proizvod iz ovog pronalaska sadrži belančevinu u količini od 60 težinskih % suve materije i ima niski sadržaj oligosaharida.

Primer 4

Enzimska hidroliza i fermentacija uz pomoć različitih kvasaca u serijskoj obradi

biomase koja sadrži oligosaharidc i belančevine iz soje

4.1 Materijali i postupci:

200 kg ispranih desolvatizovanih soj inih pahuljica je stavljeno u zatvoreni grejani konvejer sa jednostrukom lopaticom u koje može da se prenosi, podiže i mesa materijal. Istovremeno je dodato 170 litara vode i guste smeše upotrebljenog pivskog kvasca ili pekarskog kvasca i 200 ml enzima SEBSov 5,0 L (preparat sa dozom - od 0,1% koji ima aktivnost od 5000 <x-galaktozidaznih jedinica po gramu enzimskog proizvoda) kako bi sadržaj suve materije u smeši dostigao oko 50 težinskih %.

Obe smeše su hidrolizovane tokom 16 h na 34° C i osušene tako daje sadržaj suve materije dostigao 95 ± 0,3%.

Proizvod je analiziran kao u prethodnom primeru.

4.2 Rezultat:

Rezultati su predstavljeni u sledećoj tabeli:

Iz rezultata se vidi da proizvod iz ovoga pronalaska sadrži belančevine u količini koja je blago veća od 60 težinskih % suve materije kada se postupak izvodi u uslovima fermentacije sa kvascem. Nastao proizvod ima niži sadržaj oligosaharida.

Primer 5

Postupak komparativne enzimske hidrolize (na laboratorijskoj skali) biomase koja sadrži oligosaharide iz soje

U ovom primeru su ilustrovani efekti redukcije oligosaharida uz pomoć a-galaktozidaze uz primenu i upoređivanje parametara za obradu (temperatura i suva materija) iz ovog pronalaska i onih iz dokumenta WO 2009/143591.

U dokumentu WO 2009/143591 tvrdi se da sadržaj vode doseže maksimalno 35% ili bolje 30% ili čak još bolje 25%. Optimalna temperatura za enzimsku hidrolizu je izmerena u rasponu od između 60 i 80° C.

5.1 Materijali i postupci:

Enzimska hidroliza oligosaharida stahioza i rafunoza je izvedena na 10 g biomase odmašćene soje i punomasne soje (sojina sačma), a voda koja sadrži enzim a-galaktozidaza je dođata tako da se dosegne određeni sadržaj suve materije (SM) u smeši i određena enzimska koncentracija.

Mešanje je izvedeno sa ciljem da se obezbedi homogenost smeše.

Enzimi koji su korišćeni u različitim koncentracijama na bazi suve materije u odmašćenoj soji ili sojinoj sačmi su komercijalni proizvodi nabavljeni od Advanced Enzvme Technologies (Maharasthra, Indija), koji su poznati pod trgovačkim imenom SEBSov, a a-galaktozidaza je nabavljena od Enzvme Development Corporation (EDC) New York, SAD.

Aktivnost enzimskih preparata je standardizovana na 5000 U/g.

Enzimska hidroliza je izvedena u malim staklenim kontejnerima na 55° C ili 70° C tokom 4 i 16 h nakon čega sledi tretman na 100° C kako bi se inaktivirao enzim.

Nakon završetka enzimske hidrolize, sadržaj rastvornih ugljenihhidrata je ekstrahovan uz pomoć mešanja guste vodene suspenzije (10% SM) tokom 30 min nakon čega sledi centrifugovanje tokom 10 min na 3000 x g.

Sadržaj mono- i oligosaharida u vođenim ekstraktima biomase je analiziran uz pomoć tankoslojne hromatografije na TLC pločicama 60 od silika-gela (Merck). Različite komponente su kvantifikovane uz pomoć upoređivanja standarda poznate koncentracije (Carbohvdrate analysis-A practical approach; IRL Press, Oxford. Ur. M.F. Chaplan & J.F. Kennedy, 1986).

5.2 Rezultati:

A. Parametri iz ovoga pronalaska: SM 45%. temperatura 55° C i reakciono vreme 16 h

Iz rezultata može da se vidi da primena parametara postupka iz ovoga pronalaska dovodi do redukcije oligosaharida u biomasi koja je veća od 89% nakon reakcionog vremena od 16 h kod enzimske doze od 0,05%.

B. Parametri iz ovoga pronalaska: SM 45%. temperatura 55° C i reakciono vreme 4 h

Iz rezultata može da se vidi da primena parametara postupka iz ovoga pronalaska dovodi do redukcije oligosaharida u biomasi koja je veća od 93% nakon reakcionog vremena od 4 h kod enzimske doze od 0,25%.

C. Parametri iz dokumenta WO 2009/ 143591: SM 70%.temperatura 70° C i reakciono vreme

4_h

Iz rezultata može da se vidi da primena parametara postupka iz dokumenta WO 2009/143591 dovodi do redukcije oligosaharida u biomasi u intervalu 21-39%« nakon reakcionog vremena od 4 h kod enzimske doze od 0.25%.

D. Parametri iz dokumenta WO 2009/ 143591: SM 70%. temperatura 70° C i reakciono vreme

16 h

Iz rezultata može da se vidi da primena parametara postupka iz dokumenta WO 2009/143591 dovodi do redukcije oligosaharida u biomasi za interval od 0-28% nakon reakcionog vremena od 16 h kod enzimske doze od 0.05%.

5.3Zaključak:

Iz rezultata se javno vidi da primena parametara postupka iz dokumenta WO 2009/143591 (temperatura i sadržaj suve materije) ne dovodi do transformacije od 80% ili više oligosaharida koji su prisutni u biomasi koja potiče iz soje; tako, nije moguće da se postigne isti visoki nivo degradacije probavljivih mono- i disaharida kao šta je to moguće uz pomoć postupka iz ovoga pronalaska.

Claims (27)

1. Postupak za proizvodnju čvrstog bio-proizvoda u kojem je najmanje 80% originalnog sadržaja neprobavljivog oligosaharida degradiran u probavljive mono- i disaharide, naznačen time, što obuhvata sledeće korake: 1) obezbeđivanje smeše mlevene ili pahuljaste ili na neki drugi način dezintegrisane biomase, koja sadrži oligosaharide i opciono polisaharide, i dodatno sadrži proteinske biljne delove, vodu i jedan ili više enzimskih preparata koji sadrže a-galaktozidazu (ili više njih); 2) reagovanje pomenute smeša iz koraka (1) uz kontinuirano meŠanje i u uslovima u kojima sadržaj vode u početnoj smeši ne prevlazi 65 težinskih %, tokom 0,15-36 h na temperaturi od oko 20-65° C; 3) inkubiranje reagovane smeše iz koraka (2) na temperaturi tokom vremenskog perioda koji dovodi do inaktiviranja pomenute a-galaktozidaze (ili više njih).

2. Postupak u skladu sa zahtevom 1, naznačen time, Što dodatno obuhvata dodavanje gljive i/ili bakterije u pomenutu biomasu u količini koja omogućava odnos suve materije i gljive/bakterije u pomenutoj biomasi od oko 1:2 do 1:400, pri čemu se pomenuti korak inkubiranja (3) izvodi na temperaturi i tokom vremenskog perioda koji su dovoljni da inaktiviraju pomenutu a-galaktozidazu (ili više njih) i pomenutu gljivu i/ili bakteriju.

3. Postupak u skladu sa zahtevom 2, naznačen time, što se pomenuti korak reagovanja (2) izvodi u anaerobnim i/ili aerobnim uslovima.

4. Postupak u skladu sa bilo kojim od prethodnih zahteva, naznačen time, što se količina pomenutog(ih) preparata a-galaktozidaze kreće od 0,001 do 1,0 težinskih % suve materije biomase u početnoj smeši pri čemu pomenuti preparat(i) a-galaktozidaze ima aktivnost od 5000 jedinica a-galaktozidaze po gramu enzimskog proizvoda, i/ili pomenuti korak reagovanja (2) se izvodi u uslovima u kojima se sadržaj vode u početnoj smeša kreće od 30 do 65 težinskih %.

5. Postupak u skladu sa bilo kojim od zahteva od 1-4, naznačen time, što dodatno podrazumeva da se pomenuti korak reagovanja (2) izvodi u jednom ili više ne-vertikalnih, međusobno povezanih konvejera sa lopaticama ili kontinuiranih konvejera koji imaju ulaz za reakcionu smešu i aditive i izlaz za proizvod uz kontrolu rotacione brzine, temperature i pH ili u vertikalnom mikseru sa vijkom, na primer,Nauta Mixer.

6. Postupak u skladu sa zahtevom 5, naznačen time, što pomenuti kontinuirani konvejer je opciono modifikovani tip konvejera sa pojedinačnom lopaticom ili vijkom sa više lopatica ili ispresecanim vijkom koji je dizajniran za transport smeše koja reaguje i istovremeno za podizanje materijala tako de može da se transportuje i meša bez da se nabija.

7. Postupak u skladu sa bilo kojem od zahteva od 1-6, naznačen time, što se jedan ili više od pomoćnih sredstava za preradu poput proizvoda od hmelja, koji sadrže a- i p-kiseline iz hmelja, dodaju u bilo koji korak, (1) ili (2).

8. Postupak u skladu sa bilo kojim od zahteva od 2-7, naznačen time, što pomenuta gljiva i/ili bakterija je živi kvasac izabran između sojevaSaccharomyces cerevisiae,uključujući upotrebljeni pivski kvasac i upotrebljeni đestilerijski kvasac i upotrebljeni vinski kvasac i pekarski kvasac, i između sojeva kvasca koji mogu da fermentiraju C5 šećere.

9. Postupak u skladu sa bilo kojim od prethodnih zahteva, naznačen time, što pomenuti proteinski biljni delovi su plodovi mahunarki, poput soje, pasulja, graška, boba, i/ili žitarice, poput pšenice, i/ili semena, poput uljane repice, i/ili trave čiji biljni delovi mogu da budu odmašćeni.

10. Postupak u skladu sa bilo kojim od prethodnih zahteva, naznačen time, što pomenuta biomasa dodatno sadrži ulja i masti, na primer iz semena biljaka koji sadrže ulja, na primer uljana repica i soja.

11. Postupak u skladu sa bilo kojim od prethodnih zahteva, naznačen time, što se pomenuti bio-proizvod, koji nastaje u koraku (3), suši tako da sadržaj vode ne prevazilazi više od 10 težinskih %.

12. Postupak u skladu sa bilo kojim od prethodnih zahteva, naznačen time, što se reakcija smeše u koraku (2) izvodi na 20-55° C.

13. Postupak u skladu sa bilo kojim od prethodnih zahteva, naznačen time, što se količina pomenutog(ih) preparata a-galaktozidaze kreće od 0,25 do 1,0 težinskih % suve materije biomase u početnoj smeši pri čemu pomenuti preparat(i) a-galaktozidaze ima aktivnost od 5000 jedinica a-galaktozidaze po gramu enzimskog proizvoda, a pomenuta reakcija u koraku (2) se izvodi tokom 4-36 h na temperaturi od 30-60° C.

14. Postupak u skladu sa bilo kojim od zahteva od 1-12, naznačen time, što se količina pomenutog(ih) preparata a-galaktozidaze kreće od 0,25 do 1,0 težinskih % suve materije biomasa u početnoj smeši pri čemu pomenuti preparat(i) a-galaktozidaze ima aktivnost od 5000 jedinica a-galaktozidaze po gramu enzimskog proizvoda, a pomenuta reakcija iz koraka (2) se izvodi tokom 4-36 h na temperaturi od 50-60° C.

15. Postupak u skladu sa bilo kojim od zahteva od 1-12, naznačen time, što se količina pomenutog(ih) preparata a-galaktozidaze' kreće od 0,01 do 1,0 težinskih % suve materije biomase u početnoj smeši pri čemu pomenuti preparat(i) a-galaktozidaze ima aktivnost od 5000 jedinica a-galaktozidaze po gramu enzimskog proizvoda, a pomenuta reakcija iz koraka (2) se izvodi tokom 8-36 h na temperaturi 50-60° C.

16. Postupak u skladu sa bilo kojim od zahteva od 1-12, naznačen time, što se količina pomenutog(ih) preparata a-galaktozidaze kreće od 0,05 do 1,0 težinskih % suve materije biomase u početnoj smeši pri čemu pomenuti preparat(i) a-galaktozidaze ima aktivnost od 5000 jedinica a-galaktozidaze po gramu enzimskog proizvoda, a pomenuta reakcija iz koraka (2) se izvodi u uslovima u kojima se sadržaj vode u početnoj smeši kreće od 40-65% i na temperaturi od 50-60° C.

17. Postupak u skladu sa bilo kojim od zahteva od 2-16, naznačen tome, Što je pomenuta gljiva i/ili bakterija živi kvasac koji se dodaje u količini od 0,25% do 10%.

18. Postupak u skladu sa bilo kojim od prethodnih zahteva, naznačen time, što se izvodi kao serijski, serijski postupak koji se postojano održava ili kao kontinuirani postupak.

19. Čvrsti bio-proizvod, naznačen time, Što se dobiva uz pomoć postupka u skladu sa bilo kojim od zahteva od 13-18.

20. Čvrsti bio-proizvod, naznačen time, što može da se dobije uz pomoć postupka u skladu sa bilo kojim od zahteva od 1-18, a koji sadrži biljne belančevine u količini od oko 60 težinskih % i opciono gliceride u količini od 25 težinskih % suve materije.

21. Čvrsti bio-proizvod u skladu sa zahtevom 20, naznačen time, što sadrži biljne belančevine u količini od manje oko 60 težinskih %.

22. Čvrsti bio-proizvod koji može da se dobije uz pomoć postupka u skladu sa bilo kojim od zahteva od 2-18, naznačen time, sadrži biljne belančevine u količini od oko 75 težinskih % i opciono gliceride u količini od 25 težinskih % suve materije.

23. Čvrsti bio-proizvod u skladu sa bilo kojim od zahteva od 19-22, naznačen time, što ukupna količina rafunoze, stahioze i verbaskoze je manja od 8 težinskih %, na primer, manja od 5 težinskih % ili manja od 2 težinskih %.

24. Čvrsti bio-proizvod u skladu sa bilo kojim od zahteva od 19-23, naznačen time, što je količina rafunoze manja od 3,0%, na primer manja od 2%, manja od 1,5%, manja od 1%, manja od 0,75%, manja od 0,5% ili manja od 0,25%.

25. Čvrsti bio-produkt u skladu sa bilo kojim od zahteva od 19-24, naznačen time, što je količina stahioze manja od 1,0%, na primer, manja od 0,75% ili manja od 0,5% ili manja od 0,25%.

26. Upotreba bio-produkta u skladu sa bilo kojim od zahteva od 19-25, naznačenatime,što se pomenuti upotrebljava u obrađenom prehrambenom proizvodu za ljudsku i/ili životinjsku konzumaciju ili kao sastojak koji može da se koristi u prehrambenom proizvodu ili stočnoj hrani ili kao sastojak u nekom kozmetičkom ili farmaceutskom proizvodu ili kao nutricionistički dodatak.

27. Prehrambeni, stočni, kozmetički ili farmaceutski proizvod ili nutricionistički dodatak,naznačen time,Što sadrži od 1 do 99 težinskih % nekog Čvrstog bio-produkta u skladu sa bilo kojim od zahteva od 19-25.