Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос :  ea201492027a*\id

больше ...
Термины запроса в документе


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к способу изготовления твердого биопродукта, в котором по меньшей мере 80% исходного содержания трудноперевариваемых олигосахаридов (раффиноза, стахиоза и вербаскоза) было расщеплено до перевариваемых моно- и дисахаридов, включающему следующие шаги: 1) предоставление смеси перемолотой, хлопьевидной или каким-либо другим образом измельченной биомассы, содержащей олигосахариды и, факультативно, полисахариды, и дополнительно содержащей белковые части растений, воду и один или более ферментативных препаратов, содержащих α-галактозидазу(ы); 2) проведение реакции в смеси, полученной в шаге (1), при условиях постоянного перемешивания и при условиях, когда содержание воды в исходной смеси не превышает 65 вес.%, в течение 0,15-36 ч при температуре примерно 20-65°С; 3) инкубирование прореагировавшей смеси из шага (2) при температуре и в течение периода времени, которые инактивируют указанную α-галактозидазу(ы), а также и биопродукты, получаемые этим способом. Изобретение также относится к применению биопродукта и к пищевому, кормовому, косметическому или фармацевтическому продукту или к пищевой добавке, содержащим твердый биопродукт.


СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИО-ПРОДУКТОВ С
ПРОФИЛЕМ
2420-519387ЕА/032 ИЗМЕНЕННЫМ УГЛЕВОДНЫМ
ОПИСАНИЕ
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу изготовления био-продуктов с измененным углеводным профилем, которые обогащены в содержании моносахаридов и сахарозы и обеднены в содержании трудно перевариваемых олигосахаридов. Также настоящее изобретение относится к способу, в котором ферментируемые сахара, исходно содержащиеся или полученные после обработки а-галактозидазой, могут быть далее конвертированы с использованием грибов или бактерий.
Также, оно относится к продуктам, которые могут быть получены этим способом, а также и к применению полученных продуктов.
Уровень техники
Существует потребность в био-продуктах, которые могут быть применены в качестве ингредиентов в пище или корме. Основными компонентами таких продуктов являются белки, жиры и углеводы.
Подходящей биомассой для таких продуктов являются травы и масличные культуры, такие как семена, зерновые и бобовые. Зерновые обладают содержанием белка до 15%, например пшеница, и бобовые обладают содержанием белка до 4 5%, например соевые бобы, исходя из сухой массы вещества.
Основной проблемой, особенно относящейся к бобовым, является присутствие трудно перевариваемых олигосахаридов, вызывающих метеоризм при ферментации в кишечнике. Наличие олигосахаридов раффиноза, стахиоза и вербаскоза может быть снижено путем вымачивания в воде или путем ферментативного гидролиза с а-галактозидазой. Проблемой, связанной с этим, является то, что это увеличивает стоимость конечного продукта из-за использования воды для вымачивания или ферментативной обработки, которая должна проводиться при достаточно высоком содержании воды 8 0% или более.
US 6238725 Bl раскрывает способ приготовления стручков бобовых, где вызывающие метеоризм олигосахариды удалены путем вымачивания в воде.
W0 02/15712 А2 раскрывает способ производства продукта соевого белка с использованием а-галактозидазы, в котором содержание воды в процессе составляет 80-90%. Полученный соевый продукт обладает содержанием белка минимум 60%, и общее содержание раффинозы и стахиозы составляет менее 5%.
US 2003/019041 А1 раскрывает способ производства продукта соевого белкового концентрата с использованием гликозидазного фермента (а-галактозидазы), в котором содержание воды в процессе в соответствии с примерами составляет примерно 90%. После гидролиза углеводы и соли были удалены ультрафильтрацией. Полученный соевый концентрат обладает содержанием белка минимум 65%, и совместное содержание раффинозы и стахиозы составляет менее 4%.
WO 2009/143591 раскрывает способ переработки соевых бобов с применением фермента(-ов), которые способны конвертировать нерастворимые полисахариды в растворимые сахара и гидролизовать белки при максимальном содержании воды 35%. Степень расщепления не раскрыта.
Целью настоящего изобретения является предоставление улучшенного способа изготовления био-продуктов с измененным углеводным профилем, которые обогащены в содержании моносахаридов и сахарозы и обеднены в содержании трудно перевариваемых олигосахаридов, который может быть осуществлен при более низкой стоимости из-за низкого содержания воды в процессе.
Другой целью является предоставление способа, в котором ферментируемые сахара, исходно содержащиеся или полученные после обработки а-галактозидазой, могут быть далее конвертированы с использованием грибов, например дрожжей или бактерий, например Lactobacillus.
Эти цели достигнуты в процессе и продукте по настоящему изобретению.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение соответственно относится к способу получения твердого био-продукта, в котором по меньшей мере 8 0% исходного содержания растительных трудно перевариваемых олигосахаридов (раффиноза, стахиоза и вербаскоза) является расщепленным до перевариваемых моно- и дисахаридов, включающему следующие шаги:
1) предоставление смеси перемолотой, флопьевидной или каким-либо другим образом измельченной биомассы, содержащей олигосахариды и, возможно, полисахариды, и дополнительно содержащей белковые части растений, воду и один или более ферментативных препаратов, содержащих а-галактозидазу(ы).
2) проведение реакции в смеси, полученной в шаге (1), при условиях постоянного перемешивания, когда содержание воды в исходной смеси не превышает 65% по весу, в течение 0,15-36 часов и температуре примерно 2 0-65°С;
3) инкубация прореагировавшей смеси из шага (2) при температуре и времени, необходимых для инактивации указанных а-галактозидаз(ы).
Является удивительным, что ферментативный гидролиз, то есть каталитическое разрушение путем реакции с водой, может быть осуществлен в условиях, когда содержание воды не превышает 65% по весу. Обычно низкое содержание воды проявляет тенденцию замедлять реакцию из-за механических проблем контакта с субстратом. Дать научное объяснение на данном этапе было бы спекулятивным. Комбинация предварительной обработки субстрата, активности а-галактозидазы и процедуры перемешивания в течение реакции, как полагают, являются ключевыми факторами.
Выгодой является то, что продукт, полученный этим способом, содержит только незначительные количества воды из-за низкого содержания воды во время процесса, и соответственно, высушивание продукта может быть выполнено при низкой стоимости из-за незначительного количества воды, подлежащей удалению.
Изобретение также предоставляет твердый био-продукт, получаемый в процессе по настоящему изобретению, содержащий
растительные белки в количестве приблизительно до 60% и, факультативно, глицериды до 25% от веса сухого вещества.
Изобретение также предоставляет твердый био-продукт, получаемый в процессе по п.п. 13-2 0 формулы изобретения.
Наконец, изобретение предоставляет пищевой, кормовой, косметический или фармацевтический продукт или пищевую добавку, содержащие от 1 до 99% по весу твердого био-продукта по изобретению.
Определения
В контексте текущего изобретения следующие термины подразумеваются как включающие следующее, если не определено другим образом в другом месте в описании.
Термины "примерно", "почти", "приблизительно", или "~" предназначаются, чтобы, например, указать на погрешность измерения, обычно испытываемую в области техники, которая может быть величиной, например, +/-1, 2, 5, 10, 20 или даже 50%.
Термин "включающий" должен интерпретироваться как определение присутствия обозначенных части(ей), шага(ов), особенности(ей), состава (ов), химического(их) вещества(в) или компонента(ов), но не исключает наличия одной или более дополнительных частей, шагов, особенностей, составов, химических веществ или компонентов. Например, состав, включающий химическое соединение, может, таким образом, включать дополнительные химические соединения и т.д.
Термин "трудно перевариваемый" должен интерпретироваться как неудобоваримый людьми и жвачными животными с однокамерным желудком.
Термин "по крайней мере 8 0% исходного содержания трудно перевариваемых олигосахаридов является расщепленным", должен интерпретироваться как определение, что полное содержание трудно перевариваемых олигосахаридов является расщепленным по крайней мере на 8 0%, а также включает продукты, в которых один тип олигосахаридов может быть расщеплен до большей степени, чем другой тип олигосахарида, и даже в котором один тип олигосахарида может быть расщеплен только в незначительной степени до тех пор, пока полное исходное содержание - стартовое
- олигосахаридов было расщеплено, как определено, по крайней мере на 80%.
Биомасса:
Включает биологический материал, произведенный
фотосинтезом, и который может быть использован в качестве сырья в промышленном производстве.
В этом контексте биомасса относится к растительному материалу в форме трав, зерновых, семян, орехов, бобов и гороха и т.д., и их смесей.
Кроме того, биомасса, включающая бобовые, является предпочтительной из-за содержания белка и состава. Они также содержат углеводы, включающие альфа-галактозиды. В общем, основным альфа-галактозидом является стахиоза, за исключением полевого гороха, где основным альфа-галактозидом является вербаскоза.
Разрушенный другим способом:
Означает разрушенный путем варки и/или мацерации и/или кислотной или щелочной варки под давлением, или обработки ультразвуком.
Углеводы:
Включают моно-, ди-, олиго- и полисахариды.
С5 сахара (пентозы) являются углеводами, где составляющие мономерные сахара состоят из кольца с пятью атомами углерода, например, арабиноза.
Сб сахара (гексозы) являются углеводами, где составляющие мономерные сахара состоят из кольца с шестью атомами углерода, например, галактоза.
Олигосахариды и полисахариды:
Олигосахарид является сахаридным полимером, содержащим малое количество (включая до примерно 8-10) звеньев мономерных Сахаров, также известных как простые сахара. Типичными примерами являются трисахарид раффиноза (Б-галактоза-а1,6-D-глюкоза-а1, (32-Б-фруктоза) , тетрасахарид стахиоза (галактоза-al, б-Б-галактоза-al, б-Б-глюкоза-а1, (32-Б-фруктоза) и пентасахарид вербаскоза (галактоза-al,б-Б-галактоза-al, 6-D-галактоза-al, б-Б-глюкоза-al, (32-Б-фруктоза) .
Полисахариды являются сахаридными полимерами, содержащими большое количество звеньев мономерных Сахаров, также известные как сложные углеводы. Если мономерные сахара принадлежат к одному типу, то полисахарид называется гомополисахаридом, а когда в нем представлены более чем один тип, то они называются гетерополисахаридами.
Примеры включают полисахариды хранения, такие как крахмал, и структурные полисахариды, такие как целлюлоза и арабиноксилан.
Белковые материалы:
Включают органические соединения, сделанные из аминокислот, организованных в линейную цепь, и связанных связью, называемой пептидной связью. При длине цепи приблизительно до 50 аминокислот соединение называют пептидом; при более высокой молекулярной массе органическое соединение называют полипептидом или белком.
Жиры:
Включают сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Одна молекула глицерина может быть этерифицирована с одной, двумя и тремя молекулами жирной кислоты, что приводит к моноглицериду, диглицериду и триглицериду соответственно. Обычно жиры состоят из, главным образом, триглицеридов и незначительных количеств лецитинов, стеролов и т.д. Если жир является жидкостью при комнатной температуре, он обычно называется маслом. Относительно масел, жиров и связанных продуктов в этом контексте, более подробно в "Lipid Glossary 2", F.D. Gunstone, The Oily Press, 2004.
Глицериды:
Включают моно-, ди-, олиго- и полиглицериды. Технологические добавки: 1. Ферменты
Фермент (ы) - очень большой класс белковых веществ, которые действуют как катализаторы. Обычно они подразделяются на шесть классов, и главные классы, находящиеся в пределах объема этого изобретения, являются трансферазами, которые передают функциональные группы, и гидролазами, которые
гидролизуют различные связи.
В этом контексте важны гликозид гидролазные ферменты и особенно а-галактозидаза(ы), которая является ферментом, который гидролизует концевую альфа-галактозу в альфа-галактозидах, включая галактозные олигосахариды и галакто-маннаны, высвобождая остатки D-галактозы.
Активность а-галактозидазы в препарате выражается в ед/г фактического ферментативного продукта и оценивается путем проведения реакции р-нитрофенил-а-Б-галактопиранозида с водой и ферментом в течение 10 мин при 25°С, чтобы получить D-галактозу и р-нитрофенил, который может быть детектирован методом спектрофотометрии при 410 нм.
Одна единица а-галактозидазы - это ферментативная активность, которая высвобождает один микромоль (10~б моль) р-нитрофенила в минуту.
Дальнейшие примеры ферментов включают: протеазы, пептидазы, р-галактозидазы, амилазы, глюконазы, пектиназы, хемицеллюлазы, фитазы, липазы, фосфолипазы и оксид-редуктазы.
2. Растительные компоненты и органические процессинговые средства:
Некоторые функциональные свойства, которые важны в этом контексте: антиокислитель, антибактериальное действие, смачивающая способность и стимуляция ферментов.
Список компонентов на основе растений огромен, но самыми важными являются следующие: розмарин, тимьян, душица, флавоноиды, фенольные кислоты, сапонины и а- и р-кислоты из хмеля, например, из хумулона и лупулона для модуляции растворимых углеводов.
Кроме того, органические кислоты, например, сорбиновая, пропионовая, молочная, лимонная и аскорбиновая кислота и их соли для регулирования значения рН, консервирующих и хелатирующих свойств являются частью этой группы процессинговых средств.
3. Неорганические процессинговые средства
Включают неорганические вещества, которые могут
предохранять ферментативную смесь от бактериального воздействия во время процессирования, например, бисульфит натрия и т.д.
Средства для предотвращения спекания и для улучшения текучести в конечном продукте, например калийно-алюминиевый силикат и т.д.
Пищевые продукты, подвергшиеся технологической обработке: Включает молочные продукты, обработанные мясные продукты,
конфеты, десерты, мороженое, консервированные продукты;
сублимированную еду, соусы, супы, полуфабрикаты, хлеб, пироги,
и т.д.
Кормовые продукты, подвергшиеся технологической обработке: Включают готовые к использованию корм или кормовые ингредиенты для животных, таких как поросята, телята, домашняя птица, пушные звери, овцы, кошки, собаки, рыбы и ракообразные, и т.д.
Фармацевтические продукты:
Включают продукты, как правило, в форме таблетки или в гранулированной форме, содержащие один или несколько биологически активных ингредиентов, предназначенных для лечения и/или облегчения симптомов болезни или состояния. Фармацевтические продукты, кроме того, включают фармацевтически приемлемые наполнители и/или носители. Твердые био-продукты, раскрытые здесь, очень хорошо подходят для применения в качестве фармацевтически приемлемого компонента в таблетке или грануляте.
Косметические продукты:
Включают продукты, предназначенные для личной гигиены, а также улучшения внешнего вида, такие как кондиционеры и средства для ванн.
Подробное описание изобретения
Исходные, трудно перевариваемые олигосахариды, содержание которых снижено процессом по изобретению, главным образом, являются раффинозой, стахиозой и вербаскозой.
Содержание воды в исходной реакции не превышает 65% по весу, что означает, что содержание сухого вещества в смеси составляет по меньшей мере 35%.
Время реакции составляет 0,15-36 часов при температуре приблизительно 20-б5°С. Температура может, например, варьироваться от 25-бО°С, 30-55°С, от 35 до 50°С, от 40 до 45°С; время реакции может, например, варьироваться от 10 минут до 36 часов, от 20 минут до 30 часов, с 1 до 24 часов, с 2 до 20 часов, с 4 до 18 часов, с 8 до 16 часов или с 12 до 14 часов.
В одном варианте осуществления способа по изобретению также грибки, такие как живые дрожжи, и/или бактерии добавлены к биомассе, включающей олигосахариды и/или полисахариды и белковые части растений в соотношении сухого вещества между грибком/бактериями и биомассой от 1:2 до 1:400, при этом инкубация в шаге (3) выполнена при температуре и в период времени, которые инактивируют вышеуказанную а-галактозидазу(ы) и грибки и/или бактерии. Таким образом, отношения сухого вещества, такие как: 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 и 1:300 включены. Инкубация реакционной смеси может быть проведена при приблизительно 70-150°С, например 85-150°С, включая 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°С в течение 0,5-240 минут, например 6-240 минут, включая 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, б, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 90, 120, 150, 180, 210 и 2 4 0 минут.
Выбирая условия для инкубации, специалист в области техники знает, что при использовании очень высоких температур необходимы относительно короткие периоды инкубации.
В этом варианте осуществления реакционный шаг (2) может быть выполнен при анаэробных и/или аэробных условиях.
Во втором варианте осуществления количество препарата(ов) а-галактозидазы составляет от 0,001 до 1,0% по весу от биомассы в начальной смеси, где препарат а-галактозидазы имеет активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта, и/или реакция в шаге (2) проводится при условиях, где содержание воды в исходной смеси составляет от 30 до 65% по
весу, что означает, что содержание сухого вещества в смеси составляет от 35 до 70% по весу.
Таким образом, содержание воды может варьироваться, например, от 35 до 60%, от 40 до 55% или от 45 до 50%. Следовательно, содержание сухого вещества в реакционной смеси, полученной в шаге (1), может варьироваться соответственно, например, от 40 до 65%, от 45 до 60% или от 50 до 55%, например, быть 45%, 50, %, 55%, 57,5%, 60%, 62,5%, 65% или 67,5%.
Количество одного или более а-галактозидазных препаратов может варьировать, например, от 0,01 до 1,0%, от 0,025 до 0,75%, от 0,05 до 0,5%, от 0,075 до 0,25% или от 0,1 до 0,125% от а-галактозидазного препарата, имеющего активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта. Активность а-галактозидазного препарата может также быть ниже или выше, чем 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта, например, от 5 до 200000, или от 100000 до 150000, 50-50000 или от 500 до 10000 ед/г ферментативного продукта, пока количество примененного фермента адаптировано к силе ферментативного продукта. Чем выше количество и активность а-галактозидазного препарата, тем меньшее время реакции обычно необходимо, и наоборот. Специалист в области техники ферментативной технологии будет знать об этом.
В третьем варианте осуществления реакция в шаге (2)
выполнена в одном или более не-вертикальных, взаимосвязанных
лопастных винтовых конвейерах или непрерывном винтовом
конвейере с входными устройствами для реакционной смеси и
добавок и выходными устройствами для продукта, а также
средствами контроля скорости вращения, температуры и рН. Этот
вариант осуществления может быть вариантом, в котором
непрерывный винтовой конвейер может быть факультативно
модифицированным типом однолопастного или многолопастного
винтового или пересеченного винтового конвейера,
предназначенным для транспортировки реакционной смеси и, в то же время, подъема материала таким образом, что он транспортируется и встряхивается без уплотнения. Шаг (2)
реакции может также быть выполнен в вертикальной винтовой мешалке, например, миксере Наута.
В четвертом варианте осуществления способа по изобретению одна или более технологическая добавка, такая как продукты из хмеля, содержащие а- и р-кислоты из хмеля, были добавлены в любом из шагов (1), (2) и/или (3) . Одна или более технологических добавок могут также быть ферментом, растительным компонентом и/или органическим процессинговым средством и/или неорганическим процессинговым средством, как определено выше в разделе "Определения" настоящей заявки.
В пятом варианте осуществления способа по изобретению грибок и/или бактерии, которые могут быть добавлены к биомассе, являются живыми дрожжами, отобранными из штаммов Saccharomyces cerevisiae, включая истощенные пивные дрожжи и истощенные винокуренные дрожжи и истощенные дрожжи от винного производства и хлебопекарные дрожжи, а также штаммы Bacillus cereus и штаммы дрожжей, ферментирующие С5 сахара. Живые дрожжи могут, например, быть добавлены в количестве от 0,25 до 10%, таком как 0,5ts, Its, l,5ts, 2ts, 2,5ts, 3ts, 3,5ts, 4 ts, 4,5, 5 ts, б ts, 7 ts, 8 ts или 9.
Белковые растительные части, содержащиеся в биомассе, в б-м варианте осуществления могут быть бобовыми, такие как соя, горох, боб, люпин и/или зерновыми, такие как пшеница, и/или травами и так далее, как определено в части "Определения" настоящей заявки. Биомасса может в 7-м варианте осуществления дополнительно содержать масла и жиры, например, из семян растений масличных культур, например, рапсового семени и сои, и далее, как определено в части "Определения" настоящей заявки.
В 8-м варианте осуществления реакционная смесь, полученная в шаге (3), высушена до содержания воды не более чем 10% по весу.
В дальнейших вариантах осуществления количество названного одного или более а-галактозидазного препарата составляет от 0,25 до 1,0% по весу от сухого вещества биомассы в исходной смеси, где а-галактозидазный препарат имеет активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта, и реакция в шаге
(2) выполняется в течение 4-36 часов при температуре 30-60°С; или
количество названного одного или более а-галактозидазного препарата(ов) составляет от 0,25 до 1,0% от веса сухого вещества биомассы в исходной смеси, где а-галактозидазный препарат имеет активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта, и указанная реакция в шаге (2) выполняется в течение 4-36 часов при температуре 50-60°С; или
количество одного или более а-галактозидазного препарата(ов) составляет от 0,01 до 1,0% от веса сухого вещества биомассы в исходной смеси, где а-галактозидазный препарат имеет активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта, и указанная реакция в шаге (2) выполняется в течение 8-36 часов при температуре 50-60°С; или
количество одного или более а-галактозидазного препарата(ов) составляет от 0,05 до 1,0% от веса сухого вещества биомассы в исходной смеси, где а-галактозидазный препарат имеет активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта, и указанная реакция в шаге (2) выполняется при условиях, когда содержание воды в исходной смеси составляет 40-65% и при температуре 50-60°С; или
грибок и/или бактерия являются живыми дрожжами, добавленными в количестве 0,25-10%.
В заключительном варианте осуществления способ реализован как серийное, серийное с подпиткой или непрерывное производство.
Твердый био-продукт, получаемый в процессе, заявленном в п.п. 1-16 формулы изобретения, содержит белки в количестве до примерно 60% по весу; количество может быть меньше, чем 60%, например 10-59%, 40-59%, 45-58%, 48-55% или 50-53% по весу сухого вещества. Количество глицеридов может быть, например, 020%, 2-20%, 5-18% или 10-15% по весу сухого вещества.
Твердый био-продукт, определенный в п. 22 формулы изобретения, содержит до примерно 75% белка, например, 40-75%, 45-70%,от 48 до 65%, 50-60% или 53-55% белка по весу. Он может
также дополнительно содержать глицериды в количестве до 2 5% по весу сухого вещества, например, 0-20%, 2-20%, 5-18% или 10-15% по весу сухого вещества.
Твердый био-продукт, получаемый в процессе, заявленном в п.п. 11-16 формулы изобретения, может содержать до примерно 60% белка по весу, или может содержать более чем 60% белка по весу, например, 40-75%, от 48 до 65%, 50-60% или 53-55% белка по весу. Он может также дополнительно содержать глицериды в количестве до 25% по весу сухого вещества, например, 0-20%, 220%, 5-18% или 10-15% по весу сухого вещества.
Количество белка может быть особенно высоким, когда биомасса была ферментирована живыми дрожжами в соответствии с процессом по п.2 формулы изобретения.
Олигосахариды раффиноза, стахиоза и вербаскоза расщепляются способом по изобретению до моно- и дисахаридов, таких как галактоза и сахароза. Сахароза является интересным конечным продуктом по способу, потому что высокое содержание сахарозы в конечном био-продукте будет способствовать чувству насыщения после употребления. Количество сахарозы может быть таким высоким, как 15-20% по весу от сухого вещества.
В одном варианте осуществления твердый био-продукт по изобретению включает общее количество раффинозы, стахиозы и вербаскозы менее чем 8% по весу; то есть менее чем 6%, менее чем 5%, менее чем 4%, менее чем 3%, менее чем 2 или менее чем 1% по весу.
В другом варианте осуществления твердый био-продукт по изобретению включает общее количество раффинозы менее чем 3,0% по весу; то есть менее чем 2%, менее чем 1,5%, менее чем 1%, менее чем 0,75% или менее чем 0,25% по весу.
В еще другом варианте осуществления твердый био-продукт по изобретению включает общее количество стахиозы менее чем 1,0%; то есть менее чем 0,75%, менее чем 0,5% или менее чем 0,25%.
Изобретение также относится к применению твердого биопродукта по изобретению в процессированных продуктах питания для употребления человеком и/или животными; в качестве ингредиента, использующегося в пищевом или кормовом продукте;
или в качестве ингредиента косметического или фармацевтического продукта или пищевой добавки.
Наконец, изобретение относится к пищевому, кормовому, косметическому или фармацевтическому продукту или к пищевой добавке, содержащим от 1 до 99% по весу твердого био-продукта по изобретению.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Ферментативный гидролиз биомассы, содержащей олигосахариды гороха, в процессе лабораторного масштаба
1.1 Материалы и методы:
Ферментативный гидролиз олигосахаридов стахиоза и раффиноза проводился на 10 г биомассы обезжиренной сои и воды, содержащей фермент а-галактозидазу, в количестве, необходимом для достижения определенного содержания сухого вещества (СВ) в смеси и определенной концентрации фермента.
Смесь перемешивали для обеспечения гомогенности.
Фермент, использовавшийся в различных концентрациях в зависимости от количества сухого вещества в соевых бобах, является коммерческим продуктом от Advanced Enzyme Technologies, Махарастра, Индия, производимым под торговой маркой SEBSoy 5,0 L.
Активность SEBSoy 5,0 L является стандартизированной к 5000 ед/г.
Ферментативный гидролиз проводили в малых стеклянных контейнерах при 34°С и 55°С в течение от 4 до 16 часов, с последующей обработкой нагреванием до 10 0°С с целью инактивации фермента.
После того, как ферментативный гидролиз был остановлен, содержимое растворимых углеводов было экстрагировано путем перемешивания водной суспензионной взвеси 10% СВ в течение 30 минут, в последующим центрифугированием в течение 10 минут при ЗОООхд.
Моно- и олигосахариды в водном экстракте биомассы были проанализированы тонкослойной хроматографией на силикагель 60
пластинках (Merck). Различные компоненты были подсчитаны путем сравнения со стандартами с известной концентрацией. (Carbohydrate analysis - practical approach; I RL Press, Oxford. Ed. M.F. Chaplan & J.F. Kennedy, 1986). 1.2 Результаты:
1.2-a. Дозированный ответ при различных температурах
Результаты, перечисленные в следующей таблице, были получены после времени реакции 4 часов при 4 5%-СВ:
Доза SEBSoy
Температура 34°С
Температура 55°С
Стахиоза
Раффиноза
Стахиоза
Раффиноза
контроль
6, 0%
2,0%
6, 0%
2,0%
0, 05%
4,0%
3,0%
0, 10%
2, 5 ts
3, 5 ts
1,5%
2 г 5 -б
0,25%
1,5%
3, 0%
<0,25%
0,75%
0,50%
0,25%
1,0%
Из результатов можно заметить, что стахиоза расщепляется при более низких концентрациях фермента, поскольку стахиоза высвобождает одну молекулу D-галактозы и одну молекулу раффинозы в первом шаге гидролиза.
Общее расщепление комбинированного содержания стахиозы и раффинозы является практически линейной функцией от концентрации фермента.
Более того, можно увидеть, что повышение температуры от 34°С до 55°С имеет такой же эффект, как и увеличение дозы по фактору от 2 до 3.
1.2-Ь. Эффект как функция времени реакции
Результаты, перечисленные в следующей таблице, были получены при дозе SEBSoy 0,05% и температуре реакции 55°С, при
45% СВ:
Время реакции в часах
Стахиоза
Раффиноза
Стахиоза+Раффиноза
3,50%
4, 00%
7,50%
0,75%
2, 00%
2,75%
<0,25%
0,75%
<1,00%
Из результатов можно увидеть, что каждое увеличение времени реакции по фактору 2 снижает комбинированное содержание стахиозы и раффинозы почти по фактору 3.
1.2-с. Эффект как функция содержания сухого вещества в реакционной смеси
Результаты, перечисленные в следующей таблице, были получены при дозе SEBSoy 0,25% и при времени реакции 4 часа при температуре 55°С:
Сухое вещество в % по весу
Стахиоза
Раффиноза
Стахиоза +Раффиноза
0,25%
1, 00%
1,25%
0,50%
1,25%
1,75%
0,75%
1,50%
2 г 2 5 'б
1,50%
1,75%
3^25^
Из результатов можно увидеть, что увеличение общего содержания стахиозы и раффинозы является функцией сухого вещества, и что в интервале 50-60% увеличение является равномерным.
ПРИМЕР 2
Ферментативный гидролиз биомассы, содержащей олигосахариды гороха, в процессе лабораторного масштаба
2.1 Материалы и методы:
Ферментативный гидролиз олигосахаридов стахиоза, раффиноза и вербаскоза проводился на 10 г биомассы перемолотого гороха и воды, содержащей фермент а-галактозидазу, в количестве, необходимом для достижения 50% содержания сухого вещества (СВ) в смеси и определенной концентрации фермента.
Примененные ферментативные препараты и метод были такие же, как в Примере 1, параграф 1.1.
2.2 Результаты:
2.2 Дозированный ответ при различных температурах Результаты, перечисленные в следующей таблице, были получены после времени реакции 4 часов при 50%-СВ:
Доза SEBSoy
Температура 34°С
Стахиоза
Раффиноза
Вербаскоза
Всего олигосахаридов
контроль
4,5%
0,5%
3, 0%
8,0%
0, 05%
3 j 5 -б
2,0%
2 г 5 -б
8,0%
0, 10%
3, 0%
3, 0%
2,0%
8,0%
0,25%
2,0%
2,0%
1,5%
5 г 5 'б
0,50%
0,5%
1,5%
0,5%
2^5^
Из результатов можно увидеть, что при времени реакции 4 часа при 34°С требуется доза 0,25% для достижения снижения общего содержания олигосахаридов.
Доза SEBSoy
Температура 55°С
Стахиоза
Раффиноза
Вербаскоза
Всего олигосахаридов
контроль
4,5%
0,5%
3, 0%
8,0%
0, 05%
2,0%
1,5%
1,5%
5, 0%
0, 10%
0,5%
1,5%
0,5%
2^5^
0,25%
<0,25%
0,25%
<0,25%
<0,75%
0,50%
<0,25%
<0,25%
<0,25%
<0,75%
Из результатов можно увидеть, что при времени реакции 4 часа при 55°С требуется доза всего 0,05% для достижения снижения общего содержания олигосахаридов. Это соотносится с увеличением ферментативной активности по фактору примерно 5, когда температура реакции возрастает от 34°С до 55°С.
ПРИМЕР 3
Ферментативный гидролиз биомассы, содержащей олигосахариды и белки сои, в серийном производстве
3.1 Материалы и методы:
200 кг быстро десольвентизированных соевых хлопьев были загружены в закрытый однолопастной винтовой конвейер, способный транспортировать, поднимать и перемешивать материал. В это же
время 170 литров воды и 200 мл SEBSoy 5,0 L фермента (0,1% доза препарата, имеющая активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта) были добавлены для достижения содержания сухого вещества в смеси примерно 50% по весу.
Смесь была гидролизована в течение 16 часов при 34°С и высушена до содержания воды 5,6%. Водные экстракты биомассы были проанализированы на содержание углеводов способом с фенолом и серной кислотой, и количество олигосахаридов было определено на ТСХ (Carbohydrate analysis - A practical approach; IRL Press, Oxford. Ed. M.F. Chaplan & J.F. Kennedy, 1986).
3.2 Результаты:
Из результатов можно увидеть, что продукт по изобретению имеет содержание белков примерно 60% по весу сухого вещества и низкое содержание олигосахаридов.
ПРИМЕР 4
Ферментативный гидролиз и ферментация биомассы, содержащей олигосахариды и белки сои, различными дрожжами в серийном производстве
4.1 Материалы и методы:
200 кг быстро десольвентизированных соевых хлопьев были загружены в закрытый однолопастной винтовой конвейер, способный транспортировать, поднимать и перемешивать материал. В это же время 17 0 литров воды, суспензия истощенных пивных дрожжей или хлебопекарных дрожжей и 200 мл SEBSoy 5,0 L фермента (0,1% доза препарата, имеющая активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта) были добавлены для достижения содержания сухого вещества в смеси примерно 50% по весу.
Эти две смеси были гидролизованы в течение 16 часов при
34°С и высушены до содержания сухого вещества 95±0,3%.
Продукт был проанализирован так же, как в предыдущем примере.
4.2 Результаты:
Результаты сведены в
таблицу ниже:
Объект
Аналитическая
Аналитическая
величина
величина
Процесс с
Процесс с
добавленными
добавленными
3,5% истощенных
3,5% истощенных
пивных дрожжей
хлебопекарных дрожжей
Белок в СВ
62, 2%
61, 9%
Растворимые углеводы
8,2%
7,2%
Стахиоза
<0,25%
<0,25%
раффиноза
<0,25%
<0,25%
Из результатов можно увидеть, что продукт по изобретению имеет содержание белков чуть выше 60% по весу сухого вещества, когда процесс проводится при дрожжевой ферментации. Конечный продукт имеет низкое содержание олигосахаридов.
ПРИМЕР 5
Сравнительный ферментативный гидролиз биомассы, содержащей олигосахариды сои, в процессе лабораторного масштаба
В этом примере проиллюстрирован эффект разложения олигосахаридов а-галактозидазой при параметрах процесса (температуре и сухому веществу) по настоящему изобретению по сравнению с таковыми из WO 2009/143591.
В WO 2009/143591 заявлено содержание воды максимум 35% или лучше 30% или еще лучше 25%. Отмечено, что оптимальная температура для ферментативного гидролиза составляет между 60 и 80°С.
5.1 Материалы и методы:
Ферментативный гидролиз олигосахаридов стахиоза и раффиноза проводился на 10 г биомассы обезжиренной сои и муке соевых бобов с полным содержанием жиров и воды, содержащей
фермент а-галактозидазу, в количестве, необходимом для достижения определенного содержания сухого вещества (СВ) в смеси и определенной концентрации фермента.
Смесь перемешивали для обеспечения гомогенности.
Ферменты, использовавшиеся в различных концентрациях в зависимости от количества сухого вещества в обезжиренной сое или в муке из соевых бобов, являются коммерчески доступными от Advanced Enzyme Technologies, Махарастра, Индия, производимыми под торговой маркой SEBSoy, и а-галактозида была от Enzyme Development Corporation (EDC) New York, USA.
Активность ферментативных препаратов была
стандартизирована к 5000 ед/г.
Ферментативный гидролиз проводили в малых стеклянных контейнерах при 55°С и 70°С в течение от 4 до 16 часов, с последующей обработкой нагреванием до 10 0°С с целью инактивации фермента.
После того, как ферментативный гидролиз был остановлен, содержимое растворимых углеводов было экстрагировано путем перемешивания водной суспензионной взвеси 10% СВ в течение 30 минут, с последующим центрифугированием в течение 10 минут при ЗОООхд.
Содержание моно- и олигосахаридов в водных экстрактах биомассы было проанализировано тонкослойной хроматографией на силикагель 60 пластинках для ТСХ (Merck). Различные компоненты были подсчитаны путем сравнения со стандартами с известной концентрацией. (Carbohydrate analysis - practical approach; I RL Press, Oxford. Ed. M.F. Chaplan & J.F. Kennedy, 1986).
5.2 Результаты:
А. Параметры настоящего изобретения: СВ 45%, температура 55°С и время реакции 16 часов
Биомасса
Фермент
стахиоза
Раффиноза
Стахиоза + Раффиноза
Снижение олигосахаридов
в %
Обезжиренная соя
6, 0%
3,0%
9,0%
Обезжиренная соя
0, 05% SEBSoy
<0,25%
0,75%
<1, 0%
> 89
Обезжиренная соя
0, 05% EDC
<0,25%
0,5%
<0,75%
> 92
Соя с полным
содержанием
жира
5,0%
2,0%
7,0%
Соя с полным
содержанием
жира
0, 05% SEBSoy
<0,25%
0,5%
<0,75%
> 89
Соя с полным
содержанием
жира
0, 05% EDC
<0,25%
<0,25%
<0, 5%
> 92
Из результатов можно увидеть, что при параметрах процесса по настоящему изобретению разложение олигосахаридов в биомассе составляет более чем 8 9% после времени реакции 16 часов при дозе фермента 0,05%.
В. Параметры настоящего изобретения: СВ 45%, температура 55°С и время реакции 4 часа
Биомасса
Фермент
стахиоза
Раффиноза
Стахиоза + Раффиноза
Снижение олигосахаридов
в %
Обезжиренная
6, 0%
3,0%
9,0%
соя
Обезжиренная
0,25%
<0,25%
<0,25%
<0, 5%
> 94
соя
SEBSoy
Обезжиренная
0,25%
<0,25%
<0,25%
<0, 5%
> 94
соя
EDC
Соя с полным
5,0%
2,0%
7,0%
содержанием
жира
Соя с полным
0,25%
<0,25%
<0,25%
<0, 5%
> 93
содержанием
SEBSoy
жира
Соя с полным
содержанием
жира
0,25% EDC
<0,25%
<0,25%
<0, 5%
> 93
Из результатов можно увидеть, что при параметрах процесса по настоящему изобретению расщепление олигосахаридов в биомассе составляет более чем 93% после времени реакции 4 часа при дозе
фермента 0,25%.
С. Параметры WO 2009/143591: СВ 70%, температура 70°С и время реакции 4 часа
Биомасса
Фермент
стахиоза
Раффиноза
Стахиоза +
Раффиноза
Снижение олигосахаридов
в %
Обезжиренная соя
6, 0%
3,0%
9,0%
Обезжиренная соя
0,25% SEBSoy
4,0%
3,0%
7,0%
Обезжиренная соя
0,25% EDC
2^5%
3,0%
Соя с полным
содержанием
жира
5,0%
2,0%
7,0%
Соя с полным
содержанием
жира
0,25% SEBSoy
3,0%
2^5%
Соя с полным
содержанием
жира
0,25% EDC
3,0%
2,0%
5,0%
Из результатов можно увидеть, что при параметрах процесса по WO 2009/143591 расщепление олигосахаридов в биомассе составляет в интервале 21-39% после времени реакции 4 часа при дозе фермента 0,25%.
Р. Параметры WO 2009/143591: СВ 70%, температура 70°С и время реакции 16 часов
Биомасса
Фермент
стахиоза
Раффиноза
Стахиоза +
Раффиноза
Снижение олигосахаридов в %
Обезжиренная соя
6, 0%
3,0%
9,0%
Обезжиренная соя
0, 05% SEBSoy
6, 0%
3,0%
9,0%
Обезжиренная соя
0, 05% EDC
3^5%
3,0%
6, 5%
Соя с полным
содержанием
жира
5,0%
2,0%
7,0%
Соя с полным
содержанием
жира
0, 05% SEBSoy
5,0%
2,0%
7,5%
Соя с полным
содержанием
жира
0, 05% EDC
4,0%
2,0%
6, 0%
Из результатов можно увидеть, что при параметрах процесса по WO 2009/143591 расщепление олигосахаридов в биомассе составляет в интервале 0-28% после времени реакции 16 часов при дозе фермента 0,05%.
5.3 Заключение:
Из результатов является очевидным, что параметры процесса, используемые в WO 2009/143591 (температура и содержание сухого вещества), не могут приводить к трансформации 80% или более олигосахаридов, представленных в биомассе, происходящей из сои; таким образом, является невозможным достичь того же высокого уровня расщепления на перевариваемые моно- и дисахариды, который может быть получен способом по изобретению.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ изготовления твердого био-продукта, в котором по
меньшей мере 8 0% исходного содержания растительных трудно
перевариваемых олигосахаридов является расщепленным до
перевариваемых моно- и дисахаридов, включающий следующие шаги:
1) предоставление смеси перемолотой, флопьевидной или каким-либо другим образом измельченной биомассы, содержащей олигосахариды и, факультативно, полисахариды, и дополнительно содержащей белковые части растений, воду и один или более ферментативных препаратов, содержащих а-галактозидазу(ы);
2) проведение реакции в смеси, полученной в шаге (1), при условиях постоянного перемешивания и при условиях, когда содержание воды в исходной смеси не превышает 65% по весу, в течение 0,15-36 часов при температуре примерно 20-65°С;
3) инкубация прореагировавшей смеси из шага (2) при температуре и в течение периода времени, которые инактивируют указанную а-галактозидазу(ы).
2. Способ по п.1, дополнительно включающий добавление
грибка и/или бактерии к указанной биомассе в количестве,
которое приводит к соотношению сухого веса грибка/бактерии к
указанной биомассе от 1:2 до 1:400, где указанное инкубирование
в шаге (3) проводится при температуре и в период времени,
которые инактивируют вышеуказанную а-галактозидазу(ы) и грибки
и/или бактерии.
3. Способ по п.2, где указанное прохождение реакции в шаге
(2) выполнено в анаэробных и/или аэробных условиях.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов формулы
изобретения, когда количество указанного а-галактозидазного
препарата (ов) составляет от 0,001 до 1,0% по весу от сухого
вещества биомассы в исходной смеси, где указанный а-
галактозидазный препарат(ы) имеет активность 5000 а-
галактозидазных ед/г ферментативного продукта, и/или указанная
реакция в шаге (2) выполняется при содержании воды в исходной
смеси от 30 до 65% по весу.
5. Способ по любому из п.п. 1-4, дополнительно включающий
такое условие, при котором названную реакцию в шаге (2) выполняют в одном или более не-вертикальных, взаимосвязанных лопастных винтовых конвейерах или непрерывном винтовом конвейере с входными устройствами для реакционной смеси и добавок и выходными устройствами для продукта, а также средствами контроля скорости вращения, температуры и рН, или в вертикальной винтовой мешалке, например, миксере Наута.
6. Способ по п.5, где названный непрерывный винтовой конвейер является факультативно модифицированным типом однолопастного или многолопастного винтового или пересеченного винтового конвейера, предназначенным для транспортировки реакционной смеси и, в то же время, подъема материала таким образом, что он транспортируется и встряхивается без уплотнения.
7. Способ по любому из п.п. 1-6, где одна или более технологических добавок, таких как продукты из хмеля, содержащие а- и р-кислоты из хмеля, были добавлены в любом из шагов (1) или (2).
8. Способ по любому из п. п. 2-7, где названный грибок и/или бактерия являются живыми дрожжами, отобранными из штаммов Saccharomyces cerevisiae, включая истощенные пивные дрожжи и истощенные винокуренные дрожжи и истощенные дрожжи от винного производства и хлебопекарные дрожжи, а также штаммов дрожжей, ферментирующих С5 сахара.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, где названные белковые части растений являются бобовыми, такими как соя, бобы, горох, люпин и/или зерновыми, такими как пшеница, и/или семенами, такими как рапсовое семя, и/или травами, чьи растительные части могут быть обезжирены.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, где названная биомасса дополнительно содержит масла и жиры, например из семян масличных растений, например, семян рапса и сои.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, где биопродукт, полученный в шаге (3), высушен до содержания воды не более чем 10% по весу.
10.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, где реакция смеси в шаге (2) проводится при 2 0-55°С.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов формулы изобретения, где количество указанного а-галактозидазного препарата (ов) составляет от 0,25 до 1,0% по весу от сухого вещества биомассы в исходной смеси, где указанный а-галактозидазный препарат(ы) имеет активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта, и указанная реакция в шаге (2) выполняется в течение 4-3 6 часов при температуре 30-60°С.
14. Способ по любому из п. п. 1-12, где количество указанного а-галактозидазного препарата(ов) составляет от 0,25 до 1,0% по весу от сухого вещества биомассы в исходной смеси, где указанный а-галактозидазный препарат(ы) имеет активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта, и указанная реакция в шаге (2) выполняется в течение 4-36 часов при температуре 50-60°С.
15. Способ по любому из п. п. 1-12, где количество указанного а-галактозидазного препарата(ов) составляет от 0,01 до 1,0% по весу от сухого вещества биомассы в исходной смеси, где указанный а-галактозидазный препарат(ы) имеет активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта, и указанная реакция в шаге (2) выполняется в течение 8-36 часов при температуре 50-60°С.
16. Способ по любому из п. п. 1-12, где количество указанного а-галактозидазного препарата(ов) составляет от 0,05 до 1,0% по весу от сухого вещества биомассы в исходной смеси, где указанный а-галактозидазный препарат(ы) имеет активность 5000 а-галактозидазных ед/г ферментативного продукта, реакция в шаге (2) выполняется при условиях, где содержание воды в исходной смеси составляет от 4 0 до 65%, и при температуре 50-60°С.
17. Способ по любому из п. п. 2-16, где грибок и/или бактерия являются живыми дрожжами, добавленными в количестве 0,25-10%.
10.
18. Способ по любому из предшествующих пунктов формулы изобретения, выполненный как серийное, серийное с подпиткой или непрерывное производство.
19. Твердый био-продукт, получаемый в процессе по любому из п.п. 13-18 формулы изобретения.
20. Твердый био-продукт, получаемый в процессе по
настоящему изобретению по любому из п.п. 1-18 формулы
изобретения, содержащий растительные белки в количестве
приблизительно до 60% по весу и, факультативно, глицериды в
количестве до 25% от веса сухого вещества.
21. Твердый био-продукт по п.20, содержащий растительные белки в количестве меньше, чем примерно 60% по весу.
22. Твердый био-продукт, получаемый по любому из п.п. 2-18 формулы изобретения, содержащий растительные белки в количестве приблизительно до 75% по весу и, факультативно, глицериды в количестве до 25% от веса сухого вещества.
23. Твердый био-продукт по любому из п.п. 19-22, в котором общее количество раффинозы, стахиозы и вербаскозы составляет менее чем 8% по весу; например, менее чем 5%, по весу или менее чем 2% по весу.
24. Твердый био-продукт по любому из п.п. 19-2 3, в котором общее количество раффинозы составляет менее чем 3,0% по весу; например менее чем 2%, менее чем 1,5%, менее чем 1%, менее чем 0,75%, менее чем 0,5% или менее чем 0,25%.
25. Твердый био-продукт по любому из п.п. 19-2 4, в котором общее количество стахиозы составляет менее чем 1,0%, например, менее чем 0,75%, менее чем 0,5% или менее чем 0,25%.
26. Применение био-продукта по любому из п. п. 19-2 5 в процессированном пищевом продукте для употребления человеком и/или животными или в качестве ингредиента, использующегося в пищевом или кормовом продукте, или в качестве ингредиента косметического или фармацевтического продукта или пищевой добавки.
27. Пищевой, кормовой, косметический или фармацевтический продукт или пищевая добавка, содержащие от 1 до 99% по весу твердого био-продукта по любому из п.п. формулы изобретения.
По доверенности