BE1029437A1

BE1029437A1 - Scheiding van moedermelkoligosachariden uit een fermentatiebouillon

Info

Publication number: BE1029437A1
Application number: BE20225468A
Authority: BE
Inventors: Nikolay Khanzhin; Pierre Chassagne
Original assignee: Dsm Ip Assets Bv
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2022-06-14
Publication date: 2022-12-21
Also published as: WO2022263426A1; BE1029437B1; EP4355465A1

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een methode voor de terugwinning en de zuivering van een neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide (HMO) uit een fermentatiebouillon, die bestaat uit de scheiding van de fermentatiebouillon om een gescheiden HMO-bevattende stroom en een biomassa-afvalstroom te vormen, de zuivering van de HMO-bevattende stroom door nanofiltratie, de zuivering van de HMO-bevattende stroom met een zuur kationenwisselaarshars, de concentratie van de gezuiverde HMO-bevattende stroom en de droging van de gezuiverde HMO-bevattende stroom om een gestolde neutrale of gesialyleerde HMO te verkrijgen. Bovendien heeft de uitvinding ook betrekking op een neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide, verkregen volgens de methode van de uitvinding, en op het gebruik ervan in levensmiddelen, voeder en medische toepassingen.

Description

' BE2022/5468

SCHEIDING VAN MOEDERMELKOLIGOSACHARIDEN UIT EEN FERMENTATIEBOUILLON

GEBIED VAN DE UITVINDING De uitvinding heeft betrekking op de scheiding en de isolatie van neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosachariden (HMO's) uit een reactiemengsel waarin ze zijn geproduceerd.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING In de afgelopen decennia is de interesse in de bereiding en commercialisering van moedermelkoligosachariden (HMO's) gestaag toegenomen. Het belang van HMO's houdt rechtstreeks verband met hun unieke biologische activiteiten. Daarom zijn HMO's belangrijke potentiële producten voor voedings- en therapeutische doeleinden geworden. Er werd dan ook gezocht naar goedkope manieren om HMO's industrieel te produceren. Tot vandaag zijn de structuren van meer dan 140 HMO's bepaald en waarschijnlijk zijn er aanzienlijk meer aanwezig in moedermelk (Urashima et al.: Milk oligosaccharides, Nova Biomedical Books, 2011; Chen Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 72, 113 (2015)). De HMO's bevatten een lactosedeel (GalB1-4Glc) aan het reducerende uiteinde en kunnen worden verlengd met een N-acetylglucosaminedeel of een of meerdere N-acetyllactosaminedelen (GalB1-4GIcNAc) en/of een lacto-N-biosedeel (GalB1-3GlcNAc). Lactose en de N- acetyllactosaminyl- of lacto-N-biosylderivaten van lactose kunnen verder worden gesubstitueerd met een of meerdere fucose- en/of siaalzuurresiduen of lactose kan worden gesubstitueerd met een extra galactose om de tot dusver bekende HMO's te verkrijgen. De inspanningen voor de ontwikkeling van processen voor de synthese van HMO's, inclusief gesialyleerde HMO's, zijn in de laatste tien jaar sterk toegenomen wegens hun rol in talrijke menselijke biologische processen. In dit verband zijn processen ontwikkeld voor de productie van HMO's door microbiële fermentaties, enzymatische processen, chemische syntheses of combinaties van deze technologieën. De directe fermentatieve productie van HMO's, vooral van HMO's die een trisacharide zijn, is onlangs in de praktijk gebracht (Han et al. Biotechnol. Adv. 30, 1268 (2012) en hierin aangegeven referenties). Bij een dergelijke fermentatietechnologie werd een recombinant Æ.

coli-systeem gebruikt waarbij een of meerdere types glycosyltransferases afkomstig van virussen of bacteriën zijn gecoëxpresseerd om exogeen toegevoegde lactose te glycosyleren, die is geïnternaliseerd door de LacY-permease van de Æ. coli. Het gebruik van een recombinante glycosyltransferase, voornamelijk reeksen van recombinante glycosyltransferasen voor de productie van oligosachariden met vier of meer monosacharide-

° BE2022/5468 eenheden, heeft echter altijd geleid tot de vorming van bijproducten, wat resulteert in een complex mengsel van oligosachariden in de fermentatiebouillon. Verder bevat een fermentatiebouillon onvermijdelijk een uitgebreid gamma van niet-oligosacharidestoffen zoals cellen, celfragmenten, eiwitten, erwitfragmenten, DNA, DNA-fragmenten, endotoxinen, gekarameliseerde bijproducten, mineralen, zouten of andere geladen moleculen. Daarom is het een bijzondere uitdaging om neutrale of gesialyleerde HMO's uit een complexe matrix zoals een fermentatiebouillon te isoleren.

Voor de scheiding van HMO's van koolhydraatbijproducten en andere verontreinigende bestanddelen werd een behandeling met actieve koolstof in combinatie met een gelfiltratiechromatografie voorgesteld als een voorkeursmethode (WO 01/04341, EP-A- 2479263, Dumon et al. Glycoconj. J. 18, 465 (2001), Priem et al. Glycobiology 12, 235 (2002), Drouillard et al. Angew. Chem. Int. Ed. 45, 1778 (2006), Gebus et al. Carbohydr. Res. 361, 83 (2012), Baumgärtner et al. ChemBioChem 15, 1896 (2014)). Hoewel gelfiltratiechromatografie een geschikte methode is voor in het laboratorium, kan die niet efficiënt worden opgeschaald voor industriële productie. EP-A-2896628 beschrijft een proces voor de zuivering van 2'-FL uit een fermentatiebouillon verkregen door microbiële fermentatie, dat uit de volgende stappen bestaat: ultrafiltratie, harschromatografie met sterke kationenwisseling (H*-vorm), neutralisatie, harschromatografie met sterke anionenwisseling (acetaatvorm), neutralisatie, behandeling met actieve koolstof, elektrodialyse, tweede harschromatografie met sterke kationenwisseling (H*- of Na*-vorm), tweede harschromatografie met sterke anionenwisseling (Cl-vorm), tweede behandeling met actieve koolstof, optionele tweede elektrodialyse en steriele filtratie. Een dergelijk zuiveringsproces is intrinsiek beperkt tot neutrale moedermelkoligosachariden. WO 2017/182965 en WO 2017/221208 beschrijven een proces voor de zuivering van LNT of LNnT uit fermentatiebouillon bestaande uit ultrafiltratie, nanofiltratie, behandeling met actieve koolstof en behandeling met hars met sterke kationenwisseling (H”-vorm) gevolgd door hars met zwakke anionenwisseling (basevorm). WO 2015/188834 en WO 2016/095924 beschrijven de kristallisatie van 2'-FL uit een gezuiverde fermentatiebouillon, waarbij de zuivering bestaat uit ultrafiltratie, nanofiltratie, behandeling met actieve koolstof en behandeling met hars met sterke kationenwisseling (H*- vorm) gevolgd door zwak basisch hars (basevorm). Eerdere documenten beschreven zuiveringsmethoden die zijn uitgewerkt voor fermentatiebouillons met een laag lactosegehalte of zonder lactose. Volgens deze procedures is lactose die tijdens de fermentatieve productie van een neutrale HMO in overmaat is

> BE2022/5468 toegevoegd, na voltooiing van de fermentatie in situ gehydrolyseerd door de werking van een B-galactosidase, wat leidt tot een bouillon die in wezen geen residuele lactose meer bevat.

Overeenkomstig beschrijft WO 2012/112777 een reeks stappen om 2'-FL te zuiveren, bestaande uit centrifugeren, het vastleggen van de oligosacharide op koolstof gevolgd door elutie en flashchromatografie op ionenwisselingsmiddelen.

WO 2015/106943 beschrijft de zuivering van 2'-FL bestaande uit ultrafiltratie, chromatografie met hars met sterke kationenwisseling (H'-vorm), neutralisatie, chromatografie met hars met sterke anionenwisseling (Cl-vorm), neutralisatie, nanofiltratie/diafiltratie, behandeling met actieve koolstof, elektrodialyse, facultatieve tweede chromatografie met hars met sterke kationenwisseling (Na*-vorm), tweede chromatografie met hars met sterke anionenwisseling (CI-vorm), tweede behandeling met actieve koolstof, optionele tweede elektrodialyse en steriele filtratie.

WO 2019/063757 beschrijft een proces voor de zuivering van een neutrale HMO, bestaande uit het scheiden van biomassa uit fermentatiebouillon en behandeling met een kationenwisselingsmateriaal, een anionenwisselingsmateriaal en een kationenwisselingsadsorptiehars.

Antoine et al.

Angew.

Chem.

Int.

Ed. 44, 1350 (2005) en US 2007/0020736 beschreven de productie van 3'-SL en bijbehorende di- en trigesialyleerde lactoses door een genetisch gemodificeerde Æ. coli; de bouillon met ca. 0,8 mM 3'-SL werd als volgt behandeld: adsorptie van de producten uit het gecentrifugeerde supernatans op houtskool/celiet, wegspoelen van de in water oplosbare zouten met gedestilleerd water, elueren van de verbindingen met gradiënt waterig ethanol, scheiding van de gesialyleerde producten op een Biogel-kolom en ontzouten, wat leidde tot 49 mg 3'-SL uit 1 liter bouillon.

WO 01/04341 en Priem et al.

Glycobiology 12, 235 (2002) beschreven de productie van 3'-SL door een genetisch gemodificeerde Æ. coli; 3'- SL werd geïsoleerd door de volgende opeenvolging van bewerkingen: warmtepermeabilisatie van de producerende cellen gevolgd door centrifugatie, adsorptie van het product uit het supernatans op houtskool/celiet, wegspoelen van de in water oplosbare zouten met gedestilleerd water, elueren van de verbinding met gradiënt waterig ethanol, binden van de verbinding aan een sterke anionenwisselaar in HCO:'-vorm, elutie van de verbinding met een lineaire gradiënt NaHCO:-oplossing, vervolgens verwijdering van het natriumbicarbonaat met een kationenwisselaar (in H”-vorm), wat leidde tot geïsoleerd 3'-SL met een zuiveringsrendement van 49 %. WO 2007/101862 en Fierfort et al.

J.

Biotechnol. 134, 261 (2008) beschreven een alternatieve verwerkingsprocedure van een 3'-SL fermentatiebouillon.

De procedure bestaat uit de volgende stappen: warmtepermeabilisatie van de producerende cel, centrifugatie, aanpassing van de pH van het extracellulaire tot 3,0 door de toevoeging van een hars met sterke kationenwisseling in zuurvorm, verwijdering van de neergeslagen eiwitten door centrifugatie, aanpassing van de pH van het supernatans aan 6,0 door de toevoeging van een zwakke anionenwisselaar in basevorm, binding van de sialyllactose aan een anionenwisselaar in HCO3’-vorm, spoeling met gedestilleerd water, elutie van de verbinding met een continue gradiënt NaHCO:-oplossing, verwijdering van het natriumbicarbonaat met een kationenwisselaar (in H”-vorm) tot pH 3,0 is bereikt, vervolgens aanpassing van de pH tot 6,0 met NaOH.

Met de bovenstaande zuivering kon 15 g 3'-SL worden geïsoleerd uit 1 liter bouillon met 25,5 g 3'-SL.

Drouillard et al.

Carbohydr.

Res. 345, 1394 (2010)) paste de bovenstaande procedure van Fierfort toe op een fermentatiebouillon met 6'-SL (11 g/l) en een beetje 6,6'-disialyllactose (DSL) en isoleerde zo 3,34 g 6'-SL + DSL in een verhouding van 155/86. WO 2006/034225 beschrijft twee alternatieve zuiveringen van 3'-SL uit een producerende fermentatiebouillon.

Volgens de eerste procedure werd het lysaat van de kweek verdund met gedestilleerd water en geroerd met actieve koolstof/celiet.

Het influent werd met water gespoeld, waarna het product met waterig ethanol van de houtskool/celiet werd geëlueerd.

Volgens de tweede methode werden de kweekcellen warmtebehandeld en werden de neergeslagen vaste deeltjes door centrifugatie van het supernatans gescheiden.

Het resulterende supernatans werd door een microfilter geleid, het permeaat werd door een 10 kDa-membraan geleid en vervolgens nanogefiltreerd.

Het resulterende retentaat werd vervolgens gediafiltreerd om het uiteindelijke monster te verzamelen.

Beide zuiveringsmethoden zorgden voor 90-100 mg 3'-SL uit 1 liter fermentatiebouillon.

Gilbert et al.

Nature Biotechnol. 16, 769 (1998) en WO 99/31224 beschrijven de enzymatische productie van 3'-SL vanaf lactose, siaalzuur, fosfoenolpyruvaat, ATP en CMP met behulp van een CMP-Neu5Ac synthetase/a-2,3-sialyltransferase fusie-eiwitextract.

Het product werd gezuiverd door een opeenvolging van ultrafiltratie (3000 MWCO), C18 omgekeerde-fasechromatografie, nanofiltratie/diafiltratie bij pH = 3 en pH = 7, aanzuring met een hars met sterke kationenwisseling (H”), neutralisatie met NaOH-oplossing en ontkleuring met actieve koolstof.

WO 2009/113861 beschrijft een proces voor de isolatie sialyllactose uit een ontvette en eiwitvrije melkstroom, bestaande uit een contact van deze melkstroom met een eerste anionenwisselaarshars in vrije basevorm en met een vochtgehalte van 30-48 %, zodat de negatief geladen mineralen aan het hars gebonden zijn en de sialyllactose niet, gevolgd door een behandeling met een tweede anionenwisselaarshars in vrije basevorm, van het macroporeuze of geltype, met een vochtgehalte tussen 50 en 70 %, zodat de sialyllactose aan

> BE2022/5468 het hars wordt gebonden.

Bij dit proces is de sialyllactose bevattende stroom redelijk verdund (een concentratie van enkele honderden ppm) en is de terugwinning van sialyllactose uit het eerste hars matig.

WO 2017/152918 beschrijft een methode voor het verkrijgen van een gesialyleerd oligosacharide uit een fermentatiebouillon, waarin dit gesialyleerd oligosacharide wordt geproduceerd door het kweken van een genetisch gemodificeerd micro-organisme dat in staat is om dit gesialyleerd oligosacharide te produceren uit een geïnternaliseerde koolhydraatprecursor, bestaande uit de volgende stappen: 1) ultrafiltratie (UF), ii) nanofiltratie (NF), 111) optionele behandeling met actieve koolstof, en iv) behandeling van de bouillon met een hars met sterke anionenwisseling en/of een kationenwisselaarshars.

EP-A-3456836 beschrijft een methode voor de scheiding van een gesialyleerd oligosacharide uit een waterig medium, waarbij de methode bestaat uit een behandeling van een waterige oplossing die dit gesialyleerd oligosacharide bevat, met minstens twee soorten ionenwisselaarshars, waarvan de ene een sterk anionenwisselaarshars in Cl-vorm en de andere een sterk kationenwisselaarshars is.

WO 2019/043029 beschrijft een methode voor de zuivering van gesialyleerde oligosachariden die zijn geproduceerd door microbiële fermentatie of in vitro biokatalyse, waarbij de methode bestaat uit de volgende stappen: 1) de scheiding van biomassa uit de fermentatiebouillon, 11) de verwijdering van kationen uit de fermentatiebouillon of het reactiemengsel, iii) de verwijdering van anionische onzuiverheden uit de fermentatiebouillon of het reactiemengsel, en iv) de verwijdering van verbindingen met een lager molecuulgewicht dan dat van het te zuiveren gesialyleerde oligosacharide uit de fermentatiebouillon of het reactiemengsel.

WO 2019/2291 18 beschrijft een methode voor de zuivering van een sialyllactose uit andere koolhydraten, waarbij de sialyllactose wordt geproduceerd door fermentatie, bestaande uit: a) de scheiding van de celmassa met ultrafiltratie, b) de behandeling met een sterk kationische ionenwisselaar, gevolgd door de behandeling van het filtraat met een sterk anionische ionenwisselaar (Cl’-vorm), c) eerste nanofiltratie, d) tweede nanofiltratie,

° BE2022/5468 e) elektrodialyse, f) omgekeerde osmose, g) behandeling met actieve koolstof, h) steriele filtratie, en 1) sproeidroging. Er is echter behoefte aan alternatieve en/of verbeterde procedures voor de isolatie en zuivering van neutrale of gesialyleerde HMO's uit niet-koolhydraatbestanddelen van de fermentatiebouillon waarin ze zijn geproduceerd, met name procedures die geschikt zijn voor industriële schaal, om het terugwinningsrendement van de neutrale of gesialyleerde HMO's te verbeteren en/of de geavanceerde methoden te vereenvoudigen terwijl de zuiverheid van de neutrale of gesialyleerde HMO's minstens behouden blijft en bij voorkeur wordt verbeterd. Bovendien leiden dergelijke alternatieve zuiveringsprocedures bij voorkeur tot gezuiverde neutrale of gesialyleerde HMO's die vrij zijn van eiwitten en recombinant materiaal afkomstig van de gebruikte recombinante microbiële stammen, en die dus zeer geschikt zijn voor gebruik in levensmiddelen, medische levensmiddelen en voedertoepassingen.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING De uitvinding heeft betrekking op een methode voor de terugwinning en de zuivering van een neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide (HMO) uit een fermentatiebouillon, die bestaat uit de volgende stappen: I de scheiding van de fermentatiebouillon om een gescheiden HMO-bevattende stroom en een biomassa-afvalstroom te vormen; II. de zuivering van de gescheiden HMO-bevattende stroom; door nanofiltratie/diafiltratie en vervolgens door een behandeling met zuur kationenwisselaarshars of door een behandeling met zuur kationenwisselaarshars en vervolgens door nanofiltratie/diafiltratie; II. de optionele concentratie van de gezuiverde HMO-bevattende stroom; en IV. de droging van de gezuiverde HMO-bevattende stroom om een gestolde neutrale of gesialyleerde HMO te verkrijgen. In een ander aspect heeft de uitvinding betrekking op een neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide, verkregen volgens de methode van de uitvinding. Een ander aspect van de uitvinding heeft betrekking op een neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide, verkregen volgens de methode van de uitvinding, voor gebruik in de geneeskunde.

Een ander aspect van de uitvinding heeft betrekking op het gebruik van een neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide, verkregen volgens de methode van de uitvinding, voor voedings- en/of voedertoepassingen. Een ander aspect van de uitvinding heeft betrekking op een voedingsmiddel of cosmetisch product dat de neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide bevat, verkregen volgens de methode van de uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

1. Termen en definities De term ”fermentatiebouillon”, zoals gebruikt in deze specificatie, verwijst naar een product verkregen door de fermentatie van het microbiële organisme. Het fermentatieproduct omvat dus cellen (biomassa), het fermentatiemedium, zouten, residueel substraatmateriaal en alle moleculen/bijproducten die tijdens de fermentatie ontstaan, zoals de gewenste neutrale of gesialyleerde HMO's. Na elke stap van de zuiveringsmethode worden een of meerdere bestanddelen van het fermentatieproduct verwijderd, wat leidt tot meer gezuiverde neutrale of gesialyleerde HMO's. De term ”monosacharide” duidt op een suiker met 5-9 koolstofatomen, zijnde een aldose (bijv. D-glucose, D-galactose, D-mannose, D-ribose, D-arabinose, L-arabinose, D-xylose enz.), een ketose (bijv. D-fructose, D-sorbose, D-tagatose enz. ), een deoxysuiker (bijv. L- rhamnose, L-fucose enz.), een deoxyaminosuiker (bijv. N-acetylglucosamine, N- acetylmannosamine, N-acetylgalactosamine enz.), een ureumzuur, een ketoaldonzuur (bijv. siaalzuur) of equivalenten daarvan. De term ”disacharide” betekent een koolhydraat bestaande uit twee monosacharide-eenheden die via een interglycosidebinding met elkaar zijn verbonden. De term ”trioligosacharide” of hoger betekent een suikerpolymeer dat bestaat uit minstens drie, bij voorkeur drie tot acht, en bij voorkeur drie tot zes monosacharide-eenheden (vide supra). De oligosacharide kan een lineaire of vertakte structuur hebben die monosacharide- eenheden bevat die via een interglycosidebinding met elkaar zijn verbonden. De term ”moedermelkoligosacharide” of ”HMO” betekent een complex koolhydraat dat voorkomt in moedermelk (Urashima et al.: Milk Oligosaccharides, Nova Medical Books, NY, 2011; Chen Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 72, 113 (2015)). De HMO's hebben een kernstructuur bestaande uit een lactose-eenheid aan het reducerende uiteinde die wordt verlengd 1) door een B-N-acetyl-glucosaminylgroep of ii) door een of meerdere B-N-acetyl- lactosaminyl- en/of een of meerdere B-lacto-N-biosyl-eenheden. De kernstructuren kunnen worden gesubstitueerd door een a-L-fucopyranosyl- en/of een a-N-acetyl-neuraminyl (sialyl)-

° BE2022/5468 deel. In dit verband zijn de niet-zure (of neutrale) HMO's vrij van een sialylresidu en hebben de zure HMO's minstens één sialylresidu in hun structuur. De niet-zure (of neutrale) HMO's kunnen gefucosyleerd of niet-gefucosyleerd zijn. Voorbeelden van dergelijke neutrale niet- gefucosyleerde HMO's zijn lacto-N-triose II (LNTri, GlcNAc{(B1-3)Gal(B1-4)Glc), lacto-N- tetraose (LNT), lacto-N-neotetraose (LNnT), lacto-N-neohexaose (LNnH), para-lacto-N- neohexaose (pLNnH), para-lacto-N-hexaose (pLNH) en lacto-N-hexaose (LNH). Voorbeelden van neutrale gefucosyleerde HMO's zijn 2'-fucosyllactose (2'-FL), lacto-N- fucopentaose I (LNFP-I), lacto-N-difucohexaose I (LNDFH-I), 3-fucosyllactose (3-FL), difucosyllactose (DFL), lacto-N-fucopentaose II (LNFP-H), lacto-N-fucopentaose III (LNFP- III), lacto-N-difucohexaose III (LNDFH-III), fucosyl-lacto-N-hexaose II (FLNH-II), lacto-N- fucopentaose V (LNFP-V), lacto-N-difucohexaose II (LNDFH-H), fucosyl-lacto-N-hexaose I (FLNH-I), fucosyl-para-lacto-N-hexaose I (FPLNH-I), fucosyl-para-lacto-N-neohexaose II (F-pLNnH II) en fucosyl-lacto-N-neohexaose (FLNnH). Voorbeelden van zure HMO's zijn 3'- sialyllactose (3'-SL), 6'-sialyllactose (6'-SL), 3-fucosyl-3'-sialyllactose (FSL), LST a, fucosyl- LST a (FLST a), LST b, fucosyl-LST b (FLST b), LST c fucosyl-LST c (FLST c), sialyl-LNH (SLNH), sialyl-lacto-N-hexaose (SLNH), sialyl-lacto-N-neohexaose I (SLNH-I), sialyl-lacto- N-neohexaose II (SLNH-IT) en disialyl-lacto-N-tetraose (DSLNT).

De term ”sialyl” of ”sialyldeel” duidt op het glycosylresidu van siaalzuur (N-acetyl- neuraminezuur, NeuSAc), bij voorkeur verbonden met een a-binding: to Pp! COOH HO Ho De term ”fucosyl” betekent een L-fucopyranosylgroep, bij voorkeur verbonden met een a- interglycosidebinding: 27 OH où ”N-acetyl-glucosaminyl” betekent een N-acetyl-2-amino-2-deoxy-D-glucopyranosylgroep (GlcNAc), bij voorkeur verbonden met een B-binding:

OH

O Le % NHAc

? BE2022/5468 ”N-acetyl-lactosaminyl” betekent het glycosylresidu van N-acetyl-lactosamine (LacNAc, GalpB1-4GIcNAc), bij voorkeur verbonden met een B-binding: oH OH

OH 0 oO

OH HO NHAc Verder betekent de term ”lacto-N-biosyl” het glycosylresidu van lacto-N-biose (LNB, GalpB1-3GlcNAc), bij voorkeur verbonden met een B-binding:

OH OH OH Cala

HO O

OH NHAC De term ”biomassa”, in de context van fermentatie, verwijst naar de gesuspendeerde, neergeslagen of onoplosbare materialen afkomstig van fermentatiecellen, zoals intacte cellen, ontregelde cellen, celfragmenten, eiwitten, eiwitfragmenten, polysachariden.

De term ”Brix” verwijst naar graden Brix, d.w.z. het suikergehalte van een waterige oplossing (g suiker in 100 g oplossing). In dit verband verwijst de Brix van de moedermelkoligosacharideoplossing van deze toepassing naar het totale koolhydraatgehalte van de oplossing, inclusief de moedermelkoligosachariden en de begeleidende koolhydraten. Brix wordt met een geijkte refractometer gemeten.

”Demineralisatie” betekent bij voorkeur een proces voor het verwijderen van mineralen of minerale zouten uit een vloeistof. In de context van deze uitvinding kan de demineralisatie plaatsvinden in de nanofiltratiestap, vooral wanneer die wordt gecombineerd met diafiltratie of door kation- en anionenwisselingsharsen te gebruiken (indien van toepassing).

De term ”eiwitvrij waterig medium” betekent bij voorkeur een waterig medium of een waterige bouillon, afkomstig van een fermentatie- of enzymatisch proces dat is behandeld voor de verwijdering van nagenoeg alle erwitten en peptiden, peptidefragmenten, RNA's en DNA's en endotoxinen en glycolipiden die de uiteindelijke zuivering van een of meerdere neutrale of gesialyleerde HMO's en/of een of meerdere bestanddelen ervan, met name het mengsel ervan, uit de fermentatiebouillon of het enzymatische procesmengsel zouden kunnen hinderen.

De term ”HMO-bevattende stroom” betekent een waterig medium dat neutrale of gesialyleerde HMO's bevat die zijn verkregen uit een fermentatieproces en dat is behandeld om gesuspendeerde deeltjes en verontreinigingen uit het proces te verwijderen, met name cellen, celbestanddelen, onoplosbare metabolieten en afval dat de uiteindelijke zuivering van een of meerdere hydrofiele oligosacharideneen, in het bijzonder een of meerdere neutrale of gesialyleerde HMO's en/of een of meerdere bestanddelen ervan, met name mengels ervan, zouden kunnen hinderen. De term ”biomassa-afvalstroom” betekent bij voorkeur gesuspendeerde deeltjes en verontreinigingen van het fermentatieproces, met name cellen, celbestanddelen, onoplosbare metabolieten en afval. De afstotingsfactor van een zout (in procent) wordt berekend als (1-kp/kr)-100, waarbij kp het geleidingsvermogen van het zout in het permeaat en kr het geleidingsvermogen van het zout in het retentaat is.

De afstotingsfactor van een koolhydraat (in procent) wordt berekend als (1-Cp/Cr)-100, waarbij Cp de concentratie van het koolhydraat in het permeaat en C: de concentratie van het koolhydraat in het retentaat is.

De term ”diafiltratie” verwijst naar de toevoeging van oplosmiddel (water) tijdens het membraanfiltratieproces. Als diafiltratie tijdens ultrafiltratie wordt toegepast, verbetert dit het rendement van de gewenste HMO in het permeaat. Als diafiltratie tijdens nanofiltratie wordt toegepast, verbetert dit de scheiding van kleinschalige onzuiverheden en zouten naar het permeaat. Het rendement van de opgeloste stof en dus de verrijking van het product kunnen worden berekend aan de hand van de formules die de professional kent op basis van de afstotingsfactoren en de relatieve hoeveelheid toegevoegd water.

De term ”concentreren”, zoals gebruikt in stap IIT) van de methode volgens de uitvinding, verwijst naar de verwijdering van vloeistof, meestal water, waardoor een hogere concentratie van de neutrale of gesialyleerde HMO in de gezuiverde HMO-bevattende productstroom ontstaat.

2. Methode voor de zuivering van neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosachariden uit een fermentatiebouillon De uitvinding heeft betrekking op een methode voor de terugwinning en de zuivering van een neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide (HMO) uit een fermentatiebouillon, die bestaat uit de volgende stappen: I de scheiding van de fermentatiebouillon om een gescheiden HMO-bevattende stroom en een biomassa-afvalstroom te vormen; II. de zuivering van de gescheiden HMO-bevattende stroom; door nanofiltratie (NF) of nanofiltratie/diafiltratie (NF/DF) en vervolgens door een behandeling met zuur kationenwisselaarshars of door een behandeling met zuur kationenwisselaarshars en vervolgens door NF/DF;

ll BE2022/5468 II. de optionele concentratie van de gezuiverde HMO-bevattende stroom; en IV. de droging van de gezuiverde HMO-bevattende stroom om een gestolde neutrale of gesialyleerde HMO te verkrijgen. Wanneer stap II) een behandeling met zuur kationenwisselaarshars en vervolgens NF/DF omvat, wordt de pH van het harseluaat met NaOH-oplossing bij voorkeur onder 5,0, bij voorkeur onder 4,5, bij voorkeur onder 4,0, maar bij voorkeur niet onder 3,0 gebracht voordat de NF/DF-stap wordt uitgevoerd. Bij voorkeur wordt de NF/DF bij een pH van minder dan 5,0, bij voorkeur minder dan 4,5, bij voorkeur minder dan 4,0, maar niet minder dan 3,0 uitgevoerd.

Bij voorkeur bestaat stap IT) uit twee NF/DF-stappen, meer bij voorkeur wordt de tweede NF/DF-stap bij een pH van minder dan 5,0, bij voorkeur minder dan 4,5, bij voorkeur minder dan 4,0, maar niet minder dan 3,0 uitgevoerd.

Bij voorkeur bestaat stap II) uit twee NF/DF-stappen, waarbij tussen de NF/DF-stappen een zuiveringsstap met zuur kationenwisselaarshars wordt uitgevoerd, meer bij voorkeur waarbij de tweede NF/DF-stap bij een pH van minder dan 5,0, bij voorkeur minder dan 4,5, bij voorkeur minder dan 4,0, maar niet minder dan 3,0 uitgevoerd.

In dit verband bestaat stap IT) van de methode bij voorkeur uit: Ila. de zuivering van de gescheiden HMO-bevattende stroom door nanofiltratie (NF) of nanofiltratie/diafiltratie (NF/DF); en IIb. een behandeling met zuur kationenwisselaarhars en vervolgens de zuivering door een nanofiltratiestap, bij voorkeur gecombineerd met diafiltratie, waarbij het nanofiltratiemembraan een molecuulgewicht cut-off (MWCO) van 500-3000 Da heeft, de actieve (top)laag van het membraan uit polyamide bestaat, het membraan een MgSO4-afstotingsfactor van ongeveer 50-90 % en een NaCl-afstotingsfactor van niet meer dan 50 % heeft, en de nanofiltratiestap zodanig wordt uitgevoerd dat de pH lager dan 5,0 is, bij voorkeur lager dan 4,5, bij voorkeur lager dan 4,0, maar bij voorkeur niet lager dan 3,0. Bij voorkeur omvat de methode van de uitvinding de volgende stappen: I. de scheiding van de fermentatiebouillon om een gescheiden HMO-bevattende stroom en een biomassa-afvalstroom te vormen; Ila. de zuivering van de gescheiden HMO-bevattende stroom door nanofiltratie (NF) of nanofiltratie/diafiltratie (NF/DF); en IIb. een behandeling met zuur kationenwisselaarhars en vervolgens de zuivering door een nanofiltratiestap, bij voorkeur gecombineerd met diafiltratie, waarbij het nanofiltrattemembraan een molecuulgewicht cut-off (MWCO) van 500-3000 Da heeft, de actieve (top)laag van het membraan uit polyamide bestaat, het membraan een MgSO4-afstotingsfactor van ongeveer 50-90 % en een NaCl-afstotingsfactor van niet meer dan 50 % heeft, en de nanofiltratiestap zodanig wordt uitgevoerd dat de pH lager dan 5,0 is, bij voorkeur lager dan 4,5, bij voorkeur lager dan 4,0, maar bij voorkeur niet lager dan 3,0. IL. de optionele concentratie van de gezuiverde HMO-bevattende stroom; en IV. de droging van de gezuiverde HMO-bevattende stroom om een gestolde neutrale of gesialyleerde HMO te verkrijgen, met optionele behandeling met actieve koolstof.

Bij voorkeur omvat stap IIb) hierboven de toevoeging van NaOH-oplossing aan het zure harseluaat zodat de pH voor de nanofiltratiestap op 3-5 wordt gebracht.

Bij voorkeur omvat de methode geen behandelingsstap met een basisch anionenwisselaarshars.

Bij voorkeur is een behandeling met basisch anionenwisselaarshars, uitgesloten van de methode volgens de uitvinding.

Bij voorkeur omvat de methode volgens deze uitvinding geen elektrodialysestap en geen behandelingsstap met een basisch anionenwisselaarshars.

In een uitvoering bestaat de methode volgens de uitvinding uit de stappen I), Ha), IIb), HT) en IV). Bij voorkeur worden de methodestappen I), Ila), Ib), HT) en IV) uitgevoerd in de opeenvolgende volgorde I), Ha), IIb), HT) en IV) zoals hierboven vermeld.

De fermentatiebouillon In een uitvoering werd de neutrale of gesialyleerde HMO in de fermentatiebouillon verkregen door het kweken van een genetisch gemodificeerd micro-organisme dat in staat is om deze neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide te produceren uit een geïnternaliseerde koolhydraatprecursor.

Bij voorkeur is het microbiële organisme een genetisch gemodificeerde bacterie of gist, zoals een Saccharomyces-stam, een Candida-stam, een Hansenula-stam, een Kluyveromyces-stam, een Pichia-stam, een Schizosaccharomyces-stam, een Schwanniomyces-stam, een Torulaspora-stam, een Yarrowia-stam of een Zygosaccharomyces-stam.

Nog meer bij voorkeur is de gist Saccharomyces cerevisiae, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces marxianus, Pichia pastoris, Pichia methanolica, Pichia stipites, Candida boidinii, Schizosaccharomyces pombe, Schwanniomyces occidentalis, Torulaspora delbrueckii, Yarrowia lipolytica,

Zygosaccharomyces rouxii of Zygosaccharomyces bailii; en de Bacillus is Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus licheniformis of Bacillus subtilis. In een uitvoering is minstens één neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide aanwezig in de fermentatiebouillon niet verkregen door microbiële fermentatie, maar is het bijvoorbeeld aan de fermentatiebouillon toegevoegd nadat het is geproduceerd door een niet- microbiële methode, bijvoorbeeld chemische en/of enzymatische synthese. In een uitvoering is de zuiverheid van de neutrale of gesialyleerde HMO in de fermentatiebouillon <70 %, bij voorkeur <60 %, nog meer bij voorkeur <50 %, meest bij voorkeur <40 %.

De HMO is bij voorkeur een neutrale HMO. In een uitvoering wordt de neutrale HMO bij voorkeur gekozen uit de groep bestaande uit 2'-fucosyllactose, 3-fucosyllactose, 2',3- difucosyllactose, lacto-N-triose II, lacto-N-tetraose, lacto-N-neotetraose, lacto-N- fucopentaose I, lacto-N-fucopentaose II, lacto-N-fucopentaose III, lacto-N-fucopentaose V, lacto-N-neofucopentaose V (alternatieve naam: lacto-N-fucopentaose VI), lacto-N- difucohexaose I, lacto-N-difucohexaose II, lacto-N-difucohexaose III, 6'-galactosyllactose, 3'- galactosyllactose, lacto-N-hexaose, lacto-N-neohexaose en elk mengsel daarvan. Nog meer bij voorkeur is de HMO 2'-fucosyllactose, 3-fucosyllactose, 2',3-difucosyllactose, lacto-N- triose IL, lacto-N-tetraose, lacto-N-neotetraose of een lacto-N-fucopentaose, meer bij voorkeur 2'-fucosyllactose, LNT, LNnT of een lacto-N-fucopentaose.

In een uitvoering wordt de gesialyleerde HMO gekozen uit de groep bestaande uit 3'- sialyllactose (3'-SL) en 6'-sialyllactose (6'-SL).

In een uitvoering is de HMO in de fermentatiebouillon één enkele neutrale of gesialyleerde HMO. In een uitvoering is de HMO in de fermentatiebouillon een mengsel van verschillende afzonderlijke neutrale of gesialyleerde HMO's.

In een uitvoering is de HMO een mengsel van twee afzonderlijke neutrale of gesialyleerde HMO's. In een andere uitvoering is de HMO een mengsel van drie afzonderlijke neutrale of gesialyleerde HMO's. In een andere uitvoering is de HMO een mengsel van vier afzonderlijke neutrale of gesialyleerde HMO's. In een andere uitvoering is de HMO een mengsel van vijf afzonderlijke neutrale of gesialyleerde HMO's.

In een uitvoering is de HMO in de fermentatiebouillon een mengsel van een neutrale of gesialyleerde HMO die door microbiële fermentatie is verkregen en een HMO die niet door microbiële fermentatie is verkregen, maar bijv. door chemische en/of enzymatische synthese.

De scheiding van de fermentatiebouillon om een gescheiden HMO-bevattende stroom en een biomassa-afvalstroom te vormen in stap I) van de methode volgens de uitvinding In stap I) van de methode volgens de uitvinding wordt de HMO-bevattende stroom van de biomassa-afvalstroom gescheiden.

De fermentatiebouillon bevat doorgaans, naast de gewenste neutrale of gesialyleerde HMO, de biomassa van de cellen van het gebruikte micro-organisme samen met eiwitten, eiwitfragmenten, peptiden, DNA's, RNA's, endotoxinen, biogene aminen, aminozuren, organische zuren, anorganische zouten, niet-gereageerde koolhydraatacceptoren zoals lactose, suikerachtige bijproducten, monosachariden, kleurstoffen enz. In stap I) van de methode volgens de uitvinding wordt de biomassa van de neutrale of gesialyleerde HMO gescheiden. Bij voorkeur wordt de biomassa van de neutrale of gesialyleerde HMO in stap I) gescheiden door ultrafiltratie. De ultrafiltratiestap is bedoeld om de biomassa en, bij voorkeur, ook de hoogmoleculaire bestanddelen en gesuspendeerde vaste stoffen te scheiden van de laagmoleculaire oplosbare bestanddelen van de bouillon, die door het ultrafiltratiemembraan in het permeaat gaan. Dit ultrafiltratiepermeaat is een waterige oplossing die de neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide bevat, ook wel de HMO-bevattende stroom genoemd, terwijl het ultrafiltratieretentaat de biomassa-afvalstroom omvat.

Elk conventioneel ultrafiltratiemembraan met een molecuulgewicht cut-off (MWCO) tussen ongeveer 1 en ongeveer 500 kDa, zoals 10-250, 50-100, 200-500, 100-250, 1-100, 1-50, 10- 25, 1-5 kDa of een ander geschikt subbereik kan worden gebruikt. Het membraanmateriaal kan keramisch zijn of gemaakt zijn van een synthetisch of natuurlijk polymeer, bijv. polysulfon, polyvinylideenfluoride, polyacrylonitril, polypropyleen, cellulose, celluloseacetaat of polymelkzuur. De ultrafiltratiestap kan in doodlopende of doorstromingsmodus worden toegepast. Stap I) van de methode volgens de uitvinding kan meer dan één ultrafiltratiestap met membranen met een verschillende MWCO zoals hierboven gedefinieerd bevatten, bijvoorbeeld met toepassing van twee ultrafiltratiescheidingen, waarbij het eerste membraan een hogere MWCO heeft dan het tweede membraan. Deze opstelling kan zorgen voor een betere scheidingsefficiëntie van de bestanddelen met een hoger molecuulgewicht van de bouillon. Na deze scheidingsstap bevat het permeaat materialen met een molecuulgewicht dat lager is dan de MWCO van het tweede membraan, inclusief de neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosachariden die van belang zijn.

In een uitvoering wordt de fermentatiebouillon ultragefiltreerd met een membraan met een MWCO van 5 tot 30 kDa, zoals 10-25, 15 of 20 kDa.

Bij voorkeur is het rendement van de gewenste neutrale of gesialyleerde HMO in het permeaat na de ultrafiltratiestap in stap I) hoger dan 50 %, hoger dan 60 %, hoger dan 70 %, hoger dan 80 %, hoger dan 90 %, hoger dan 91 %, hoger dan 92 %, hoger dan 93 %, hoger dan 94 %, hoger dan 95 %, hoger dan 96 %, hoger dan 97 %, hoger dan 98 %, of hoger dan 99 %.

In een andere uitvoering wordt de door fermentatie verkregen bouillon onderworpen aan centrifugatie om de biomassa in stap I) van de methode volgens de uitvinding van de neutrale of gesialyleerde HMO (HMO-bevattende stroom) te scheiden. In deze uitvoering vertegenwoordigt het supernatans de HMO-bevattende stroom, terwijl het resterende materiaal, d.w.z. de ”biomassa-afvalstroom”, kan worden gescheiden. Door centrifugatie kan een helder supernatans met de neutrale of gesialyleerde HMO worden verkregen, die de HMO-bevattende stroom vormt. De centrifugatie kan op laboratoriumschaal of, bij voorkeur over eerdere centrifugeermethoden, op commerciële schaal (bijv. industriële schaal, volledige productieschaal) plaatsvinden. In sommige uitvoeringen kan een centrifugatie in meerdere stappen worden gebruikt. Er kan bijvoorbeeld een reeks van 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 of 10 centrifugatiestappen worden uitgevoerd. In andere uitvoeringen kan de centrifugatie in één enkele stap gebeuren. De centrifugatie zorgt voor een snelle verwijdering van de biomassa.

In bepaalde uitvoeringen kan een Sedicanter®-centrifuge, ontworpen en geproduceerd door Flottweg, worden gebruikt. Dit specifieke type centrifuge 1s niet beperkend. Er kunnen vele types centrifuges worden gebruikt. Het centrifugeren kan een continu proces zijn. In sommige uitvoeringen kan het centrifugeren een toevoer hebben. Het centrifugeren kan bijvoorbeeld een continue toevoer hebben. In bepaalde uitvoeringen kan het centrifugeren een verwijdering van vaste stoffen omvatten, zoals de verwijdering van natte vaste stoffen. De verwijdering van natte vaste stoffen kan in sommige implementaties continu en in andere implementaties periodiek zijn. Er kan bijvoorbeeld een conische plaatcentrifuge (bijv. schijkomcentrifuge of schijfstapelscheider) worden gebruikt. De conische plaatcentrifuge kan worden gebruikt om vaste stoffen (doorgaans onzuiverheden) uit vloeistoffen te verwijderen of om twee vloeistoffasen met een grote centrifugale kracht van elkaar te scheiden. De dichtere vaste stoffen of vloeistoffen die aan deze krachten worden onderworpen, bewegen zich naar buiten in de richting van de draaiende komwand, terwijl de minder dichte vloeistoffen zich naar het midden bewegen. De speciale platen (bekend als schijfstapels) vergroten het bezinkingsoppervlak waardoor het scheidingsproces sneller verloopt. Voor verschillende processen worden verschillende stapelontwerpen, schikkingen en vormen gebruikt, afhankelijk van het aanwezige type voeder. De geconcentreerde dichtere vaste stof of vloeistof kan dan continu handmatig of met tussenpozen worden verwijderd, afhankelijk van het ontwerp van de conische plaatcentrifuge. Deze centrifuge is zeer geschikt voor het klaren van vloeistoffen met een kleine hoeveelheid gesuspendeerde vaste stoffen.

De centrifuge werkt volgens het principe van de hellende plaat. Een reeks parallelle platen met een kantelhoek 6 ten opzichte van het horizontale vlak wordt geïnstalleerd om de afstand van de deeltjesbezinking te verkleinen. De reden voor de schuine hoek is dat de neergeslagen vaste stoffen op de platen door de centrifugale kracht naar beneden kunnen glijden, zodat ze zich niet ophopen en het kanaal tussen de aangrenzende platen verstoppen.

Dit type centrifuge bestaat in verschillende ontwerpen, zoals met nozzle, handmatige reiniging, zelfreiniging en hermetisch. De specifieke centrifuge is niet beperkend. Factoren met een invloed op de centrifuge zijn onder andere de schijfhoek, het effect van de g-kracht, de schijfafstand, de toegevoerde vaste stoffen, de hoek van de kegel voor de afvoer, de afvoerfrequentie en de vloeistofafvoer.

Als alternatief kan een centrifuge met vaste kom (bijv. een decanteercentrifuge) worden gebruikt. Dit is een soort centrifuge volgens het sedimentatieprincipe. Een centrifuge wordt gebruikt om een mengsel van twee substanties met verschillende dichtheid te scheiden door de centrifugale kracht als gevolg van de voortdurende rotatie te gebruiken. Hij wordt doorgaans gebruikt voor het scheiden van mengsels van een vaste stof en een vloeistof, twee vloeistoffen en twee vaste stoffen. Een voordeel van centrifuges met vaste kommen voor industrieel gebruik is de eenvoud van de installatie in vergelijking met andere soorten centrifuges. Er zijn drie ontwerptypes van centrifuges met vaste kommen, namelijk conisch, cilindrisch en conisch-cilindrisch.

Centrifuges met vaste kommen kunnen een aantal verschillende ontwerpen hebben, die allemaal voor de beschreven methode kunnen worden gebruikt. Er kunnen bijvoorbeeld conische centrifuges met vaste kom, cilindrische centrifuges met vaste kom en conisch- cilindrische centrifuges met vaste kom worden gebruikt.

Het centrifugeren kan met een aantal snelheden en verblijftijden worden uitgevoerd. Het centrifugeren kan bijvoorbeeld met een relatieve centrifugale kracht (RCF) van 20000 g, 15000 g, 10000 g of 5000 g worden uitgevoerd. In sommige uitvoeringen kan het centrifugeren met een relatieve centrifugale kracht (RCF) van minder dan 20000 g, 15000 g, 10000 g of 5000 g worden uitgevoerd. In sommige uitvoeringen kan het centrifugeren met een relatieve centrifugale kracht (RCF) van meer dan 20000 g, 15000 g, 10000 g of 5000 g worden uitgevoerd.

In sommige uitvoeringen kan het centrifugeren door het werkvolume worden gekarakteriseerd.

In sommige uitvoeringen kan het werkvolume 1, 5, 10, 15, 20, 50, 100, 300, of 500 | zijn.

In sommige uitvoeringen kan het werkvolume minder dan 1, 5, 10, 15, 20, 50, 100, 300, of 500 1 zijn.

In sommige uitvoeringen kan het werkvolume meer dan 1, 5, 10, 15, 20, 50, 100, 300, of 500 1 zijn.

In sommige uitvoeringen kan het centrifugeren door het toevoerdebiet worden gekarakteriseerd.

In sommige uitvoeringen kan het toevoerdebiet 100, 500, 1000, 1500, 2000, 5000, 10000, 20000, 40000, of 100000 l/uur zijn.

In sommige uitvoeringen kan het toevoerdebiet meer dan 100, 500, 1000, 1500, 2000, 5000, 10000, 20000, 40000, of 100000 l/uur zijn.

In sommige uitvoeringen kan het toevoerdebiet minder dan 100, 500, 1000, 1500, 2000, 5000, 10000, 20000, 40000, of 100000 l/uur zijn.

De tijd die aan centrifugeren wordt besteed (bijv. verblijftijd), kan ook variëren.

De verblijftijd kan bijvoorbeeld 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, of 10 minuten zijn.

In sommige uitvoeringen kan de verblijftijd meer dan 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, of 10 minuten zijn.

In sommige uitvoeringen kan de verblijftijd minder dan 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5,6, 7, 8, 9, of 10 minuten zijn.

Elk van de bovengenoemde eigenschappen van het supernatans kan door één keer centrifugeren worden verkregen.

Ze kunnen ook door meerdere keren te centrifugeren worden geproduceerd.

Gezien het bovenstaande kan stap I) van de methode volgens de uitvinding worden uitgevoerd via ultrafiltratie zoals hierboven gedefinieerd of centrifugatie, of via een combinatie van ultrafiltratie en centrifugatie.

Bij voorkeur wordt methodestap I) uitgevoerd door ultrafiltratie zoals hierboven gedefinieerd om de HMO-bevattende stroom te verkrijgen die van de biomassa-afvalstroom is gescheiden.

Voor de ultrafiltratie- en/of de centrifugatiestap kan de fermentatiebouillon aan een voorbehandelingsstap worden onderworpen.

De voorbehandeling van de fermentatiebouillon kan een aanpassing van de pH en/of een verdunning en/of een warmtebehandeling omvatten.

In bepaalde implementaties kunnen de aanpassing van de pH, de verdunning en de warmtebehandeling allemaal worden uitgevoerd.

In alternatieve uitvoeringen kunnen de aanpassing van de pH en de verdunning worden uitgevoerd.

In alternatieve uitvoeringen kunnen de aanpassing van de pH en de warmtebehandeling worden uitgevoerd.

In alternatieve uitvoeringen kunnen de warmtebehandeling en de verdunning worden uitgevoerd.

Een combinatie van verschillende voorbehandelingsmethoden kan een verbeterd synergetisch effect opleveren dat bij afzonderlijke voorbehandelingen niet wordt aangetroffen. In bepaalde uitvoeringen kunnen een of meerdere van de bovengenoemde voorbehandelingsstappen plaatsvinden tijdens de verwijdering van biomassa in stap I) door centrifugatie en/of ultrafiltratie zoals hierboven wordt gedefinieerd. Bijvoorbeeld tussen de stappen in een meerstapscentrifuge of het centrifugeervat kan de fermentatiebouillon tijdens het centrifugeren verwarmen. De voorbehandeling kan de bezinkingssnelheid van de vaste deeltjes (biomassa) in de fermentatiebouillon met een factor van 100 tot 20000 verhogen, waardoor de scheiding van de biomassa door centrifugatie veel efficiënter wordt en dus op industriële schaal kan worden toegepast. Naast de bezinkingssnelheid worden door de voorbehandelingminstens drie andere parameters aanzienlijk verbeterd, namelijk een beter rendement van neutrale of gesialyleerde HMO's in de HMO-bevattende stroom, een lager eiwit- en DNA-gehalte in het supernatans en een aanzienlijke verlaging van het gehalte aan residuen van gesuspendeerde vaste stoffen.

Zuivering van de HMO-bevattende stroom in stap II) In stap IT) van de methode volgens de uitvinding wordt de HMO-bevattende stroom gezuiverd door nanofiltratie en vervolgens door een behandeling met zuur kationenwisselaarhars of gezuiverd door een behandeling met zuur kationenwisselaarhars en vervolgens door nanofiltratie.

Nanofiltratie (NF) kan worden gebruikt om moleculen met een laag molecuulgewicht die kleiner zijn dan de gewenste neutrale of gesialyleerde HMO's te verwijderen, zoals mono- en disachariden, korte peptiden, kleine organische zuren, water en zouten.

De productstroom, d.w.z. de HMO-bevattende stoom, is het NF-retentaat. Het nanofiltrattemembraan heeft dus een MWCO die de retentie van de neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide garandeert, d.w.z. dat de MWCO van het nanofiltratiemembraan overeenkomstig wordt aangepast.

Doorgaans bedraagt de poriegrootte van het nanofiltratiemembraan 0,5 nm tot 2 nm en/of 150 dalton (Da) molecuulgewicht cut-off (MWCO) tot 3000 Da MWCO. In een uitvoering liggen de membranen in het bereik van 150-300 Da MWCO, die worden gedefinieerd als ”dichte” NF-membranen.

Bij voorkeur zijn de membranen groter dan 300 Da MWCO en bij voorkeur niet groter dan 3000 Da MWCO. In deze uitvoering worden de membranen beschouwd als ”losse” NF- membranen.

In een andere voorkeursuitvoering heeft het ”losse” nanofiltratiemembraan een molecuulgewicht cut-off (MWCO) van 500-3000 Da en is de actieve (top)laag van het membraan bij voorkeur samengesteld uit polyamide, bij voorkeur polyamide op basis van piperazine.

Daarbij wordt de retentie van trioligosachariden of hoger gegarandeerd en kan minstens een deel van de disachariden het membraan passeren.

In deze uitvoering moet het toegepaste nanofiltrattemembraan dicht zijn voor trioligosachariden of hoger, zodat die efficiënt worden tegengehouden.

Tegelijkertijd moet het membraan relatief los zijn voor MgSO4, zodat de afstoting ongeveer 50-90 % bedraagt, zodat disachariden het membraan kunnen passeren.

Op deze manier is het mogelijk om bijv. lactose, die een precursor is bij het maken van moedermelkoligosachariden bijv. door fermentatie, af te scheiden van het neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharidenproduct met een goede efficiëntie, en bovendien gaat een aanzienlijk deel van de divalente ionen ook naar het permeaat.

In sommige uitvoeringen is de MgSO4-afstotingsfactor 60-90 %, 70-90 %, 50-80 %, 50-70 %, 60-70 % of 70-80 %. Bij voorkeur bedraagt de MgSO4-afstotingsfactor op dit membraan 80-90 %. Bij voorkeur heeft het membraan een afstotingsfactor voor NaCl die lager is dan die voor MgSO4. In een uitvoering is de afstotingsfactor voor NaCl niet meer dan 50 %. In een andere uitvoering is de afstotingsfactor voor NaCl niet hoger dan 40 %. In een andere uitvoering is de afstotingsfactor voor NaCl niet hoger dan 30 %. In deze laatste uitvoering kan ook een aanzienlijke vermindering van alle monovalente zouten in het retentaat worden bereikt.

In deze uitvoering is het membraan een dunnefilmcomposietmembraan (TFC). Een voorbeeld van een geschikt op piperazine gebaseerd polyamide TFC-membraan is TriSep” UA60. Andere voorbeelden van geschikte NF-membranen zijn Synder NFG (600-800 Da), Synder NDX (500-700 Da) en TriSep® XN-45 (500 Da). Bij voorkeur is het rendement van de gewenste neutrale of gesialyleerde HMO in het retentaat na de nanofiltratiestap hoger dan 50 %, hoger dan 60 %, hoger dan 70 %, hoger dan 80 %, hoger dan 90 %, hoger dan 91 %, hoger dan 92 %, hoger dan 93 %, hoger dan 94 %, hoger dan 95 %, hoger dan 96 %, hoger dan 97 %, hoger dan 98 % of hoger dan 99 %. Bij voorkeur omvat de nanofiltratiestap ook een diafiltratiestap, dat wil zeggen dat de nanofiltratie in diafiltratiemodus wordt uitgevoerd.

Bij voorkeur volgt de diafiltratie op de bovengenoemde (conventioneel uitgevoerde) nanofiltratiestap.

Diafiltratie is een proces waarbij tijdens het membraanfiltratieproces gezuiverd water aan een oplossing wordt toegevoegd om de membraandoorlaatbare bestanddelen efficiënter te verwijderen.

Diafiltratie kan dus worden gebruikt om bestanddelen te scheiden op basis van hun eigenschappen, met name molecuulgrootte, lading of polariteit, door geschikte membranen te gebruiken, waarbij één of meerde soorten efficiënt worden tegengehouden en andere soorten membraandoorlaatbaar zijn. Bij voorkeur worden de diafiltratie en de nanofiltratie in een stap (nanofiltratie/diafiltratie of NF/DF genoemd) gecombineerd, waarbij de diafiltratie wordt uitgevoerd met een nanofiltratiemembraan dat doeltreffend is voor de scheiding van verbindingen en/of zouten met een laag molecuulgewicht uit de neutrale of gesialyleerde HMO's. Diafiltratie met een ”los” NF-membraan, zoals hierboven gedefinieerd, is bijzonder efficiënt voor zowel de verwijdering van mono- en divalente zouten als de verwijdering van disachariden uit neutrale of gesialyleerde HMO's.

Bij voorkeur wordt de DF-stap of de NF/DF-stap met een ”los” nanofiltratiemembraan zoals hierboven beschreven zodanig uitgevoerd dat de pH lager is dan 5,0, bij voorkeur lager dan 4,5, bij voorkeur lager dan 4,0, maar bij voorkeur niet lager dan 3,0. Deze conditie zorgt ervoor dat de te zuiveren neutrale of gesialyleerde HMO wordt tegengehouden en dat de mono- en divalente zouten passeren en zich in het permeaat ophopen, en dat minstens een deel van de lactose passeert en zich in het permeaat ophoopt. Daarom worden zouten van monovalente kationen zoals natriumzouten (d.w.z. natriumion samen met de co-anionen) effectief verwijderd, zodat een zoutarme of vrijwel zoutloze gezuiverde oplossing ontstaat die een neutrale of gesialyleerde HMO in het retentaat bevat. De methode volgens de uitvinding omvat een verdere zuivering van de HMO-bevattende stroom met een zuur kationenwisselaarhars in stap IT). In de behandeling met kationenwisselaarshars kunnen positief geladen materialen verder efficiënt uit de HMO-bevattende stroom worden verwijderd, ofwel voor ofwel na de nanofiltratie, aangezien zij zich aan het hars binden, terwijl de neutrale of gesialyleerde HMO's niet door het zure kationenwisselaarshars zullen worden vastgehouden. Daarbij kunnen ook de hoeveelheden zouten en/of kleurstoffen en/of eiwitten verder worden verminderd. Bij voorkeur bevat de stationaire fase (hars) sulfonaatgroepen die negatief geladen zijn in waterige oplossing en die kationische verbindingen stevig binden. Bij voorkeur is het zure kationenwisselaarshars een sterk zuur kationenwisselaarshars, bij voorkeur een polystyreen-divinylbenzeen kationenwisselaarshars. Bij voorkeur is het zure kationenwisselaarshars in H*-vorm. De bindingscapaciteit van een zuur kationenwisselaarshars ligt doorgaans tussen 1,2 en 2,2 eq/l.

Wanneer een kationisch ionenwisselaarshars wordt gebruikt, kan de mate van verknoping worden gekozen afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden van de ionenwisselaarskolom.

Een sterk verknoopt hars biedt het voordeel van duurzaamheid en een hoge mate van mechanische integriteit, maar heeft een verminderde porositeit en een afname van de massa- overdracht.

Een zwak verknoopt hars is kwetsbaarder en heeft de neiging om op te zwellen door absorptie van de mobiele fase.

De deeltjesgrootte van het ionenwisselaarshars wordt zodanig gekozen dat een efficiënte stroming van het eluent mogelijk is, terwijl de geladen materialen toch effectief worden verwijderd.

Een geschikt debiet kan ook worden verkregen door een negatieve druk op het eluerende uiteinde van de kolom of een positieve druk op het ladende uiteinde van de kolom uit te oefenen en het eluent op te vangen.

Een combinatie van positieve en negatieve druk kan ook worden gebruikt.

De behandeling met kationisch ionenwisselaarshars kan op een conventionele manier worden uitgevoerd, bijv. per batch of continu.

Niet-limitatieve voorbeelden van een geschikt zuur kationenwisselaarshars zijn Amberlite

IR100, Amberlite IR120, Amberlite FPC22, Dowex 50WX, Finex CS16GC, Finex CS13GC, Finex CS12GC, Finex CS11GC, Lewatit S, Diaion SK, Diaion UBK, Amberjet 1000 en Amberjet 1200. Bij voorkeur wordt de behandeling met kationenuitwisselaarshars na de nanofiltratiestap uitgevoerd.

Deze behandeling met kationenwisselaarshars kan echter ook worden uitgevoerd na een verdere optionele stap waarbij gebruik wordt gemaakt van actieve koolstof, zoals hieronder veder wordt beschreven.

Bij voorkeur levert stap IT) een gezuiverde oplossing op die de neutrale of gesialyleerde HMO bevat met een zuiverheid van > 80%, bij voorkeur > 85 %, en bij voorkeur > 90 %. Bij voorkeur levert stap IT) een gezuiverde oplossing op die vrij is van eiwitten en/of recombinant genetisch materiaal.

Nog meer bij voorkeur wordt een tweede nanofiltratie/diafiltratiestap uitgevoerd in stap IT) van de methode volgens de uitvinding.

In deze tweede nanofiltratiestap is het nanofiltratiemembraan een ”los” NF-membraan zoals hierboven beschreven.

De tweede optionele NF/DF-stap wordt uitgevoerd na de eerste nanofiltratiestap, maar wordt bij voorkeur uitgevoerd voor stap IIT) van de methode volgens de uitvinding.

De tweede nanofiltratie wordt bij voorkeur in diafiltratiemodus uitgevoerd.

Deze tweede NF/DF-stap wordt zodanig uitgevoerd dat de pH lager is dan 5,0, bij voorkeur lager dan 4,5, bij voorkeur lager dan 4,0, maar bij voorkeur niet lager dan 3,0.

Bij voorkeur omvat stap II) een eerste NF- of NF/DF-zuivering van de in stap I) verkregen HMO-bevattende stroom, vervolgens een behandeling met een sterk kationenuitwisselaarshars (H*-vorm) van het retentaat uit de eerste NF- of NF/DF-stap, waarbij de pH van het harseluaat met NaOH-oplossing wordt ingesteld op minder dan 5,0, bij voorkeur minder dan 4,5, bij voorkeur minder dan 4,0, maar bij voorkeur niet minder dan 3,0, en vervolgens een tweede

NF/DF-stap wordt uitgevoerd.

Aangezien de kationenwisselaar effectief kationen verwijdert, wordt na neutralisatie alleen het natriumion weer toegevoegd.

De huidige uitvinders ontdekten verrassend genoeg dat de afstoting van (anorganische) natriumzouten, zelfs met divalente tegenanionen bij een pH lager dan 5,0, bij voorkeur lager dan 4,5, laag is wanneer een ”los” NF-membraan zoals hierboven beschreven in NF/DF werd gebruikt.

In dit verband brengen de natriumionen de anionen naar het permeaat, dat wil zeggen dat de natriumzouten gemakkelijk doorlaatbaar zijn, waardoor het mogelijk wordt dat in het retentaat een waterige oplossing van de neutrale of gesialyleerde HMO wordt verzameld die praktisch zoutvrij is, maar ten minste een zeer laag zoutgehalte heeft.

Daarom kan het gebruik van basische anionenwisselaars worden vermeden bij de zuivering van neutrale of gesialyleerde HMO's.

Concentratie van de gezuiverde HMO-bevattende stroom in stap III) van de methode volgens de uitvinding Een concentratiestap wordt gebruikt om aanzienlijke hoeveelheden vloeistof, meestal water, op een economische manier uit de neutrale of gesialyleerde HMO-bevattende stroom te verwijderen door middel van bijv. verdamping, nanofiltratie of omgekeerde-osmosefiltratie.

Verdampingsprocessen kunnen bijvoorbeeld dalende filmverdamping, klimmende filmverdamping en roterende verdamping omvatten.

De verdamping kan ook onder vacuüm worden uitgevoerd.

De concentratie inkomende vaste stoffen in het proces is bij voorkeur ongeveer 5 tot 30 massaprocent.

De concentratie uitgaande vaste stoffen uit een dergelijk proces is doorgaans meer dan 30 massaprocent, bij voorkeur meer dan 50 massaprocent.

Meer bij voorkeur bedraagt de concentratie uitgaande stoffen bij het ontwateringsproces 60 tot 80 massaprocent.

Het gedeelte vaste stoffen van het teruggewonnen materiaal is bij voorkeur groter dan 80 massaprocent neutrale of gesialyleerde HMO.

In een uitvoering wordt de gezuiverde neutrale of gesialyleerde HMO-bevattende stroom geconcentreerd tot een concentratie van > 100 g/l neutrale of gesialyleerde HMO, bij voorkeur > 200 g/l, en nog meer bij voorkeur > 300 g/l.

Wanneer de gezuiverde neutrale of gesialyleerde HMO-bevattende stroom wordt geconcentreerd door verdamping, wordt de verdamping bij voorkeur uitgevoerd bij een temperatuur van ongeveer 20 tot ongeveer 80 °C.

In sommige uitvoeringen wordt de verdamping uitgevoerd bij een temperatuur van 25 tot 75 °C. In sommige uitvoeringen wordt de verdamping uitgevoerd bij een temperatuur van 30 tot 70 °C. In sommige uitvoeringen wordt de verdamping uitgevoerd bij een temperatuur van 30 tot 65 °C. Bij voorkeur wordt de verdamping onder vacuüm uitgevoerd.

Wanneer de gezuiverde neutrale of gesialyleerde HMO-bevattende stroom wordt geconcentreerd door membraanfiltratie, is elk membraan, doorgaans een nanofiltrattemembraan, geschikt dat de neutrale of gesialyleerde HMO voldoende afstoot. Een concentratie door membraanfiltratie levert doorgaans een HMO-oplossing van ongeveer 30- 35 massaprocent op. Deze concentratie kan geschikt zijn voor de uitvoering van de daaropvolgende drogingsstollingsstap, bijv. vriesdrogen. Voor andere drogingsmethoden kunnen echter meer geconcentreerde oplossingen nodig zijn, bijv. sproeidroging of kristallisatie. In dit geval gaat de voorkeur uit naar een concentratie door verdamping, bij voorkeur onder vacuüm. Bij wijze van alternatief wordt de in de vorige stap verkregen neutrale of gesialyleerde HMO-bevattende stroom geconcentreerd tot ongeveer 30-35 massaprocent met behulp van een nanofiltratiemembraan en wordt de oplossing verder geconcentreerd door verdamping.

In een uitvoering van de concentratie door membraanfiltratie is het gekozen membraan een ”dicht” NF met 150-300 Da MWCO. In een andere uitvoering van de concentratie door membraanfiltratie is het gekozen membraan een nanofiltratiemembraan met een molecuulgewicht cut-off (MWCO) van 500-3500 Da en een actieve (top)laag van polyamide (”los” NF-membraan) en wordt de concentratiestap zodanig uitgevoerd dat de pH lager is dan 5,0, bij voorkeur lager dan 4,5, bij voorkeur lager dan 4,0, maar bij voorkeur niet lager dan 3,0. In deze laatste uitvoering kan ook een aanzienlijke vermindering van alle monovalente zouten in het retentaat worden bereikt. In deze uitvoering is het membraan bij voorkeur een dunnefilmcomposietmembraan (TFC), een polyamidemembraan op basis van piperazin, met een MgSO4-afstoting van ongeveer 50-90 %, en een NaCl-afstoting van niet meer dan 50 %. Een voorbeeld van een dergelijk membraan is TriSep” UA60. Onder deze omstandigheden worden ook de resterende zouten effectief verwijderd, zodat een zoutarm of vrijwel zoutloos gezuiverd neutrale of gesialyleerde HMO- concentraat ontstaat. In deze uitvoering wordt na voltooiing van de concentratiestap de pH van het neutrale of gesialyleerde HMO-concentraat bij voorkeur ingesteld tussen 4-6 voordat de volgende stap wordt uitgevoerd (bijv. verdamping, drogingsstolling, steriele filtratie).

De concentratiestap kan optioneel zijn wanneer stap IV) uit vriesdroging bestaat.

Droging van de gezuiverde HMO-bevattende stroom om een gestolde neutrale of gesialyleerde HMO te verkrijgen in stap IV) Bij voorkeur wordt de neutrale of gesialyleerde HMO na de scheidings-/zuiverings- /concentratiestappen volgens de stappen I)-IIT) en de hieronder aangegeven optionele methodestappen in vaste vorm via een drogingsstap (stap IV)) bezorgd. Bij voorkeur bestaat de drogingsstap IV) uit de sproeidroging van de neutrale of gesialyleerde HMO-bevattende stroom, bij voorkeur uit de sproeidroging van de neutrale of gesialyleerde HMO-bevattende stroom. Bij voorkeur leidt de sproeidroging tot een gestolde neutrale of gesialyleerde HMO met een amorfe structuur, d.w.z. dat een amorf poeder wordt verkregen.

In een uitvoering wordt de sproeidroging uitgevoerd bij een concentratie van de neutrale of gesialyleerde HMO van 20-60 % (w/v), bij voorkeur 30-50 % (w/v), meer bij voorkeur 35-45 % (w/v), en een inlaattemperatuur van 110-150 °C, bij voorkeur 120-140 °C, meer bij voorkeur 125-135 °C en/of een uitlaattemperatuur van 60-80 °C, bij voorkeur 65-70 °C.

In sommige uitvoeringen heeft de neutrale of gesialyleerde HMO-bevattende stroom die in de sproeidroger wordt gevoerd een Brix-waarde van ongeveer 8 tot ongeveer 75 % Brix. In sommige uitvoeringen ligt de Brix-waarde tussen ongeveer 30 en ongeveer 65 % Brix. In sommige uitvoeringen ligt de Brix-waarde tussen ongeveer 50 en ongeveer 60 % Brix. In sommige uitvoeringen heeft de toevoer in de sproeidroger een temperatuur van ongeveer 2 tot ongeveer 70 °C vlak voordat hij in druppeltjes in de sproeidroger wordt verdeeld. In sommige uitvoeringen heeft de toevoer in de sproeidroger een temperatuur van ongeveer 30 tot ongeveer 60 °C vlak voordat hij in druppeltjes in de sproeidroger wordt verdeeld. In sommige uitvoeringen heeft de toevoer in de sproeidroger een temperatuur van ongeveer 2 tot ongeveer 30 °C vlak voordat hij in druppeltjes in de sproeidroger wordt verdeeld. In sommige uitvoeringen wordt bij de sproeidroging lucht met een inlaattemperatuur van 120 tot 280 °C gebruikt. In sommige uitvoeringen is de luchtinlaattemperatuur van 120 tot 210 °C. In sommige uitvoeringen is de luchtinlaattemperatuur van ongeveer 130 tot ongeveer 190 °C. In sommige uitvoeringen is de luchtinlaattemperatuur van ongeveer 135 tot ongeveer 160 °C. In sommige uitvoeringen wordt bij de sproeidroging lucht met een luchtuitlaattemperatuur van ongeveer 80 tot ongeveer 110 °C gebruikt. In sommige uitvoeringen is de luchtuitlaattemperatuur van ongeveer 100 tot ongeveer 110 °C. In sommige uitvoeringen wordt de sproeidroging bij een temperatuur van ongeveer 20 tot ongeveer 90 °C uitgevoerd. In sommige uitvoeringen is de sproeidroger een co-current sproeidroger. In sommige uitvoeringen is de sproeidroger aan een extern vloeistofbed vastgemaakt. In sommige uitvoeringen bestaat de sproeidroger uit een roterende schijf, een hogedrukspuitstuk of een spuitstuk met twee vloeistoffen. In sommige uitvoeringen bestaat de sproeidroger uit een verstuiverwiel. In sommige uitvoeringen is de sproeidroging de laatste zuiveringsstap voor de gewenste neutrale of gesialyleerde HMO.

Een andere mogelijkheid is dat de drogingsstollingsstap uit een indirecte drogingsmethode bestaat. In deze specificatie zijn indirecte drogers apparaten die geen gebruik maken van direct contact van het te drogen materiaal met een verwarmd procesgas voor de droging, maar in plaats daarvan rekenen op de warmteoverdracht via de wanden van de droger, bijv. via de wanden van de kuip in het geval van een trommeldroger, of afwisselend via de wanden van holle schoepen van een schoependroger, wanneer deze door de vaste stoffen draaien terwijl het warmteoverdrachtsmedium in de holle binnenkant van de schoepen circuleert. Andere voorbeelden van indirecte drogers zijn contactdrogers en vacuümtrommeldrogers.

Een andere mogelijkheid is dat de drogingsstollingsstap uit een vriesdroging bestaat. Een andere mogelijkheid is dat de drogingsstollingsstap uit een kristallisatie bestaat (op voorwaarde dat de HMO in kristallijne vorm kan worden verkregen). Optionele stappen Bij voorkeur omvat de methode volgens de uitvinding verder een zuivering door een behandeling met actieve koolstof. De behandeling met actieve koolstof is een ontkleuringsstap (verwijdering van de kleurende bestanddelen) en/of een chromatografische stap op een neutrale vaste fase, bij voorkeur omgekeerde-fasechromatografie om hydrofobe verontreinigingen te verwijderen. Bij voorkeur kan actieve koolstof, zoals Norit CA1 actieve koolstof, worden gebruikt.

De behandeling met actieve koolstof kan dienen om de kleurstoffen te verwijderen en kan de hoeveelheden in water oplosbare verontreinigingen, zoals zouten, verder verminderen.

Bovendien kan de behandeling met actieve koolstof dienen om eiwitten, DNA's, RNA's of endotoxine te verwijderen die in de HMO-bevattende stroom aanwezig kunnen zijn.

De behandeling met actieve koolstof leidt dus tot een vermindering van kleurstoffen en/of zouten en/of eiwitten en/of DNA's en/of RNA's en/of endotoxines in de HMO-bevattende stroom.

Onder bepaalde omstandigheden worden de neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosachariden niet of althans niet sterk aan de koolstofdeeltjes geadsorbeerd en geeft de elutie met water een waterige oplossing van de neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosachariden zonder een aanzienlijk verlies van hun hoeveelheden, terwijl de kleurstoffen, etwitten, DNA's, RNA's, endotoxines enz. geadsorbeerd blijven. Het is slechts een kwestie van routine om de omstandigheden te bepalen waaronder de neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosachariden aan de koolstof uit zijn waterige oplossing worden gebonden.

De optionele stap van de behandeling met actieve koolstof wordt dus zodanig uitgevoerd dat de neutrale of gesialyleerde HMO niet of althans niet aanzienlijk door de actieve koolstof wordt geadsorbeerd. Onder ”niet aanzienlijk geadsorbeerd” wordt verstaan dat minder dan 10 %, bij voorkeur minder dan 5 %, en meer bij voorkeur minder dan 1 % van de neutrale of gesialyleerde HMO door de actieve koolstof wordt geadsorbeerd. De hoeveelheid actieve koolstof die in dit aspect wordt gebruikt is <100 % in gewicht ten opzichte van de neutrale of gesialyleerde HMO die in de HMO-bevattende stroom aanwezig is, bij voorkeur <10 %. Hierdoor kan het grootste deel van de neutrale of gesialyleerde HMO passeren, terwijl residuele biomoleculen, gekleurde verbindingen en andere hydrofobe moleculen door de actieve koolstof worden tegengehouden. In een uitvoering bedraagt de hoeveelheid actieve koolstof ongeveer 2-6 massaprocent. Dit is economisch omdat alle hierboven beschreven voordelen eenvoudig met een zeer kleine hoeveelheid koolstof kunnen worden bereikt. In een andere uitvoering wordt de actieve koolstof toegevoegd in een hoeveelheid tussen 0,25 en 3 massaprocent, bij voorkeur tussen 0,5 en 2,5 massaprocent, en meer bij voorkeur tussen 0,75 en 2,2 massaprocent, en nog meer bij voorkeur tussen 1,0 en 2,0 massaprocent, waarbij de percentages gebaseerd zijn op het totale gewicht van de HMO-bevattende stroom die aan de behandeling met actieve koolstof wordt onderworpen. Deze kleine hoeveelheid actieve koolstof maakt een aanzienlijke vermindering van het verbruik van actieve koolstof en een aanzienlijke vermindering van productverliezen (neutrale of gesialyleerde HMO) mogelijk.

In een aspect kan de behandeling met actieve koolstof worden uitgevoerd door koolstofpoeder al roerend aan de HMO-bevattende stroom toe te voegen en de koolstof te filteren.

Ineen ander aspect wordt voor de zuivering op grotere schaal de waterige oplossing die de neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide (HMO-bevattende stroom) bevat, bij voorkeur geladen in een kolom die is gevuld met koolstof, die een gegranuleerde koolstof kan zijn of eventueel kan zijn gemengd met inerte filterhulpstof, waarna de kolom met het vereiste eluent wordt gespoeld. De fracties die de neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide bevatten, worden verzameld.

In één uitvoering is de gebruikte actieve koolstof gegranuleerd. Dit zorgt voor een gunstige stroomsnelheid zonder hoge druk.

In een uitvoering wordt de behandeling met actieve koolstof, bij voorkeur bestaande uit een chromatografie met actieve koolstof, bij een verhoogde temperatuur uitgevoerd. Bij een verhoogde temperatuur vindt de binding van kleurstoffen, resterwitten enz. aan de koolstofdeeltjes in een kortere contacttijd plaats, zodat de stroomsnelheid eenvoudig kan worden verhoogd. Bovendien zorgt de behandeling met actieve koolstof bij een verhoogde temperatuur voor een aanzienlijke vermindering het totale aantal levensvatbare micro- organismen (totaal microbieel aantal) in de HMO-bevattende stroom. De verhoogde temperatuur mag minstens 30-35 °C bedragen, zoals minstens 40 °C, minstens 50 °C, circa 40-50 °C of circa 60 °C.

In een uitvoering wordt de actieve koolstof toegevoegd als een poeder met een deeltjesgrootteverdeling met een diameter d50 tussen 2 um en 25 um, bij voorkeur tussen 3 um en 20 um, en meer bij voorkeur tussen 3 um en 7 um, en nog meer bij voorkeur tussen 5 um en 7 um. De d50-waarde wordt met standaardprocedures bepaald. In een uitvoering wordt de pH van de HMO-bevattende stroom aangepast voordat de behandeling met actieve koolstof wordt uitgevoerd om de vermindering van kleurstoffen en/of eiwitten tijdens stap IT) van de methode volgens de uitvinding te verbeteren. Bij voorkeur wordt de pH aangepast tot 5,5, bij voorkeur tot 5,0 en nog meer bij voorkeur tot 4,5 door een geschikt zuur toe te voegen. De optionele behandeling met actieve koolstof kan volgen op de behandeling met kationenwisselaarshars in stap IT) en wordt bij voorkeur uitgevoerd vóór stap IIT) van de methode volgens de uitvinding. Als een optionele tweede nanofiltratie- of nanofiltratie/diafiltratiestap wordt uitgevoerd zoals hierboven beschreven, kan de optionele behandeling met actieve koolstof voor of na deze optionele tweede nanofiltratie- of nanofiltratie/diafiltratiestap worden uitgevoerd, maar bij voorkeur ervoor. In een andere uitvoering omvat de methode volgens de uitvinding verder een stap waarin de HMO-bevattende oplossing, bij voorkeur na concentratie volgens stap HI), steriel wordt gefilterd en/of aan endotoxineverwijdering wordt onderworpen, bij voorkeur door filtratie van de gezuiverde oplossing door een 3 kDa filter. Deze optionele stap wordt bij voorkeur uitgevoerd na stap IT) en een van de bovengenoemde optionele zuiveringsstappen en voor de drogingsstap volgens stap IV). Volgens een uitvoering maken de stap van de behandeling met actieve koolstof en de stap van de steriele filtratie, die hierboven zijn beschreven, deel uit van de methode van de uitvinding. Bijzondere uitvoeringen van de uitvinding Bij voorkeur omvat de methode volgens deze uitvinding behandelingsstap met een basisch anionenwisselaarshars. Bij voorkeur omvat de methode volgens deze uitvinding geen elektrodialysestap.

Bij voorkeur omvat de methode volgens deze uitvinding geen elektrodialysestap en geen behandelingsstap met een basisch anionenwisselaarshars. Bij voorkeur bestaat de methode volgens de uitvinding uit de volgende stappen (in de opeenvolgende volgorde): i. de scheiding van de fermentatiebouillon door ultrafiltratie om een gescheiden HMO-bevattende stroom en een biomassa-afvalstroom te vormen; ii. de zuivering van de gescheiden HMO-bevattende stroom door gecombineerde nanofiltratie en diafiltratie, waarbij het nanofiltratiemembraan bij voorkeur in het bereik van 500-3000 Da MWCO ligt; iii. de zuivering van het nanofiltratieretentaat door een sterk zuur kationenwisselaarshars in H*-vorm; iv. de zuivering van het harseluaat door een tweede nanofiltratiestap, bij voorkeur gecombineerd met diafiltratie, waarbij het nanofiltratiemembraan een molecuulgewicht cut-off (MWCO) van 500-3000 Da heeft, de actieve (top)laag van het membraan uit polyamide bestaat, bij voorkeur polyamide op basis van piperazine, het membraan een MgSO:-afstotingsfactor van ongeveer 50-90 % en een NaCl-afstotingsfactor van niet meer dan 50 % heeft, en de nanofiltratiestap zodanig wordt uitgevoerd dat de pH lager dan 5,0 is, bij voorkeur lager dan 4,5, bij voorkeur lager dan 4,0, maar bij voorkeur niet lager dan 3,0; v. de concentratie van het nanofiltratieretentaat door verdamping of omgekeerde osmose; en vi. de sproeidroging van het concentraat om een gestolde neutrale of gesialyleerde HMO te verkrijgen, optioneel met behandeling met actieve koolstof, bij voorkeur na stap ii), 111), tv) of v), meer bij voorkeur tussen stappen iii) en iv).

Stap 111) omvat de toevoeging van NaOH-oplossing aan het zure harseluaat, zodat de pH op 3- 5 wordt gebracht.

Bij voorkeur bestaat de methode volgens de uitvinding uit de volgende stappen (in de opeenvolgende volgorde): i. de scheiding van de fermentatiebouillon door ultrafiltratie om een gescheiden HMO-bevattende stroom en een biomassa-afvalstroom te vormen; ii. de zuivering van de gescheiden HMO-bevattende stroom door gecombineerde nanofiltratie en diafiltratie, waarbij het nanofiltratiemembraan bij voorkeur in het bereik van 500-3000 Da MWCO ligt;

iii. de zuivering van het nanofiltratieretentaat door een sterk zuur kationenwisselaarshars in H*-vorm; iv. de zuivering van het harseluaat door een tweede nanofiltratiestap, bij voorkeur gecombineerd met diafiltratie, waarbij het nanofiltratiemembraan een molecuulgewicht cut-off (MWCO) van 500-3000 Da heeft, de actieve (top)laag van het membraan uit polyamide bestaat, bij voorkeur polyamide op basis van piperazine, het membraan een MgSO:-afstotingsfactor van ongeveer 50-90 % en een NaCl-afstotingsfactor van niet meer dan 50 % heeft, en de nanofiltratiestap zodanig wordt uitgevoerd dat de pH lager dan 5,0 is, bij voorkeur lager dan 4,5, bij voorkeur lager dan 4,0, maar bij voorkeur niet lager dan 3,0; v. de optionele concentratie van het nanofiltratieretentaat door verdamping of omgekeerde osmose; en vi. de vriesdroging van het nanofiltratieretentaat of het concentraat om een gestolde neutrale of gesialyleerde HMO te verkrijgen, optioneel met behandeling met actieve koolstof, bij voorkeur na stap 11), 111), 1) of v), meer bij voorkeur tussen stappen iii) en iv). Stap 111) omvat de toevoeging van NaOH-oplossing aan het zure harseluaat, zodat de pH op 3- 5 wordt gebracht.

3. Neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide geproduceerd volgens de methode van de uitvinding In een ander aspect heeft de uitvinding betrekking op een neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide, verkregen volgens de methode van de uitvinding.

De neutrale of gesialyleerde HMO die volgens de beschreven methode in deze specificatie wordt gewonnen en gezuiverd, kan amorf of kristallijn zijn, maar is bij voorkeur amorf.

Bij voorkeur is de zuiverheid van de neutrale of gesialyleerde HMO op droge basis groter dan 80 massaprocent voor een enkele neutrale of gesialyleerde HMO op basis van droog materiaal; of voor mengsels van HMO's is de zuiverheid groter dan 70 % op basis van droog materiaal, voor de combinatie. Nog meer bij voorkeur is de zuiverheid van een enkele neutrale of gesialyleerde HMO groter dan 90 massaprocent.

Bij voorkeur heeft de neutrale of gesialyleerde HMO minstens een van de volgende kenmerken (in gewicht): <2 % lactulose, <3 % fucose, <1 % galactose of <3 % glucose.

In een uitvoering heeft de neutrale of gesialyleerde HMO een fijne fractie (kleiner dan of gelijk aan 10 um), van minder dan 10 %, bij voorkeur minder dan 5 %, meer bij voorkeur minder dan 1 %, meest bij voorkeur minder dan 0,1 %. De neutrale of gesialyleerde HMO heeft bij voorkeur ook een gemiddelde deeltjesgrootte (d50) van meer dan 100 um, bij voorkeur meer dan 150 um, nog meer bij voorkeur meer dan 200 um.

De neutrale of gesialyleerde HMO geproduceerd volgens de methode van de uitvinding heeft een goede stroombaarheid.

Bij voorkeur heeft de HMO een Carr-index van minder dan 30,

waarbij de Carr-index (C) wordt bepaald aan de hand van de formule C = 100(1-p B/ p T), waarbij p B de vrij neergeslagen bulkdichtheid van het poeder en p T de afgetapte bulkdichtheid van het poeder na het ”neerslaan” is.

Voor vrij stromende vaste stoffen zouden de waarden van bulkdichtheid en afgetapte dichtheid gelijkaardig zijn, met een lage waarde tot gevolg.

Voor minder goed stromende vaste stoffen zouden de verschillen tussen deze waarden groter zijn, waardoor de Carr-index groter zou zijn.

Bij voorkeur heeft de neutrale of gesialyleerde HMO een watergehalte van minder dan 15 massaprocent, minder dan 10 massaprocent, minder dan 9 massaprocent, minder dan 8 massaprocent, minder dan 7 massaprocent of minder dan 6 massaprocent.

Om de terugwinning van het product te optimaliseren, heeft de neutrale of gesialyleerde HMO bij voorkeur een pH groter dan 3,0 in een oplossing van minstens 5 %. Doorgaans wordt dit bereikt door de pH van de HMO-bevattende stroom voor de drogingsstap aan te passen tot meer dan 3,0. Bij voorkeur heeft de neutrale of gesialyleerde HMO een pH tussen 4 en 7, meer bij voorkeur tussen 4,5 en 5,5. De HMO is bij voorkeur een neutrale HMO.

In een uitvoering wordt de neutrale HMO bij voorkeur gekozen uit de groep bestaande uit 2'-fucosyllactose, 3-fucosyllactose, 2',3- difucosyllactose, lacto-N-triose II, lacto-N-tetraose, lacto-N-neotetraose, lacto-N- fucopentaose I, lacto-N-fucopentaose II, lacto-N-fucopentaose III, lacto-N-fucopentaose V, lacto-N-neofucopentaose V (alternatieve naam: lacto-N-fucopentaose VI), lacto-N- difucohexaose I, lacto-N-difucohexaose II, lacto-N-difucohexaose III, 6'-galactosyllactose, 3'- galactosyllactose, lacto-N-hexaose, lacto-N-neohexaose en elk mengsel daarvan.

Nog meer bij voorkeur is de HMO 2'-fucosyllactose, 3-fucosyllactose, 2',3-difucosyllactose, lacto-N- triose IL, lacto-N-tetraose, lacto-N-neotetraose of een lacto-N-fucopentaose, meer bij voorkeur 2'-fucosyllactose, LNT, LNnT of een lacto-N-fucopentaose.

In een uitvoering wordt de gesialyleerde HMO gekozen uit de groep bestaande uit 3'- sialyllactose (3'-SL) en 6'-sialyllactose (6'-SL). In een uitvoering 1s de volgens de methode van de uitvinding verkregen neutrale of gesialyleerde HMO in een voedingsproduct (bijv. voedsel voor mensen of dieren), voedingssupplement of geneesmiddel verwerkt.

In sommige uitvoeringen wordt de neutrale of gesialyleerde HMO in babyvoeding verwerkt (bijv. zuigelingenvoeding). Zuigelingenvoeding is in het algemeen een gefabriceerd voedingsmiddel voor het voeden van zuigelingen als volledige of gedeeltelijke vervanging van moedermelk. In sommige uitvoerignen wordt zuigelingenvoeding verkocht als een poeder voor flesvoeding aan een zuigeling door het met water te mengen. De samenstelling van zuigelingenvoeding is meestal zodanig ontworpen dat ze moedermelk min of meer nabootst. In sommige uitvoeringen wordt een neutrale of gesialyleerde HMO gezuiverd volgens een methode in deze specificatie in zuigelingenvoeding verwerkt om voedingsvoordelen te bieden die vergelijkbaar zijn met de voordelen die worden geboden door een of meerdere neutrale of gesialyleerde HMO's in moedermelk. In sommige uitvoeringen wordt de neutrale of gesialyleerde HMO met een of meerdere ingrediënten van de zuigelingenvoeding gemengd. Voorbeelden van ingrediënten van zuigelingenvoeding zijn magere melk, koolhydraatbronnen (bijv. lactose), eiwitbronnen (bijv. wei-eiwitconcentraat en caseïne), vetbronnen (bijv. plantaardige oliën zoals palmolie, saffloerolie met een hoog oliegehalte, raapzaadolie, kokosolie en/of zonnebloemolie; en visoliën), vitaminen (zoals vitamine A, B, B2, C en D), mineralen (zoals kaliumcitraat, calciumcitraat, magnesiumchloride, natriumchloride, natriumcitraat en calciumfosfaat).

Een ander aspect van de uitvinding heeft dus betrekking op een neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide, verkregen volgens de methode van de uitvinding, voor gebruik in de geneeskunde.

Een ander aspect van de uitvinding heeft dus betrekking op het gebruik van een neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide, verkregen volgens de methode van de uitvinding, voor voedings- en/of voedertoepassingen.

Een ander aspect van de uitvinding heeft dus betrekking op een voedingsmiddel of cosmetisch product dat de neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide bevat, verkregen volgens de methode van de uitvinding.

VOORBEELDEN Voorbeeld 1 Algemeen: Het gehalte aan koolhydraten en onzuiverheden werd gekwantificeerd met behulp van gekalibreerde HPLC en/of HPAEC. De oplosbare eiwitten werden met de Bradford- bepaling gekwantificeerd. De kleur werd gekwantificeerd door UV-absorptiemeting bij 400 nm in een cuvette met een pad van 1 cm. De kleurindex CI 400 wordt aan de hand van de volgende formule berekend: CI 400 = 1000* Abs 400/Brix.

Fermentatie: 2'-FL werd geproduceerd door microbiële fermentatie met behulp van een genetisch gemodificeerde Æ. coli-stam die een recombinant gen bevat dat een a-1,2- fucosyltransferase codeert. De fermentatie werd uitgevoerd door de stam te kweken in aanwezigheid van exogeen toegevoegde lactose en een geschikte koolstofbron, waarbij 2°-FL werd geproduceerd dat vergezeld ging van DFL en niet-gereageerde lactose als belangrijkste koolhydraatonzuiverheden in de fermentatiebouillon.

Zuivering:

1. UF/DF: De verkregen bouillon werd aangezuurd tot pH = 3,8 met zwavelzuur, gevolgd door ultrafiltratie-diafiltratie door keramische membraanelementen van 15 kDa bij T = +60 °C in een industrieel continu UF-systeem met een DF-waterstroom van ongeveer 2 keer de toevoerstroom en een UF-retentaatstroom van ca. de helft van de toevoerstroom.

2. NF/DF: De productbevattende UF-permeaatstroom (Brix ca. 5) werd onmiddellijk verwerkt door losse nanofiltratie met diafiltratie in een industrieel continu NF-systeem dat was uitgerust met Trisep UA60-membraanelementen (piperazine-amide, MWCO 1000- 3500 Da) (transmembraandruk, TMP = 30 bar, T = 15 °C) en met een DF-waterstroom die ongeveer twee keer zo groot was als de toevoerstroom (UF-permeaat).

3. Behandeling met een sterk kationenwisselaarshars: Een monster van het verkregen NF-retentaat (4,7 kg, Brix 23,8, geleidingsvermogen: 2,20 mS/cm, pH= 3,9, CI 400: 134) werd door een kolom geleid die was gevuld met 800 ml Dowex-88 hars in H*-vorm (capaciteit 1,8 eq/l) bij een debiet van 2 bedvolumes per uur, gevolgd door elutie met water (730 ml). Er werd 400 ml fracties verzameld. Elke fractie werd getitreerd met IM NaOH tot pH = 4,5 en geanalyseerd op suiker-, kleur- en eiwitgehalte. De fracties #2-13 met aangepaste pH werden gecombineerd om 5,4 kg gele oplossing te verkrijgen (Brix 20,2, geleidingsvermogen: 3,48 mS/cm, pH= 4,55, CI 400: 67,3).

4. Ontkleuring met actieve houtskool: Een deel van de verkregen oplossing (3,5 kg) werd door gegranuleerde actieve houtskool CPG LF (75 g, 150 ml) geleid die in een kolom (ID = 16 mm) was geplaatst bij +60 °C en een debiet van 2 bedvolumes per uur, gevolgd door elutie met water (300 ml). Er werd 150 ml fracties verzameld. De fracties #2-24 werden gecombineerd om 3,5 kg vrijwel kleurloze oplossing te verkrijgen (Brix 19,7, geleidingsvermogen 3,42 mS/cm, pH = 5,19, CI 400: 1,23).

5. NF/DF: De verkregen oplossing (3,4 kg) werd onderworpen aan diafiltratie met constant volume in een MMS SW 18-membraanfiltratiesysteem, uitgerust met een spiraalgewonden Trisep UA60-membraan met een grootte van 1812, onder de volgende omstandigheden: doorstroming = 400 l/u, TMP = 30 bar, T = 30-35 °C en DF waterstroom 4,0 l/u. Eerst werd de DF uitgevoerd bij een pH van ongeveer 5 (10 1), vervolgens bij 3,8 (nog eens 10 1). Tot slot werd het retentaat verder geconcentreerd bij TMP = 39 bar, gevolgd door een aanpassing van de pH tot 4,5 met een 4 % NaOH-oplossing en uit het systeem gepompt om 1,8 kg eindoplossing te verkrijgen (Brix 30,6, geleidingsvermogen: 0,216 mS/em, pH= 4,49, CI 400: 1,35).

6. Microfiltratie en vriesdroging: Het hierboven verkregen NF-retentaat werd door een PES-microfilter van 0,2 um geleid, zodat 1,6 kg oplossing (Brix 30,6) overbleef en werd gevriesdroogd tot 492 g wit poeder.

Voorbeeld 2: vergelijking van MgSO4- en Na,SO4-afstoting 2,01 van 0,2 % MgSO4-oplossing werd geladen in een MMS SW 18-systeem uitgerust met spiraalgewonden Trisep UA60-element met een grootte van 1812 (piperazine-amide, MWCO 1000-3500 Da, membraanoppervlakte 0,23 m?). Het systeem draaide met een doorstroming van 400 l/u, waarbij het permeaat terug naar de toevoertank vloeide. Er werd gedurende minstens 5 min. of tot een constant geleidingsvermogen in het permeaat onder elke omstandigheid gestabiliseerd. De pH werd aangepast door een kleine hoeveelheid 25 % H;SO:-oplossing toe te voegen. Het geleidingsvermogen van het permeaat en het retentaat wordt in de onderstaande tabel aangegeven. MgSO4-afstoting vs pH T 25 % Stro | Geleidingsver | Geleidingsver T pH | Deb MP H;SO4 | om mogen mogen Afstotingsf (© (retent | iet (ba toegevo (1/m? retentaat permeaat actor C) aat) | (lu) r) egd (ul) u) (mS/em) (mS/em) 24, 10 6,06 | 21,1 | 91,6 2.100 0,785 62,61 % 7 25, 10 > 20 4,91 20,9 | 90,8 2.100 0,587 72,05 % 24, 10 N 40 435 20,9 | 90,8 2.130 0,624 70,70 % 25, 10 1 3,93 | 20,5 | 89,2 2.170 0,520 76,04 % 25, 10 1 160 3,56 | 20,2 | 87,7 2.260 0,538 76,19 % Hetzelfde experiment werd uitgevoerd met een 0,2 % Na:SO4-oplossing.

T 25% Stro | Geleidingsver | Geleidingsver T pH Deb MP H;SO4 om mogen mogen Afstotingsf (© (retent | iet (ba toegevo (1/m? retentaat permeaat actor C) aat) | (lu) 10 | 22, 5,70 | 16,7 | 72,6 2.840 0,0755 97,34 % Jp VTT EE 10 [22,] 10 5,24 | 15,6 | 67,8 2.840 0,1706 93,99 % Cp LT EE 10 | 22, 30 439 | nvt|nvt. 2.840 0,824 70,99 %

HEN 10 | 22, 70 3,91 13,6 | 59,1 2.850 1.706 40,14% Ce LVL 10 | 22, 110 3,71 18,0 | 78,3 2.880 1.939 32,67 % Ep LVL 10 | 22, 190 3,48 18,4 | 80,0 2.970 2.090 28,67 %

EH RE 10 | 22, 350 3,21 18,4 | 80,0 3.060 2.230 27,12 %

DA 10 | 22, 670 2,94 18,4 | 80,0 3.280 2.500 23,78%

EN NH 10 | 22, 1310 2,65 18,1 | 78,7 3.730 2.870 23,06 %

LPL Er werd aangetoond dat de afstoting van natriumzout met divalent tegenion, zoals sulfaat, sterk pH-afhankelijk is in het geval van NF met polyamidemembraan. Omdat na de behandeling met een sterk kationenwisselaarshars een aanzienlijke hoeveelheid natriumzout in de verzamelde fracties aanwezig is als gevolg van de neutralisatie met een NaOH-oplossing (zie stap #3 in voorbeeld 1), kunnen deze zouten doeltreffend worden verwijderd in een tweede NF/DF (zie stap #5 in voorbeeld 1) wanneer de DF wordt uitgevoerd bij een pH van minder dan 4,5, bij voorkeur minder dan 4,0, wat leidt tot een vrijwel zoutvrije oplossing (zoals beoordeeld aan de hand van het geleidingsvermogen). In dit opzicht is het niet nodig om basische anionische harsen te gebruiken om een zoutvrije oplossing te verkrijgen.

Voorbeeld 3 — Bepaling van de afstotingsfactor van een substantie op een membraan De afstoting van NaCl en MgSO4 op een membraan wordt als volgt bepaald: in een membraanfiltratiesysteem wordt een NaCl- (0,1 %) of een MgSO4-oplossing (0,2 %) over de gekozen membraanplaat (voor Tami: buismodule) gecirculeerd terwijl de permeaatstroom terug naar de toevoertank wordt geleid.

Het systeem wordt gedurende 10 minuten bij 10 bar en 25 °C gestabiliseerd voordat monsters van het permeaat en het retentaat worden genomen.

De afstotingsfactor wordt aan de hand van het gemeten geleidingsvermogen van de monsters berekend: (1-kp/kr): 100, waarbij kp het geleidingsvermogen van NaCl of MgSO4 in het permeaat en kr het geleidingsvermogen van NaCl of MgSO4 in het retentaat is. membraan | actieve laag | MWCO spec. meting in spec. meting in Trisep piperazine- | 1000- Eee |] = qe Ta [eme nf TE

De afstotingsfactor van een koolhydraat wordt op een gelijkaardige manier, met dit verschil dat de afstotingsfactor wordt berekend op basis van de concentratie van de monsters (bepaald door HPLC): (1-Cp/Cr)-100, waarbij Cp de concentratie van het koolhydraat in het permeaat en Cr de concentratie van het koolhydraat in het retentaat is.

Voorbeeld 4 Fermentatie: LNT-bevattende bouillon werd gegenereerd door fermentatie zoals hierboven beschreven met een genetisch gemodificeerde Æ. coli-stam van LacZ", LacY* fenotype, waarin de genoemde stam een recombinant gen bevat dat een B-1,3-N-acetyl-glucosaminyl transferase codeert dat in staat is om het GIcNAc van UDP-GlcNAc over te dragen aan de geïnternaliseerde lactose, een recombinant gen dat een B-1, 3-galactosyltransferase codeert dat in staat is om het galactosylresidu van UDP-Gal over te dragen aan de N-acetyl- glucosaminylated lactose (lacto-N-triose II of LNT-2) waarbij LNT (lacto-N-tetraose) wordt gevormd en genen die een biosynthetische route naar UDP-GlcNAc, UDP-Gal coderen.

De fermentatie werd uitgevoerd door de stam te kweken in aanwezigheid van exogeen toegevoegde lactose en een geschikte koolstofbron, waarbij LNT werd geproduceerd dat vergezeld ging van lacto-N-triose II, para-LNH II en niet-gereageerde lactose als belangrijkste koolhydraatonzuiverheden in de fermentatiebouillon.

Zuivering:

1. Ultrafiltratie (UF)/nanofiltratie (NF): De verkregen bouillon werd met H,SO4 aangezuurd tot pH=3.8 en door een continu industrieel UF-systeem met meerdere loops geleid, uitgerust met 15 kDa keramische membranen bij T= 60 °C met een DF-waterdebiet van 2,5 en een retentaatdebiet van 0,5 ten opzichte van het toevoerdebiet. Het gegenereerde UF-permeaat werd onmiddellijk door een continu NF-systeem met meerdere loops geleid dat was uitgerust met Trisep UA60-membranen bij T= 15 °C en TMP= 30 bar en DF- stroomsnelheid van ca. 2,5 ten opzichte van het toevoerdebiet (UF-permeaat).

2. Sterk zuur kationenwisselaarshars: Een monster van het verkregen NF-retentaat (4,8 kg, Brix 22,1, geleidingsvermogen 3,48 mS/cm, pH 3,92, Abs 400 2,6926 (pad= 1 cm), CI 400 121. 8) werd door Dowex-88 hars (H*-vorm, BV=800 ml) geleid, gevolgd door elutie met water om 5,57 kg zuur effluent te verkrijgen, dat met 4 % NaOH-oplossing op pH 3,50 werd gebracht (Brix 18,2, geleidingsvermogen 4,93 mS/cm, Abs 400nm 1,027).

3. Ontkleuring met actieve houtskool: De verkregen oplossing (5,54 kg) werd door gegranuleerde actieve houtskool CPG LF (90 g, 180 ml) geleid die in een XK 16/100- kolom (ID=16 mm) was geplaatst bij T= 60 °C en bij een debiet van 2 bedvolumes per uur (360 ml/u), gevolgd door elutie met water. De verkregen bijna kleurloze oplossing had de volgende parameters: m= 5,49 kg, Brix 17,7, geleidingsvermogen 5,01 mS/cm, pH 4,24, Abs 400 0,0130, CI 400 0,73.

4. NF/DF: De verkregen oplossing (5,370 kg) werd met 0,6 ml 25% H2SO4 op een pH van 3,05 gebracht en werd onderworpen aan diafiltratie met constant volume in een MMS SW 18-membraanfiltratiesysteem, uitgerust met een spiraalgewonden Trisep UA60- membraan met een grootte van 1812, onder de volgende omstandigheden: doorstroming = 400 l/u, TMP = 30 bar, T = 30-35 °C en DF waterstroom 4,6 l/u. De pH werd met extra H;SO: op 3,5 gebracht nadat 10 1 en 20 | DF-water was toegevoegd. Na toevoeging van in totaal 25 1 DF-water had het retentaat de volgende parameters: Brix 18,4, geleidingsvermogen 0,30 mS/cm, pH 3,60. De oplossing werd verder geconcentreerd bij TMP= 39 bar om een NF-eindretentaat te verkrijgen (2,94 kg, Brix 29,2, geleidingsvermogen 0,283 mS/cm, pH 3,52, Abs 400 0,0207, CI 400 0,71).

5. Microfiltratie en vriesdroging: Het verkregen NF-retentaat werd met 0,2 ml 50 % NaOH-oplossing op een pH van 4,78 gebracht en door een PES-microfilter van 0,2 um geleid om een kleurloze oplossing (2,82 kg) te verkrijgen, die werd gevriesdroogd om 788 g amorfe witte vaste stof te verkrijgen.

Claims

CONCLUSIES

1. Een methode voor de terugwinning en de zuivering van een neutrale of gesialyleerde moedermelkoligosacharide (HMO) uit een fermentatiebouillon, die bestaat uit de volgende stappen: I de scheiding van de fermentatiebouillon om een gescheiden HMO-bevattende stroom en een biomassa-afvalstroom te vormen; Ia. de zuivering van de gescheiden HMO-bevattende stroom door nanofiltratie (NF) of nanofiltratie/diafiltratie (NF/DF); en IIb. een behandeling met zuur kationenwisselaarhars en vervolgens een nanofiltratiestap, bij voorkeur gecombineerd met diafiltratie, waarbij het nanofiltrattemembraan een molecuulgewicht cut-off (MWCO) van 500-3000 Da heeft, de actieve (top)laag uit polyamide bestaat, bij voorkeur polyamide op basis van piperazine, het membraan een MgSO:-afstotingsfactor van ongeveer 50-90 % en bij voorkeur een NaCl-afstotingsfactor van niet meer dan 50 % heeft, en de nanofiltratiestap zodanig wordt uitgevoerd dat de pH lager dan 5,0 is, bij voorkeur lager dan 4,5, bij voorkeur lager dan 4,0, maar bij voorkeur niet lager dan 3,0. II. de optionele concentratie van de gezuiverde HMO-bevattende stroom; en IV. de droging van de gezuiverde HMO-bevattende stroom om een gestolde neutrale of gesialyleerde HMO te verkrijgen, met optionele behandeling met actieve koolstof.

2. De methode volgens conclusie 1, waarbij stap I) minstens een van ultrafiltratie, microfiltratie en centrifugatie omvat en bij voorkeur bestaat uit ultrafiltratie.

3. De methode volgens conclusie 1 of 2, waarbij het zure kationenwisselaarhars in stap IIb) een sterk zuur kationenwisselaarhars is, bij voorkeur een styreen-divinylbenzeen kationenwisselaarhars.

4. De methode volgens conclusie 3, waarbij het hars in H*-vorm is.

5. De methode volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de methode een verdere zuivering van de HMO-bevattende stroom met een behandeling met actieve koolstof omvat.

6. De methode volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij stap Ila) of Ib) verder een nanofiltratie in diafiltratiemodus omvat.

7. De methode volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij stap HIT) bestaat uit verdamping en/of omgekeerde-osmosefiltratie, bij voorkeur uit verdamping.

8. De methode volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij stap III) een concentratie met een nanofiltratiemembraan omvat, waarbij het nanofiltratiemembraan bij voorkeur een molecuulgewicht cut-off (MWCO) van 150-300 Da heeft.

9. De methode volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij stap IT) wordt uitgevoerd en stap IV) bij voorkeur bestaat uit de sproeidroging om een gestolde HMO te verkrijgen.

10. De methode volgens een van de conclusies 1 tot 4 die bestaat uit de volgende stappen, bij voorkeur in de volgende volgorde: i. de scheiding van de fermentatiebouillon door ultrafiltratie om een gescheiden HMO-bevattende stroom en een biomassa-afvalstroom te vormen; ii. de zuivering van de gescheiden HMO-bevattende stroom door gecombineerde nanofiltratie en diafiltratie, waarbij het nanofiltratiemembraan bij voorkeur in het bereik van 500-3000 Da MWCO ligt; iii. de zuivering van de HMO-bevattende stroom door een sterk zuur kationenwisselaarshars in H*-vorm; iv. de zuivering van de HMO-bevattende stroom door een tweede nanofiltratiestap, bij voorkeur gecombineerd met diafiltratie, waarbij het nanofiltratiemembraan een molecuulgewicht cut-off (MWCO) van 500-3000 Da heeft, de actieve (top)laag uit polyamide bestaat, bij voorkeur polyamide op basis van piperazine, het membraan een MgSO:-afstotingsfactor van ongeveer 50-90 % en een NaCl- afstotingsfactor van niet meer dan 50 % heeft, en de nanofiltratiestap zodanig wordt uitgevoerd dat de pH lager dan 5,0 is, bij voorkeur lager dan 4,5, bij voorkeur lager dan 4,0, maar bij voorkeur niet lager dan 3,0; v. de concentratie van de gezuiverde HMO-bevattende stroom door verdamping; en vi. de sproeidroging van de gezuiverde HMO-bevattende stroom om een gestolde neutrale of gesialyleerde HMO te verkrijgen; optioneel met behandeling met actieve koolstof, bij voorkeur na stap 11), 111), iv) of v), meer bij voorkeur tussen stappen iii) en iv).

11. De methode volgens een van de conclusies 1 tot 4 die bestaat uit de volgende stappen, bij voorkeur in de volgende volgorde: i. de scheiding van de fermentatiebouillon door ultrafiltratie om een gescheiden HMO-bevattende stroom en een biomassa-afvalstroom te vormen;

ii. de zuivering van de gescheiden HMO-bevattende stroom door gecombineerde nanofiltratie en diafiltratie, waarbij het nanofiltratiemembraan bij voorkeur in het bereik van 500-3000 Da MWCO ligt; iii. de zuivering van het nanofiltratieretentaat door een sterk zuur kationenwisselaarshars in H*-vorm; iv. de zuivering van het harseluaat door een tweede nanofiltratiestap, bij voorkeur gecombineerd met diafiltratie, waarbij het nanofiltratiemembraan een molecuulgewicht cut-off (MWCO) van 500-3000 Da heeft, de actieve (top)laag uit polyamide bestaat, bij voorkeur polyamide op basis van piperazine, het membraan een MgSO4-afstotingsfactor van ongeveer 50-90 % en een NaCl- afstotingsfactor van niet meer dan 50 % heeft, en de nanofiltratiestap zodanig wordt uitgevoerd dat de pH lager dan 5,0 is, bij voorkeur lager dan 4,5, bij voorkeur lager dan 4,0, maar bij voorkeur niet lager dan 3,0; v. de optionele concentratie van het nanofiltratieretentaat door verdamping of omgekeerde osmose; en vi. de vriesdroging van het nanofiltratieretentaat of het concentraat om een gestolde neutrale of gesialyleerde HMO te verkrijgen; optioneel met behandeling met actieve koolstof, bij voorkeur na stap 11), 111), iv) of v), meer bij voorkeur tussen stappen iii) en iv).

12. De methode volgens conclusie 10 of 11, waarbij stap iii) verder de toevoeging van NaOH-oplossing aan het harseluaat omvat, zodat de pH op 3-5 wordt gebracht.

13. De methode volgens een van de voorgaande conclusies, die geen behandeling met basisch anionenwisselaarhars omvat.

14. De methode volgens conclusie 13 die geen elektrodialyse omvat.

15. De methode volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de HMO een neutrale HMO is.

16. De methode volgens conclusie 15, waarbij de HMO wordt gekozen uit de groep bestaande uit: 2'-fucosyllactose, 3-fucosyllactose, 2',3-difucosyllactose, lacto-N-triose IL lacto-N-tetraose, lacto-N-neotetraose, lacto-N-fucopentaose I, lacto-N-fucopentaose IL lacto-N-fucopentaose III lacto-N-fucopentaose V, lacto-N-fucopentaose VI, lacto- N-difucohexaose I, lacto-N-difucohexaose II, lacto-N-difucohexaose III, 6'- galactosyllactose, 3'-galactosyllactose, lacto-N-hexaose en lacto-N-neohexaose.

17. De methode volgens conclusie 15 of 16, waarbij de HMO 2'-fucosyllactose, 3- fucosyllactose, 2',3-difucosyllactose, lacto-N-triose IL, lacto-N-tetraose, lacto-N-

neotetraose of een lacto-N-fucopentaose is, bij voorkeur 2'-fucosyllactose, LNT, LNnT of een lacto-N-fucopentaose.

18. De methode volgens een van de conclusies 1 tot 14, waarbij de HMO een gesialyleerde HMO is, bij voorkeur 3'-sialyllactose (3'-SL) of 6'-sialyllactose (6'-SL).