CN108368153B - 用于从水生物种及其组成提取降低的草酸蛋白质的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

根据一些实施方案，本公开涉及用于从水生物种及其组成纯化具有降低的草酸含量的蛋白质的方法和系统。

Description

用于从水生物种及其组成提取降低的草酸蛋白质的方法和 系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年8月10日提交的美国临时专利申请No.62/203,199的优先权。上述申请的内容特此通过引用被整体并入。
公开领域
在一些实施方案中，本公开涉及用于从具有降低的(例如，≤0.6％、≤0.05％)草酸含量的水生物种(例如，浮萍)及其组成生产蛋白质的组成、方法和系统。在一些实施方案中，本公开涉及具有降低的草酸含量的微作物蛋白质产品的组成。
公开背景
不断增加的全球人口持续激起大量的可持续性的担忧(包含为动物饲料和人类消费提供充足的和负担得起的蛋白质来源)，特别是在发展中国家。虽然海洋蛋白来源由于其期望的营养成分和增强的适口性通常被用于饲料中，但是高生产成本导致对替代品的增加的需求。然而，由于差的氨基酸谱和/或高的纤维含量，许多植物物种不是适合的替代品。而且用于从供替代的蛋白质来源提取蛋白质的许多实践产生具有蛋白质完整性、溶解性和/或分散性特性的产品，这些产品不适合于许多人类消费和动物饲料应用。此外，用于从供替代的蛋白质来源提取蛋白质的一些实践产生具有增加的抗营养成分(如草酸)的含量的产品，使它们对于许多人类消费应用是不期望的。此外，水资源保护问题(特别是在赤道和干旱地区)也是确定用于生产蛋白质浓缩物的合适的供替代的物种的驱动因素。
概述
因此，出现了对于用于生产具有增加的蛋白质完整性、溶解性和/或分散性特性以及降低的草酸含量的浓缩的蛋白质产品的改进的方法和系统的需求。此外，出现了对于用于以需要降低的水和/或能量消耗的方式生产经浓缩的蛋白质的改进的方法和系统的需求。
根据一些实施方案，本公开涉及处理包括微作物(例如，浮萍)的生物质以生产包括可溶性微作物蛋白质(例如，浮萍蛋白质浓缩物)的产品的方法，所述可溶性微作物蛋白质具有降低的草酸含量(例如，其中总的草酸含量是≤0.6％DMB、≤0.05％DMB)。
在一些实施方案中，本公开涉及产生可溶性微作物蛋白质的方法，所述方法包含：裂解生物质(例如，浮萍)以形成经裂解的生物质；从经裂解的生物质沉淀草酸盐，分离经裂解的生物质以产生汁液级分和固体级分；分离汁液级分以产生第一汁液和第一渣饼；以及过滤第一汁液以产生第一可溶性蛋白质和第一排出流。根据一些实施方案，第一可溶性蛋白质可以具有小于约0.6％DMB(例如，小于约0.1％DMB、小于约0.05％DMB)的草酸含量。
在一些实施方案中，方法还可以包含过滤第一可溶性蛋白质以产生第二可溶性蛋白质和第二排出流的操作。根据一些实施方案，方法还可以包含过滤第二可溶性蛋白质以产生经浓缩的蛋白质产品和渗透液的操作。在一些实施方案中，方法还可以包含干燥经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物的操作。根据一些实施方案，干蛋白质浓缩物可以具有下列特性中的一个或更多个：至少约50重量％的蛋白质浓度、至少50％的溶解值，和/或至少50％的分散值。
根据一些实施方案，方法还可以包含将生物质浸泡在第二培养基(例如，具有小于约8ppm的钙源，或小于约4ppm的氮源，或两者)中以形成经浸泡的生物质的操作。在一些实施方案中，方法可以包含在第三培养基中缓冲经浸泡的生物质的操作。根据一些实施方案，方法可以包含从汁液级分沉淀草酸盐的操作。
此外，本公开涉及产生可溶性微作物蛋白质的方法，所述方法包括：裂解生物质(例如，浮萍)以形成经裂解的生物质；分离经裂解的生物质以产生汁液级分和固体级分，从汁液级分沉淀草酸盐；分离汁液级分以产生第一汁液和第一渣饼；以及过滤第一汁液以产生第一可溶性蛋白质和第一排出流。在一些实施方案中，第一可溶性蛋白质可以具有小于约0.6％DMB(例如，小于约0.1％DMB、小于约0.05％DMB)的草酸含量。在一些实施方案中，方法可以包含从经裂解的生物质沉淀草酸盐的操作。
在一些实施方案中，方法可以包含过滤第一可溶性蛋白质以产生第二可溶性蛋白质和第二排出流的操作。根据一些实施方案，方法可以包含过滤第二可溶性蛋白质以产生经浓缩的蛋白质产品和渗透液的操作。在一些实施方案中，方法还可以包括干燥经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物的操作。根据一些实施方案，干蛋白质浓缩物可以具有下列特性中的一个或更多个：至少约50重量％的蛋白质浓度、至少50％的溶解值，和/或至少50％的分散值。
根据一些实施方案，方法可以包含将生物质浸泡在第二培养基(例如，具有小于约8ppm的钙源，或小于约4ppm的氮源，或两者)中以形成经浸泡的生物质的操作。在一些实施方案中，方法可以包含在第三培养基中缓冲经浸泡的生物质的操作。
在一些实施方案中，本公开涉及栽培和处理包括微作物(例如，浮萍)的生物质以产生包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法，所述方法包含：在第一培养基中栽培微作物以形成生物质，收获生物质，以及从生物质提取可溶性蛋白质。根据一些实施方案，第一培养基可以包含下列中的至少一种(i)钙；至少20ppm的浓度和(ii)一种或更多种抗光合染料。在一些实施方案中，一种或更多种抗光合染料可以选自(n-乙基-n-[4-[[4-[乙基[(3-磺苯基)甲基]氨基]-苯基](2-磺苯基)-亚甲基)]2,5-环己二烯-1-亚基]-3-磺基苯甲胺氢氧化物内盐的二钠盐、(4E)-5-氧代-1-(4-磺酰苯基)-4-[(4-磺酰苯基)亚肼基]-3-吡唑羧酸的三钠盐、重氮化合物；2-[[4-[乙基-[(3-磺酰苯基)甲基]氨基]苯基]-[4-[乙基-[(3-磺酰苯基)甲基]铵亚基]-2,5-环己二烯-1-亚基]甲基]苯磺酸盐(2-[[4-[ethyl-[(3-sulfonatophenyl)methyl]amino]phenyl]-[4-[ethyl-[(3-sulfonatophenyl)methyl]azaniumylidene]cyclohexa-2,5-dien-1-ylidene]methyl]benzenesulfonate)、苄基-[4-[[4-(苄基(乙基)氨基]苯基]-(5-羟基-2,4-二磺苯基)亚甲基]-2,5-环己二烯-1-亚基]-乙基铵、2-(1,3-二氧代茚-2-基)喹啉-6,8-二磺酸盐的二钠盐或其组合。在一些实施方案中，可溶性蛋白质可以具有小于约0.6％DMB(例如，小于约0.1％DMB、小于约0.05％DMB)的草酸含量。
根据一些实施方案，方法可以包含裂解生物质以形成经裂解的生物质，分离经裂解的生物质以产生汁液级分和固体级分，分离汁液级分以产生第一汁液和第一渣饼，以及过滤第一汁液以产生第一可溶性蛋白质和第一排出流。
在一些实施方案中，方法可以包含过滤第一可溶性蛋白质以产生第二可溶性蛋白质和第二排出流的操作。根据一些实施方案，方法可以包含过滤第二可溶性蛋白质以产生经浓缩的蛋白质产品和渗透液的操作。在一些实施方案中，方法还可以包括干燥经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物的操作。根据一些实施方案，干蛋白质浓缩物可以具有下列特性中的一个或更多个：至少约50重量％的蛋白质浓度、至少50％的溶解值，和/或至少50％的分散值。
根据一些实施方案，方法可以包含将生物质浸泡在第二培养基(例如，具有小于约8ppm的钙源，或小于约4ppm的氮源，或两者)中以形成经浸泡的生物质的操作。在一些实施方案中，方法可以包含在第三培养基中缓冲经浸泡的生物质的操作。
本公开还涉及通过本文中所描述的方法生产的来自包括微作物的生物质(例如，浮萍)的可溶性蛋白质产品。根据一些实施方案，可溶性蛋白质产品可以具有小于0.6％DMB(例如，小于约0.1％DMB、小于约0.05％DMB)的草酸含量。在一些实施方案中，可溶性蛋白质产品可以被干燥以产生干蛋白质浓缩物。根据一些实施方案，干蛋白质浓缩物可以具有下列特性中的一个或更多个：至少约50重量％的蛋白质浓度、至少50％的溶解值，和/或至少50％的分散值。
附图简要说明
本专利的文件含有至少一张彩色绘制的附图。专利和商标局将根据要求以及必要的费用的支付提供具有彩色附图的本专利的副本。
可以通过部分地参考本公开和附图理解本公开的一些实施方案，其中：
图1A是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于栽培、收获和加工微作物以用于生产具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物的系统的流程图；
图1B是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于栽培、收获和加工微作物以用于生产具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物的系统的流程图；
图1C是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于栽培、收获和加工微作物以用于生产具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物的系统的流程图；
图1D是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于栽培、收获和加工微作物以用于生产具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物的系统的流程图；
图2A是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于从生物质生产具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物的方法的流程图；
图2B是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于从生物质生产具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物的方法的流程图；并且
图2C是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于从生物质生产具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物的方法的流程图。
详细说明
本公开涉及用于从微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)生产具有降低的草酸含量(例如，其中总的草酸含量是≤0.6％DMB、≤0.05％DMB)的蛋白质浓缩物(例如，可溶性蛋白质、干蛋白质浓缩物)的组成、系统和方法。例如，根据本公开的具体的示例实施方案，方法可以包括种植、收获和/或分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)以用于生产具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物(例如，可溶性蛋白质、干蛋白质浓缩物)。在一些实施方案中，根据本公开的具体的示例实施方案，方法可以包括从微作物(例如，水生植物物种，浮萍，藻类)提取可溶性蛋白质以用于生产具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物(例如，可溶性蛋白质，干蛋白质浓缩物)的操作。
本领域技术人员将理解，存在从蛋白质来源(例如，微作物、生物质)提取蛋白质的多种方法。在一些实施方案中，从蛋白质来源提取蛋白质的操作可以包括例如通过化学手段(例如，洗涤剂)、生物学手段(例如，酶)、热手段(例如，冷冻、解冻)和/或机械手段(例如，碾磨)使蛋白质来源中的一个或更多个细胞破碎(例如，裂解)。可以采用蛋白酶抑制剂，其中正在被提取的蛋白质对蛋白水解敏感。在一些实施方案中，可以通过多种手段(如过滤和/或离心分离)除去细胞碎片。根据一些实施方案，从蛋白质来源提取蛋白质的操作可以包括例如使用操控温度(例如，冷却或加热)、聚合剂(例如，硫酸铵)、减少培养基体积(例如，蒸发)、离心分离、过滤或其任何组合的方法从溶液(例如，培养基)沉淀可溶性蛋白质。在一些实施方案中，从蛋白质来源提取蛋白质的操作可以包括包含层析法(如离子交换色谱法、尺寸排阻色谱法、亲和色谱法和高效液相色谱法)的提纯策略。
在一些实施方案中，方法可以在一系列步骤中进行，一个或更多个步骤可以被重复。例如，方法可以包括导致具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物(例如，可溶性蛋白质、干蛋白质浓缩物)的生产的单循环(例如，没有步骤是重复的)。在一些实施方案中，方法可以包括用于生产具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物(例如，可溶性蛋白质、干蛋白质浓缩物)的多循环(例如，第一部分、第二部分)或连续的过程，使得过程的较早期循环的产品、中间产品和/或副产品可以再循环进入过程的一个或更多个随后的循环。受益于本公开的本领域普通技术人员将理解，草酸(如果存在的话)可以处于其质子化(H2C2O4或HOOCCOOH)或去质子化(HC2O4 –或C2O4 2–)形式。在一些实施方案中，草酸盐(即，C2O4 2-)可以以盐形式存在。例如，草酸盐可以包括草酸钠、草酸钾、草酸钙、草酸铵或其组合。根据一些实施方案，微作物可以是浮萍。
微作物
在一些实施方案中，微作物可以包括单个水生物种(例如，浮萍属、槐叶萍属)。微作物可以包含浮萍属(例如，水萍(duckweed))、紫萍属(Spirodela)、少根紫萍属(Landoltia)、扁平无根萍属(Wolfiella)、槐叶萍属(Salvinia)(例如，水蕨(floatingfern))、无根萍属(Wolffia)(例如，无根萍(watermeal))、满江红属(Azolla)(例如，满江红(mosquito fern))、大漂属(Pistia)(例如，水浮莲(water lettuce))或其任何组合。根据一些实施方案，微作物可以是浮萍属，例如，小叶浮萍(Lemna minor)、Lemna obscura、单脉萍(Lemna minuta)、膨胀浮萍(Lemna gibba)、Lemna valdiviana或稀脉萍(Lemnaaequinoctialis)。根据一些实施方案，微作物可以包括两种或更多种水生物种的组合。在一些实施方案中，可以基于在当地环境的一种或更多种条件下已经发展的经鉴别的组成和生长特性，从当地水生物种中选择微作物。基于当地物种对当地环境条件的适应，当地物种可以在开放池塘或生物反应器中超越其他物种。在一些实施方案中，可以调整微作物以响应温度和光可利用性的季节性变化。
与其他水生物种相比，微作物可以具有有益的特性(例如，快速的生长速度；降低的营养需求；易于收获和/或加工；增强的氨基酸谱；增强的适口性；降低的蒸散率；增加的蛋白质组成，降低的草酸含量)。
例如，浮萍属是来自浮萍科家族(例如，水萍)的自由漂浮水生植物的一种，其生长迅速。浮萍蛋白质具有比大多数其他植物蛋白质更接近动物蛋白质的必需的氨基酸谱。表1显示了浮萍蛋白质的典型必需氨基酸组成谱。另外，浮萍提供高的蛋白质产量，并且新鲜收获的浮萍含有，按干重量计算，高达约43％的蛋白质。此外，与大多数其他植物相比，浮萍叶具有低的纤维含量(例如，在干物质中约5％-约15％)并且是非常易消化的，即使对于单胃动物。这与许多具有大约50％的纤维含量和低消化性的作物物种(例如，大豆、水稻、玉米)的组成形成对比。
Figure BDA0001619651990000051
Figure BDA0001619651990000061
*条件非必需氨基酸。
微作物的栽培
在一些实施方案中，通过在容许扩张的条件下将微作物与第一培养基(例如，水性营养组成、生长培养基)接触可以使微作物无性繁殖(例如，栽培)。根据一些实施方案(例如，102)，微作物可以在生物反应器系统中被栽培。根据一些实施方案，生物反应器系统可以含有包括水和/或营养组成的第一培养基(例如，生长培养基)。在一些实施方案中，营养组成可以包含氮、磷、钾和钙中的至少一种。在一些实施方案中，第一培养基可以包括溶解的气态氧和/或溶解的气态二氧化碳。根据一些实施方案，第一培养基可以被配置为具有增加的钙组成(例如，增加的钙生长培养基)。例如，增加的钙的第一培养基可以包括≥约百万分之120(ppm)，或≥约115ppm，或≥约110ppm，或≥约105ppm，或≥约100ppm，或≥约95ppm，或≥约90ppm，或≥约85ppm，或≥约80ppm，或≥约75ppm，或≥约70ppm，或≥约65ppm，或≥约60ppm，或≥约55ppm，或≥约50ppm，或≥约45ppm，或≥约40ppm，或≥约35ppm，或≥约30ppm，或≥约25ppm，或≥约20ppm的钙浓度，其中本句中的“约”包含指定浓度的±10％。在一些实施方案中，增加的钙的第一培养基可以包括约20ppm至约120ppm，或约25ppm至约120ppm，或约30ppm至约120ppm，或约40ppm至约120ppm，或约50ppm至约120ppm，或约60ppm至约120ppm，或约70ppm至约120ppm，或约80ppm至约120ppm，或约20ppm至约100ppm，或约30ppm至约100ppm，或约40ppm至约100ppm，或约50ppm至约100ppm，或约60ppm至约100ppm，或约70ppm至约100ppm，或约80ppm至约100ppm的钙浓度。根据一些实施方案，增加的钙的第一培养基可以包括至少约20ppm(例如，±10％)的钙浓度。在一些实施方案中，增加的钙的第一培养基包括至少约100ppm钙。生物反应器系统可以被配置为在规定的时间指示器处或响应于传感器读数将附加的营养物(例如，氮、磷、钾、钙)或气体(例如，氧气、二氧化碳、氮气)添加到第一培养基。在一些实施方案中，钙可以包括钙、碳酸钙、草酸钙、氧化钙、柠檬酸钙、碳化钙、磷酸钙、硫酸钙、氯化钙或其组合。
在一些实施方案中，第一培养基可以包括一种或更多种抗光合染料，所述抗光合染料被配置为减弱生长培养基内的光合有效辐射。根据一些实施方案，一种或更多种抗光合染料可以以充足的体积或浓度被添加以抑制至少一种其他水生生物(例如，水下水生物种、浮游植物、光合藻类(phytoalgae)、附生藻类)的生长。抗光合染料可以包含下列中至少一种：(n-乙基-n-[4-[[4-[乙基[(3-磺苯基)甲基]氨基]-苯基](2-磺苯基)-亚甲基)]2,5-环己二烯-1-亚基]-3-磺基苯甲胺氢氧化物内盐、二钠盐、(颜色指数酸性兰9(参考号42090))、(4E)-5-氧代-1-(4-磺酰苯基)-4-[(4-磺酰苯基)亚肼基]-3-吡唑羧酸三钠(颜色指数酸性黄23(参考号19140))、重氮化合物；2-[[4-[乙基-[(3-磺酰苯基)甲基]氨基]苯基]-[4-[乙基-[(3-磺酰苯基)甲基]铵亚基]-2,5-环己二烯-1-亚基]甲基]苯磺酸盐(颜色指数酸性兰34(参考号42645))；苄基-[4-[[4-(苄基(乙基)氨基]苯基]-(5-羟基-2,4-二磺苯基)亚甲基]-2,5-环己二烯-1-亚基]-乙基铵(颜色指数酸性兰5(参考号42052))；2-(1,3-二氧代茚-2-基)喹啉-6,8-二磺酸二钠(颜色指数酸性黄3(参考号15985))，以及(n-乙基-n-[4-[[4-[乙基[(3-磺苯基)甲基]氨基]-苯基](2-磺苯基)-亚甲基)]2,5-环己二烯-1-亚基]-3-磺基苯甲胺氢氧化物内盐、二钠盐和(4E)-5-氧代-1-(4-磺酰苯基)-4-[(4-磺酰苯基)亚肼基]-3-吡唑羧酸三钠
Figure BDA0001619651990000071
的混合物。其他合适的抗光合染料可以在Wilson的美国专利号4,042,367(其通过引用被并入本文)的表I和II中找到。
根据一些实施方案，第一培养基(例如，水性营养组成)可以在生物反应器(例如，池塘)中被提供和/或被添加，并且可以被保持在期望的设定值水平(例如，比体积)。在一些实施方案中，生物反应器系统可以被配置为收集降雨和/或从地面、地表或再循环水水源(例如，暴雨水、再循环水)或任何其他合适的水源摄取水。根据一些实施方案，生物反应器系统还可以包括用于过量的生长培养基的附加的贮藏容器(例如，容器或池塘)。
在一些实施方案中，一个或更多个较小的生物反应器(例如，池塘)可以被设计和确定尺寸以充分地用作较大生物反应器的“进料器”生物反应器。在一些实施方案中，较小的生物反应器可以首先接种并且生长到高密度，此时它们可以以支持更快生长的方式最佳地接种较大生物反应器。
在一些实施方案中，生物反应器系统可以包括监控系统。在一些实施方案中，监控系统可以被配置以显示和/或提供关于一种或多种生物反应器条件(例如，营养物浓度、pH、溶解氧水平、生长培养基水平、微作物分布、流速、温度)的一个或更多个用户警报和/或调整操作条件(例如，生长培养基流速和/或营养物添加的时间和/或量；“进料器”微作物添加、氧气或二氧化碳添加)。根据需要，可以在规定时间或可变时间或任何其他间隔时间连续地、半连续地、周期性地、间歇地进行调整。在一些实施方案中，调整可以被选择以优化水生物种的生长速率和/或产量。例如，微作物物种可以在具有监控系统的大规模、开放式生物反应器中生长，所述监控系统被配置以基于，例如，对光的暴露调整材料(例如，新鲜水或再循环水、新鲜的或再循环的生长培养基)的引入，从而可以调节营养物消耗率。
在一些实施方案中，生物反应器系统可以包括单个容器，微作物可以在所述容器中被栽培。在一些实施方案中，生物反应器系统可以包括多个可以连接、部分连接或不连接的栽培容器。在一些实施方案中，生物反应器(例如，池塘)可以是具有从生物反应器的内底部去除的压实的污垢制成的堤的土质水池。根据一些实施方案，生物反应器可以是人造容器(例如，金属、塑料、树脂)。生物反应器系统可以包括开放式生物反应器、封闭式生物反应器、半开放式生物反应器或其任何组合。在一些实施方案中，生物反应器系统可以被配置以将一个或多个容器分成通道或室。在一些实施方案中，生物反应器系统可以被配制以容许生长培养基的流动。在一些实施方案中，生物反应器系统可以包含推进系统(例如，桨轮、鼓泡器、水下或表面喷水器、水下混合器)和/或再循环系统。在一些实施方案中，生物反应器系统可以被配置以调整生长培养基的流速(例如，以重新分配营养物浓度或微作物生长模式)。
在一些实施方案中，生物反应器系统可以是开放的(例如，相对于地面的水平面)生物反应器容器(例如，弯曲的跑道)，使得被含有在生物反应器容器内的生长培养基和/或生长在生长培养基上表面的微作物可以暴露于从生物反应器容器的外部发起的风。根据一些实施方案，生物反应器系统可以是部分开放的(例如，相对于地面的水平面)，被含有的培养基的至少90％或至少80％，或至少70％，或至少60％，或至少50％，或至少40％，或至少30％，或至少20％，或至少10％的上表面是开放的。根据一些实施方案，上表面可以是开放的，其中所述表面大体上没有(例如，没有)任何覆盖物或其他屏障，其中所述表面直接暴露于外界天气条件，其中在表面和大气之间大体上不存在膜、玻璃、盖或其他屏障(无论这样的屏障是否具有孔隙或开口)，和/或其中外界大气是在表面之上至少约1米的距离的贴近或直接在表面之上的仅有的空间占用者。
在一些实施方案中，生物反应器系统可以监控和调整微作物垫的厚度和分布。例如，当微作物达到规定的厚度或分布时，生物反应器系统可以启动收获程序。在一些实施方案中，可以保持微作物垫的最小厚度，使得生物反应器系统内的生长培养基的期望的蒸散率可以被保持。在一些实施方案中，可以保持微作物的最小厚度，使得较少的阳光能够穿透生长培养基的表面(即，降低水下水生物种(如藻类)的生长势)。
微作物的收获
可以在任何期望的一个或多个时间全部或部分收获微作物。例如，可以在一个或更多个规定的时间，以规则或不规则的时间间隔和/或连续地收获微作物。一个或多个收获时间和/或时间间隔的选择可以基于环境条件(例如，降水、相对湿度、温度范围、平均的、低的或高的阈值和/或光强度、波长范围、暴露时间)和/或展现出一个或更多个期望的特性(例如，垫厚度、垫分布、成熟)的微作物。收获微作物的操作可以是手动的或自动的。在一些实施方案中，自动撇取器系统(skimmer system)可以从生物反应器系统收集微作物，并且将收获的微作物转移(例如，经由泵激系统)到倾斜的振动筛上以从生长培养基和残渣分离生物质。在一些实施方案中，可以通过固定的或移动的网式过滤器从生物反应器系统通过真空撇取微作物而收获微作物。根据一些实施方案，包含收获的微作物(例如，浮萍)和生长培养基(例如，水)的生物质浆液可以被运送到倾斜的振动筛，其中生物质(例如，微作物)可以从第一培养基被分离。
根据一些实施方案(例如，106)，在收获期间，分离的第一培养基可以被再循环回到生物反应器系统或附加的贮藏容器(例如，容器或池塘)。在一些实施方案中，至少约40％，或至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，或至少约80％，或至少约90％，或至少约95％的从生物质分离的生长培养基(例如，水)可以被再循环进一步用于栽培、收获和/或加工微作物。
浸泡和/或缓冲生物质
收获操作之后，生物质可以被浸泡(例如，108)和/或被缓冲(例如，110)。浸泡和/或缓冲收获的生物质的操作可以有助于降低蛋白质产品的草酸含量。在一些实施方案中，浸泡和/或缓冲收获的生物质的操作可以有助于降低蛋白质产品的草酸和/或草酸盐含量。
在一些实施方案中，收获的生物质可以被浸泡在第二培养基(例如，108)中。根据一些实施方案，第二培养基可以包括水(例如，地下水、地表水、再循环水)、蒸馏水、反渗水或纳滤水，和/或营养组成。在一些实施方案中，第二培养基可以包括再循环的流体的任何期望的部分。例如，第二培养基可以包括至少约10％(v/v)，至少约20％(v/v)，至少约30％(v/v)，至少约40(v/v)，至少约50％(v/v)，至少约60％(v/v)，至少约70％(v/v)，至少约80％(v/v)，或至少约的90％(v/v)的从方法的另一阶段再循环的流体(例如，来自过滤260、254的排出流)。
根据一些实施方案，第二培养基可以被配置为具有低氮组成(例如，低氮第二培养基)。例如，低氮第二培养基可以包括≤约百万分之20(ppm)，≤约18ppm，≤约16ppm、或≤约14ppm，或≤约12ppm，或≤约10ppm，或≤约9ppm，或≤约8ppm，或≤约7ppm，或≤约6ppm，或≤约5ppm，或≤约4ppm，或≤约3ppm，或≤约2ppm，或≤约1ppm，或≤约0.5ppm，或约0ppm的氮浓度。在一些实施方案中，低氮第二培养基可以包括约0ppm至约20ppm，或约0.5ppm至约20ppm，或约0.5ppm至约15ppm，或约0.5ppm至约10ppm，或约1ppm至约9ppm，或约1ppm至约7ppm，或约1ppm至约6ppm，或约1ppm至约5ppm，或约3ppm至约6ppm，或约2ppm至约8ppm的氮浓度。根据一些实施方案，低氮第二培养基可以包括至多约10ppm(例如，±1ppm)的氮浓度。在一些实施方案中，低氮第二培养基可以包含至多约5ppm(例如，±0.5ppm)的氮浓度。
根据一些实施方案，第二培养基可以被配置为具有低钙组成(例如，低钙第二培养基)。例如，低钙第二培养基可以包括≤约20ppm，≤约18ppm，≤约16ppm，或≤约14ppm，或≤约12ppm，或≤约10ppm，或≤约9ppm，或≤约8ppm，或≤约7ppm，或≤约6ppm，或≤约5ppm，或≤约4ppm，或≤约3ppm，或≤约2ppm，或≤约1ppm，或≤约0.5ppm，或约0ppm的钙浓度。在一些实施方案中，低钙第二培养基可以包括约0ppm至约20ppm，或约0.5ppm至约20ppm，或约0.5ppm至约15ppm，或约0.5ppm至约10ppm，或约1ppm至约9ppm，或约1ppm至约7ppm，或约1ppm至约6ppm，或约1ppm至约5ppm，或约3ppm至约6ppm，或约2ppm至约8ppm的钙浓度。根据一些实施方案，低钙第二培养基可以包括至多约10ppm(例如，±1ppm)的钙浓度。在一些实施方案中，低钙第二培养基可以包括至多约5ppm(例如，±0.5ppm)的钙浓度。在一些实施方案中，将生物质浸泡在低钙第二培养基中的操作可以影响草酸浓度和草酸盐浓度(例如，草酸钙)之间的平衡。
在一些实施方案中，第二培养基可以被配置为具有高钙组成(例如，高钙第二培养基)。例如，高钙第二培养基可以包括≤约800ppm，或≤约750ppm，或≤约700ppm，或≤约650ppm，或≤约600ppm，或≤约550ppm，或≤约500ppm，或≤约450ppm，或≤约400ppm，或≤约350ppm，或≤约300ppm，或≤约250ppm，或≤约200ppm，或≤约150ppm，或≤约100ppm，或≤约50ppm的钙浓度。在一些实施方案中，高钙第二培养基可以包括约50ppm至约200ppm，或约50ppm至约400ppm，或约50ppm至约600ppm，或约100ppm至约800ppm，或约100ppm至约700ppm，或约100ppm至约600ppm，或约100ppm至约500ppm，或约300ppm至约600ppm，或约200ppm至约800ppm的钙浓度。根据一些实施方案，高钙第二培养基可以包括至多约800ppm(例如，±50ppm)的钙浓度。在一些实施方案中，高钙第二培养基可以包括至多约600ppm(例如，±50ppm)的钙浓度。在一些实施方案中，将生物质浸泡在高钙第二培养基中的操作可以影响草酸浓度和草酸盐浓度(例如，草酸钙)之间的平衡。例如，将生物质浸泡在高钙第二培养基中的操作可以将草酸转化成草酸盐。
在一些实施方案中，第二培养基可以被配置为具有低钙组成和低氮组成(例如，低氮和钙生长培养基)。例如，低氮和钙生长培养基可以包括≤约20ppm，或≤约18ppm，或≤约16ppm，或≤约14ppm，或≤约12ppm，或≤约10ppm，或≤约9ppm，或≤约8ppm，或≤约7ppm，或≤约6ppm，或≤约5ppm，或≤约4ppm，或≤约3ppm，或≤约2ppm，或≤约1ppm，或≤约0.5ppm，或约0ppm的钙浓度。低氮和钙生长培养基可以包括≤约20ppm，或≤约18ppm，或≤约16ppm，或≤约14ppm，或≤约12ppm，或≤约10ppm，或≤约9ppm，或≤约8ppm，或≤约7ppm，或≤约6ppm，或≤约5ppm，或≤约4ppm，或≤约3ppm，或≤约2ppm，或≤约1ppm，或≤约0.5ppm，或约0ppm的氮浓度。在一些实施方案中，低氮和钙第二培养基可以包括约0ppm至约20ppm，或约0.5ppm至约20ppm，或0.5ppm至约15ppm，或0.5ppm至约10ppm，或约1ppm至约9ppm，或约1ppm至约7ppm，或约1ppm至约6ppm，或约1ppm至约5ppm，或约3ppm至约6ppm，或约2ppm至约8ppm的钙浓度。在一些实施方案中，低氮和钙第二培养基可以包括约0ppm至约20ppm，或约0.5ppm至约20ppm，或0.5ppm至约15ppm，或0.5ppm至约10ppm，或约1ppm至约9ppm，或约1ppm至约7ppm，或约1ppm至约6ppm，或约1ppm至约5ppm，或约3ppm至约6ppm，或约2ppm至约8ppm的氮浓度。根据一些实施方案，低氮和钙第二培养基可以包括至多约10ppm(例如，±1ppm)的钙浓度。在一些实施方案中，低氮和钙第二培养基可以包括至多约5ppm(例如，±0.5ppm)的钙浓度。根据一些实施方案，低氮和钙第二培养基可以包括至多约10ppm(例如，±1ppm)的氮浓度。在一些实施方案中，低氮和钙第二培养基可以包括至多约5ppm(例如，±0.5ppm)的氮浓度。在一些实施方案中，将生物质浸泡在低氮和低钙第二培养基中的操作可以影响草酸浓度和草酸盐浓度(例如，草酸钙)之间的平衡。
根据一些实施方案，浸泡生物质的操作可以包括将生物质浸入第二培养基中以形成生物质浆液的操作。在一些实施方案中，可以将生物质浸泡约1小时，或约2小时，或约4小时，或约6小时，或约8小时，或约10小时，或约12小时，或约16小时，或约20小时，或约24小时，或约36小时，或约48小时，或约60小时，或约72小时，或约84小时，或约96小时，或约108小时，或约120小时，或约132小时，或约144小时。浸泡生物质的操作可以包含搅动、流动、移动、喷洒或搅拌第二培养基。根据一些实施方案，包含经浸泡的微作物(例如，浮萍)和第二培养基(例如，低氮第二培养基)的生物质浆液可以被运送到倾斜的振动筛，其中生物质(例如，微作物)可以从第二培养基被分离。
根据一些实施方案(例如，110)，根据一些实施方案，可以在第三培养基中缓冲生物质。根据一些实施方案，第三培养基可以包括水(例如，地下水、地表水、再循环水)、蒸馏水、反渗水和/或纳滤水。在一些实施方案中，第三培养基可以包括再循环的流体的任何期望部分。例如，第三培养基可以包括至少约10％(v/v)，至少约20％(v/v)，至少约30％(v/v)，至少约40％(v/v)，至少约50％(v/v)，至少约60％(v/v)，至少约70％(v/v)，至少约80％(v/v)，或至少约90％(v/v)的从方法的另一阶段再循环的流体(例如，来自过滤260、254的排出流)。
根据一些实施方案，缓冲生物质(例如，图1C的110)的操作可以包括将生物质浸入第三培养基中以形成生物质浆液的操作。在一些实施方案中，生物质可以被缓冲约1小时，或约2小时，或约4小时，或约6小时，或约8小时，或约10小时，或约12小时，或约16小时，或约20小时，或约24小时，或约36小时，或约48小时。根据一些实施方案，可以将包含经缓冲的微作物(例如，浮萍)和第三培养基(例如，蒸馏水、地下水、地表水、雨水)的生物质浆液运送倾斜的振动筛，其中生物质(例如，微作物)可以从第三培养基被分离。在其他实施方案中，生物质(例如，微作物)可以通过排流从第三培养基被分离。
根据一些实施方案，缓冲生物质的操作可以包含改变(例如，提高、减低)或维持生物质的pH值的操作。在一些实施方案中，缓冲生物质的操作可以包括改变(例如，提高、减低)或维持生物质的pH值低于约8.0，或低于约7.5，或低于约7.0，或低于约6.5，或低于约6.0，或低于约5.5，或低于约5.0，或低于约4.5，或低于约4.0，或低于约3.5，或低于约3.0。根据一些实施方案，缓冲生物质的操作可以包括改变(例如，提高、减低)或维持生物质的pH值在下列范围：从约3.0至约7.5，或从约3.5至约7.5，或从约4.0至约7.5，或从约4.5至约7.5，或从约5.0至约7.5，或从约5.5至约7.5，或从约6.0至约7.5，或从约6.5至约7.5。如本领域普通技术人员将理解的，通过调整生物质的pH值缓冲生物质的操作可以促进蛋白质稳定性，在一些实施方案中，与未经缓冲的生物质相比，所述通过调整生物质的pH值缓冲生物质的操作可以促进较高的蛋白质产量。
在一个程序中产生的经浸泡的生物质和经缓冲的生物质中的一个或更多个在被进料到一个或更多个下游程序或设备之前可以被储存在其各自的容器(例如，浸泡容器，缓冲容器)中。这可以适应不同的操作计划或模式，所述操作计划或模式包含，例如，连续模式、批处理模式或至一个或更多个下游程序和/或一个或更多个下游设备的多重的进料流。例如，在一些实施方案中，生物质可以在白天时间被收获和被加工(例如，浸泡操作和/或缓冲操作)，随后经加工的生物质可以以更小的批次(例如，第一部分、第二部分)被进一步加工(例如，裂解操作、分离操作)，以适应下游加工机器的容量限制。
洗涤生物质
在一些实施方案中，加工微作物或生物质(例如，第一部分、第二部分)的操作可以包含洗涤程序以去除过量生长培养基、残渣、污染物、微生物和/或毒素。(1)在收获(例如，104)的操作之后；或(2)在收获或浸泡(例如，108)的操作之后；或(3)在收获和缓冲(例如，110)的操作之后；或(4)或在收获、浸泡和缓冲的操作之后，可以对生物质进行洗涤程序。洗涤生物质的操作可以增加蛋白质纯度和/或产量。洗涤程序可以将生物质消毒和/或驱除害虫，减少或去除在生物质的表面上或表面周围的细菌、真菌、病毒、昆虫及其任何组合。在一些实施方案中，洗涤程序可以通过将生物质的至少一个表面暴露(例如，浸入、喷洒)于洗涤溶液(例如，水、生长培养基、抗菌溶液)而进行。在一些实施方案中，可以将洗涤溶液与生物质(例如，第一部分、第二部分)合并以形成浆液。
在一些实施方案中，洗涤溶液可以包括再循环的流体的任何期望的部分。例如，洗涤溶液可以包括至少约10％(v/v)，至少约20％(v/v)，至少约30％(v/v)，至少约40％(v/v)，至少约50％(v/v)，至少约60％(v/v)，至少约70％(v/v)，至少约80％(v/v)，或至少约90％(v/v)的来自方法的另一阶段的再循环的流体(例如，再循环的洗涤溶液106，来自过滤的排出流(260、254)。在一些实施方案中，洗涤溶液可以是水溶液或溶剂。洗涤溶液可以含有一种或更多种抗菌剂、去感染化合物、脂肪酸、醇类、氯、氧化化合物及其任何组合(例如，臭氧化水)。
根据一些实施方案，洗涤溶液可以在高温和/或高压下施加。洗涤溶液可以保持与生物质接触至少约1秒，或至少约5秒，或至少约10秒，或至少约20秒，或至少约约30秒，或至少约1分钟，或至少约5分钟。在一些实施方案中，第二洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液(例如，106))可以被施加到生物质。在一些实施方案中，第三洗涤溶液(例如，水、臭氧化水、再循环的洗涤溶液)可以被施加到生物质。第一洗涤溶液、第二洗涤溶液和第三洗涤溶液的组成可以彼此相同或不同。在一些实施方案中，第一洗涤溶液可以是或可以包括来自过滤过程的排出流(例如，254、260)，第二洗涤溶液可以是水，并且第三洗涤溶液可以是臭氧化水。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)中的一些或全部可以从生物质被分离(例如，使用倾斜筛或振动筛)。
在一些实施方案中，洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液中的一些或全部可以被收集并且重复使用/再循环(例如，106)。根据一些实施方案，至少约40％，或至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，或至少约80％，或至少约90％，或至少约95％的从生物质分离的洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液(例如，水)可以被再循环用于将来使用(例如，在生物反应器系统102中用作生长培养基的再循环的洗涤溶液106)。
洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有低于室温的温度(例如，约12℃)。冷却洗涤溶液，并且从而微作物可以提高蛋白质采收率和/或降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间的温度。
在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有高于室温的温度(例如，约50℃)。加热洗涤溶液，并且从而微作物可以提高蛋白质采收率，降低蛋白水解活性(例如，变性蛋白水解酶)，和/或减少微生物污染(例如，巴斯德氏杀菌法)。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有高于约20℃，或高于约25℃，或高于约30℃，或高于约35℃，或高于约40℃，或高于约45℃，或高于约50℃，或高于约55℃，或高于约60℃，或高于约65℃，或高于约70℃，或高于约75℃，或高于约80℃，或高于约85℃，或高于约90℃，或高于约95℃，或高于约100℃的温度。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有在约40℃和约50℃之间，或约45℃和约55℃之间，或约50℃和约60℃之间的温度。根据一些实施方案，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有在约75℃和约80℃之间，或约80℃和约85℃之间，或约85℃和约90℃之间，或约90℃和约95℃之间，或约95℃和约100℃之间的温度。在一些实施方案中，洗涤溶液(例如，第一、第二和/或第三洗涤溶液)在使用时可以具有在约50℃和约80℃之间，或约55℃和约85℃之间，或约60℃和约90℃之间，或约65℃和约95℃之间，或约70℃和约100℃之间的温度。
裂解生物质
根据一些实施方案，生物质可以被裂解以形成经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)。(1)在收获(例如，104)的操作之后；或(2)在收获或浸泡(例如，108)的操作之后；或(3)在收获和缓冲(例如，110)的操作之后；或(4)或在收获、浸泡和缓冲的操作之后；或(5)在收获和洗涤的操作之后；或(6)在收获、浸泡和洗涤的操作之后；或(7)在收获、缓冲和洗涤的操作之后；或(8)在收获、浸泡、缓冲和洗涤的操作之后，可以对生物质进行裂解操作。
如本文中使用的，裂解操作可以包含在个体细胞或多细胞结构的水平上破坏生物体的组织的机械、化学和/或超声波(例如，声波降解法)程序。在一些实施方案中，裂解操作可以包含使存在于微作物中的碳水化合物、蛋白质和微量营养物更有效的用于下游加工，以得到纯化的蛋白质、含碳水化合物的材料和/或含微量营养物的流体。根据一些实施方案，可以组合使用机械、化学和/或超声波(例如，声波降解法)方法实现裂解。
在一些实施方案中，裂解操作可以在低于室温的温度进行。例如，通过限制或降低不期望的酶活性(例如，蛋白水解活性)，在较低的温度裂解微作物可以提高产量。在一些实施方案中，裂解操作可以在低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。根据一些实施方案，在裂解之前或在裂解期间，可以将裂解液(例如，水、再循环水、反渗水)加至经洗涤的或未经洗涤的生物质。例如，至少约10％，至少约20％，至少约30％，至少约40％，至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，或至少约90％的裂解液可以是由于过滤产物的反渗透/纳滤产生的水(例如，260)。在一些实施方案中，裂解液可以处于低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。在一些实施方案中，裂解液可以包含缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合。
根据一些实施方案，裂解操作可以在高于室温的温度(例如，约40℃)进行，例如，以增强纤维素分解和/或使不期望的酶(例如，蛋白水解酶)变性。在一些实施方案中，裂解操作可以在高于约30℃，或高于约35℃，或高于约37℃，或高于约40℃的温度进行。
裂解操作可以包含，例如，切碎、撕碎、粉碎、压榨、撕裂、超声波处理(例如，声波降解法)、渗透压裂解、降解生物结构的化学处理或其任何组合。在一些实施方案中，裂解以机械方式(也称为碾磨)实现，例如，通过碾磨、研磨或撕碎生物质以产生经裂解的生物质。可以使用例如剪切磨机、球磨机、胶体磨碎机、切碎机、锤式粉碎机、研磨机、制浆机、压滤机、机械压力机或其任何组合实现裂解过程。
在一些实施方案中，可以以任何期望的体积、质量或其他速率或间隔(例如，恒定速率、可变速率、连续地、半连续地、周期性地、间歇地)计量进入或退出裂解(例如，碾磨)过程。可以基于考虑确定进料速率和/或模式，所述考虑包含，例如：目标生产速率；在方法中采用的一种或多种设备；原料的性质或其任何组合。在一些实施方案中，进料速率是至少约10kg/小时，或至少约50kg/小时，或至少约100kg/小时，或至少约200kg/小时，或至少约300kg/小时，或至少约400kg/小时，或至少约500kg/小时，或至少约600kg/小时，或至少约700kg/小时，或至少约800kg/小时，或至少约900kg/小时，或至少约1000kg/小时，或至少约1200kg/小时，或至少约1400kg/小时，或至少约1600kg/小时，或至少约1800kg/小时，或至少约2000kg/小时，或至少约2200kg/小时。在一些实施方案中，进料速率是从约10kg/小时到约200kg/小时，或从约200kg/小时到约400kg/小时，或从约400kg/小时到约600kg/小时，或从约600kg/小时到约800kg/小时，或从约800kg/小时到约1000kg/小时，或从约1000kg/小时到约1200kg/小时，或从约1200kg/小时到约1400kg/小时，或从约1400kg/小时到约1600kg/小时，或从约1600kg/小时到约1800kg/小时，或从约1800kg/小时到约2000kg/小时，或从约2000kg/小时到约2200kg/小时。
在一些实施方案中，可以采用化学方法(例如，单独或与机械方法组合)以裂解生物质或经洗涤的生物质。在一些实施方案中，可以使用酶(例如，纤维素酶)分解或协助分解细胞结构。在一些实施方案中，裂解可以例如通过改变生物质(例如，收获的微作物)的pH值进行。在一些实施方案中，pH值可以被提高至高于约7.0，或高于约7.5，或高于约8.0，或高于约8.5，或高于约9.0，或高于约9.5，或高于约10.0。根据一些实施方案，生物质的pH值可以被维持在从约7.0到约7.5，或从约7.5到约8.0，或从约8.0到约8.5，或从约8.5到约9.0，或从约9.0到约9.5，或从约9.5到约10.0。在一些实施方案中，生物质的pH值可以被维持在从约7.0到约14.0，或从约7.0到约13.0，或从约7.0到约12.0，或从约7.0到约11.0，或从约7.0到约10.0，或从约7.0到约10.5，或从约7.0到约10.0，或从约7.0到约9.5，或从约7.0到约9.0，或从约7.0到约8.5，或从约7.0到约8.0，或从约7.0到约7.5。在一些实施方案中，pH值可以被降低到低于约7.0，或低于约6.5，或低于约6.0，或低于约5.5，或低于约5.0，或低于约4.5，或低于约4.0，或低于约3.5，或低于约3.0。在一些实施方案中，生物质的pH值可以被维持在从约3.0到约3.5，或从约3.5到约4.0，或从约4.0到约4.5，或从约4.5到约5.0，或从约5.0到约5.5，或从约5.5到约6.0，或约6.0到约6.5，或约6.5到约7.0。根据一些实施方案，生物质的pH值可以被维持在从约3.0到约7.0，或从约3.5到约7.0，或从约4.0到约7.0，或从约4.5到约7.0，或从约5.0到约7.0，或约50从约5.5到约7.0，或从约6.0到约7.0，或从约6.5到约7.0。
在一些实施方案中，经裂解的生物质(例如，经机械裂解的生物质)可以转到下一个步骤或程序用于在有或没有中和的情况下离析蛋白质和/或其他一种或多种产品。例如，可以直接将经裂解的生物质进料至下一个程序或其可以首先被调整pH(例如，中和、酸化、碱化)。在一些实施方案中，可以将沉淀剂(例如，盐)加至经裂解的微作物以沉淀经溶解的化合物。
在一些实施方案中，经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)可以处于低于室温的温度(例如，约12℃)。冷却经裂解的生物质可以提高蛋白质采收率和/或降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，经裂解的生物质在使用时可以具有低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。根据一些实施方案，经裂解的生物质在使用时可以具有在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间的温度。
在一些实施方案中，经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)在使用时可以具有高于室温的温度(例如，约50℃)。加热经裂解的生物质可以提高蛋白质采收率，降低蛋白水解活性(例如，变性蛋白水解酶)，和/或降低微生物污染(例如，巴斯德氏杀菌法)。在一些实施方案中，经裂解的生物质在使用时可以具有高于约20℃，或高于约25℃，或高于约30℃，或高于约35℃，或高于约40℃，或高于约45℃，或高于约50℃，或高于约55℃，或高于约60℃，或高于约65℃，或高于约70℃，或高于约75℃，或高于约80℃，或高于约85℃，或高于约90℃的温度。在一些实施方案中，经裂解的生物质在使用时可以具有在约40℃和约50℃之间，或约45℃和约55℃之间，或约50℃和约60℃之间的温度。根据一些实施方案，经裂解的生物质在使用时可以具有在约75℃和约80℃之间，或约80℃和约85℃之间的温度。
从经裂解的生物质沉淀草酸盐
根据一些实施方案，通过将草酸转化成草酸盐(例如，草酸钙)并且从经裂解的生物质(例如，122、222)沉淀(例如，123)草酸盐，可以从经裂解的生物质去除至少一些可溶性草酸。在一些实施方案中，从经裂解的生物质沉淀草酸盐的操作可以包含将经裂解的生物质的至少一部分与至少一种钙盐(例如，氯化钙、乙酸钙)混合的操作。在一些实施方案中，从经裂解的生物质沉淀草酸盐的操作可以包含将经裂解的生物质的至少一部分与碳酸钙或氢氧化钙溶液混合的操作。根据一些实施方案，可以通过离心分离和/或过滤从生物质去除经沉淀的草酸盐。
分离生物质
可以分离(例如，124、224)生物质(例如，浮萍)以产生汁液级分(例如，226)和固体级分(例如，228)。汁液级分(例如，第一部分、第二部分)可以包含富含蛋白质的液体和/或至少约一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。在一些实施方案中，在分离之前，可以用稀释液(例如，水、再循环水、反渗水)稀释生物质(例如，经洗涤的、经裂解的)。
在一些实施方案中，稀释液可以处于低于室温的温度(例如，约12℃)。冷却稀释液可以提高蛋白质采收率和/或降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，稀释液在使用时可以具有低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。根据一些实施方案，稀释液在使用时可以具有在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间的温度。
在一些实施方案中，稀释液在使用时可以具有高于室温的温度(例如，约50℃)。加热稀释液可以提高蛋白质采收率，降低蛋白水解活性(例如，变性蛋白水解酶)，和/或降低微生物污染(例如，巴斯德氏杀菌法)。在一些实施方案中，稀释液在使用时可以具有高于约20℃，或高于约25℃，或高于约30℃，或高于约35℃，或高于约40℃，或高于约45℃，或高于约50℃，或高于约55℃，或高于约60℃，或高于约65℃，或高于约70℃，或高于约75℃，或高于约80℃，或高于约85℃，或高于约90℃的温度。在一些实施方案中，稀释液在使用时可以具有在约40℃和约50℃之间，或约45℃和约55℃之间，或约50℃和约60℃之间的温度。根据一些实施方案，稀释液在使用时可以具有在约75℃和约80℃之间，或约80℃和约85℃之间的温度。
在一些实施方案中，稀释液可以包含缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合。在一些实施方案中，在分离之前，可以对经裂解的生物质或经稀释的经裂解的生物质进行声波降解。声波降解法可以增加蛋白质产量。
分离生物质以形成汁液级分和固体级分的操作可以涉及压榨(例如，带式压榨机、压滤机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离生物质的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
在一些实施方案中，可以以任何期望的体积、质量或其他速率或间隔(例如，恒定速率、可变速率、连续地、半连续地、周期性地、间歇地)计量生物质到分离机械装置。可以基于考虑确定进料速率和/或模式，所述考虑包含，例如：目标生产速率；在方法中采用的一种或多种设备；原料的性质或其任何组合。在一些实施方案中，进料速率可以是至少约10kg/小时，或至少约50kg/小时，或至少约100kg/小时，或至少约200kg/小时，或至少约300kg/小时，或至少约400kg/小时，或至少约500kg/小时，或至少约600kg/小时，或至少约700kg/小时，或至少约800kg/小时，或至少约900kg/小时，或至少约1000kg/小时，或高于约1000kg/小时。根据一些实施方案，进料速率可以是从约10kg/小时到约200kg/小时，或从约200kg/小时到约400kg/小时，或从约400kg/小时到约600kg/小时，或从约600kg/小时到约800kg/小时，或从约800kg/小时到约1000kg/小时，或从约1000kg/小时到约1200kg/小时，或从约1200kg/小时到约1400kg/小时，或从约1400kg/小时到约1600kg/小时，或从约1600kg/小时到约1800kg/小时，或从约1800kg/小时到约2000kg/小时，或从约2000kg/小时到约2200kg/小时。
分离生物质的操作可以在任何期望的温度进行。分离操作可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离操作可以在低于约40℃，低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。分离操作可以在，例如，约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
从汁液级分沉淀草酸盐
根据一些实施方案，至少一些可溶性草酸可以通过转化成草酸盐和沉淀物从汁液级分被去除。在一些实施方案中，沉淀汁液级分的操作可以包含将汁液级分的至少一部分与至少一种钙盐(例如，氯化钙、乙酸钙)混合的操作。在一些实施方案中，沉淀汁液级分的操作可以包含将汁液级分的至少一部分与碳酸钙溶液或氢氧化钙溶液混合的操作。根据一些实施方案，可以通过离心分离和/或过滤从生物质去除经沉淀的草酸盐。
分离汁液级分
根据一些实施方案，汁液级分(例如，第一部分、第二部分)可以被分离以产生第一汁液和第一渣饼。第一汁液(例如，第一部分、第二部分)可以包含经溶解的蛋白质。在一些实施方案中，可以将缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合加入汁液级分和/或第一汁液。在一些实施方案中，分离汁液级分的操作可以包含离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。可以使用两种或更多种单元操作(例如，可交换的单元操作)以分离汁液级分，所述单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。
在一些实施方案中，可以使用微滤将汁液级分分离成第一汁液和第一渣饼。在一些实施方案中，合适的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。在一些实施方案中，过滤器可以具有不小于约0.1μm的过滤尺寸。根据一些实施方案，微滤可以降低第一汁液中的悬浮的固体(例如，脂肪、纤维)、微生物污染(例如，大肠杆菌)和/或真菌污染(例如，酵母菌)的浓度。
在一些实施方案中，在至少一些分离过程期间可以实施真空。
根据一些实施方案，分离操作可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离操作可以在低于约40℃，或低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。在一些实施方案中，分离操作可以在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
可以将第一汁液泵入储罐(例如，冷却储罐)中直至进一步加工。在一些实施方案中，冷却储罐可以被保持在低于室温的温度(例如，12℃)。在低温储存第一汁液可以降低蛋白水解活性，并且从而提高蛋白质采收率。在一些实施方案中，冷却储罐可以被保持在低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。根据一些实施方案，冷却储罐可以被保持在约5℃，约6℃，约7℃，约8℃，约9℃，约10℃，约11℃，约12℃，约13℃，约14℃，或约15℃的温度。在一些实施方案中，可以将第一汁液直接进料以进一步加工而不储存在储罐中。
可以将在一个程序中产生的液相(例如，汁液级分、第一汁液、第二汁液、第三汁液)或固相(例如，固体级分、第一渣饼、第二渣饼)中的任何一个或更多个在被进料至一个或更多个下游程序或设备之前储存在储罐中。在一些实施方案中，可以产生用于一个或多个下游程序或者一个或多个下游设备的均匀的液相或固相。其可以适应不同的操作计划或模式，所述操作计划或模式包含，例如，连续模式、批处理模式或至一个或更多个下游过程和/或一个或更多个下游设备的多重的进料流。液相或固相可以在储罐中被保持在期望的温度(例如，低于室温，如12℃)以降低降解并且保持高质量直到进一步加工。
分离固体级分
在一些实施方案中，可以进一步分离固体级分以提取附加的汁液(例如，第二汁液232)。固体级分(例如，第一部分、第二部分)的分离可以形成第二汁液(例如，232)和第一固体(例如，234)。第二汁液(例如，第一部分、第二部分)可以包含富含蛋白质的液体和/或至少一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。
分离固体级分以形成第二汁液和第一固体的操作可以涉及压榨(例如，螺旋压榨机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离固体级分的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
在一些实施方案中，可以以任何期望的体积、质量或其他速率或间隔(例如，恒定速率、可变速率、连续地、半连续地、周期性地、间歇地)计量固体级分到分离机械装置。可以基于考虑确定进料速率和/或模式，所述考虑包含，例如：目标生产速率；在方法中采用的一种或多种设备；原料的性质或其任何组合。在一些实施方案中，进料速率可以是至少约10kg/小时，或至少约50kg/小时，或至少约100kg/小时，或至少约200kg/小时，或至少约300kg/小时，或至少约400kg/小时，或至少约500kg/小时，或至少约600kg/小时，或至少约700kg/小时，或至少约800kg/小时，或至少约900kg/小时，或至少约1000kg/小时，或高于约1000kg/小时。根据一些实施方案，进料速率可以是从约10kg/小时到约200kg/小时，或从约200kg/小时到约400kg/小时，或从约400kg/小时到约600kg/小时，或从约600kg/小时到约800kg/小时，或从约800kg/小时到约1000kg/小时，或高于约1000kg/小时，或从约1000kg/小时到约1200kg/小时，或从约1200kg/小时到约1400kg/小时，或从约1400kg/小时到约1600kg/小时，或从约1600kg/小时到约1800kg/小时，或从约1800kg/小时到约2000kg/小时，或从约2000kg/小时到约2200kg/小时。
分离固体级分的操作可以在任何期望的温度进行。分离操作可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性和/或微生物生长。在一些实施方案中，分离操作可以在低于约40℃，低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。分离操作可以在，例如，约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
在一些实施方案中，被选择以分离固体级分的分离设备(例如，螺旋压榨机)可以是与用于分离生物质(例如，经裂解的)以形成汁液级分和固体级分的设备相同的设备。在一些实施方案中，被选择以分离固体级分的分离设备(例如，螺旋压榨机)可以是与用于分离(例如，沉降式离心机)生物质(例如，经裂解的)以形成汁液级分和固体级分的设备不同的设备。在一些实施方案中，可以多次使用分离设备(例如，螺旋压榨机)以从固体级分提取附加的第二汁液。
根据一些实施方案，用于种植、收获和分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的方法可以是单循环，并且可以将在循环中的其他阶段(例如，汁液级分的分离产生第一渣饼)收集的第一渣饼(例如，240)和第二渣饼(例如，246)中的至少一个与第一固体合并以形成固体混合物，并且固体混合物可以被进一步加工(例如，图2A、2B、2C)。
在一些实施方案中，用于种植、收获和分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的方法可以是多循环或连续过程，使得可以在固体级分的分离之前，将在较早期循环中收集的第一渣饼和第二渣饼中的一种或更多种与来自随后的循环的固体级分合并。
增加从固体级分提取第二汁液的操作可以降低第一固体的整体水分含量，并且从而可以降低进一步加工第一固体所需的能量消耗(例如，干燥所需的能量)。此外，增加从固体级分和/或固体混合物提取汁液的操作可以提高富含蛋白质的产品的产量。
在一些实施方案中，固体级分和/或固体混合物的水分含量小于约90重量％，或小于约80重量％，或小于约70重量％，或小于约60重量％，或小于约50重量％，或小于约40重量％，或小于约30重量％，或小于20重量％，或小于约10重量％。
分离第一渣饼和/或第二汁液
在一些实施方案中，可以进行第一渣饼(例如，第一部分、第二部分)(例如，240)和第二汁液(例如，第一部分、第二部分)(例如，232)的进一步加工。这样的附加的加工操作可以增加产品产量和/或质量。在一些实施方案中，可以将第一渣饼和第二汁液合并，并且进一步分离(例如，242)以形成第三汁液和第二渣饼。根据一些实施方案，第一渣饼和第二汁液可以独立地经受进一步分离。
分离(例如，242)第一渣饼、第二汁液或其任何组合的操作可以涉及振动分离、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。可以使用几种不同的可交换的单元操作分离，所述可交换的单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。
在一些实施方案中，可以使用过滤(例如，振动分离机)以分离第一渣饼、第二汁液或其任何组合以形成第三汁液和第二渣饼。在一些实施方案中，合适的过滤尺寸可以包含≤约800μm，或≤约600μm，或≤约500μm，或≤约400μm，或≤约300μm，或≤约200μm，或≤约180μm，或≤约150μm，或≤约120μm，或≤约100μm，或≤约90μm，或≤约80μm，或≤约70μm，或≤约60μm，或≤约50μm，或≤约40μm，或≤约30μm，或≤25μm，或≤约20μm，或≤约15μm，或≤约10μm，或≤约5μm，或≤约1μm的孔尺寸。在一些实施方案中，过滤器可以具有不大于约800μm的过滤尺寸。可以根据所期望的选择更大或更小的过滤器的孔径。例如，在对污染物材料的去除感兴趣的情况下，较大的孔径可能是期望的。在对限制过程的多个循环和/或蛋白质产量感兴趣的情况下，较小的孔径可能是期望的。在一些实施方案中，可以基于裂解条件(例如，经裂解的生物质的平均颗粒尺寸)选择过滤器的孔径。根据一些实施方案，可以基于微作物的一个或更多个特性(例如，细胞壁组成、蛋白质组成)选择过滤器的孔径。
在一些实施方案中，可以使用微滤以分离第一渣饼、第二汁液或其任何组合以形成第三汁液和第二渣饼。在一些实施方案中，合适的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。在一些实施方案中，微滤器可以具有不小于约0.1μm的过滤尺寸。
在一些实施方案中，在至少一些分离过程期间可以实施真空。
根据一些实施方案，分离(例如，242)操作可以在低于室温的温度进行，例如，以降低蛋白水解活性。在一些实施方案中，分离操作可以在低于约40℃，或低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于15℃，或低于10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度进行。在一些实施方案中，分离操作可以在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或约15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间，或约25℃和约35℃之间，或约30℃和约40℃之间的温度进行。
根据一些实施方案，用于种植、收获和分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的方法可以包括单循环。在一些实施方案中，在单循环过程中，可以将第一渣饼(例如，240)和第二渣饼(例如，246)中的至少一种与第一固体合并以形成固体混合物，并且固体混合物可以被进一步加工(例如，图2A、2B、2C)。在单循环过程的一些实施方案中，在进一步加工之前，可以将第三汁液与第一汁液合并。
在一些实施方案中，用于种植、收获和分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的方法可以包括多循环(例如，连续过程)。根据一些实施方案，在多循环或连续过程中，可以在固体级分的分离之前，将在较早期循环中收集的第一渣饼(例如，240)和第二渣饼(例如，246)中的一种或更多种与来自随后循环的固体级分合并。在多循环或连续过程的一些实施方案中，可以在进一步加工之前，将在较早期循环中收集的第三汁液与来自随后的循环的汁液级分合并。
第一汁液、第三汁液或其任何组合的第一过滤
可以将第一汁液(例如，第一部分、第二部分)、第三汁液(例如，第一部分、第二部分)或其任何组合过滤(例如，第一过滤246)一次或更多次以产生第一可溶性蛋白质(例如，250)。第一过滤涉及单独地或组合地微滤、超滤、纳滤或反渗透过滤。
根据一些实施方案，微滤可以降低第一汁液、第三汁液或其任何组合中的悬浮的固体(例如，脂肪、纤维)、微生物污染(例如，大肠杆菌)和/或真菌污染(例如，酵母菌)的浓度。在一些实施方案中，由微滤生产的第一可溶性蛋白质可以具有降低的草酸含量。在一些实施方案中，适用于微滤的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。在一些实施方案中，可以使用微滤过滤第一汁液、第三汁液或其任何组合以在渗透液中产生可溶性蛋白质。
超滤可以涉及使用压力、浓度梯度或其组合的膜滤法。在一些实施方案中，适用于超滤的标称截留分子量(NMWCO)可以是至多约100kDa，或至多约90kDa，或至多约80kDa，或至多约70kDa，或至多约60kDa，或至多约55kDa，或至多约50kDa，或至多约45kDa，或至多约40kDa，或至多约30kDa，或至多约20kDa，或至多约15kDa，或至多约14kDa，或至多约13kDa，或至多约12kDa，或至多约11kDa，或至多约10kDa，或至多约9kDa，或至多约8kDa，或至多约7kDa，或至多约6kDa，或至多约5kDa，或至多约4kDa，或至多约3kDa，或至多约2kDa，或至多约1kDa。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCO截留可以在至多约1kDa到至多约10kDa，至多约2kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约15kDa，或至多约3kDa到至多约20kDa，或至多约3kDa到至多约60kDa，或至多约3kDa到至多约55kDa，或至多约10kDa到至多约55kDa的范围内。在一些实施方案中，用于超滤的NMWCO可以是至少1kDa，或至少3kDa，或至少5kDa，或至少10kDa，或至少15kDa，或至少20kDa，或至少25kDa，或至少30kDa，或至少35kDa，或至少40kDa，或至少45kDa，或至少50kDa，或至少55kDa。适用于超滤的NMWCO可以根据超滤器的制造规格变化。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCO可以根据水解速率变化。
在一些实施方案中，适用于纳滤的过滤尺寸可以包含≤约0.01μm，或≤约0.009μm，或≤约0.008μm，或≤约0.007μm，或≤约0.006μm，或≤约0.005μm，或≤约0.004μm，或≤约0.003μm，或≤约0.002μm，或≤约0.001μm。在一些实施方案中，纳滤过滤器可以具有不大于约0.01μm的过滤尺寸。
根据一些实施方案中，适用于反渗透过滤的过滤尺寸可以包含≤约0.001μm，≤约0.0009μm，≤约0.0008μm，≤约0.0007μm，≤约0.0006μm，≤约0.0005μm，≤约0.0004μm，≤约0.0003μm，≤约0.0002μm，或≤约0.0001μm。在一些实施方案中，反渗透过滤器可以具有不大于约0.001μm的过滤尺寸。
在一些实施方案中，可以将缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合加至第一可溶性蛋白质产品。在一些实施方案中，第一可溶性蛋白质产品可以被冷却和/或被储存在低于约30℃，或低于约25℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃，或低于约-2℃，或低于约-5℃，或低于约-10℃的温度。在降低的温度冷却和/或储存可溶性蛋白质产品的操作可以降低降解和/或提高蛋白质采收率。
第一可溶性蛋白质的第二过滤
根据一些实施方案，第一可溶性蛋白质(例如，246)可以经受第二过滤(例如，252)以形成第二可溶性蛋白质(例如，256)和第二排出流(例如，254)。第二过滤可以包含超滤、纳滤和/或反渗透过滤。
超滤可以涉及使用压力、浓度梯度或其组合的膜滤法。在一些实施方案中，适用于超滤的标称截留分子量(NMWCO)可以是至多约100kDa，或至多约90kDa，或至多约80kDa，或至多约70kDa，或至多约60kDa，或至多约55kDa，或至多约50kDa，或至多约45kDa，或至多约40kDa，或至多约30kDa，或至多约20kDa，或至多约15kDa，或至多约14kDa，或至多约13kDa，或至多约12kDa，或至多约11kDa，或至多约10kDa，或至多约9kDa，或至多约8kDa，或至多约7kDa，或至多约6kDa，或至多约5kDa，或至多约4kDa，或至多约3kDa，或至多约2kDa，或至多约1kDa。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCO截留可以在至多约1kDa到至多约10kDa，至多约2kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约10kDa，至多约3kDa到至多约15kDa，或至多约3kDa到至多约20kDa，或至多约3kDa到至多约60kDa，或至多约3kDa到至多约55kDa，或至多约10kDa到至多约55kDa的范围内。在一些实施方案中，用于超滤的NMWCO可以是至少1kDa，或至少3kDa，或至少5kDa，或至少10kDa，或至少15kDa，或至少20kDa，或至少25kDa，或至少30kDa，或至少35kDa，或至少40kDa，或至少45kDa，或至少50kDa，或至少55kDa。适用于超滤的NMWCO可以根据超滤器的制造规格变化。在一些实施方案中，适用于超滤的NMWCO可以根据水解速率变化。
在一些实施方案中，适用于纳滤的过滤尺寸可以包含≤约0.01μm，或≤约0.009μm，或≤约0.008μm，或≤约0.007μm，或≤约0.006μm，或≤约0.005μm，或≤约0.004μm，或≤约0.003μm，或≤约0.002μm，或≤约0.001μm。在一些实施方案中，纳滤过滤器可以具有不大于约0.01μm的过滤尺寸。
根据一些实施方案，适用于反渗透过滤的过滤尺寸可以包含≤约0.001μm，≤约0.0009μm，≤约0.0008μm，≤约0.0007μm，≤约0.0006μm，≤约0.0005μm，≤约0.0004μm，≤约0.0003μm，≤约0.0002μm，或≤约0.0001μm。在一些实施方案中，反渗透过滤器可以具有不大于约0.001μm的过滤尺寸。
在一些实施方案中，可以将缓冲液、蛋白酶抑制剂、抗菌剂、螯合剂(例如，EDTA)、还原剂或其任何组合加至第二可溶性蛋白质产品。在一些实施方案中，第二可溶性蛋白质产品可以被冷却和/或被储存在低于约30℃，或低于约25℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃，或低于约-2℃，或低于约-5℃，或低于约-10℃的温度。在降低的温度冷却和/或储存第二可溶性蛋白质产品的操作可以降低降解和/或提高蛋白质采收率。
降低可溶性蛋白质产品的水分含量
在一些实施方案中，可以使用方法以降低第一可溶性蛋白质(例如，250)、第二可溶性蛋白质(例如，256)或其任何组合(统称为“可溶性蛋白质产品”)的水分含量。降低可溶性蛋白质产品的水分含量的操作可以降低资本和操作支出(例如，通过降低干燥最终蛋白质产品(例如，具有降低的草酸的经浓缩的可溶性蛋白质262)所需的能量)。
在一些实施方案中，蒸发过程可以被用于降低可溶性蛋白质产品的水分含量，以形成经浓缩的蛋白质产品(例如，具有降低的草酸的经浓缩的蛋白质产品262)。蒸发可以通过，例如，热(蒸发)方式(如升膜蒸发器、降膜蒸发器、自然循环蒸发器(立式或卧式)、搅拌膜式蒸发器、多效蒸发器、通过真空蒸发，或其任何组合)进行。热量可以被直接供应到蒸发器中，或通过加热外壳间接供应到蒸发器中。热量可以来自原始来源(例如，天然气的燃烧、来自锅炉的蒸汽)或来自废弃热流(例如，干燥器废气)或来自通过冷却输入流传递的热量。
在一些实施方案中，可以通过纳滤或反渗透过滤(例如，258)降低可溶性蛋白质产品(例如，第二可溶性蛋白质)的水分含量，以形成经浓缩的蛋白质产品(例如，具有降低的草酸的经浓缩的蛋白质产品262)。在一些实施方案中，适用于纳滤的过滤尺寸可以包含≤约0.01μm，或≤约0.009μm，或≤约0.008μm，或≤约0.007μm，或≤约0.006μm，或≤约0.005μm，或≤约0.004μm，或≤约0.003μm，或≤约0.002μm，或≤约0.001μm。在一些实施方案中，使用纳滤可以降低可溶性蛋白质产品(例如，第二可溶性蛋白质)的水分含量，从而使得可溶性蛋白质产品(例如，具有降低的草酸的经浓缩的蛋白质产品262)在渗余物中。根据一些实施方案，适用于反渗透过滤的过滤尺寸可以包含≤约0.001μm，≤约0.0009μm，≤约0.0008μm，≤约0.0007μm，≤约0.0006μm，≤约0.0005μm，≤约0.0004μm，≤约0.0003μm，≤约0.0002μm，或≤约0.0001μm。在一些实施方案中，使用反渗透过滤可以降低可溶性蛋白质产品(例如，第二可溶性蛋白质)的水分含量，从而使得可溶性蛋白质产品(例如，具有降低的草酸的经浓缩的蛋白质产品262)在渗余物中。根据一些实施方案，纳滤或反渗透过滤的渗透液可以被再循环(例如，用于裂解的稀释液260；洗涤溶液)。
在一些实施方案中，可以在干燥之前将抗氧化剂(例如，迷迭香提取物)与可溶性蛋白质产品(例如，第二可溶性蛋白质256，具有降低的草酸的经浓缩的蛋白质产品262)混合，以提高产品在被包装时的货架期。
多元酚还原
在一些实施方案中，可以使富含多元酚的产品经受多元酚还原过程以产生具有降低浓度的至少一种多元酚(例如，丹宁酸)的产品。根据一些实施方案，富含多元酚的产品可以包含汁液级分(例如，图1A、1B、1C、1D，126；图2A、2B、2B，226)、第一可溶性蛋白质(例如，图2A、2B、2C，250)、第二可溶性蛋白质(例如，图2A、2B、2C，256)，具有降低的草酸的经浓缩的蛋白质产品(例如，2A、2B、2C，262)、第一汁液(例如，图2A、2B、2C，238)、第二汁液(例如，图2A、2B、2C，232)、第三汁液(例如，图2A、2B、2C，244)或其任何组合。根据一些实施方案，多元酚还原过程可以被配置以降低至少一种多元酚(例如，至少一种丹宁酸)的浓度。在一些实施方案中，多元酚还原过程可以被配置以最小化下游可溶性蛋白质产品的产量或品质的减少。
根据一些实施方案，多元酚还原过程可以包括使富含多元酚的产品通过离子交换树脂。在一些实施方案中，多元酚还原过程可以包括使富含多元酚的产品通过一系列(例如，至少两个、至少三个)离子交换树脂。一系列中的每个离子交换树脂可以与一系列中的其他离子交换树脂相同或不同。在一些实施方案中，离子交换树脂可以是强酸性树脂、强碱性树脂(例如，DIAION PA308)、弱酸性树脂(例如，Relite JA800)、弱碱性树脂、弱阴离子交换树脂(例如，Relite RAM2)、强阴离子交换树脂、弱阳离子交换树脂、强阳离子交换树脂或其任何组合。根据一些实施方案，多元酚还原过程可以包括使富含多元酚的产品通过离子交换柱，所述离子交换柱选自弱酸性树脂(例如，Relite JA800)、阴离子交换树脂(例如，Relite RAM2)、强碱性树脂(例如，DIAION PA308)或其组合。在一些实施方案中，多元酚还原过程可以包括：首先使富含多元酚的产品通过选自弱阴离子交换树脂和强阴离子交换树脂的离子交换柱，并且其次使富含多元酚的产品通过选自弱阴离子交换树脂和强阴离子交换树脂的离子交换柱。离子交换树脂可以以批处理模式被使用或者以连续方式被排列，由此树脂可以通过多元酚提取和再生过程被循环。在一些实施方案中，多元酚还原过程还可以包括调整富含多元酚的产品或从离子交换柱产生的产品的pH。多元酚还原过程可以单独或与其他纯化过程和/或步骤组合进行。
在一些实施方案中，多元酚还原过程可以将富含多元酚的产品的多元酚(例如，丹宁酸)含量降低至少5％，或至少10％，或至少15％，或至少20％，或至少25％，或至少30％，或至少35％，或至少40％，或至少45％，或至少50％，或至少55％，或至少60％，或至少65％，或至少70％。根据一些实施方案，多元酚还原过程可以将富含多元酚的产品的多元酚含量降低从约5％到约10％，从约15％到约20％，从约20％到约30％，从约30％到约40％，从约35％到约45％，从约40％到约50％，从约45％到约55％，从约50％到约60％，从约55％到约65％，或从约60％到约70％。
在一些实施方案中，可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第一可溶性蛋白质、第二可溶性蛋白质)可以包括浓度为约0.05g/100g的可溶性蛋白质产品，约0.1g/100g的可溶性蛋白质产品，约0.5g/100g的可溶性蛋白质产品，约1g/100g的可溶性蛋白质产品，约5g/100g的可溶性蛋白质产品，约10g/100g的可溶性蛋白质产品和约20g/100g的蛋白质浓缩物的多元酚(例如，全部多元酚)。根据一些实施方案，基于经巴氏消毒的产品的分析，100g的最终产品可以含有约65g蛋白质和约1.092g多元酚(以没食子酸等价物表示)。
干燥可溶性蛋白质产品
根据一些实施方案，可以干燥蛋白质产品(例如，第一可溶性蛋白质250、第二可溶性蛋白质256、具有降低草酸的经浓缩的蛋白质产品262)以产生干蛋白质浓缩物(例如，第一部分、第二部分)。在一些实施方案中，干燥程序(例如，264)可以将可溶性蛋白质产品的水分含量降低至期望的水平(例如，更高的或更低的水分含量、期望的水分含量)。在一些实施方案中，干蛋白质浓缩物的水分含量可以是，例如，按干蛋白质浓缩物的重量计，低于90％，或低于约80％，或低于约70％，或低于约60％，或低于约50％，或低于约40％，或低于约30％，或低于约20％，或低于约10％，或低于约5％，或低于约1％。根据一些实施方案，干蛋白质浓缩物的蛋白质浓度可以是，按干蛋白质浓缩物的重量计，从约30％到约95％，或从约40％到约90％，或从约50％到约85％，或从约60％到约80％，或从约70％到约75％。可以使用机械装置进行干燥程序，所述机械装置包含例如喷雾干燥器、双滚筒干燥器、闪蒸干燥器、蒸发器或其任何组合。
在一些实施方案中，干燥器机械装置的入口温度(干燥器入口处的温度)可以高于25℃，或高于50℃，或高于75℃，或高于100℃，或高于125℃，或高于150℃，或高于175℃，或高于200℃，或高于225℃，或高于250℃，或高于275℃，或高于300℃，或高于325℃，或高于350℃，或高于375℃，或高于400℃，或高于425℃，或高于450℃，或高于475℃，或高于500℃。在一些实施方案中，入口温度可以是从约25℃到约50℃，或从约50℃到约75℃，或从约75℃到约100℃，或从约100℃到约125℃，或从约125℃到约150℃，或从约150℃到约175℃，或从约175℃到约200℃，或从约200℃到约225℃，或从约225℃到约250℃，或从约250℃到约275℃，或从约275℃到约300℃，或从约300℃到约325℃，或从约325℃到约350℃，或从约350℃到约375℃，或从约375℃到约400℃，或从约400℃到约425℃，或从约425℃到约450℃，或从约450℃到约475℃，或从约475℃到约500℃，或高于500℃。在一些实施方案中，入口温度可以是从约50℃到约100℃，或从约100℃到约150℃，或从约150℃到约200℃，或从约200℃到约250℃，或从约250℃到约300℃，或从约300℃到约350℃，或从约350℃到约400℃，或从约400℃到约450℃，或从约450℃到约500℃，或高于约500℃。根据一些实施方案，干燥器机械装置的入口温度可以是约225℃。
根据一些实施方案，干燥器机械装置的出口温度(干燥器出口处的温度)可以低于约300℃，或低于约275℃，或低于约250℃，或低于约225℃，或低于约200℃，或低于约175℃，或低于约150℃，或低于约125℃，或低于约100℃，或低于约75℃，或低于约50℃，或低于约25℃。在一些实施方案中，出口温度可以是从约300℃到约275℃，或从约275℃到约250℃，或从约250℃到约225℃，或从约225℃到约200℃，或从约200℃到约175℃，或从约175℃到约150℃，或从约150℃到约125℃，或从约125℃到约100℃，或从约100℃到约75℃，或从约75℃到约50℃，或从约50℃到约25℃，或低于约25℃。在一些实施方案中，出口温度可以是从约300℃到约250℃，或从约250℃到约200℃，或从约200℃到约150℃，或从约150℃到约100℃，从约100℃到约50℃，或从约50℃到约25℃，或低于约25℃。根据一些实施方案，干燥器机械装置的出口温度可以是约75℃。
在一些实施方案中，在干燥之前，可以将一定体积的可溶性蛋白质产品(例如，第一可溶性蛋白质250、第二可溶性蛋白质256、具有降低草酸的经浓缩的蛋白质产品262)与一定体积的干蛋白质浓缩物混合。当例如可溶性蛋白质的水分含量超过干燥器机械装置能够接受的水平时，可以采用这种被称为回混的方法。通过将干蛋白质浓缩物与可溶性蛋白质产品回混的操作，总水分含量可以被保持在干燥器机械装置的规格内，从而降低操作费用(例如，设备的磨损)。
根据一些实施方案，可以在包装之前将抗氧化剂(例如，迷迭香提取物)与干蛋白质浓缩物混合。
溶剂洗涤可溶性蛋白质产品或干蛋白质浓缩物
根据一些实施方案，可以用至少一种溶剂(例如，乙醇，甲醇)洗涤可溶性蛋白质产品(例如，可溶性蛋白质、第一可溶性蛋白质250、第二可溶性蛋白质256)和/或具有降低的草酸的经浓缩的蛋白质产品(例如，262)，以产生经洗涤的蛋白质产品。
在一些实施方案中，与未经洗涤的对应物相比，经洗涤的蛋白质产品可以具有降低的脂肪含量(例如，干蛋白质浓缩物的约2重量％或更少)和/或降低的叶绿素含量(例如，视觉上可感知的绿色的降低)。在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以呈现无色、白色、基本上白色或具有降低的绿色。在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以表现出改进的味道、颜色、货架期(例如，降低的脂肪氧化)、蛋白质密度、延展性及其组合。在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以被挤出以形成具有组织化处理的蛋白质产品。
根据一些实施方案，溶剂可以包括甲醇、乙醇、丙酮、己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、丙醇、异丙醇、甘油或其组合。
在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以具有包括，按经洗涤的蛋白质产品的重量计，小于约50％，或小于约40％，或小于约30％，或小于约25％，或小于约20％，或小于约15％，或小于约10％，或小于约5％，或小于约4％，或小于约3％，或小于约2％，或小于约1％的脂肪含量。根据一些实施方案，在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以具有包括，按经洗涤的蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约10％，或从约10％到约20％，或从约20％到约30％，或从约30％到约40％，或从约40％到约50％的脂肪含量。
在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以具有包括干蛋白质浓缩物的约15重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约10重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约8重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约6重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约4重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约2重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约1重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约0.5重量％或更少，干蛋白质浓缩物的约0.2重量％或更少，或干蛋白质浓缩物的约0.1重量％或更少的脂肪含量。在一些实施方案中，经洗涤的蛋白质产品可以具有包括，按干蛋白质浓缩物的重量计，从约0.1％至约0.2％的脂肪含量。
蛋白质浓缩物
一些实施方案涉及用于从收获的微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的生物质生产可溶性蛋白质产品(例如，第一可溶性蛋白质250、第二可溶性蛋白质256、具有降低的草酸的经浓缩的蛋白质产品262)和/或干蛋白质浓缩物(统称为“蛋白质浓缩物”)的方法。方法可以被配置或进行以获得任何期望的蛋白质产量(例如，最大产量、选定的产量)。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物的蛋白质浓度，按蛋白质浓缩物的重量计，高于约30％，或高于约40％，或高于约50％，或高于55％，或高于约60％，或高于65％，或高于约70％，或高于约75％，或高于约80％。蛋白质浓缩物的剩余部分可以包含碳水化合物、纤维、脂肪、矿物质或其任何组合。蛋白质浓缩物适用于动物饲料和/或人类消费。例如，蛋白质浓缩物可以作为目前单独地或作为成分和添加剂用于大量人类食品中的蛋白质分离物(例如，大豆、豌豆、乳清)的有效替代物。根据一些实施方案，蛋白质浓缩物的蛋白质组成可以是天然形式或接近天然形式。例如，蛋白质浓缩物的蛋白质组成可以包含＜2％的变性蛋白质，或＜4％的变性蛋白质，＜6％的变性蛋白质，或＜8％的变性蛋白质，或＜10％的变性蛋白质，或＜15％的变性蛋白质，或＜20％的变性蛋白质，或＜25％的变性蛋白质，或＜30％的变性蛋白质，或＜35％的变性蛋白质，或＜40％的变性蛋白质，或＜45％的变性蛋白质，或＜50％。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以包括一种或更多种必需氨基酸。例如，蛋白质浓缩物可以包含选自亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸和半胱氨酸的一种或更多种氨基酸。在一些实施方案中，必需氨基酸的浓度可以是至少约1g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约1.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约2g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约2.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约3g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约4g/100g的干的，至少约2.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约3g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约4g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约6g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约7g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约8g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约9g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约10g/100g的蛋白质浓缩物。
在一些实施方案中，氨基酸(例如，必需氨基酸)的浓度可以表示成从蛋白质浓缩物回收的蛋白质的重量分数，并且是至少约1g/100g的蛋白质，或至少约1.5g/100g的蛋白质，或至少约2g/100g的蛋白质，或至少约2.5g/100g的蛋白质，或至少约3g/100g的蛋白质，或至少约4g/100g的蛋白质，或至少约5g/100g的蛋白质，或至少约6g/100g的蛋白质，或至少约7g/100g的蛋白质，或至少约8g/100g的蛋白质，或至少约9g/100g的蛋白质，或至少约10g/100g的蛋白质。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以包括一种或更多种支链氨基酸(BCAAs)。例如，蛋白质浓缩物可以包含选自亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸及其组合的一种或更多种氨基酸。在一些实施方案中，BCAA的浓度可以是至少约1g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约1.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约2g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约2.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约3g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约4g/100g的，至少约2.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约3g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约4g/100g的干的，至少约2.5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约3g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约4g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约5g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约6g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约7g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约8g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约9g/100g的蛋白质浓缩物，至少约10g/100g的蛋白质浓缩物，至少约11g/100g的蛋白质浓缩物，至少约12g/100g的蛋白质浓缩物，至少约13g/100g的蛋白质浓缩物，至少约14g/100g的蛋白质浓缩物，或至少约15g/100g的蛋白质浓缩物。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物的BCAA蛋白质含量高于约10％，或高于约11％，高于约12％，高于约13％，高于约14％，高于约15％，或高于约20％，或高于约25％，或高于约30％，或高于35％，或高于约40％，或高于45％，或高于约50％，或高于约55％，或高于约60％的蛋白质浓缩物的总氨基酸。在一些实施方案中，已经发现富含蛋白质的产品的BCAA含量是总氨基酸含量的20-21％，比来源于含有总氨基酸含量的约18-19％的豌豆或大豆的供替代的蛋白质产品的BCAA含量高约11％(例如，从18％增加到20％是增加了11％)。根据一些实施方案，BCAA蛋白质含量可以使用基于官方农业化学家协会(AOAC)官方方法994.12的氨基酸谱的离子交换色谱分析法来评估。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可具有草酸(H2C2O4或HOOCCOOH)含量，所述草酸含量相对于与不包括下列操作的方法是降低的：(a)在增加的钙的第一培养基中栽培微作物的操作，或(b)在包括一种或更多种抗光合染料的第一培养基中栽培微作物的操作，或(c)浸泡的操作，或(d)缓冲的操作，或(e)从经裂解的生物质沉淀草酸钙的操作，或(f)从第一汁液沉淀草酸钙的操作，或(g)过滤第一汁液的操作，或其任何组合。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物(例如，可溶性微作物蛋白质)可以具有小于约0.6％DMB，小于约0.55％DMB，小于约0.5％DMB，或小于约0.45％DMB，或小于约0.4％DMB，或小于约0.35％DMB，或小于约0.3％DMB，或小于约0.25％DMB，或小于约0.2％DMB，或小于约0.15％DMB，或小于约0.1％DMB，或小于约0.05％DMB，或小于约0.04％DMB，或小于约0.03％DMB，或小于约0.02％DMB的草酸含量(其中总草酸含量基于干质量(DMB)计算)。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有从约0.02％DMB至约0.6％DMB，或从约0.02％DMB至约0.5％DMB，或从约0.02％DMB至约0.4％DMB，或从约0.02％DMB至约0.3％DMB，或从约0.02％DMB至约0.2％DMB，或从约0.02％DMB至约0.15％DMB，或从约0.02％DMB至约0.1％DMB的草酸含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有不超过0.1％DMB的草酸含量。根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可以具有不超过0.05％DMB的草酸含量(例如，总草酸含量)。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物还可以具有草酸盐(C2O4 2-)含量，所述草酸盐含量相对于不包括下列操作的方法是降低的：(a)在增加的钙的第一培养基中栽培微作物的操作，或(b)在包括一种或更多种抗光合染料的第一培养基中栽培微作物的操作，或(c)浸泡的操作，或(d)缓冲的操作，或(e)从经裂解的生物质沉淀草酸钙的操作，或(f)从第一汁液沉淀草酸钙的操作，或(g)微滤第一汁液的操作，或其任何组合。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，小于约50％，或小于约40％，或小于约30％，或小于约25％，或小于约20％，或小于约15％，或小于约10％，或小于约5％，或小于约4％，或小于约3％，或小于约2％，或小于约1％的脂肪含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约10％，或从约10％到约20％，或从约20％到约30％，或从约30％到约40％，或从约40％到约50％的脂肪含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约50％，或从约2％到约40％，或从约5％到约30％，或从约8％到约20％，或从约10％到约15％的脂肪含量。蛋白质浓缩物可以被进一步加工以符合期望的脂肪含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的脂肪组成)。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可以包含由含有无机矿质元素的剩余物组成的灰分含量。在一些实施方案中，灰分含量可以通过在高温(例如，≥500℃)燃烧蛋白质浓缩物以去除有机物确定。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，小于约50％，或小于约40％，或小于约30％，或小于约25％，或小于约20％，或小于约15％，或小于约10％，或小于约5％，或小于约4％，或小于约3％，或小于约2％，或小于约1％的灰分含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约10％，或从约10％到约20％，或从约20％到约30％，或从约30％到约40％，或从约40％到约50％的灰分含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约50％，或从约2％到约40％，或从约3％到约30％，或从约3％到约20％，或从约3％到约15％，或从约3％到约10％，或从约5％到约10％，或从约5％到约15％的灰分含量。蛋白质浓缩物可以被进一步加工以符合期望的灰分含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的灰分组成)。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，小于约50％，或小于约40％，或小于约30％，或小于约25％，或小于约20％，或小于约15％，或小于约10％，或小于约5％，或小于约4％，或小于约3％，或小于约2％，或小于约1％的碳水化合物含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约10％，或从约10％到约20％，或从约20％到约30％，或从约30％到约40％，或从约40％到约50％的碳水化合物含量。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，从约1％到约50％，或从约2％到约40％，或从约5％到约30％，或从约8％到约20％，或从约10％到约15％的碳水化合物含量。蛋白质浓缩物可以被进一步加工以符合期望的碳水化合物含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的碳水化合物组成)。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有，按蛋白质浓缩物的重量计，小于约20％，或小于约15％，或小于约10％，或小于约8％，或小于约5％，或小于约4％，或小于约3％，或小于约2％，或小于约1％的纤维含量。蛋白质浓缩物可以被进一步加工以符合期望的纤维含量(例如，更高的或更低的浓度、期望的纤维组成)。
例如，通过本文中描述的方法生产的干蛋白质浓缩物可以包含表2中概括的含量。
Figure BDA0001619651990000311
Figure BDA0001619651990000321
在一些实施方案中，产品和/或方法可以被配置或进行，因此蛋白质浓缩物的其他特性(例如，颗粒尺寸、细菌规格)符合期望的标准和/或可以适用于预期目的。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可以具有约30μm，或约40μm，或约50μm，或约60μm，或约70μm，或约80μm，或约90μm，或约100μm，或约110μm，或约120μm，或约130μm，或约140μm，或约150μm，或约160μm，或约170μm，或约180μm，或约190μm，或约200μm，或约225μm，或约250μm，或约275μm，或约300μm，或约325μm，或约350μm，或约375μm，或约400μm，或约425μm，或约450μm，或约475μm，或约500μm的筛孔尺寸(例如，蛋白浓缩物的大部分或全部总颗粒将通过具有平均孔径的筛孔)。在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有约30μm到约500μm，或约30μm到约300μm，或约50μm到约300μm，或约70μm到约300μm，或约100μm到约300μm，或约30μm到约200μm，或约50μm到约200μm，或约70μm到约200μm，或约100μm到约200μm，或约30μm到约190μm，或约50μm到约190μm，或约70μm或约190μm，或约100μm到约190μm，或约30μm到约180μm，或约50μm到约180μm，或约70μm到约180μm，或约100μm到约180μm，或约30μm到约170μm，或约50μm到约170μm，或约70μm到约170μm，或约100μm到约170μm的范围的筛孔尺寸。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可以具有约400kg/m3，或约405kg/m3，或约410kg/m3，或约415kg/m3，或约420kg/m3，或约425kg/m3，或约430kg/m3，或约435kg/m3，或约440kg/m3，或约445kg/m3，或约450kg/m3的密度。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以具有至少约35％，或至少约40％，或至少约45％，或至少约50％，或至少约55％，或至少约60％，或至少约65％，或至少约70％，或至少约75％的溶解值(％水溶性氮)，其中本句中的“约”包含指示浓度的±5％。可以使用如F.Vojdani,Methods of Testing Protein Functionality 11-60(G.M.Hall,ed.,1996)中描述的溶解氮指数(NSI)方法确定溶解值。
根据一些实施方案，蛋白质浓缩物可以具有至少约35，或至少约40，或至少约45，或至少约50，或至少约55，或至少约60，或至少约65，或至少约70，或至少约75的分散值(％水分散性蛋白质/％总蛋白质)，其中本句中的“约”包含±5。可以使用如F.Vojdani,Methods of Testing Protein Functionality 11-60(G.M.Hall,ed.,1996)中描述的蛋白质分散度指数(PDI)确定分散值。
在一些实施方案中，细菌的标准平板计数可以小于约100,000菌落形成单位(cfu)/g，或小于约80,000cfu/g，或小于约60,000cfu/g，或小于约50,000cfu/g，或小于约40,000cfu/g，或小于约30,000cfu/g，或小于约25,000cfu/g，或小于约20,000cfu/g，或小于约15,000cfu/g，或小于约10,000cfu/g，或小于约5,000cfu/g，或小于约1000cfu/g，或小于约500cfu/g。如果蛋白质浓缩物包括任何大肠杆菌，则细菌可以以这样的低水平存在以致于是不可检测和/或非感染性的。如果蛋白质浓缩物包括任何沙门氏菌属，则细菌可以以这样的低水平存在以致于是不可检测和/或非感染性的。如果蛋白质浓缩物包括任何酵母菌/霉菌，则微生物计数可以小于约500/g，或小于约400/g，或小于约300/g，或小于约250/g，或小于约200/g，或小于约150/g，或小于约100/g，或小于约50/g。
在一些实施方案中，蛋白质浓缩物可以被包装和/或密封在不同尺寸的行业标准的袋或桶中。行业标准等级的密封方法可以被使用以确保适宜的货架期和装运条件。袋或桶可以包含关于，例如，其预期用途、货架期、建议的储存条件、装运条件、组成等或其组合的印刷的用法说明或详细说明。根据一些实施方案，可以在包装之前将抗氧化剂(例如，迷迭香提取物)与蛋白质浓缩物混合。
加工第一固体和/或固体混合物
第一固体(例如，第一部分、第二部分)和/或固体混合物(例如，第一部分、第二部分)可以被加工以产生一种或更多种富含碳水化合物的产品。如前所述，固体混合物可以包含在一个或更多个分离过程(例如，230/236/242)之后保留的第一固体(例如，234)、第一渣饼(例如，240)、第二渣饼(例如，246)或其任何组合中的一种或更多种。富含碳水化合物的产品可以包含适合作为燃料原料的干燥的生物原油产品、适合作为人类或动物进食(feed)添加剂的富含碳水化合物的餐食(例如，浮萍餐食)、适合作为气味和/或水分吸收剂的产品(例如，动物垫料和/或褥草)、以及多糖产品(例如，芹半乳糖醛酸和/或寡聚半乳糖醛酸)。涉及这些产品的方法和系统在美国临时申请号62/173,643；62/173,645；和62/189,040中公开，其通过引用被并入本文。
热交换
根据一些实施方案，热能交换机械装置(例如，热交换器)可以降低从微作物(例如，浮萍)生产经浓缩的蛋白质(例如，具有降低的草酸含量的经浓缩的蛋白质)和/或富含碳水化合物的产品所需的总能量输入。在一些实施方案中，经冷却的流(例如，接受流)可以被引导以接近具有热能的供体流的方式流动，使得经冷却的流吸收至少一些供体流热能。根据一些实施方案，接受流可以被引导以接近具有热能的供体流的方式流动，使得接受流吸收至少一些供体流热能。
在一些实施方案中，接受流可以是经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)、汁液级分(例如，第一部分、第二部分)、第一汁液(例如，第一部分、第二部分)、第一可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第一排出流、第二可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第二排出流和渗透液中的至少一种。在一些实施方案中，接受流可以是经冷却的流。根据一些实施方案，经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)、汁液级分(例如，第一部分、第二部分)、第一汁液(例如，第一部分、第二部分)、第一可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第一排出流、第二可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第二排出流和渗透液中的至少一种可以被冷却以形成经冷却的流。接受流(例如，经冷却的流)在使用时可以具有低于室温的温度(例如，约12℃)。在一些实施方案中，接受流(例如，经冷却的流)在使用时可以具有低于约30℃，或低于约20℃，或低于约15℃，或低于约10℃，或低于约5℃，或低于约2℃，或低于约1℃，或低于约0℃的温度。在一些实施方案中，接受流(例如，经冷却的流)在使用时可以具有在约0℃和约10℃之间，或约5℃和约15℃之间，或约10℃和约20℃之间，或15℃和约25℃之间，或约20℃和约30℃之间的温度。在一些实施方案中，接受流(例如，经冷却的流)可以具有约12℃的温度。根据一些实施方案，接受流(例如，经冷却的流)可以具有低于供体流的温度。
在一些实施方案中，供体流可以包括经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)、汁液级分(例如，第一部分、第二部分)或第一汁液(例如，第一部分、第二部分)中的至少一种。根据一些实施方案，供体流可以具有高于接受流的温度。在一些实施方案中，供体流可以具有高于室温的温度(例如，约50℃)。在一些实施方案中，供体流在使用时可以具有高于约20℃，或高于约25℃，或高于约30℃，或高于约35℃，或高于约40℃，或高于约45℃，或高于约50℃，或高于约55℃，或高于约60℃，或高于约65℃，或高于约70℃，或高于约75℃，或高于约80℃，或高于约85℃，或高于约90℃，或高于约95℃，或高于约100℃的温度。在一些实施方案中，供体流在使用时可以具有在约40℃和约50℃之间，或约45℃和约55℃之间，或约50℃和约60℃之间的温度。根据一些实施方案，供体流可具有在约75℃和约80℃之间，或约80℃和约85℃之间，或约85℃和约90℃之间，或约90℃和约95℃之间，或约95℃和约100℃之间的温度。在一些实施方案中，供体流可以具有在约50℃和约80℃之间，或约55℃和约85℃之间，或约60℃和约90℃之间，或约65℃和约95℃之间，或约70℃和约100℃之间的温度。
在一些实施方案中，在从微作物(例如，浮萍)生产经浓缩的蛋白质和/或富含碳水化合物的产品期间，可以通过一个或更多个过程产生热能。例如，可以通过以下过程产生热能：(1)干燥经浓缩的蛋白质，(2)干燥富含碳水化合物的产品，和/或(3)冷却经裂解的生物质(例如，第一部分、第二部分)，汁液级分(例如，第一部分、第二部分)、第一汁液(例如，第一部分、第二部分)、第一可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第一排出流、第二可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第二排出流和渗透液中的至少一种以产生经冷却的流。根据一些实施方案，热能可以在与热交换器的热力连通中被产生。例如，冷却汁液级分(例如，第一部分、第二部分)、第一汁液(例如，第一部分、第二部分)、第一可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)、第二可溶性蛋白质级分(例如，第一部分、第二部分)中的至少一种的操作可以在与热交换器的热力连通中进行。在一些实施方案中，加热洗涤溶液、第一排出流、第二排出流和渗透液中的至少一种的操作可以在与热交换器的热力连通中进行。在一些实施方案中，干燥经浓缩的蛋白质和/或干燥富含碳水化合物的产品的操作可以在与热交换器的热力连通中进行。
图1A、图1B、图1C和图1D
图1A、1B、1C和1D是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于种植、收获和分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)以用于生产具有降低草酸含量的蛋白质浓缩物的方法100的流程图。
图1A、1B、1C和1D阐明用于生产具有降低草酸含量的蛋白质浓缩物的方法100的示例实施方案，方法100包括在第一培养基102中栽培微作物(例如，浮萍)。在一些实施方案中，第一培养基可以包括增加的钙的第一培养基(例如，具有≥约20ppm至约120ppm的钙浓度)和/或一种或更多种抗光合染料。根据一些实施方案，一种或更多种抗光合染料可以以充足的体积或浓度添加，以抑制至少一种其他水生生物的生长。在一些实施方案中，一种或更多种抗光合染料可以以高达3.5ppm浓度被添加。方法100还包括收获104微作物。在一些实施方案中，在收获期间，从生物质分离第一培养基(例如，静态排流、振动分离机)，并且分离的第一培养基的至少一部分可以被再循环106回到生物反应器系统或附加的贮藏容器(例如，容器或池塘)。
如图1B和图1D中所阐明的，在一些实施方案中，收获的生物质可以被浸泡108在第二培养基(例如，水、蒸馏水、反渗透或纳滤水、营养组成，和/或再循环的流体260、254)中。根据一些实施方案，第二培养基可以被配置为具有低钙组成(例如，具有≤约5ppm的钙浓度)。在一些实施方案中，第二培养基可以被配置为具有(1)低氮组成(例如，具有≤约1ppm的氮浓度)或(2)低钙组成(例如，具有≤约5ppm的钙浓度)或(3)低氮组成(例如，具有≤约1ppm的氮浓度)和低钙组成(例如，具有≤约5ppm的钙浓度)。在一些实施方案中，浸泡生物质的操作可以包括将生物质浸入第二培养基中以形成生物质浆液，其中在有或没有搅动的情况下浸泡的操作延长经延长的时间段(例如，24小时)。
根据一些实施方案，如图1B和图1C中所阐明的，生物质可以在第三培养基(例如，110)中被缓冲。根据一些实施方案，第三培养基可以包括水、蒸馏水、反渗透水、纳滤水和/或再循环的流体的任何期望的部分(例如，来自过滤260、254的排出流)。在一些实施方案中，缓冲生物质的操作可以包括在有或没有搅动的情况下将生物质浸入第三培养基中经延长的时间段(例如，24小时)。
在一些实施方案中，并且如图1A、1B、1C和1D中所阐明的，加工生物质的操作可以包括洗涤程序112。(1)在收获的操作之后(图1A)；或(2)在收获和浸泡的操作之后(图1B)；或(3)在收获和缓冲的操作之后(图1C)；或(4)或在收获、浸泡和缓冲的操作之后(图1D)，可以对生物质进行洗涤程序112。洗涤生物质的操作可以增加蛋白质纯度和/或产量。在一些实施方案中，洗涤程序可以通过将生物质的至少一个表面暴露(例如，浸入、喷洒)于洗涤溶液(例如，水、生长培养基、抗菌溶液)而进行。在一些实施方案中，洗涤溶液可以与生物质(例如，第一部分、第二部分)合并以形成浆液。在一些实施方案中，可以用第一洗涤溶液、第二洗涤溶液、第三洗涤溶液或其任何组合洗涤生物质。洗涤溶液(例如，第一洗涤溶液、第二洗涤溶液和/或第三洗涤溶液)中的一些或全部可以从生物质被分离、被收集并且被重复使用/被再循环114。在一些实施方案中，根据一些实施方案，再循环的洗涤溶液可以被用作生物反应器系统102中的生长培养基(例如，第一培养基)。
如图1A、1B、1C和1D中所阐明的，根据一些实施方案，生物质可以被裂解120以形成经裂解的生物质122。(1)在收获104的操作之后；或(2)在收获和浸泡108的操作之后；或(3)在收获和缓冲110的操作之后；或(4)或在收获、浸泡和缓冲的操作之后；或(5)在收获和洗涤112的操作之后(图1A)；或(6)在收获、浸泡和洗涤的操作之后(图1B)；或(7)在收获、缓冲和洗涤的操作之后(图1C)；或(8)在收获、浸泡、缓冲和洗涤的操作之后(图1D)，可以对生物质进行裂解120的操作。根据一些实施方案，可以使用机械、化学和/或超声波(例如，声波降解法)方法的组合实现裂解120的操作。裂解120的操作可以包含，例如，切碎、撕碎、粉碎、压榨、撕裂、超声波处理(例如，声波降解法)、渗透压裂解、降解生物结构的化学处理或其任何组合。在一些实施方案中，裂解120的操作以机械方式(也称为碾磨)实现，例如，通过碾磨、研磨或撕碎生物质以产生经裂解的生物质。可以使用例如剪切磨机、球磨机、胶体磨碎机、切碎机、锤式粉碎机、研磨机、制浆机、压滤机、机械压力机或其任何组合实现裂解过程120。在一些实施方案中，裂解的操作可以在低于室温的温度(例如，12℃)进行。
如图1A、1B和1C和1D中所阐明的，可以分离124生物质(例如，浮萍)以产生汁液级分126和固体级分128。汁液级分(例如，第一部分、第二部分)可以包含富含蛋白质的液体和/或至少约一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。分离生物质以形成汁液级分和固体级分的操作可以涉及压榨(例如，带式压榨机、压滤机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离生物质的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
分离生物质的操作可以在任何期望的温度进行。在一些实施方案中，分离操作可以在低于室温的温度(例如，12℃)进行，例如，以降低蛋白水解活性。
根据一些实施方案，并且如图1A、1B和1C中所阐明的，通过转化为草酸钙和沉淀物123，可以从经裂解的生物质去除至少一些可溶性草酸。在一些实施方案中，从经裂解的生物质沉淀草酸盐的操作可以包含将经裂解的生物质的至少一部分与至少一种钙盐(例如氯化钙、乙酸钙)混合的操作。在一些实施方案中，从经裂解的生物质沉淀草酸盐的操作可以包括将经裂解的生物质的至少一部分与碳酸钙或氢氧化钙溶液混合的操作。根据一些实施方案，可以通过离心分离和/或过滤从生物质去除经沉淀的草酸盐。
根据一些实施方案，如图1D中所阐明的，通过转化为草酸钙和沉淀物127，可以从汁液级分去除至少一些可溶性草酸。在一些实施方案中，沉淀汁液级分的操作可以包含将汁液级分的至少一部分与至少一种钙盐(例如，氯化钙，乙酸钙)混合的操作。在一些实施方案中，沉淀汁液级分的操作可以包含将汁液级分的至少一部分与碳酸钙或氢氧化钙溶液混合的操作。
在一些实施方案中，汁液级分126可以经历用于还原至少一种多元酚的加工步骤(a)。多元酚还原过程可以包括使汁液级分126通过单个或一系列(例如，至少两个、至少三个)离子交换树脂的操作。在一些实施方案中，可以在沉淀汁液级分127的操作之前或之后进行多元酚还原过程。在一些实施方案中，多元酚还原过程可以将汁液级分126的多元酚(例如，丹宁酸)含量降低至少5％，或至少10％，或至少15％，或至少20％，或至少25％，或至少30％，或至少35％，或至少40％，或至少45％，或至少50％，或至少55％，或至少60％，或至少65％，或至少70％。
根据一些实施方案，汁液级分126可以经历溶剂洗涤(b)。在一些实施方案中，可以在沉淀汁液级分127的操作之前或之后进行溶剂洗涤。在一些实施方案中，汁液级分126的溶剂洗涤可以包括至少一种溶剂(例如，乙醇、甲醇)。根据一些实施方案，与未经洗涤的对应物相比，汁液级分126的溶剂洗涤可以导致降低的脂肪含量(例如，干蛋白质浓缩物的约2重量％或更少)和/或降低的叶绿素含量(视觉上可感知的绿色的降低)。
图2A、图2B和图2C
图2A、图2B和图2C是阐明根据本公开的具体的示例实施方案的用于从微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)生产具有降低的草酸含量的蛋白质浓缩物的方法200的流程图。
如图2A、2B和2C中所阐明的，根据一些实施方案，生物质可以被裂解220以形成经裂解的生物质222。(1)在收获104的操作之后；或(2)在收获和浸泡108的操作之后；或(3)在收获和缓冲110的操作之后；或(4)或在收获、浸泡和缓冲的操作之后；或(5)在收获和洗涤112的操作之后(图1A)；或(6)在收获、浸泡和洗涤的操作之后(图1B)；或(7)在收获、缓冲和洗涤的操作之后(图1C)；或(8)在收获、浸泡、缓冲和洗涤的操作后(图1D)，可以对生物质进行裂解220的操作。裂解120的操作可以包含，例如，切碎、撕碎、粉碎、压榨、撕裂、超声波处理(例如，声波降解法)、渗透压裂解、降解生物结构的化学处理或其任何组合。可以使用例如剪切磨机、球磨机、胶体磨碎机、切碎机、锤式粉碎机、研磨机、制浆机、压滤机、机械压力机或其任何组合实现裂解过程120。在一些实施方案中，裂解的操作可以在低于室温的温度(例如，12℃)进行。
根据一些实施方案，并且如图2B中所阐明的，通过转化为草酸盐和沉淀物223，可以从经裂解的生物质去除至少一些可溶性草酸。在一些实施方案中，从经裂解的生物质沉淀草酸盐的操作可以包含将经裂解的生物质的至少一部分与至少一种钙盐(例如，氯化钙、乙酸钙)混合的操作。在一些实施方案中，从经裂解的生物质沉淀草酸盐的操作可以包含将经裂解的生物质的至少一部分与碳酸钙或氢氧化钙溶液混合的操作。根据一些实施方案，可以通过离心分离和/或过滤从生物质去除经沉淀的草酸盐。
如图2A、2B和2C中所阐明的，可以分离224生物质(例如，浮萍)以产生汁液级分226和固体级分228。汁液级分(例如，第一部分、第二部分)可以包含富含蛋白质的液体和/或至少约一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。分离生物质以形成汁液级分和固体级分的操作可以涉及压榨(例如，带式压榨机、压滤机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离生物质的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
分离生物质的操作可以在任何期望的温度进行。在一些实施方案中，分离操作可以在低于室温的温度(例如，12℃)进行，例如，以降低蛋白水解活性和/或微生物生长。
根据一些实施方案，如图2C中所阐明的，通过转化为草酸钙和沉淀物227，可以从汁液级分去除至少一些可溶性草酸。在一些实施方案中，沉淀汁液级分的操作可以包含将汁液级分的至少一部分与至少一种钙盐(例如，氯化钙、乙酸钙)混合的操作。在一些实施方案中，沉淀汁液级分的操作可以包含将汁液级分的至少一部分与碳酸钙或氢氧化钙溶液混合的操作。根据一些实施方案，可以通过离心分离和/或过滤从生物质去除经沉淀的草酸盐。
如图2A、2B和2C中所阐明的，根据一些实施方案，汁液级分226可以被分离236以产生第一汁液238和第一渣饼240。第一汁液可以包含经溶解的蛋白质。在一些实施方案中，分离汁液级分的操作可以包含离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。可以使用两种或更多种单元操作(例如，可交换的单元操作)以分离汁液级分，所述单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。在一些实施方案中，可以使用微滤以将汁液级分226分离236成第一汁液238和第一渣饼240。在一些实施方案中，分离236的操作可以在低于室温的温度(例如，12℃)进行。
在一些实施方案中，可以进一步分离230固体级分228以形成第二汁液232和第一固体234。第二汁液级分232可以包含富含蛋白质的液体和/或至少一些固体颗粒(例如，碳水化合物、纤维)。分离230固体级分228以形成第二汁液232和第一固体234的操作可以涉及压榨(例如，螺旋压榨机)、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。用于分离230固体级分的可交换的单元操作包含例如沉降式离心机、带式压榨机、风扇压榨机、旋转式压榨机、螺旋压榨机、压滤机、精细压榨机或其任何组合。
如图2A、2B和2C中所示，根据一些实施方案，用于种植、收获和分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的方法可以是单循环，并且可以将在循环中其他阶段(汁液级分的分离产生第一渣饼)收集的第一渣饼(例如，240)和第二渣饼(例如，246)中的至少一种与第一固体合并以形成固体混合物，并且固体混合物可以被进一步加工。
在一些实施方案中，用于种植、收获和分离微作物(例如，水生植物物种、浮萍、藻类)的方法可以包括多循环或连续过程，使得可以在固体级分的分离之前，将在较早期循环中收集的第一渣饼和第二渣饼中的一种或更多种与来自随后循环的固体级分合并。
如图2A、2B和2C中所阐明的，在一些实施方案中，可以将第一渣饼240和第二汁液232合并，并且进一步分离242以形成第三汁液244和第二渣饼246。分离242第一渣饼240、第二汁液232或其任何组合的操作可以涉及振动分离、离心分离、过滤、加压过滤或其任何组合。可以使用几种不同的可交换的单元操作分离，所述可交换的单元操作包含，例如，高速碟式离心机、圆形振动分离机、线性/倾斜运动振动器、沉降式离心机、压滤机、加压过滤机械装置、微滤、真空过滤或其任何组合。
如图2A、2B和2C中所阐明的，可以将第一汁液238、第三汁液244或其任何组合过滤246一次或更多次以产生第一可溶性蛋白质250和第一排出流248。第一过滤可以涉及微滤。在一些实施方案中，适用于微滤的过滤尺寸可以包含≤约10μm，或≤约5μm，或≤约3μm，或≤约2μm，或≤约1μm，或≤约0.5μm，或≤约0.4μm，或≤约0.3μm，或≤约0.2μm，或≤约0.1μm。第一可溶性蛋白质产品可以在低于室温的温度(例如，12℃)被冷却和/或被储存。
根据一些实施方案，第一可溶性蛋白质246可以经受第二过滤252以形成第二可溶性蛋白质256以及第二排出流254。第二过滤可以包含超滤、纳滤和/或反渗透过滤。在一些实施方案中，第二蛋白质产品可以在低于室温的温度(例如，12℃)被冷却和/或被储存。
在一些实施方案中，可以使用方法以降低第一可溶性蛋白质250、第二可溶性蛋白质256或其任何组合(统称为“可溶性蛋白质产品”)的水分含量。根据一些实施方案，可以使用蒸发过程降低可溶性蛋白质的水分含量。如图2A、2B和2C中所示，在一些实施方案中，通过纳滤或反渗透过滤258可以降低可溶性蛋白质产品(例如，第二可溶性蛋白质)的水分含量，以形成具有降低草酸的经浓缩的蛋白质产品262。根据一些实施方案，纳滤或反渗透过滤过程258的渗透液可以被再循环(例如，用于裂解260的稀释液；洗涤溶液)。
根据一些实施方案，可以干燥264可溶性蛋白质产品(例如，第一可溶性蛋白质250、第二可溶性蛋白质256、具有降低草酸的经浓缩的蛋白质产品262)以产生干蛋白质浓缩物。可以使用机械装置进行干燥程序，所述机械装置包含例如喷雾干燥器、双滚筒干燥器、闪蒸干燥器、蒸发器或其任何组合。
在一些实施方案中，汁液级分226、第一汁液241、第二汁液232，第三汁液246和/或可溶性蛋白质251可以经历用于还原至少一种多元酚的加工步骤(a)。多元酚还原过程可以包括使汁液级分226、第一汁液241、第二汁液232、第三汁液246和/或可溶性蛋白质251通过一系列(例如，至少两个、至少三个)离子交换树脂。在一些实施方案中，多元酚还原过程可以将汁液级分226、第一汁液241、第二汁液232、第三汁液246和/或可溶性蛋白质251的多元酚(例如，丹宁酸)含量降低至少5％，或至少10％，或至少15％，或至少20％，或至少25％，或至少30％，或至少35％，或至少40％，或至少45％，或至少50％，或至少55％，或至少60％，或至少65％，或至少70％。
在一些实施方案中，可溶性蛋白质251可以经历溶剂洗涤(b)。溶剂洗涤(b)也可以接着干燥操作255。在一些实施方案中，可溶性蛋白质产品251的溶剂洗涤和/或接着干燥操作255的溶剂洗涤可以包括至少一种溶剂(例如，乙醇、甲醇)。根据一些实施方案，与未经洗涤的对应物相比，可溶性蛋白质产品251的溶剂洗涤和/或接着干燥操作255的溶剂洗涤可以导致降低的脂肪含量(例如，干蛋白质浓缩物的约2重量％或更少)和/或降低的叶绿素含量(例如，视觉上可感知的绿色的降低)。
在一些实施方案中，第一固体234和/或固体混合物可以被进一步加工以产生一种或更多种富含碳水化合物的产品。
从水生物种提取蛋白质和/或富含碳水化合物的产物的系统
本公开的实施方案还提供了从水生物种提取蛋白质和富含碳水化合物的产品的系统。这样的系统可以包含，例如：用于裂解生物质以产生经裂解的生物质的裂解单元(例如，120/220)；用于分离经裂解的生物质以产生汁液级分和固体级分的第一分离单元(例如，224)；用于形成第一汁液和第一渣饼的第二分离单元(例如，236)；用于形成第一固体和第二汁液的第三分离单元(例如，230)；用于形成第二渣饼和第三汁液的第四分离单元(例如，242)；用于形成第一可溶性蛋白质和第一排出流的第一过滤单元(例如，246)；用于形成第二可溶性蛋白质和第二排出流的第二过滤单元(例如，252)；用于形成经浓缩的蛋白质和渗透液的脱水单元(例如，258)；以及用于干燥可溶性蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物的蛋白质干燥单元(例如，264)。表4中总结了可以被包含在上述单元中的设备。
Figure BDA0001619651990000401
Figure BDA0001619651990000411
可以理解的是，所列举的用于每个单元的设备仅用于阐明目的，其并不意图限制本申请的范围。基于本申请的教导，这些或其他设备或单元的特定组合可以被配置在用于预期用途的这样的系统中。
在不背离本公开的范围的情况下，本领域技术人员可以对部件的形状、尺寸、数量、分离特性，和/或布置做出各种改变。根据一些实施方案，各公开的方法和方法步骤可以与任何其他公开的方法或方法步骤联合并且以任何顺序进行。在动词“可以”出现的情况下，其意在表达可选的和/或非强制的条件，但是除非另有指出，否则其的使用并不意在暗示可操作性的任何缺乏。本领域技术人员可以对制备和使用本公开的组成、装置和/或系统的方法做出各种改变。在期望的情况下，本公开的一些实施方案可以被实践以排除其他实施方案。
另外，在已经提供范围的情况下，公开的端点可以被视为特定的实施方案期望的或需要的精确的和/或近似值(例如，解读为没有或有“约”)。在端点为近似的情况下，灵活度可以与范围的数量级成比例地变化。例如，在一方面，在约5到约50的范围内的情况下，约50的范围端点可以包含50.5，但不包含52.5或55，并且在另一方面，在约0.5到约50的范围内的情况下，约50的范围端点可以包含55，但不包含60或75。在一些实施方案中，差异可以简单地为规定值的+/-10％。此外，在一些实施方案中，可以期望的是混合或匹配范围端点。另外，在一些实施方案中，公开的每张图(例如，在实施例、表和/或附图中的一个或更多个中)可以形成范围(例如，描述的值+/-约10％、描述的值+/-约50％、描述的值+/-约100％)和/或范围端点的基础。关于前者，实施例、表和/或附图中描述的值50可以形成例如约45到约55、约25到约100，和/或约0到100的范围的基础。
这些等价物和替代方案连同明显的改变和修改意在被包含在本公开的范围内。相应地，前述公开意为说明性的，而不是限制由所附权利要求书所阐明的本公开的范围。
题目、摘要、背景技术和标题是根据法规和/或为了读者的方便而提供的。其不包含关于现有技术的范围和内容的许可以及适用于全部公开的实施方案的限制。

Claims (24)

1.一种处理包括浮萍微作物的生物质以产生包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法，所述方法包括：
裂解所述生物质以形成经裂解的生物质；
分离所述经裂解的生物质以产生汁液级分和固体级分，
分离所述汁液级分以产生第一汁液和第一渣饼；以及
过滤所述第一汁液以产生第一可溶性蛋白质和第一排出流，
其中所述方法还包括下列步骤中的至少一项：从所述经裂解的生物质沉淀草酸盐和从所述汁液级分沉淀草酸盐，并且其中所述第一可溶性蛋白质包括小于0.6％DMB的草酸含量；
其中所述方法还包括下列步骤中的至少一项：
(1)从所述汁液级分沉淀草酸盐，和
(2)过滤所述第一可溶性蛋白质以产生第二可溶性蛋白质和第二排出流，和过滤所述第二可溶性蛋白质以产生经浓缩的蛋白质产品和渗透液，并且
其中所述方法还包括下列步骤中的至少一项：
干燥所述经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物，其中所述干蛋白质浓缩物具有至少50％的溶解值，和
干燥所述经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物，其中所述干蛋白质浓缩物具有至少50％的分散值。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一可溶性蛋白质包括小于0.1％DMB的草酸含量。
3.如权利要求1所述的方法，其中在所述第一可溶性蛋白质中包括小于0.05％DMB的草酸含量。
4.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括将所述生物质浸泡在第一培养基中以形成经浸泡的生物质的操作，其中所述第一培养基包括：小于8ppm的钙源，或小于4ppm的氮源，或两者。
5.如权利要求4所述的方法，所述方法还包括在第二培养基中缓冲所述经浸泡的生物质的操作。
6.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括干燥所述经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物的操作，其中所述干蛋白质浓缩物具有至少50重量％的蛋白质浓度。
7.一种处理包括浮萍微作物的生物质以产生包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法，所述方法包括：
裂解所述生物质以形成经裂解的生物质；
分离所述经裂解的生物质以产生汁液级分和固体级分，
从所述汁液级分沉淀草酸盐，
分离所述汁液级分以产生第一汁液和第一渣饼；以及
过滤所述第一汁液以产生第一可溶性蛋白质和第一排出流，
其中所述第一可溶性蛋白质包括小于0.6％DMB的草酸含量。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述第一可溶性蛋白质包括小于0.1％DMB的草酸含量。
9.如权利要求7所述的方法，其中在所述第一可溶性蛋白质中包括小于0.05％DMB的草酸含量。
10.如权利要求7所述的方法，所述方法还包括将所述生物质浸泡在第一培养基中以形成经浸泡的生物质的操作，其中所述第一培养基包括：小于8ppm的钙源，或小于4ppm的氮源，或两者。
11.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括在第二培养基中缓冲所述经浸泡的生物质的操作。
12.如权利要求7所述的方法，所述方法还包括从所述经裂解的生物质沉淀草酸盐的操作。
13.如权利要求7所述的方法，所述方法还包括过滤所述第一可溶性蛋白质以产生第二可溶性蛋白质和第二排出流的操作。
14.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括过滤所述第二可溶性蛋白质以产生经浓缩的蛋白质产品和渗透液的操作。
15.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括干燥所述经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物的操作，其中所述干蛋白质浓缩物具有至少50重量％的蛋白质浓度。
16.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括干燥所述经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物的操作，其中所述干蛋白质浓缩物具有至少50％的溶解值。
17.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括干燥所述经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物的操作，其中所述干蛋白质浓缩物具有至少50％的分散值。
18.一种栽培和处理包括浮萍微作物的生物质以产生包括可溶性微作物蛋白质的产品的方法，所述方法包括：
在第一培养基中栽培所述微作物以形成生物质，
其中所述第一培养基包括下列中的至少一种：(i)至少20ppm的钙浓度和(ii)一种或更多种抗光合染料；
收获所述生物质；以及
裂解所述生物质以形成经裂解的生物质；
分离所述经裂解的生物质以产生汁液级分和固体级分，
分离所述汁液级分以产生第一汁液和第一渣饼；以及
过滤所述第一汁液以产生第一可溶性蛋白质和第一排出流，
其中所述方法还包括下列中的至少一项：从所述经裂解的生物质沉淀草酸盐，和从所述汁液级分沉淀草酸盐，并且
其中所述第一可溶性蛋白质包括小于0.6％DMB的草酸含量；
其中所述方法还包括下列步骤中的至少一项：
(1)从所述汁液级分沉淀草酸盐，和
(2)过滤所述第一可溶性蛋白质以产生第二可溶性蛋白质和第二排出流，和过滤所述第二可溶性蛋白质以产生经浓缩的蛋白质产品和渗透液，并且
其中所述方法还包括下列步骤中的至少一项：
干燥所述经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物，其中所述干蛋白质浓缩物具有至少50％的溶解值，和
干燥所述经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物，其中所述干蛋白质浓缩物具有至少50％的分散值。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述一种或更多种抗光合染料选自(n-乙基-n-[4-[[4-[乙基[(3-磺苯基)甲基]氨基]-苯基](2-磺苯基)-亚甲基)]2,5-环己二烯-1-亚基]-3-磺基苯甲胺氢氧化物内盐的二钠盐、(4E)-5-氧代-1-(4-磺酰苯基)-4-[(4-磺酰苯基)亚肼基]-3-吡唑羧酸的三钠盐、重氮化合物；2-[[4-[乙基-[(3-磺酰苯基)甲基]氨基]苯基]-[4-[乙基-[(3-磺酰苯基)甲基]铵亚基]-2,5-环己二烯-1-亚基]甲基]苯磺酸盐、苄基-[4-[[4-(苄基(乙基)氨基]苯基]-(5-羟基-2,4-二磺苯基)亚甲基]-2,5-环己二烯-1-亚基]-乙基铵、2-(1,3-二氧代茚-2-基)喹啉-6,8-二磺酸盐的二钠盐或其组合。
20.如权利要求18所述的方法，所述方法还包括将所述生物质浸泡在第二培养基中的操作，其中所述第二培养基包括：小于8ppm的钙源，或小于4ppm的氮源，或两者。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述第一可溶性蛋白质包括小于0.1％DMB的草酸含量。
22.如权利要求18所述的方法，其中所述第一可溶性蛋白质包括小于0.05％DMB的草酸含量。
23.如权利要求20所述的方法，所述方法还包括在第三培养基中缓冲所述生物质的操作。
24.如权利要求18所述的方法，所述方法还包括干燥所述经浓缩的蛋白质产品以产生干蛋白质浓缩物的操作，其中所述干蛋白质浓缩物具有至少50重量％的蛋白质浓度。
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