CN110087478A - 从生物质材料去除核酸及其片段 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于提供来自生物质材料的SCP产物的方法，其中所述SCP产物包含相对于生物质材料中天然存在的核酸的量减少的量的核酸，所述方法包括以下步骤：(i)提供生物质材料；(ii)使生物质材料经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料；(iii)将破碎的生物质材料应用于第一分离过程，产生包含蛋白质和/或细胞碎片的第一保留物，和包含核酸的第一渗透物；(iv)使第一渗透物经受第二处理，将核酸与维生素、矿物质和/或氨基酸分离；(v)任选地，将步骤(iii)中获得的第一保留物与步骤(iv)中获得的维生素、矿物质和/或氨基酸组合，从而提供包含相对于天然存在的核酸的量减少的量的核酸的SCP产物。

Description

从生物质材料去除核酸及其片段
发明技术领域
本发明涉及用于提供来自生物质的一种或多种分离物的方法。具体而言，本发明涉及用于从生物质去除核酸、例如用于从培养的嗜甲烷细菌产生具有降低的核酸含量的单细胞蛋白质的工业方法。
发明背景
人类的最大挑战之一是我们可以如何用有营养且负担得起的食品喂养快速增长的全球人口。预期全球人口到2050年超过90亿，并且根据联合国粮食和农业组织(FAO)，到2050年，与今天相比，他们将消耗两倍的动物蛋白质。目前对地球有限资源的人为压力以及伴随的气候变化动态，产生关于当代农业饲料/食物链的恢复力的严重担忧，已迫使寻找可替代常规动物蛋白质来源的替代蛋白质来源。因此，焦点已转移至利用微生物作为消费的食物来源，并且特别是产物诸如SCP已经显示非常令人感兴趣。术语“单细胞蛋白质”(SCP)在1968年在麻省理工学院(MIT)举行的会议上创造的，以取代最初使用的不太美的术语“微生物蛋白质”和“石油蛋白质(petroprotein)”。目前，源自细菌生物质的SCP主要用于动物饲料，并且在一些情况下用于人食用，并且预期其在未来将更加重要。
术语单细胞蛋白质(SCP)通常是指从单细胞微生物分离的蛋白性产物。蛋白性产物可以呈生物质或蛋白质提取物的形式，并且包含来自藻类、酵母、真菌或细菌的纯培养物或混合培养物的单细胞微生物的细胞壁材料。单细胞蛋白质传统上用作富含蛋白质的食品的成分或替代物，并且适合于人食用或作为动物饲料。
利用微生物来获得用于饲料和食品中的生物质导致产品具有比常规食品更高比例的核酸。尽管SCP中存在的核酸量取决于所使用的特定微生物而变化，但SCP中通常存在约5%至约18%的核酸(干重)。
RNA、DNA和核酸本身在蛋白质产物中(诸如在SCP产物中)是不期望的，因为这些化合物可能对哺乳动物(诸如人或动物)的健康具有直接或间接的影响，例如通过在哺乳动物中引起痛风或痛风性关节炎或肾结石。
常规地，膳食RNA和DNA在肠腔中分解成核酸片段，并且通过粘膜中的核苷酸和/或核苷磷酸酶进一步分解成核苷酸和/或核苷以及游离的嘌呤和嘧啶碱基。
嘌呤碱基的代谢产生高水平的尿酸。人不具有酶尿酸酶，所述尿酸酶将尿酸氧化成尿囊素，一种可溶性和可排泄的代谢物。高核酸的蛋白质来源的消耗导致高尿酸血症，其通过血液中发现的异常高水平的尿酸定义。尿酸在生理pH值下具有低溶解度，因此形成尿酸晶体，所述尿酸晶体可保留在关节和肾脏中，引起痛风或痛风性关节炎和肾结石。
因此，过量或不受控量的核酸可以被认为是生物源性物质，并且被认为在用于人营养的食品中使用源自藻类、酵母、真菌和细菌的SCP的限制因素。男性中的正常血浆尿酸浓度为5.1±0.9 mg ml-1，而女性中的正常血浆尿酸浓度为近似1 mg ml-1更低。对于70公斤成年男性，蛋白质的推荐每日允许量为每日65克，并且联合国系统蛋白质卡路里咨询小组推荐，来自微生物蛋白质的每日摄入的核酸量应小于2克，并且来自所有来源的总核酸不超过每日总共4克。
在科学文献中已经报道了多种用于去除或减少SCP的核酸含量的方法。已经描述了诸如酶促处理、酸处理、碱处理和热休克的方法。然而，这些方法太低效并且不能去除大部分核酸和核苷酸/核苷，嘌呤和嘧啶仍留在产物中。此外，酶促或化学方法也可负面影响最终产物的蛋白质含量，这是非常不希望的。最后，现有技术方法太复杂，需要额外的处理步骤，不适用于工业环境中，和/或太昂贵而无法用于生产食品和饲料。此外，过去用于核酸去除的过程，诸如酶促处理、酸处理、碱处理和热休克，在风味、气味和颜色方面影响SCP产物，并且因为核酸、其片段和核苷酸和/或核苷在传统SCP产物中的含量非常高，SCP产物变得对食品没有吸引力，因为其需要具有温和的风味、气味和颜色，以便不影响食品或饲料的适口性。
因此，需要一种改进的方法来提供来自生物质的分离物，诸如SCP产物，其中去除核酸(例如DNA和/或RNA)而不影响SCP产物或其中可以使用SCP产物的食品的风味、气味和颜色。此外，工业上需要一种方法，所述方法有效地提供来自生物质的各种分离物和去除核酸，减少或不影响SCP蛋白质的蛋白质含量，其简单，可重复，快速，可以处理大体积，工业上适用，便宜和/或需要最少的处理步骤。
发明概述
因此，本发明的一个目的涉及用于提供一种或多种分离物、特别是SCP产物的简化方法，其中去除核酸(例如DNA和/或RNA)而不影响SCP产物。
本发明的一个目的是提供一种方法，该方法解决了用以下方法的现有技术的上述问题：产生其中风味、气味和颜色受影响的SCP产物的方法，以及无效的方法和导致无法去除大多数核酸、对最终产物的蛋白质含量的不利影响的方法，太复杂的方法，需要额外的处理步骤，在工业环境中不适用和/或太昂贵的SCP产物用于食品和饲料生产中。
因此，本发明的一个方面涉及用于提供来自生物质材料的一种或多种级分的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供生物质材料；
(ii)使生物质材料经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料；
(iii)将破碎的生物质材料应用于第一分离过程，产生包含蛋白质的第一级分(第一保留物)和包含核酸和维生素、矿物质和/或氨基酸的第二级分(第一渗透物)；
(iv)使第二级分(第一渗透物)经受第二处理，产生包含核酸的第三级分(第二保留物)和包含维生素、矿物质和/或氨基酸的第四级分(第二渗透物)。
本发明的又一个方面涉及用于提供来自生物质材料的单细胞蛋白质产物(SCP产物)的方法，其中所述SCP产物包含相对于生物质材料中天然存在的核酸的量减少的量的核酸，所述方法包括以下步骤：
(i)提供生物质材料；
(ii)使生物质材料经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料；
(iii)将破碎的生物质材料应用于第一分离过程，产生包含蛋白质和/或细胞碎片的第一保留物，和包含核酸和维生素、矿物质和/或氨基酸的第一渗透物；
(iv)使第一渗透物经受第二处理，将核酸与维生素、矿物质和/或氨基酸分离；
(v)任选地，将步骤(iii)中获得的第一保留物与步骤(iv)中获得的维生素、矿物质和/或氨基酸组合，从而提供包含相对于天然存在的核酸的量减少的量的核酸的SCP产物。
本发明的另一个方面涉及用于从生物质材料去除核酸的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供生物质材料；
(ii)使生物质材料经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料；
(iii)将破碎的生物质材料应用于第一分离过程，产生包含蛋白质和/或细胞碎片的第一保留物，和包含核酸和维生素、矿物质和/或氨基酸的第一渗透物；
(iv)使第一渗透物经受第二处理，将核酸与维生素、矿物质和/或氨基酸分离；
(v)任选地，将步骤(iii)中获得的第一保留物与步骤(iv)中获得的维生素、矿物质和/或氨基酸组合，从而提供其中已去除核酸的级分。
本发明的又另一个方面涉及可通过根据本发明的方法获得的生物质级分。
本发明的仍另一个方面涉及生物质级分，其包含生物质材料和相对于生物质材料中天然存在的核酸量减少的含量的核酸。
本发明的一个甚至进一步方面涉及包含一种或多种根据本发明的级分或SCP产物的饲料。
附图简述
图1显示用于提供生物质级分或SCP产物的本发明的实施方案。该方法描述了细胞破碎后获得的提供的生物质材料(细胞破碎的生物质材料)，其包含细胞碎片、蛋白质、氨基酸(AA)、维生素、矿物质、DNA和RNA。使破碎的生物质材料经受连续分离，首先通过微滤(MF)，随后进行超滤(UF)。从微滤获得的第一保留物包含细胞碎片和蛋白质，从微滤获得的第一渗透物包含维生素、矿物质、氨基酸(AA)、DNA和RNA。然后将第一渗透物添加至第二分离过程，超滤过程。从超滤获得的第二保留物包含DNA和RNA，从超滤获得的第二渗透物包含维生素、矿物质和氨基酸(AA)。然后将第一保留物和第二渗透物组合，从而提供根据本发明的SCP产物。
图2显示本发明的一个实施方案，其用于提供来自发酵细菌单细胞蛋白质的下游处理的各种级分，所述下游处理产生包含细胞碎片、悬浮固体、脂肪、蛋白质和/或肽、维生素/矿物质/氨基酸和核酸的级分。发酵的单细胞蛋白质可以优选是细菌单细胞蛋白质，其在图2中可以获得自反应器(1)(例如U-Loop反应器(1))中的嗜甲烷细菌的发酵。在发酵期间，可以向U-Loop反应器(1)提供甲烷(1)(例如以生物气体形式提供)、矿物质溶液(3)和所需氧气(4)。在发酵过程期间，由嗜甲烷细菌产生的过量CO2可以通过出口(5)从反应器(1)排出。可以收获生物质并转移至均质化器(6)，所述均质化器(6)破坏细胞，释放细胞内蛋白质和/或肽、矿物质、盐、维生素等。将破碎的生物质从均质化器(6)转移至滗析器(7)，其中可以取出细胞碎片级分(8)。随后可以将生物质转移至澄清器(9)以去除悬浮的固体(10)，如悬浮的细胞碎片。澄清的生物质随后可以经受脂肪分离器(11)，从而提供脂肪级分(12)。然后可以使生物质经受第一分离过程(13)，其包括膜过滤，例如通过微滤(13)，或色谱分离，例如，通过亲和色谱(13)，提供蛋白质和/或肽级分(14) - 第一级分。然后将生物质 -或第二级分 - 转移至第二分离过程(15)，包括膜过滤，诸如超滤分离(15)，产生包含维生素、矿物质和氨基酸的级分(16)；和包含核酸的级分(17)。
现在将在下面更详细地描述本发明。
发明详述
因此，目前世界上需要用于人和动物的饲料和食品的替代蛋白质来源，然而，随着人口继续增加，这种需要将在未来几年中急剧增加。单细胞蛋白质(SCP)(例如从微生物生物质获得的单细胞蛋白质(SCP))是一种有效的来源，因为它便宜且可重复。
微生物蛋白质，诸如单细胞蛋白质(SCP)，需要在发酵罐中培养微生物。已经描述了许多不同的发酵技术，并且作为实例，根据本发明的生物质材料可以通过WO 2010/069313；WO 2000/70014；或US 2004/0241790中描述的发酵过程提供，优选地，生物质材料通过WO 2010/069313中描述的发酵过程提供，所有这些都通过引用并入。
因此，当已经完成发酵(例如，通过上述发酵方法之一)并且从发酵罐获得生物质材料时，可以使生物质材料经受进一步的下游处理。
本发明的一个优选实施方案涉及用于提供来自生物质材料的一种或多种级分的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供生物质材料；
(ii)使生物质材料经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料；
(iii)将破碎的生物质材料应用于第一分离过程，产生包含蛋白质的第一级分(第一保留物)和包含核酸的第二级分(第一渗透物)；
(iv)使第二级分(第一渗透物)经受第二处理，产生包含核酸的第三级分(第二保留物)和包含维生素、矿物质和/或氨基酸的第四级分(第二渗透物)。
在生物质材料的分级期间，可以获得单独或以各种组合的各种有价值的级分并用于不同的应用中。
在本发明的一个实施方案中，步骤(iii)中获得的第一级分可以与步骤(iv)中获得的第四级分组合，从而提供第五级分。在这种级分的组合中，提供具有减少量的核酸的生物质材料。
在处理步骤(ii)中提供的破碎的生物质材料期间，破碎的生物质材料的粘度可能太高，使得破碎的生物质材料的泵送和处理复杂化，特别是在第一分离过程和/或第二分离过程中。因此，在本发明的一个实施方案中，可以降低破碎的生物质材料的粘度。
在本发明的一个实施方案中，步骤(ii)中提供的破碎的生物质材料可以经受至少一个分离过程，从生物质材料去除悬浮的固体。悬浮的固体可以包含细胞和/或细胞碎片。
优选地，至少一个去除悬浮固体的分离过程包括滗析器、澄清器或其组合。优选地，至少一个去除悬浮固体的分离过程涉及生物质材料的连续处理：使破碎的生物质材料经受倾析，且随后使来自倾析过程的上清液经受澄清。从澄清过程获得的上清液随后可以经受如步骤(iii)中所述的第一分离过程。
倾析过程和/或澄清过程可以主要从生物质材料去除细胞和细胞碎片，从而提供具有减少的细胞碎片的破碎的生物质材料。从倾析过程获得的破碎的生物质材料(从倾析获得的上清液)可以构成破碎的生物质材料，其具有降低含量的细胞和细胞碎片。
在本上下文中，具有降低含量的细胞和细胞碎片的破碎的生物质材料包含小于10%(w/w)的细胞或细胞碎片，诸如低于8%，例如低于7%，诸如低于6%，例如低于5%，诸如低于4%，例如低于3%，诸如1.5-10%，例如2-9%，例如2.5-8%，例如3-7%，诸如3.5-6%，例如4-5%的细胞或细胞碎片。
从澄清获得的破碎的生物质材料(从澄清获得的上清液)可以构成基本上没有细胞碎片的破碎的生物质材料。
在本上下文中，具有降低含量的细胞和细胞碎片的破碎的生物质材料包含小于1.5%(w/w)的细胞或细胞碎片，诸如低于1%，例如低于0.75%，诸如低于0.5%，例如低于0.25%，诸如低于0.1%，例如0.1-1.5%，例如0.25-1%，诸如0.5-0.75%的细胞或细胞碎片。
悬浮的固体，诸如细胞碎片，可以是磷脂的丰富来源。像维生素一样，磷脂是必需的营养素。它们是人和动物生物体中最重要的物质，具有多种功能：作为脂肪替代品或饲料或食品中的能量来源；作为代谢中的生理因子；和作为脂肪的乳化剂。
在本发明的一个实施方案中，步骤(ii)中提供的破碎的生物质材料可以经受脂肪移取过程，从而提供脂肪级分。优选地，所述脂肪移取过程包括脂肪分离器。可以在滗析器和/或澄清器之前或之后进行脂肪移取。甚至更优选地，在澄清过程之后进行脂肪移取过程。
从脂肪移取过程获得的脂肪级分主要由可用于生产肥皂、化妆品和工业脱模剂的脂肪酸组成。脂肪级分也可以用于食品中，因为它们便宜并且可以向加工食品(方便食品)增加质地和“口感”。
在本发明的一个进一步实施方案中，第一分离过程包括第一膜过滤或第一色谱分离过程。
色谱分离过程可以包括柱色谱分离过程。优选地，所述柱色谱分离过程包括填充床色谱法、搅拌罐吸附法、流化床色谱法和/或膨胀床色谱法。优选地，所述柱色谱分离过程可以是膨胀床色谱法。
此外，所述色谱分离过程可以包括亲和色谱法、离子交换色谱法、反相色谱法、疏水相互作用色谱法或其混合物，诸如混合模式色谱法。优选地，所述色谱分离过程可以是亲和色谱法或混合模式色谱法。
在本发明的一个实施方案中，一种或多种级分可以是单细胞蛋白质产物(SCP产物)、核酸产物、细胞/细胞碎片产物或氨基酸产物。在本发明的上下文中，术语“SCP产物”、“核酸产物”、“细胞/细胞碎片产物”和“氨基酸产物”分别涉及富含SCP、核酸、细胞碎片或氨基酸的产物。
根据本发明分离的核酸可以直接使用或如根据未决法规进一步处理而使用，作为食品或饲料的成分。具体而言，根据本发明分离的核酸可以用作婴儿食品或婴儿配方的成分。
本发明的另一个优选实施方案涉及用于提供来自生物质材料的SCP产物的方法，其中所述SCP产物包含相对于生物质材料中天然存在的核酸的量减少的量的核酸，所述方法包括以下步骤：
(i)提供生物质材料；
(ii)使生物质材料经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料；
(iii)将破碎的生物质材料应用于第一分离过程，产生包含蛋白质和/或细胞碎片的第一保留物，和包含核酸的第一渗透物；
(iv)使第一渗透物经受第二处理，将核酸与维生素、矿物质和/或氨基酸分离；
(v)任选地，将步骤(iii)中获得的第一保留物与步骤(iv)中获得的维生素、矿物质和/或氨基酸组合，从而提供包含相对于天然存在的核酸的量减少的量的核酸的SCP产物。
步骤(i)中提供的生物质材料可以从发酵罐、优选从U-Loop发酵罐(优选如WO2010/069313中所述)提供。
如前所提及，在微生物培养期间产生大量核酸，并且面对限制或避免使发酵产物中存在核酸的这些风险和缺点的兴趣，显示根据本发明的方法使发酵产物中的核酸含量相对于生物质材料中天然存在的核酸量降低至少10%；诸如至少20%，例如至少30%，诸如至少40%，例如至少50%，诸如至少60%，例如至少70%，诸如至少80%，例如至少90%，诸如至少95%，例如至少98%。
本发明的一个进一步优选实施方案涉及用于从生物质材料去除核酸的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供生物质材料；
(ii)使生物质材料经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料；
(iii)将破碎的生物质材料应用于第一分离过程，产生包含蛋白质和/或细胞碎片的第一保留物，和包含核酸的第一渗透物；
(iv)使第一渗透物经受第二处理，将核酸与维生素、矿物质和/或氨基酸分离；
(v)任选地，将步骤(iii)中获得的第一保留物与步骤(iv)中获得的维生素、矿物质和/或氨基酸组合，从而提供其中已去除核酸的SCP产物。
在本上下文中，术语“核酸”涉及对所有已知生命形式必不可少的生物聚合物或大生物分子。核酸包括DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)或其片段。核酸由称为核苷酸的单体制成。在本上下文中，术语“核苷酸”和“核苷”可以可互换使用，并且简单的区别在于核苷可以被认为是没有磷酸酯基团的核苷酸。
在本上下文中，术语“去除核酸”涉及去除生物质材料中天然存在的至少10%的核酸(产生发酵产物)；诸如至少20%，例如至少30%，诸如至少40%，例如至少50%，诸如至少60%，例如至少70%，诸如至少80%，例如至少90%，诸如至少95%，例如至少98%的核酸。
在根据本发明的方法和发酵罐中使用的合适的生物催化剂可以优选是活细胞，例如天然来源的微生物，即野生型，特别选择的突变类型或基因修饰类型，其可用于生产单细胞蛋白质、富集的单细胞蛋白质、蛋白质或肽提取物、细胞提取物或含有特定有益物质的制剂，其待用于例如食品或饲料或待递送以改善或优化人或动物的健康、表现或良好状态，所述动物，诸如，但不限于偶蹄动物(例如牛、山羊、绵羊、猪等)，家禽(例如禽鸟、鸡、鸭、一只鹅/多只鹅、火鸡等)，鱼类(例如鲑鱼、大比目鱼、鳟鱼、鳕鱼或圈养繁殖的其它物种)或贝类(例如软体动物，诸如贻贝、牡蛎、基围虾、大虾、龙虾或扇贝)。
生物催化剂优选是活微生物。微生物的发酵可以使用纯培养物或使用不同微生物的共混物或混合物实施，例如，用于生产面包酵母，单细胞蛋白质(SCP)。发酵过程还可以导致生物转化(即，将不同化学品微生物转化为其他有用的化学品)，或产生细胞内或细胞外酶，蛋白质或激素，其用于不同工业或某些产品，(例如药物、营养品或用作诊断或分析试剂的化合物)。
用于本发明中的优选细菌是能够产生单细胞蛋白质的那些，尤其是包含嗜甲烷细菌的培养物。
在本发明的一个实施方案中，所述生物质材料可以是单细胞蛋白质材料。优选地，所述单细胞蛋白质材料和生物质材料包含嗜甲烷细菌。
在本发明的一个实施方案中，所述嗜甲烷细菌可以任选地与一种或多种其他细菌(例如，异养细菌)物种组合。
在本发明的另一个实施方案中，发酵罐可用于嗜甲烷真菌或酵母诸如树干毕赤酵母(Pichia stipitis)或巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)的发酵。树干毕赤酵母和巴斯德毕赤酵母都能够代谢甲醇，并且可能适合于潜在的GMO-生产。
优选的嗜甲烷细菌是甲基球菌科的物种，特别是荚膜甲基球菌(Methylococcus capsulatus)，其利用甲烷或甲醇作为碳源，和例如氨、硝酸盐或分子氮作为蛋白质合成的氮源。
在本发明的一个实施方案中，嗜甲烷细菌可以选自甲基球菌科或甲基孢囊菌科。优选地，所述生物质材料包括甲基球菌菌株。甚至更优选地，所述甲基球菌菌株是荚膜甲基球菌(Methylococcus capsulatus)。
荚膜甲基球菌将甲烷(例如来自天然气)代谢为生物质和二氧化碳。荚膜甲基球菌也能够代谢甲醇替代甲烷。天然气通常含有5-10%乙烷和更高级的烃，而荚膜甲基球菌仅可以将这些烃氧化成相应的醇、醛和羧酸，但不能将这些完全氧化成二氧化碳和水或将它们用于生物质生产。
累积的高浓度的羧酸可以抑制荚膜甲基球菌的生长。因此，可能有用的是，将一种或多种异养细菌菌株与嗜甲烷细菌共同发酵用于消化更高级的烃(醇、羧酸等)，例如乙醇、乙酸盐、柠檬酸盐等或部分消化的死亡或腐烂生物质的降解产物。
因此，除了荚膜甲基球菌以外，发酵液还可以补充有一种或多种异养细菌或酵母(例如酵母属和/或假丝酵母属)。共同发酵优选使用三种异养细菌实施，所述三种异养细菌被选择用于提供其中所有产物生态位都被占据的发酵生态系统。它们的主要功能是利用乙酸和其他羧酸并将它们降解为二氧化碳，使得避免羧酸累积。
以下异养细菌可能尤其可用于与荚膜甲基球菌共同发酵：罗尔斯通菌属种(Ralstonia sp.)；短芽孢杆菌(Bacillus brevis)；土壤短芽孢杆菌(Brevibacillus agri)；食酸产碱菌(Alcaligenes acidovorans)；丹麦解硫胺素芽胞杆菌(Aneurinibacillus danicus)和坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus)。合适的酵母可以选自酵母属和/或假丝酵母属的物种。
在本发明的一个实施方案中，优选的细菌组合可以是荚膜甲基球菌与食酸产碱菌(Alcaligenes acidovorans)(NCIMB 13287)、丹麦解硫胺素芽胞杆菌(Aneurinibacillus danicus)(NCIMB 13288)和坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus)(NCIMB 13289)的共同发酵。
可以优选地向发酵罐中的发酵液连续地提供所需量的水和营养盐，诸如硫酸盐、氯化物或硝酸盐、磷酸盐的形式的铵/氨、镁、钙、钾、铁、铜、锌、锰、镍、钴和钼，以及pH控制组分，即酸和/或碱，如技术人员所通常使用，例如硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、氢氧化钠(NaOH)、硝酸钾(KNO3)。后者也是荚膜甲基球菌的合适氮源。发酵过程和底物等的具体细节描述于WO 2000/70014和WO 2010/069313，其通过引用并入。
由天然气的发酵产生的生物质材料将包含60至80重量%粗蛋白质；5至20重量%粗脂肪；3至12重量%灰分；3至15重量%核酸(RNA和DNA)。
因此，在本发明的一个实施方案中，步骤(i)中提供的生物质材料可以经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料。
在本上下文中，术语“细胞破碎”涉及用于从细胞或生物体内释放生物分子的方法或过程。
在本发明的一个实施方案中，细胞破碎的过程可以涉及机械或加压的细胞破碎。
在本发明的一个进一步实施方案中，细胞破碎的过程涉及生物质材料的均质化，使生物质材料经受球磨或剪切力。优选地，所述细胞破碎涉及均质化，并且均质化可以是高压均质化。
在本发明的一个实施方案中，从培养罐获得的生物质材料可以经历离心和/或过滤过程，例如，初始超滤，以去除生物质材料中存在的部分水并在均质化之前形成含水糊状物或浆料。在这种离心期间，生物质材料的干物质含量通常可以从约2重量%增加至约15重量%，例如，增加至约12%重量。初始超滤可以在40℃至50℃、例如42℃至46℃的温度下进行，并且进一步将生物质材料浓缩为含有10至30重量%、优选15至25重量%、例如18至22重量%单细胞蛋白质材料的产物。在超滤期间使用的大小排阻将通常在约100,000道尔顿的范围内。
在初始超滤之后，可以将生物质材料冷却，优选冷却至4-30℃、诸如10至20℃、例如至约15℃的温度，例如通过使浓缩的蛋白质浆料从超滤单元通过热交换器，其后将其保持在恒温的缓冲罐中，例如，在10至20℃，更优选5至15℃的温度，在5.5至6.5范围内的pH，持续1至24小时、优选3至15小时、例如5至12小时的时段。
均质化可以在常规的高压均质化器中实施，其中可以通过首先加压，且然后使均质化器内部减压，来破碎细胞。
均质化可以优选地是高压均质化，其涉及生物质材料的压力的变化。优选地，生物质材料的压力的变化可以是200至2,500巴的范围内的压力下降，诸如400至2,000巴的范围内，例如600至1,500巴的范围内，诸如1,000至1,300巴的范围内，例如1,200至1,250巴的范围内，诸如1,300至2,200巴的范围内，例如1400至2,000巴的范围内，诸如高于1,200巴，诸如高于1,250巴，诸如高于1,500巴，例如约2,000巴的压力下降。
在本发明的一个实施方案中，步骤(ii)中提供的细胞破碎的过程可以在受控温度条件下进行，优选在小于50℃、特别优选25至50℃、例如25至35℃的温度下进行。
压力下降的单个步骤可以是优选的，然而，在本发明的一个实施方案中，压力下降可以是阶梯式的，诸如包括两个或更多个步骤。如果提供两个或更多个步骤，则压力下降可以以最高压力下降开始，且随后根据步骤数减少连续的压力下降。
本文所述的均质化过程产生包含破碎的细胞的破碎的生物质材料。破碎的细胞可以以至少80重量%(20%的细胞保持未破碎)、优选至少90重量%、甚至更优选至少95重量%、甚至更优选至少98重量%的量存在。通常，破碎的生物质材料可以是相对粘稠的蛋白质浆料，其含有可溶性和颗粒状细胞组分，诸如蛋白质；细胞碎片；RNA；DNA；维生素；矿物质：和氨基酸(诸如游离氨基酸)。
因此，在本发明的一个实施方案中，可以通过将破碎的生物质材料应用于第一分离过程来进一步处理破碎的生物质材料，产生包含蛋白质和/或细胞碎片的第一保留物，和包含核酸的第一渗透物。
在本发明的一个实施方案中，其中所述第一分离过程可以是第一膜过滤。优选地，所述第一膜过滤可以是微滤。
在本上下文中，术语“微滤”(通常缩写为MF)涉及一种类型的物理过滤过程，其中使受污染的流体通过特殊孔径的膜以将微生物和悬浮颗粒与处理液分离。
在本发明的一个实施方案中，第一分离过程可以具有大于1,000,000道尔顿、诸如大于1,200,000道尔顿、例如大于1,500,000道尔顿的分子量截止值(MWCO)。
在本发明的一个进一步实施方案中，第一膜过滤可以具有0.03-10μm的范围内的孔径，诸如0.05-5μm的范围内的孔径，例如0.1-2μm的范围内的孔径，诸如0.15-1μm的范围内的孔径，例如0.2-0.75μm的范围内的孔径，诸如0.25-0.5μm的范围内的孔径。
第一膜过滤可以涉及有机聚合物膜，诸如聚砜，聚(苯乙烯)，PVDF (聚偏二氟乙烯)和PAN (聚丙烯腈)，包括含苯乙烯的共聚物，诸如丙烯腈-苯乙烯，丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-乙烯基苄基卤化物共聚物，聚碳酸酯，纤维素聚合物，聚丙烯，聚(氯乙烯)，聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(poly (ethylene terephthalate))；或无机聚合物膜，诸如陶瓷膜过滤材料。优选地，所述第一膜过滤可以涉及陶瓷膜过滤材料。
在本发明的一个实施方案中，所述第一膜过滤可以是动态盘式过滤器。
在本发明的一个优选实施方案中，破碎的生物质材料可以提供至第一分离过程，所述第一分离过程涉及微滤过程，优选使用陶瓷膜过滤材料。从微滤过程可以提供第一保留物，所述第一保留物包含蛋白质和/或细胞碎片。从微滤过程可以提供第一渗透物，所述第一渗透物包含RNA、DNA、维生素、矿物质和氨基酸(游离氨基酸)。
从第一分离过程获得的第一渗透物可以经受第二处理，将核酸与维生素、矿物质和氨基酸(游离氨基酸)分离。
在本发明的一个实施方案中，第二处理涉及第二膜过滤，所述第二膜过滤提供包含核酸的第二保留物和包含维生素、矿物质和/或氨基酸的第二渗透物；或沉淀处理，其中核酸沉淀，且液体级分包含维生素、矿物质和/或氨基酸(游离氨基酸)。
在本发明的另一个实施方案中，第二膜过滤可以是超滤，其提供包含核酸的第二保留物和包含维生素、矿物质和/或氨基酸(游离氨基酸)的第二渗透物。
优选地，第二膜过滤可以具有10,000-100,000道尔顿的范围内、诸如25,000-75,000道尔顿的范围内的分子量截止值(MWCO)。此外，优选的是，第二膜过滤可以具有0.002-0.1μm的范围内的孔径，诸如0.005-0.05μm的范围内的孔径，例如0.0075-0.01μm的范围内的孔径。
第二膜过滤可以涉及有机聚合物膜，诸如聚砜，聚(苯乙烯)，PVDF (聚偏二氟乙烯)和PAN (聚丙烯腈)，包括含苯乙烯的共聚物，诸如丙烯腈-苯乙烯，丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-乙烯基苄基卤化物共聚物，聚碳酸酯，纤维素聚合物，聚丙烯，聚(氯乙烯)，聚(对苯二甲酸乙二醇酯)；或无机聚合物膜，诸如陶瓷膜过滤材料。优选地，所述第二膜过滤可以涉及有机聚合物膜。
在本发明的一个实施方案中，第一膜过滤(和/或第二膜过滤)中使用的陶瓷膜可以基于氧化铝、钛、氧化锆氧化物、碳化硅或一些玻璃状材料。
在本发明的一个进一步实施方案中，所述第二膜过滤可以是动态盘式过滤器。
在本发明的另一个实施方案中，第二处理可以涉及核酸的沉淀。优选地，可以通过添加有机醇、优选选自乙醇或异丙醇的醇，从维生素、矿物质和氨基酸沉淀核酸。
在核酸沉淀后，可以通过蒸发或蒸馏从上清液去除有机醇，诸如异丙醇或乙醇。
在本发明的一个优选实施方案中，第一渗透物可以提供至第二分离过程，其优选涉及超滤过程，优选使用陶瓷膜过滤材料；或沉淀过程，其中使用乙醇或异丙醇沉淀核酸。从超滤过程可以提供第二保留物，所述第二保留物包含核酸(RNA和DNA)。从超滤过程可以提供第二渗透物，所述第二渗透物包含维生素、矿物质和氨基酸(游离氨基酸)。
在本发明的一个实施方案中，第一分离步骤；第二分离步骤或两个分离步骤中使用的陶瓷膜，可以在压力下放置以改善膜的容量和/或有效性。通常，可以将湍流赋予与膜接触的生物质材料，并且该湍流搅动邻近膜的液体并允许保留物中更高含量的固体。
应用的压力可以用泵和/或惰性气体在压力下应用至生物质材料。
通常，旨在作为食品或饲料产品或作为消费成分进入市场的产品需要被处理以杀死微生物(主要是细菌)并消除病原体。巴氏杀菌是食品、饲料和饮料行业中经常用于减少活病原体数量(因此它们不太可能引起疾病)的一个过程。
在本发明的一个实施方案中，可以对一种或多种级分或SCP产物进行巴氏杀菌。
如果一种或多种级分或SCP产物中的核酸的含量需要甚至进一步减少，则可以运行如本文所述的分离过程(例如膜过滤(微滤和超滤))之一或其组合的额外顺序。或者，从一种或多种级分或SCP产物额外去除核酸可以涉及酶促处理一种或多种级分或SCP产物。
在本发明的一个实施方案中，所述方法进一步包括以下步骤：
(vi)使步骤(iii)中获得的第一级分或第一保留物；和/或步骤(iv)中获得的包含维生素、矿物质和/或氨基酸的第四级分或第二渗透物；和/或步骤(v)中提供的第五级分或SCP产物经受酶促处理，将剩余的核酸或其片段水解成单个核苷酸。
用于将剩余核酸或其片段水解为单个核苷酸的酶可选自核酸酶、核苷酶或核苷酸酶。
当已添加酶以降低核酸含量时，可以优选失活酶促活性。因此，所述方法可以进一步包括以下步骤：
(vii)步骤(vi)中添加的酶的失活。
在本发明的一个实施方案中，步骤(ii)中的细胞破碎的过程；步骤(iii)中的第一分离过程；步骤(iv)中的第二处理；步骤(v)中的SCP产物的制备；步骤(vi)中的酶处理和/或步骤(vii)中的酶失活在受控温度条件下进行，优选在低于50℃、特别优选25至50℃、例如25至35℃的温度下进行。
此外，根据本发明的方法可以包括将一种或多种不饱和脂肪酸、诸如ARA、DHA和/或EPA添加至由本发明获得的一种或多种级分、诸如步骤(iii)中获得的第一保留物、步骤(iv)中获得的第二渗透物和/或步骤(v)中获得的SCP产物的步骤。因此，在本发明的一个实施方案中，一种或多种级分、第一保留物、第二渗透物和/或SCP产物可以与一种或多种不饱和脂肪酸、诸如ARA、DHA和/或EPA组合，优选地，SCP产物可以与DHA组合。
本发明的方法产生一种或多种独特的级分或SCP产物，其具有几种改进的功能(缺点减少)和应用。
本发明的一个优选实施方案涉及一种或多种级分或SCP产物，其包含生物质材料和相对于生物质材料中天然存在的核酸量减少的含量的核酸。
可能优选的是，核酸的酶促降解不用于太大量的核酸，因为该过程简单地导致核酸降解为核苷酸和核苷，但不去除该组分，并且关节和肾脏的挑战，痛风或痛风性关节炎和肾结石仍可能发生。
在本发明的一个实施方案中，一种或多种级分或SCP产物基于干物质可以包含小于90 mg核酸/克生物质材料，诸如小于75mg/g生物质材料，例如小于50mg/g生物质材料，诸如小于25mg/g生物质材料，例如小于1mg/g生物质材料，诸如小于750μg/g生物质材料，例如小于500μg/g生物质材料，诸如小于100μg/g生物质材料，例如小于10μg/g生物质材料。
可能优选的是，一种或多种级分或SCP产物可以包含基于干物质的0.01至4.5重量%的含量的核酸，诸如基于干物质的0.1至4重量%，例如1至3.5重量%，诸如2至3重量%，例如约2.2重量%的含量的核酸。
在本发明的一个进一步实施方案中，一种或多种级分或SCP产物可以包含单细胞蛋白质材料。此外，优选地，一种或多种级分或SCP产物包含嗜甲烷细菌。
当已根据本发明从SCP产物去除核酸时，本发明的SCP产物的蛋白质含量可以高于现有技术产物(其中核酸简单地保留在SCP产物中或其中仅已引入核酸的酶促降解)。
根据本发明的一种或多种级分或SCP产物可以包含基于干物质的至少50%蛋白质，诸如基于干物质的至少60%蛋白质，例如基于干物质的至少70%蛋白质，诸如基于干物质的至少80%蛋白质，例如基于干物质的至少90%蛋白质，诸如基于干物质的至少95%蛋白质，例如基于干物质的50-95%范围内的蛋白质，诸如基于干物质的60-85%范围内的蛋白质，例如基于干物质的65-75%范围内的蛋白质，诸如基于干物质的68-83%范围内的蛋白质。
在本发明的一个实施方案中，一种或多种级分或SCP产物可以补充有一种或多种脂肪酸。优选地，一种或多种级分或SCP产物可以包含一种或多种不饱和脂肪酸，诸如ARA、DHA和/或EPA，优选地，一种或多种级分或SCP产物可以包含DHA。一种或多种级分或SCP产物中的不饱和脂肪酸的含量可以取决于产物的预期用途。在本发明的实施方案中，一种或多种级分或SCP产物基于干物质包含0.5-15% (w/w)的不饱和脂肪酸。
尽管根据本发明的一种或多种级分或SCP产物可以直接用于食品或饲料产品中，或者用作食品或饲料产品的成分，但通常可以进一步处理一种或多种级分或SCP产物，例如以从产物去除过量的水分。在进一步处理期间，还可以使一种或多种级分或SCP产物经受额外的干燥步骤，以提供包含一种或多种级分或SCP的干燥产物。干燥的一种或多种级分或SCP产物可以具有15%或更少、诸如10%或更少、例如8%或更少、诸如5%或更少的水分含量。可以通过使用喷雾干燥器提供额外的干燥步骤。
根据本发明的一种或多种级分或SCP产物可以直接用作食品或饲料产品；或者它可以用作食品或饲料产品的成分。在本发明的一个优选实施方案中，所述饲料可以是鱼饲料或动物饲料或人饲料，优选鱼饲料或动物饲料。
在本发明的一个实施方案中，一种或多种级分或SCP产物可用于食品或饲料或用于递送以改善或优化人或动物的健康、表现或良好状态，所述动物，诸如，但不限于偶蹄动物(例如牛、山羊、绵羊、猪等)，家禽(例如禽鸟、鸡、鸭、一只鹅/多只鹅、火鸡等)，鱼类(例如鲑鱼、大比目鱼、鳟鱼、鳕鱼或圈养繁殖的其它物种)或贝类(例如软体动物，诸如贻贝、牡蛎、基围虾、大虾、龙虾或扇贝)。
图1举例说明本发明的一个实施方案，其中我们起始于提供生物质材料，其包含氨基酸；蛋白质；细胞碎片；维生素；矿物质；RNA和DNA。
所述生物质材料可以优选地源自单细胞蛋白质材料，特别是包含嗜甲烷细菌。优选的的嗜甲烷细菌的菌株是荚膜甲基球菌(NCIMB 11132)，其由NCIMB (NationalCollection of Industrial, Food and Marine Bacteria, Aberdeen, Scotland)提供。由于荚膜甲基球菌仅可以将碳氢化合物氧化成相应的醇、醛和羧酸，但不可以将更高级的烃完全氧化成二氧化碳和水，或者将它们用于生物质生产，所以还提供三种其他菌株食酸产碱菌(Alcaligenes acidovorans)(NCIMB 13287)、坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus)(NCIMB 13289)和丹麦解硫胺素芽胞杆菌(Aneurinibacillus danicus)(NCIMB 13288)并将其与荚膜甲基球菌一起使用。本发明优选的碳源可以是天然气、生物气体、合成气体、甲烷或甲醇。
在最终发酵之后，优选在连续培养中，收获生物质材料，这未在图1中显示，但培养生物质材料和收获生物质材料的程序是技术人员众所周知的。在收获之后，使用初始超滤过程将部分水与生物质材料分离，将干物质含量从约2%增加至约15% (w/w)。该初始超滤具有约100,000道尔顿的范围内的大小排阻，并且初始超滤过程在40至50℃的温度下进行。
然后将生物质材料均质化，并且该过程涉及压力变化，其作为600-1500巴的压力下降提供，产生破碎的生物质材料。该均质化过程未在图1中举例说明，但在收获生物质材料之后并且在将生物质材料应用于第一分离过程(膜过滤(MF))之前进行。
使用具有3个盘状陶瓷膜的孔径为0.5μm的半透性动态盘式过滤器与使提供的破碎的生物质材料经受MF。该装置包括反吹系统，其每20秒将一部分渗透物送回膜。在该系统中，旋转盘限制膜堵塞和偏振层的形成。MF在24小时的最大时段内进行，例如持续少于24小时的时段，例如持续少于15小时的时段，例如持续少于11小时的时段，例如少于8小时的时段，例如持续少于6小时的时段，例如持续少于4小时的时段。
从MF过程获得的所得第一保留物包含蛋白质和细胞碎片，且第一渗透物包含DNA、RNA和维生素、矿物质和氨基酸。
然后将第一渗透物应用于第二膜过滤，即超滤(UF)。UF膜是半透性动态盘式过滤器，孔径为20nm或5000 Da MWCO。该装置还包括反吹系统，其每20秒将一部分渗透物送回膜。在该系统中，旋转盘限制膜堵塞和偏振层的形成。UF在24小时的最大时段内进行，例如持续少于24小时的时段，例如持续少于15小时的时段，例如持续少于11小时的时段，例如持续少于8小时的时段，例如持续少于6小时的时段，例如持续少于4小时的时段。
从UF过程获得的所得第二保留物包含DNA和RNA，而第二渗透物包含维生素、矿物质和氨基酸。
生物质材料的液体组分通过半透性陶瓷MF膜，下文称为第一渗透物。不通过半透性MF陶瓷膜的组分(下文称为第一保留物)具有比第一渗透物更高浓度的细胞碎片和蛋白质。收集MF第一保留物，并且第一渗透物通过在上述条件下使第一渗透物与半渗透性UF陶瓷膜接触而继续用于进一步分离，直至获得期望的第二保留物组合物。第二渗透物是通过半透性UF陶瓷膜的过滤液体，下文称为第二渗透物。不通过半透性UF陶瓷膜的组分(下文称为第二保留物)具有比第二渗透物、第一渗透物和第一保留物更高浓度的核酸。
可以通过将MF的保留物(第一保留物)与UF的渗透物(第二渗透物)组合来提供一种或多种级分或SCP产物。该组合产生相对于生物质材料和现有技术中描述的相应产物具有降低的核酸含量的发酵产物。
因此，包含两次连续过滤的第一保留物和第二渗透物的组合的生物质级分或SCP产物提供富含细胞壁碎片、蛋白质、矿物质、维生素和氨基酸的生物质级分或SCP产物，其获得自处理发酵生物质，所述发酵生物质优选包含嗜甲烷细菌。
在本上下文中，术语“干物质”和“灰分”含量根据A.O.A.C.方法(参考A.O.A.C.标准，1945)测定。
通过苯酚-氯仿萃取和通过测量260 nm处的吸光度的核酸浓度测量评价一种或多种级分的DNA和总RNA浓度。苯酚-氯仿萃取是液-液萃取。液-液萃取是基于各个分子在两种不同的不混溶液体中的不同溶解度来分离分子混合物的方法。液-液萃取广泛用于分离DNA和总RNA (Agency for Toxic Substances and Disease Registry.ToxicologicalProfile for Chloroform. Atlanta, GA: U.S. Department of Health and HumanServices, Public Health Service; 1997)。
作为使用陶瓷膜的替代方案，同样可以使用在第一分离过程和/或第二分离过程中使用具有适当调整的有机聚合物膜。优选的有机聚合物可以是聚砜，聚(苯乙烯)，PVDF(聚偏二氟乙烯)和PAN (聚丙烯腈)，包括含苯乙烯的共聚物，诸如丙烯腈-苯乙烯，丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-乙烯基苄基卤化物共聚物，聚碳酸酯，纤维素聚合物，聚丙烯，聚(氯乙烯)，聚(对苯二甲酸乙二醇酯)。
甚至上述步骤顺序是优选的，在从蛋白质/肽和/或细胞碎片去除核酸之前，可以从生物质材料去除维生素、矿物质和氨基酸。在这种情况下，根据本发明的用于从生物质材料去除核酸的方法包括以下步骤：
(i)提供生物质材料；
(ii)使生物质材料经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料；
(iii)将破碎的生物质材料应用于第一分离过程，产生包含蛋白质、细胞碎片和/或核酸的第一保留物；和包含维生素、矿物质和/或氨基酸的第一渗透物；
(iva)将第一保留物悬浮于液体中；
(ivb)使悬浮的第一渗透物经受第二处理，将核酸与蛋白质和/或细胞碎片分离；
(v)任选地，将步骤(iii)中获得的第一渗透物与步骤(iv)中获得的蛋白质和/或细胞碎片组合，从而提供其中已去除核酸的级分。
优选地，所述液体是水相。所述水相可以优选为水。
应当注意，在本发明的一个方面的上下文中描述的实施方案和特征也适用于本发明的其他方面。
本申请中引用的所有专利和非专利参考文献都在此通过引用以其整体并入。
参考文献
WO 2010/069313；
WO 2000/70014；
US 2004/0241790。

Claims (22)

1.用于提供来自生物质材料的一种或多种级分的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供所述生物质材料；
(ii)使所述生物质材料经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料；
(iii)将所述破碎的生物质材料应用于第一分离过程，产生包含蛋白质的第一级分(第一保留物)和包含核酸的第二级分(第一渗透物)；
(iv)使所述第二级分(第一渗透物)经受第二处理，产生包含核酸的第三级分(第二保留物)和包含维生素、矿物质和/或氨基酸的第四级分(第二渗透物)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(iii)中获得的第一级分与步骤(iv)中获得的第四级分组合，从而提供第五级分。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中第一分离过程包括第一膜过滤或第一色谱分离过程。
4.用于提供来自生物质材料的单细胞蛋白质产物(SCP产物)的方法，其中所述SCP产物包含相对于所述生物质材料中天然存在的核酸的量减少的量的核酸，所述方法包括以下步骤：
(i)提供所述生物质材料；
(ii)使所述生物质材料经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料；
(iii)将所述破碎的生物质材料应用于第一分离过程，产生包含蛋白质和/或细胞碎片的第一保留物，和包含核酸的第一渗透物；
(iv)使所述第一渗透物经受第二处理，将核酸与维生素、矿物质和/或氨基酸分离；
(v)任选地，将步骤(iii)中获得的第一保留物与步骤(iv)中获得的维生素、矿物质和/或氨基酸组合，从而提供包含相对于天然存在的核酸的量减少的量的核酸的SCP产物。
5.用于从生物质材料去除核酸的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供所述生物质材料；
(ii)使所述生物质材料经受细胞破碎的过程，从而提供破碎的生物质材料；
(iii)将所述破碎的生物质材料应用于第一分离过程，产生包含蛋白质和/或细胞碎片的第一保留物，和包含核酸的第一渗透物；
(iv)使所述第一渗透物经受第二处理，将核酸与维生素、矿物质和/或氨基酸分离；
(v)任选地，将步骤(iii)中获得的第一保留物与步骤(iv)中获得的维生素、矿物质和/或氨基酸组合，从而提供其中已去除核酸的SCP产物。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述第一分离过程是第一膜过滤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一膜过滤是微滤。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二处理涉及第二膜过滤或第二色谱分离过程或沉淀处理，其中所述核酸被沉淀，并且液体级分包含维生素、矿物质和/或氨基酸，其中所述第二膜过滤提供包含核酸的第二保留物和包含维生素、矿物质和/或氨基酸的第二渗透物，并且其中所述第二膜过滤是超滤。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述细胞破碎的过程涉及机械或加压的细胞破碎。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(ii)中的细胞破碎的过程在受控温度条件下进行，优选在小于50℃、特别优选25至50℃、例如约25至35℃的温度下进行。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物质材料是单细胞蛋白质材料。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物质材料包含嗜甲烷细菌。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一种或多种级分(或SCP产物)与一种或多种不饱和脂肪酸、诸如ARA、DHA和/或EPA组合，优选地，所述一种或多种级分或SCP产物与DHA组合。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：
(vi)使步骤(iii)中获得的第一级分或第一保留物；和/或步骤(iv)中获得的包含维生素、矿物质和/或氨基酸的第四级分或第二渗透物；和/或步骤(v)中提供的第五级分或SCP产物经受酶促处理，将剩余的核酸或其片段水解成单个核苷酸。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述酶是核酸酶、核苷酸酶或核苷酶。
16.根据权利要求14或15中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：
(vii)步骤(vi)中添加的酶的失活。
17.可通过根据权利要求1-16中任一项所述的方法获得的生物质级分。
18.生物质级分，其包含生物质材料和相对于生物质材料中天然存在的核酸量减少的含量的核酸。
19.根据权利要求17或18中任一项所述的生物质级分，其中所述生物质级分不包含水解所述核酸或其片段的任何酶，诸如核酸酶、核苷酶、核苷酸酶或其片段。
20.根据权利要求17-19中任一项所述的生物质级分，其中所述生物质级分基于干物质包含至少50%的蛋白质。
21.饲料，其包含根据权利要求17-20中任一项所述的生物质级分。
22.根据权利要求21所述的饲料，其中所述饲料是鱼饲料或动物饲料或人类食品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3123724A1 (en) 2019-01-25 2020-07-30 Unibio A/S Improved loop-fermenter
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WO2023242307A1 (en) 2022-06-17 2023-12-21 Unibio A/S Nucleic acid product and process

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427580A (en) * 1982-09-01 1984-01-24 Cornell Research Foundation, Inc. Method for separation and recovery of proteins and nucleic acids from nucleoproteins using water destructuring salts
WO2003015534A1 (en) * 2001-08-16 2003-02-27 Norferm Da Use of single-cell protein as feed for fish and shellfish
CN105294467A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 山东恩贝生物工程有限公司 一种从发酵液中提取饲料级缬氨酸的新工艺

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CS161299B1 (zh) * 1972-06-14 1975-06-10
US3991215A (en) * 1974-02-11 1976-11-09 Anheuser-Busch, Incorporated Manufacture of yeast protein isolate having a reduced nucleic acid content by a thermal process
GB0203307D0 (en) * 2002-02-12 2002-03-27 Norferm Da Method
EP2583744A1 (en) * 2006-03-31 2013-04-24 Genencor International, Inc. Permeate product of tangential flow filtration process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427580A (en) * 1982-09-01 1984-01-24 Cornell Research Foundation, Inc. Method for separation and recovery of proteins and nucleic acids from nucleoproteins using water destructuring salts
WO2003015534A1 (en) * 2001-08-16 2003-02-27 Norferm Da Use of single-cell protein as feed for fish and shellfish
CN105294467A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 山东恩贝生物工程有限公司 一种从发酵液中提取饲料级缬氨酸的新工艺

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