CN112585278A - 降低生物质的自热倾向的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LC‑PUFA生物质组合物，其具有降低的自热倾向并且因此对于装运具有减轻的包装要求。本发明还公开了用于制造此类生物质组合物的方法。

Description

降低生物质的自热倾向的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年8月14日提交的美国临时专利申请号62/718,549和2019年7月19日提交的62/876,076的申请日的权益，将其公开内容通过引用特此并入本文。
技术领域
本发明涉及一种降低含有显著量的多不饱和脂肪酸的生物质的自热倾向的方法。
背景技术
含有多不饱和脂肪酸(PUFA)的脂质是饲料、食品和制药行业中高度感兴趣的。基于碳链的长度和饱和特性对脂肪酸分类。基于链中存在的碳数，脂肪酸被称为短链、中链或长链脂肪酸。当碳原子之间不存在双键时，脂肪酸被称为饱和脂肪酸。当存在双键时，脂肪酸被称为不饱和脂肪酸。当仅存在一个双键时，不饱和长链脂肪酸是单不饱和的。当存在多于一个双键时，不饱和长链脂肪酸是多不饱和的。
PUFA可以由微生物在发酵过程中产生。收集含有PUFA的微生物的生物质，然后加工以提取其中所含的PUFA油。含有PUFA的微生物的生物质也可以直接用作产品，特别是在饲料行业中。
已经发现含有PUFA的组合物易于自热。例如，在储存或运输期间，在容器或包装中生物质的温度可以自发地升高，一些最终将导致出乎意料的爆炸和火灾。
为了确保可燃材料(诸如自热生物质)在运输中的安全性，需要适当的包装。联合国(UN)自热物质分类(United Nations(UN)Classification of Self-HeatingSubstance)是一种广泛接受的可燃材料分类标准。参见图1。在这种分类中，设计了若干种自热测试。基于测试结果，将确定包装要求。例如，如果生物质物质当其在烘箱中在100mm样品立方体中在100℃下加热24小时的时间段时经受危险的自热，则根据联合国的标准，建议将此类材料包装在包装组别III的材料中并且归类为自热材料并且在运输危险类别4.2中。在另一个例子中，如果生物质物质当在25mm样品立方体中在140℃下在24小时的时间段内测试时没有经受危险的自热，并且它当在100mm样品立方体中在120℃下在24小时的时间段内测试时不经受危险的自热，如果将其在体积不超过3立方米的包装中运输，则其将不被标记为自热物质。不同的包装要求也用作将生物质的自热倾向分类的替代方法。
过去已经进行了一些尝试来降低生物质的自热倾向。例如，WO2011/054800描述了一种方法，其中在干燥步骤期间控制生物质的水分以便降低生物质的自热倾向。WO 2018/005856描述了使用抗氧化剂来增强藻类生物质的氧化稳定性。
然而，自热仍然是含有大量PUFA的生物质的运输和储存中的挑战性问题。因此，需要确定可以有效降低生物质中自热的新方法。
发明内容
现在，本发明提供了一种生物质组合物，其具有降低的自热倾向。这种组合物包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中当在100mm样品立方体中在120℃下测试时，所述组合物不经受危险的自热。在自热测试中，将样品立方体悬置在烘箱中，并且将烘箱温度在120℃下保持24小时。如果样品温度自发地升高到比烘箱温度高60℃或更高(为180℃)时，则将所述样品归类为自热材料。
本发明还提供了一种组合物，所述组合物包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中当在100mm样品立方体中在100℃下测试时，所述组合物不经受危险的自热。在此自热测试中，将样品立方体悬置在烘箱中，并且将烘箱温度在100℃下保持24小时。如果样品温度自发地升高到比烘箱温度高60℃或更高(为160℃)时，则将所述样品归类为自热材料。
本发明进一步提供了一种组合物，所述组合物包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中所述组合物当在25mm样品立方体中在140℃下测试时不经受危险的自热，但是当在100mm样品立方体中在100℃下测试时仍经受危险的自热。
根据本发明的生物质组合物具有降低的自热倾向的优点，并且因此与未通过本发明公开的方法处理的生物质组合物相比，可以更安全地装运。通过本发明公开的方法处理的生物质组合物的包装要求与未经此类处理的组合物相比可以降低一个或多个水平。本发明组合物的进一步优点是，即使在处理后，所述组合物中所含的PUFA的品质也不劣化。本发明中公开的方法不对PUFA的品质产生负面影响。
附图说明
图1是展示了联合国自热物质分类的图。
图2示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品D1和D2的温度特征曲线。在图2-25中，右侧图表示在左侧图中所示峰区域的放大视图。
图3示出了在100℃下测试的在100mm立方体中的样品D1和D2的温度特征曲线。
图4示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品S1-S5的温度特征曲线。
图5示出了在120℃下测试的在100mm立方体中的样品S1-S5的温度特征曲线。
图6示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品D2和D3的温度特征曲线。
图7示出了在100℃下测试的在100mm立方体中的样品D2和D3的温度特征曲线。
图8示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品D3和D4的温度特征曲线。
图9示出了在100℃下测试的在100mm立方体中的样品D3和D4的温度特征曲线。
图10示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品D4和D5的温度特征曲线。
图11示出了在100℃下测试的在100mm立方体中的样品D4和D5的温度特征曲线。
图12示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品D5和D6的温度特征曲线。
图13示出了在120℃下测试的在100mm立方体中的样品D5和D6的温度特征曲线。
图14示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品D4和D7的温度特征曲线。
图15示出了在100℃下测试的在100mm立方体中的样品D4和D7的温度特征曲线。
图16示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品D7和D8的温度特征曲线。
图17示出了在120℃下测试的在100mm立方体中的样品D7和D8的温度特征曲线。
图18示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品D8和D9的温度特征曲线。
图19示出了在120℃下测试的在100mm立方体中的样品D8和D9的温度特征曲线。
图20示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品D9和D10的温度特征曲线。
图21示出了在120℃下测试的在100mm立方体中的样品D9和D10的温度特征曲线。
图22示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品D4和D11的温度特征曲线。
图23示出了在100℃下测试的在100mm立方体中的样品D4和D11的温度特征曲线。
图24示出了在140℃下测试的在25mm立方体中的样品S6-S9的温度特征曲线。
图25示出了在100℃下测试的在100mm立方体中的样品S6-S9的温度特征曲线。
图26示出了PUFA百分比不同的样品在25mm立方体中在140℃下以及在100mm立方体中在120℃下所达到的最高温度。
具体实施方式
已知干燥的含有PUFA的油质生物质会经受氧化并且可以自发地自热。此类自热问题在含有长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFA)的微生物细胞中尤其显著。为了鉴定降低生物质的自热倾向的手段，通过实验检查不同条件，诸如发酵长度、巴氏灭菌、干燥方法、惰性成分的添加、和抗氧化剂的添加。表1示出了在本申请中制备和测试的样品的图表。
表1
Figure BDA0002943777300000051
使用联合国49CFR 173.124-第4类第4.2部分的自热物质分类测试样品(参见图1)。在自热测试中，将样品立方体悬置在烘箱中，并且将烘箱温度在给定温度下保持24小时。如果样品温度自发地升高到比烘箱的环境内部温度(设定点)高60℃或更高，则认为所述样品经受危险的自热。在25mm和100mm立方体中在100℃-140℃的范围内的温度下进行测试。进行系列测试，以便确定任何给定自热物质的分类。例如，如果物质当在100mm样品立方体中在140℃下测试时不经受如上定义的危险的自热，则所述物质被认为是联合国标准的第4.2部分的非自热物质。如果物质在以上条件下发生自热，则将在25mm样品立方体中在140℃下进行进一步测试。如果物质在新的条件下自热，将根据联合国标准第4.2部分将其归类为危险的自热材料，其在运输时需要包装组别II的包装材料。在本发明中，基于如图1所示的温度特征曲线对相应的样品进行比较和分析，以确定是否获得氧化和自热特性的降低。
已知随着PUFA含量更高，生物质的敏感性增加。特别地，具有20或更多个碳原子的PUFA具有更高的自热敏感性。还已知随着PUFA的双键数量更多，生物质的敏感性增加。特别地，具有3或更多个双键的PUFA具有更高的自热敏感性。
在本发明中已经鉴定的是，减少发酵长度、消除巴氏灭菌步骤(在发酵后分批或在线)、改变干燥方法、添加惰性成分和添加抗氧化剂将有助于降低生物质的自热敏感性。
通过使用以上一种或多种方法，生产了具有降低的自热倾向的生物质组合物。
在一个实施方案中，本发明提供了一种组合物，其包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中当将所述组合物放置在100mm样品立方体中并且在烘箱中在120℃下加热24小时时，所述组合物在测试烘箱中不自发地自热，即，被定义为所述组合物的温度不升高到比120℃的烘箱温度高60℃或更高。在一个实施方案中，以上组合物进一步包含有效量的至少一种添加的抗氧化剂以提供氧化稳定性。
基于联合国49CFR 173.124-第4类第4.2部分分类，如果将落入以上描述的组合物在体积不超过3立方米的包装中运输时，则可以将其归类为豁免物质。参见图1。
在一个实施方案中，本发明提供了一种组合物，其包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且基于联合国49CFR 173.124-第4类第4.2部分分类，当将所述组合物在体积不超过3立方米的包装中运输时，所述组合物被归类为豁免物质。在一个实施方案中，以上组合物进一步包含有效量的至少一种添加的抗氧化剂以提供氧化稳定性。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种组合物，其包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中当将所述组合物放置在100mm样品立方体中并且在烘箱中在100℃下加热24小时时，所述组合物在测试烘箱中不自发地自热，即，被定义为所述组合物的温度不升高到比100℃的烘箱温度高60℃或更高。在一个实施方案中，以上组合物进一步包含有效量的至少一种添加的抗氧化剂以提供氧化稳定性。
基于联合国49CFR 173.124-第4类第4.2部分分类，如果将落入以上描述的组合物在体积不超过450升的包装中运输时，则可以将其归类为豁免物质。参见图1。
在一个实施方案中，本发明提供了一种组合物，其包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且基于联合国49CFR 173.124-第4类第4.2部分分类，当将所述组合物在体积不超过450升的包装中运输时，所述组合物被归类为豁免物质。在一个实施方案中，以上组合物进一步包含有效量的至少一种添加的抗氧化剂以提供氧化稳定性。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种组合物，其包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中当将所述组合物放置在25mm样品立方体中并且在烘箱中在140℃下加热24小时时，所述组合物在测试烘箱中不自发地自热，即，被定义为所述组合物的温度不升高到比140℃的烘箱温度高60℃或更高，但是当将所述组合物放置在100mm样品立方体中并且在烘箱中在100℃下加热24小时时，所述组合物在测试烘箱中仍经受危险的自热，即，被定义为所述组合物的温度不升高到比100℃的烘箱温度高60℃或更高。在一个实施方案中，以上组合物进一步包含有效量的至少一种添加的抗氧化剂以提供氧化稳定性。
落入以上描述的组合物可以避免包装组别II的标签要求但仍需要使用包装组别III的包装材料并且根据联合国49CFR 173.124-第4类第4.2部分分类进行标记。参见图1。
在一个实施方案中，本发明提供了一种组合物，其包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且基于联合国49CFR 173.124-第4类第4.2部分分类，所述组合物不需要具有包装组别II的标签要求。
在一个实施方案中，本发明提供了一种组合物，其包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且基于联合国49CFR 173.124-第4类第4.2部分分类，所述组合物仅需要具有包装组别III的标签要求。
如上所列举的具有降低的自热倾向的组合物可以基于如下所述的本发明提供的教导而获得。
发现可以通过比正常情况更早地从发酵肉汤中收获细胞以获得年轻细胞来降低生物质的自热倾向。在一个实施方案中，如果发酵过程在发酵的第5天之前结束，则可以降低生物质的自热倾向。在一个实施方案中，如果发酵过程在发酵的第6天之前结束，则可以降低生物质的自热倾向。在一个实施方案中，如果发酵过程在发酵的第7天之前结束，则可以降低生物质的自热倾向。
还发现如果通过鼓式干燥方法而不是冻干方法干燥生物质，则可以降低生物质的自热倾向。
还发现可以通过添加两种不同类型的抗氧化剂来降低生物质的自热倾向。如果将天然抗氧化剂与合成抗氧化剂组合使用，则生物质的自热倾向的降低令人惊讶地良好。在一个实施方案中，天然抗氧化剂可以是卵磷脂或Roseen。在另一个实施方案中，合成抗氧化剂可以是乙氧喹、TAP1010或TBHQ中之一。
还发现可以通过向干燥的生物质中添加惰性成分来降低生物质的自热倾向。已经发现，在对肉汤进行巴氏灭菌之后向发酵肉汤中添加糖可以有助于降低生物质的自热倾向。在一个实施方案中，惰性成分可以是不与细胞生物质反应的任何组合物。在具体的实施方案中，惰性成分是糖。在一个实施方案中，所述糖可以选自右旋糖、果糖、蔗糖和麦芽糖。通过在糖源被微生物完全消耗之前结束发酵，诸如在先前提到的较早收获的例子中，可以达到相同的效果。
在一个实施方案中，如果以组合了上述方法中的任何两种或更多种的方法进行处理，则可以进一步降低生物质的自热倾向。
在优选的实施方案中，根据本发明的组合物具有如下所述的油含量和PUFA。
本发明的生物质组合物在处理之前具有自热倾向，因为它含有合理水平的多不饱和脂肪酸。在一个实施方案中，所述组合物包含油，所述油占所述组合物的重量的至少20wt.％、例如至少25wt.％、例如至少30wt.％、例如至少35wt.％、例如至少40wt.％、例如至少45wt.％、例如至少50wt.％、例如至少55wt.％、例如至少60wt.％、例如至少65wt.％、例如至少70wt.％、例如至少75wt.％、例如至少80wt.％、例如至少90wt.％、例如至少95wt.％。在另一个实施方案中，所述组合物包含油，所述油占所述组合物的重量的30-70wt.％之间、例如40-60wt.％之间、45-55wt.％之间。在一个实施方案中，所述组合物的重量被称为生物质的干细胞重量。此类生物质可以是藻类细胞或任何其他含有PUFA的微生物细胞。
在本发明的实施方案中，所述组合物包含PUFA，尤其是LC-PUFA。在一个实施方案中，所述组合物是生物质。在另一个实施方案中，所述组合物是干燥的生物质。在另一个实施方案中，所述组合物是干燥的微生物细胞生物质。在另一个实施方案中，所述组合物是干燥的藻类细胞生物质。
在一个实施方案中，相对于油中的总脂肪酸，所述组合物包含至少20wt.％，例如至少25wt.％、至少30wt.％、至少35wt.％、至少40wt.％、至少45wt.％、至少50wt.％、至少55wt.％、至少60wt.％、至少65wt.％、至少70wt.％、至少75wt.％、至少80wt.％、至少85wt.％、至少90wt.％、至少95wt.％、至少100wt.％的具有至少3个双键的PUFA。在一个实施方案中，所述组合物的重量被称为生物质的干细胞重量。
在一个实施方案中，相对于所述组合物的重量，所述组合物包含至少20wt.％、例如至少25wt.％、至少30wt.％、至少35wt.％、至少40wt.％、至少45wt.％、至少50wt.％、至少55wt.％具有至少3个双键的PUFA。在另一个实施方案中，相对于所述组合物的重量，所述组合物包含20-55wt.％之间、20-40wt.％之间、20-30wt.％之间、或20-25wt.％的具有至少3个双键的PUFA.在一个实施方案中，所述组合物的重量被称为生物质的干细胞重量。
在一个实施方案中，本发明涉及一种用于降低组合物的自热倾向的方法，所述组合物包含含有一种或多种具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中所述方法包括将发酵过程的长度限制为少于6天。
在一个实施方案中，本发明涉及一种用于降低组合物的自热倾向的方法，所述组合物包含含有一种或多种具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中所述方法包括在发酵后去除所述巴氏灭菌步骤。
在一个实施方案中，本发明涉及一种用于降低组合物的自热倾向的方法，所述组合物包含含有一种或多种具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中所述方法包括鼓式干燥步骤而不是冻干步骤。
在一个实施方案中，本发明涉及一种用于降低组合物的自热倾向的方法，所述组合物包含含有一种或多种具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中所述方法包括在发酵结束时将至少一种类型的天然抗氧化剂和至少一种类型的合成抗氧化剂添加到发酵肉汤中。
在一个实施方案中，所述天然抗氧化剂是卵磷脂或Roseen，并且其中所述合成抗氧化剂是乙氧喹、TAP1010或TBHQ。
在一个实施方案中，本发明涉及一种用于降低组合物的自热倾向的方法，所述组合物包含含有一种或多种具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中所述方法包括在发酵结束时使发酵肉汤包含至少50g/L的糖。
在一个实施方案中，所述糖是选自以下的一种或多种类型：葡萄糖、果糖、蔗糖、和麦芽糖。
在一个实施方案中，相对于所述组合物的重量，以上方法中列举的组合物包含至少20wt.％、例如至少25wt.％、至少30wt.％、至少35wt.％、至少40wt.％、至少45wt.％、至少50wt.％、至少55wt.％的具有至少3个双键的PUFA。在另一个实施方案中，相对于所述组合物的重量，所述组合物包含20-55wt.％之间、20-40wt.％之间、20-30wt.％之间、或20-25wt.％的具有至少3个双键的PUFA.在一个实施方案中，所述组合物的重量被称为生物质的干细胞重量。
在一个实施方案中，所述组合物的重量被称为生物质的干细胞重量。此类生物质可以是藻类细胞或任何其他含有PUFA的微生物细胞。
在本发明的实施方案中，以上方法中列举的组合物包含PUFA，尤其是LC-PUFA。在一个实施方案中，所述组合物是生物质。在另一个实施方案中，所述组合物是干燥的生物质。在另一个实施方案中，所述组合物是干燥的微生物细胞生物质。在另一个实施方案中，所述组合物是干燥的藻类细胞生物质。
在一个实施方案中，所述组合物是生物质。在另一个实施方案中，所述生物质是微生物细胞。所述微生物细胞可以是被孢霉属(Mortierella)、裂殖壶菌属(Schizochytrium)、或隐甲藻属(Crypthecodinium)的。
在一个实施方案中，上述PUFA是一种或多种类型的长链PUFA。在另一个实施方案中，上述PUFA是ω-3或ω-6PUFA。在另一个实施方案中，上述PUFA是选自以下的一种或多种PUFA：二高-γ-亚麻酸(DGLA，20:3ω-6)、花生四烯酸(ARA，20:4ω-6)、二十碳五烯酸(EPA，20:5ω-3)、二十二碳六烯酸(DHA:22:6ω-3)、二十二碳五烯酸(DPA 22:5ω-3或DPA 22:5ω-6)。
本申请中所述的LC-PUFA是含有至少3个双键并且具有20个或更多个碳的链长的脂肪酸。多不饱和脂肪酸(PUFA)基于从脂肪酸的甲基末端开始第一个双键的位置分类；ω-3(n-3)脂肪酸在第三个碳处含有第一双键，而ω-6(n-6)脂肪酸在第六个碳处含有第一双键。例如，二十二碳六烯酸(DHA)是具有22个碳的链长和6个双键的ω-3长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFA)，通常命名为“22:6n-3”。在一个实施方案中，所述PUFA选自ω-3脂肪酸、ω-6脂肪酸、及其混合物。在另一个实施方案中，所述PUFA选自LC-PUFA。在还进一步的实施方案中，所述PUFA选自二十二碳六烯酸(DHA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳五烯酸(DPA)、花生四烯酸(ARA)、γ-亚麻酸(GLA)、二高-γ-亚麻酸(DGLA)、十八碳四烯酸(SDA)、及其混合物。在另一个实施方案中，所述PUFA选自DHA、ARA、及其混合物。在进一步的实施方案中，所述PUFA是DHA。在又进一步的实施方案中，所述PUFA是ARA。
如本文所用，“细胞”是指含有油的生物材料，诸如源自油质微生物的生物材料。由微生物产生或从微生物细胞获得的油被称为“微生物油”。在一个实施方案中，微生物油是指从微生物的生物质中提取而未经进一步加工的粗油。由藻类和/或真菌产生的油也分别被称为藻类油和/或真菌油。
如本文所用，“微生物”是指诸如藻类、细菌、真菌、酵母、原生生物及其组合的生物体，例如单细胞生物体。在一些实施方案中，微生物细胞是真核细胞。微生物细胞包括但不限于金藻(例如，不等鞭毛界(Stramenopiles)的微生物)；绿藻；硅藻；鞭毛藻(例如，甲藻目(Dinophyceae)的微生物，包括隐甲藻属(Crypthecodinium)的成员，例如像寇氏隐甲藻(Crypthecodinium cohnii)或寇氏隐甲藻(C.cohnii))；破囊壶菌目(Thraustochytriales)的微藻；酵母(子囊菌(Ascomycetes)或担子菌(Basidiomycetes))；和毛霉属(Mucor)、被孢霉属(Mortierella)的真菌(包括但不限于高山被孢霉(Mortierella alpina)和(施穆克被孢霉(Mortierella sect,schmuckeri)))、和腐霉属(Pythium)(包括但不限于隐袭腐霉(Pythium insidiosum))。
在一个实施方案中，所述微生物来自被孢霉属(Mortierella)、隐甲藻属(Crypthecodinium)或破囊壶菌目(Thraustochytriales)。在还进一步的实施方案中，所述微生物细胞来自寇氏隐甲藻(Crypthecodinium cohnii)。在又甚至进一步的实施方案中，所述微生物细胞选自寇氏隐甲藻、高山被孢霉、破囊壶菌属(Thraustochytrium)、裂殖壶菌属(Schizochytrium)、及其混合物。
在还进一步的实施方案中，所述微生物包括但不限于属于以下的微生物：被孢霉属、耳霉属(Conidiobolus)、腐霉属(Pythium)、疫霉属(Phytophthora)、青霉属(Penicillium)、枝孢属(Cladosporium)、毛霉属(Mucor)、镰孢属(Fusarium)、曲霉属(Aspergillus)、红酵母属(Rhodotorula)、虫霉属(Entomophthora)、刺孢囊霉属(Echinosporangium)、和水霉属(Saprolegnia)。在另一个实施方案中，ARA获自微生物细胞，所述微生物细胞来自：被孢霉属，其包括但不限于：长孢被孢霉(Mortierellaelongata)、微小被孢霉(Mortierella exigua)、喜湿被孢霉(Mortierella hygrophila)、高山被孢霉、施穆克被孢霉(Mortierella schmuckeri)、和小被孢霉(Mortierellaminutissima)。在还进一步的实施方案中，所述微生物细胞来自高山被孢霉。
在甚至进一步的实施方案中，所述微生物细胞来自以下的微藻：破囊壶菌目，其包括但不限于破囊壶菌属(物种包括arudimentale、金黄色破囊壶菌(aureum)、benthicola、globosum、kinnei、motivum、multirudimentale、pachydermum、proliferum、蔷薇破囊壶菌(roseum)、条纹破囊壶菌(striatum))；裂殖壶菌属(物种包括聚合裂殖壶菌(aggregatum)、limnaceum、红树林裂殖壶菌(mangrovei)、微小裂殖壶菌(minutum)、octosporum)；吾肯氏壶菌属(Ulkenia)(物种包括变形吾肯氏壶菌(amoeboidea)、kerguelensis、minuta、深洋吾肯氏壶菌(profunda)、辐射吾肯氏壶菌(radiate)、sailens、sarkariana、schizochytrops、visurgensis、yorkensis)；Aurantiacochytrium属；Oblongichytrium属；Sicyoidochytium属；Parientichytrium属；葡萄壶菌属(Botryochytrium)；及其组合。在另一个实施方案中，所述微生物细胞来自破囊壶菌目(Thraustochytriales)。在又另一个实施方案中，所述微生物细胞来自破囊壶菌属。在还进一步的实施方案中，所述微生物细胞来自裂殖壶菌属。在还进一步的实施方案中，所述微生物细胞选自破囊壶菌属、裂殖壶菌属、或其混合物。
实施例
实施例1
在此实施例中，在发酵容器中培养裂殖壶菌属物种(Schizochytrium sp.)。当与在发酵结束时收获肉汤(D2)相比时，早期收获发酵肉汤以获得较年轻的细胞(D1)消除了自热特性。两种样品均通过冻干干燥。参见表2。对这两个样品中的每个进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在100℃下。每次测试的温度特征曲线可以见图2和图3。在D2中清楚地看到自热，其中温度升高到比烘箱温度设定点高>60℃，而在D1中未观察到自热：当两者均使用100mm立方体在100℃下进行比较时，样品温度从未升高到高于烘箱温度。因此，根据图1，D2将被归类于包装组别III，并且D1将不被归类于此。
表2
Figure BDA0002943777300000131
Figure BDA0002943777300000141
接下来，测试不同时间点的收获肉汤，以确定何时出现自热特性。在以下时间点测试样品：2(S1)、3(S2)、4(S3)、5(S4)和6(S5)天。参见表2。对这两个样品中的每个进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在120℃下。这些测试的温度特征曲线可以见图4和图5。在样品S4和S5(分别为5天和6天发酵样品)中清楚地看到自热。对于在140℃下的25mm立方体，S4达到比设定点高14℃，而S5达到比设定点高24℃。对于在120℃下的100mm立方体，S4比设定点高30℃，而S5展现出危险的自热，达到比设定点高240℃的温度。因此，在第5天结束发酵可以有助于减少产品的自热。如果样品S1-S4以体积不超过3立方米的包装运输，则可以通过联合国标准将其归类为豁免。
实施例2
在此实施例中，使用与实施例1中相同的裂殖壶菌属物种菌株。未经巴氏灭菌的细胞与经巴氏灭菌的细胞的比较显示出出乎意料且令人惊讶的结果。与巴氏灭菌后干燥的肉汤(D3)相比，干燥未经巴氏灭菌的发酵肉汤(D2)有助于改善自热倾向。参见表3。两种样品均同样通过冻干干燥。对每个样品进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在100℃下。每次测试的温度特征曲线可以见图6和图7。对于在140℃下的25mm立方体，D3经历了危险的自热，达到比D2高60℃的最高温度。对于在100℃下的100mm立方体，D3达到比D2高50℃的最高温度，而两者均升高到高于环境烘箱温度。因此，根据图1，D3将被归类为包装组别II，而D2将被归类于包装组别III。
表3
Figure BDA0002943777300000142
Figure BDA0002943777300000151
实施例3
在此实施例中，使用与实施例1中相同的裂殖壶菌属物种菌株。当研究干燥方法时，产生了令人惊讶的发现。当与通过冻干干燥的全细胞生物质(D3)相比时，当通过旋转鼓式干燥来干燥全细胞生物质(D4)时，自热特性得到改善。参见表4。当残余水分含量之间的差异不显著时，这是令人惊讶的。对这些样品中的每个进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在100℃下。每次测试的温度特征曲线可以见图8和图9。对于在140℃下的25mm立方体，每个样品达到最高温度所花费的时间大约相同，但是D4达到的最高温度比D3的最高温度低48℃。对于在100℃下的100mm立方体，观察到相反的情况，最高温度大约相同(约230℃)，但是D4达到此温度比D3多花费1.7小时。根据此数据，D3将被归类于包装组别II，而D4将被归类于包装组别III(参见图1)。
表4
样品 培养龄(天) 巴氏杀菌？ 干燥方法 脂肪％ PUFA％
D3 6 是 冻干 50.4％ 46.8％
D4 6 是 鼓式干燥 50.6％ 48.0％
实施例4
在此实施例中，使用与实施例1中相同的裂殖壶菌属物种菌株。进行若干个不同的实验以测试不同抗氧化剂及其组合的有效性。当与不含抗氧化剂的肉汤(D4)相比时，将抗氧化剂乙氧喹添加到经巴氏灭菌的发酵肉汤(D5)中有助于改善自热性能。参见表5。后面的实施例显示，抗氧化剂的组合可以具有出乎意料的结果。两种样品均通过鼓式干燥干燥。对这些样品中的每个进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在100℃下。每次测试的温度特征曲线可以见图10和图11。对于在140℃下的25mm立方体，当与D4相比时，对于D5，最高温度降低了28℃，并且达到所述温度所花费的时间增加了12.5小时。对于在100℃下的100mm立方体，D4经历了危险的自热，而在D5中未观察到自热。两种结果都证实了乙氧喹在减少自热机会方面的有效性。因此，根据图1，D4将被归类于包装组别III，而D5将不被归类于包装组别III或包装组别II。
表5
Figure BDA0002943777300000161
实施例5
在此实施例中，使用与实施例1中相同的裂殖壶菌属物种菌株。当与仅含乙氧喹的肉汤(D5)相比时，将抗氧化剂乙氧喹与卵磷脂一起添加到经巴氏灭菌的发酵肉汤(D6)中有助于改善自热性能。两种样品均通过鼓式干燥干燥。参见表6。对这些样品中的每个进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在120℃下。每次测试的温度特征曲线可以见图12和图13。对于在140℃下的25mm立方体，D6中的最高温度与D5相比低7℃。对于在120℃下的100mm立方体，两个样品均遵循相似的温度特征曲线，尽管在整个测试过程中D6保持比D5低约5℃。两种测试的结果均显示，将卵磷脂与乙氧喹一起添加可以有助于减少自热的机会。
表6
Figure BDA0002943777300000162
实施例6
在此实施例中，使用与实施例1中相同的裂殖壶菌属物种菌株。当与不含抗氧化剂的肉汤(D4)相比时，将抗氧化剂Roseen添加到经巴氏灭菌的发酵肉汤(D7)中有助于改善自热。参见表7。两种样品均通过鼓式干燥干燥。对这些样品中的每个进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在100℃下。每次测试的温度特征曲线可以见图14和图15。对于在140℃下的25mm立方体，当与D4相比时，对于D7，最高温度降低了18℃，并且达到所述温度所花费的时间增加了1.1小时。对于在100℃下的100mm立方体，D7直到测试窗口结束时才展现出自热，而D4在进入测试6.2小时展现出危险的自热。根据图1的两种测试的结果将D4归类于包装组别III，而如果将D7在体积不超过450升中运输，则其将豁免于根据包装组别III包装和标记。
表7
Figure BDA0002943777300000171
实施例7
在此实施例中，使用与实施例1中相同的裂殖壶菌属物种菌株。当与仅含Roseen的肉汤(D7)相比时，将抗氧化剂Roseen与卵磷脂一起添加到经巴氏灭菌的发酵肉汤(D8)中有助于改善自热。两种样品均通过鼓式干燥干燥。参见表8。对这些样品中的每个进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在120℃下。每次测试的温度特征曲线可以见图16和图17。对于在140℃下的25mm立方体，尽管D8的最高温度与D7相比高14℃，但是D8达到所述温度比D7多花费0.2小时。对于在120℃下的100mm立方体，与D7相比，在D8中，最高温度降低了52℃，并且达到所述温度的时间增加了1.1小时。根据图1，如果在体积<450L中运输，则D7将被豁免于根据包装组别III包装和标记，而将需要更多测试来分类D8。
表8
Figure BDA0002943777300000172
实施例8
在此实施例中，使用与实施例1中相同的裂殖壶菌属物种菌株。当与仅含Roseen和卵磷脂的肉汤(D8)相比时，将抗氧化剂Roseen和TAP1010与卵磷脂一起添加到经巴氏灭菌的发酵肉汤(D9)中有助于改善自热。两种样品均通过鼓式干燥干燥。对这些样品中的每个进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在120℃下。每次测试的温度特征曲线可以见图18和图19。对于在140℃下的25mm立方体，当与D8相比时，对于D9，最高温度降低了37℃，并且达到所述温度所花费的时间增加了3小时。对于在120℃下的100mm立方体，尽管两个样品所达到的最高温度相似，但D9达到所述温度比D8多花费6.5小时。两种测试的结果均显示，添加TAP1010可以进一步减少自热的机会。
表9
Figure BDA0002943777300000181
实施例9
在此实施例中，使用与实施例1中相同的裂殖壶菌属物种菌株。当与仅含Roseen、TAP1010和卵磷脂的肉汤(D9)相比时，将抗氧化剂Roseen、TAP1010和TBHQ与卵磷脂一起添加到经巴氏灭菌的发酵肉汤(D10)中有助于改善自热。参见表10。两种样品均通过鼓式干燥干燥。对这些样品中的每个进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在120℃下。每次测试的温度特征曲线可以见图20和图21。对于在140℃下的25mm立方体，当与D9相比时，对于D10，最高温度降低了6℃，并且达到所述温度所花费的时间增加了1.1小时。对于在120℃下的100mm立方体，尽管D10的最高温度与D9相比高53℃，但是它达到所述温度多花费2.4小时。这两个测试的结果均显示，添加TBHQ可以有助于延迟自热的开始。
表10
Figure BDA0002943777300000182
Figure BDA0002943777300000191
实施例10
在此实施例中，使用与实施例1中相同的裂殖壶菌属物种菌株。还进行实验以测试将惰性成分包含在生物质中的有效性。当与低残余葡萄糖的肉汤(D4)相比时，将右旋糖包含在经巴氏杀菌的发酵肉汤中(D11)有助于改善自热。参见表11。两种样品均通过鼓式干燥干燥。对这些样品中的每个进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在100℃下。每次测试的温度特征曲线可以见图22和图23。对于在140℃下的25mm立方体，当与D4相比时，尽管对于D11，达到最高温度所花费的时间减少了0.4小时，但是最高温度降低了50℃。对于在100℃下的100mm立方体，当与D4相比时，尽管对于D11，达到最高温度所花费的时间减少了2.9小时，但是最高温度降低了110℃。因此，根据图1，D4将被归类于包装组别III，并且D11将不需要根据包装组别III或包装组别II包装和标记。
表11
Figure BDA0002943777300000192
然后使用不同糖(果糖、蔗糖和麦芽糖)的添加进行实验。当与低残余葡萄糖的肉汤(S6)相比时，将这些糖添加到经巴氏杀菌的发酵肉汤中(S7-9)有助于改善自热。这些样品均通过冻干干燥。对这些样品中的每个进行两次测试：25mm立方体在140℃下以及100mm立方体在100℃下。每次测试的温度特征曲线可以见图24和图25。对于在140℃下的25mm立方体，所有含有糖的样品(S7-9)均达到比对照(S6)更低的最高温度。但是，每种糖都使温度降低不同的量：果糖(S7)-24℃、蔗糖(S8)-14℃、以及麦芽糖(S9)-9℃。类似地，对于在100℃下的100mm立方体，所有含有糖的样品(S7-9)均达到比对照(S6)更低的最高温度。对于含有果糖的样品(S7)，最高温度比对照低48℃，但是达到所述温度要快约两个小时。对于含有蔗糖的样品(S8)，最高温度比对照低35℃，并且其达到所述温度多花费2.5个小时。对于含有麦芽糖的样品(S9)，最高温度比对照低36℃，但是其达到所述温度要快约0.6小时。因此，发酵肉汤中的糖可以有助于降低自热特性。糖的存在可以通过将糖添加到完成的发酵中或在来自一种或多种原料的所有糖被消耗之前完成发酵的情况下通过残余量来实现。
实施例11
在此实施例中，使用与实施例1中相同的裂殖壶菌属物种菌株。在不同时间点收获发酵肉汤导致具有不同量PUFA(多不饱和脂肪)的干燥样品，其中较早的样品具有最少的PUFA，并且较后的样品具有最多的PUFA。参见表12。在以下曲线图(图26)中，将样品S1-S5中的PUFA百分比(先前在实施例1中被讨论)相对于在烘箱测试(25mm立方体在140℃下和100mm立方体在120℃下)期间样品达到的最高温度作图。对于在140℃下的25mm立方体，随着PUFA百分比的增加，达到的最高温度仅略微增加。但是，对于在120℃下的100mm立方体，当生物质中的PUFA百分比超过20％时，最高温度将大大增加。因此，将干生物质的PUFA百分比保持低于20％可以有助于减少产品自热。
表12
Figure BDA0002943777300000201

Claims (26)

1.一种组合物，其包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中当将所述组合物放置在100mm样品立方体中并且在烘箱中在120℃下加热24小时时，在所述烘箱中所述组合物的温度不自发地升高至180℃或更高。
2.一种组合物，其包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中当将所述组合物放置在100mm样品立方体中并且在烘箱中在100℃下加热24小时时，在所述烘箱中所述组合物的温度不自发地升高至160℃或更高。
3.一种组合物，其包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中当将所述组合物放置在25mm样品立方体中并且在烘箱中在140℃下加热24小时时，在所述烘箱中所述组合物的温度不自发地升高至200℃或更高，但是当将所述组合物放置在100mm样品立方体中并且在烘箱中在100℃下加热24小时时，在所述烘箱中所述组合物的温度不自发地升高至160℃或更高。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含至少25wt％的PUFA。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含至少30wt％的PUFA。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含至少40wt％的PUFA。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含至少50wt％的PUFA。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，其中所述PUFA是ω-3或ω-6PUFA。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的组合物，其中所述细胞是微生物细胞。
10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述微生物细胞是被孢霉属(Mortierella)、裂殖壶菌属(Schizochytrium)、或隐甲藻属(Crypthecodinium)的。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的组合物，其中所述组合物是生物质。
12.一种组合物，其包含含有一种或多种类型的具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中相对于所述油中的总脂肪酸，所述组合物具有至少10wt％的油含量并且具有至少20wt％的PUFA，并且所述组合物不需要满足根据联合国49CFR 173.124-第4类第4.2部分分类的包装组别II的要求。
13.根据权利要求12所述的组合物，其中所述组合物不需要满足根据联合国49CFR173.124-第4类第4.2部分分类的包装组别III的要求。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中如果将所述组合物在体积不超过450升的包装中运输，则根据联合国49CFR 173.124-第4类第4.2部分分类，所述组合物不需要被标记为自热物质。
15.根据权利要求13所述的组合物，其中如果将所述组合物在体积不超过3立方米的包装中运输，则根据联合国49CFR 173.124-第4类第4.2部分分类，所述组合物不需要被标记为自热物质。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的组合物，其中所述微生物油进一步包含有效量的至少一种添加的抗氧化剂以提供氧化稳定性。
17.一种用于降低组合物的自热倾向的方法，所述组合物包含含有一种或多种具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中所述方法包括将发酵过程的长度限制为少于6天。
18.一种用于降低组合物的自热倾向的方法，所述组合物包含含有一种或多种具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中所述方法包括在发酵后去除所述巴氏灭菌步骤。
19.一种用于降低组合物的自热倾向的方法，所述组合物包含含有一种或多种具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中所述方法包括鼓式干燥步骤而不是冻干步骤。
20.一种用于降低组合物的自热倾向的方法，所述组合物包含含有一种或多种具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中所述方法包括在发酵结束时将至少一种类型的天然抗氧化剂和至少一种类型的合成抗氧化剂添加到发酵肉汤中。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述天然抗氧化剂是卵磷脂或Roseen，并且其中所述合成抗氧化剂是乙氧喹、TAP1010或TBHQ。
22.一种用于降低组合物的自热倾向的方法，所述组合物包含含有一种或多种具有至少20个碳原子和至少三个双键的多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞，其中所述组合物具有至少20wt％的PUFA，并且其中所述方法包括在发酵结束时使发酵肉汤包含至少50g/L的糖。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述糖是选自以下的一种或多种类型：葡萄糖、果糖、蔗糖、和麦芽糖。
24.根据权利要求17-23所述的方法，其中所述组合物是生物质。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述生物质是微生物细胞。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述微生物细胞是被孢霉属(Mortierella)、裂殖壶菌属(Schizochytrium)、或隐甲藻属(Crypthecodinium)的。
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