JP2020501547A - バイオマス材料からの核酸及びそのフラグメントの除去 - Google Patents

バイオマス材料からの核酸及びそのフラグメントの除去 Download PDF

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Abstract

発明はバイオマス材料からＳＣＰ産物を提供する方法であり、該ＳＣＰ産物はバイオマス材料中で自然発生する核酸の量に比べて量が減少した核酸を含む。当該方法は、（ｉ）バイオマス材料を提供する工程、（ｉｉ）該バイオマス材料を細胞破砕のプロセスに供して破砕されたバイオマス材料を提供する工程、（ｉｉｉ）該破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用して、タンパク質及び／又は細胞残屑を含む第１の保持物(retentate)、並びに、核酸を含む第１の透過液(permeate)をもたらす工程、（ｉｖ）該第１の透過液を、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸から核酸を分離する第２の処理に供する工程、（ｖ）場合によって、工程（ｉｉｉ）で得られた第１の保持物を、工程（ｉｖ）で得られたビタミン、無機物及び／又はアミノ酸と組み合わせて、自然発生する核酸の量と比べて減少した量の核酸を含むＳＣＰ産物を提供する工程を含んでなる。【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマスから１以上の単離物を提供する方法に関する。特に、本発明は、例えば、培養されたメタン資化性細菌から核酸含有量が減少された単細胞タンパク質を産生するため、バイオマスから核酸を除去する工業用の方法に関する。
人類の最も大きな課題の１つは、我々が、どのようにして急増している世界人口に栄養となり入手可能な食物を供給することができるかである。世界人口は２０５０年までに９０億人を超えると予想され、国際連合食糧農業機関（ＦＡＯ：Ｆｏｏｄ ａｎｄ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｉｔｅｄ Ｎａｔｉｏｎｓ）によれば現在と比較して、２０５０年までに２倍分の動物性タンパク質を消費することになる。地球の限りある資源に対する現在の人為的圧力及び気候変化に伴う変遷は、現代の農業飼料／食物連鎖のレジリエンス（回復能力）に関して深刻な懸念をもたらし、従来の動物性タンパク質源を置き換えることができる代替タンパク質源の探索を余儀なくさせた。したがって上記の関心は、摂取用の食料源として微生物を開発するようにシフトし、特にＳＣＰ等の産物は非常に関心が高いことが示された。「単細胞タンパク質」（ＳＣＰ：ｓｉｎｇｌｅ ｃｅｌｌ ｐｒｏｔｅｉｎ）の用語は、もともと使用されていた用語であった美的感覚に欠ける「微生物タンパク質」及び「石油タンパク質」を置き換えるため、１９６８年にマサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）で開催された会議で造語されたものである。現在、細菌バイオマスに由来するＳＣＰは主に動物飼料、また場合によってはヒト摂取用に使用され、今後より重要となることが予想される。
単細胞タンパク質（ＳＣＰ）（という用語）は、通常、単細胞生物から単離されたタンパク質性製品を指す。タンパク質性製品は、バイオマス又はタンパク質抽出物の形態で存在し得て、藻類、酵母、真菌又は細菌の純粋培養又は混合培養に由来する単細胞生物の細胞壁の構成材料を含む。単細胞タンパク質は、伝統的に、高タンパク質食品用の原料又はその代替物として使用され、ヒト摂取用又は動物飼料として適している。
飼料及び食品における使用のためのバイオマスを得るために微生物を利用することは、従来の食品よりも高い割合の核酸を有する製品を生じる。ＳＣＰに存在する核酸の量は利用される特定の微生物に応じて変化するが、一般的には、約５パーセント〜約１８パーセントの核酸（乾燥重量）がＳＣＰに存在する。
ＲＮＡ、ＤＮＡ及び核酸それら自体は、これらの化合物が、例えば哺乳動物において痛風若しくは痛風性関節炎、又は腎結石を引き起こすことにより、ヒト又は動物等の哺乳動物の健康に直接又は間接な影響を有し得ることから、ＳＣＰ産物等のタンパク質製品に望ましくない。
通常、食事由来のＲＮＡ及びＤＮＡは、腸管腔で核酸フラグメントへと分解され、さらに、粘膜においてヌクレオチド及び／又はヌクレオシドのホスファターゼ酵素によって、ヌクレオチド及び／又はヌクレオシド、並びに遊離のプリン塩基及びピリミジン塩基へと分解される。
プリン塩基の代謝は、高レベルの尿酸をもたらす。ヒトは、尿酸を可溶性で排泄可能な代謝産物であるアラントインへと酸化する酵素ウリカーゼを持たない。核酸含有量が高いタンパク質源の摂取は、血液中に見られる異常に高レベルの尿酸によって定義される尿酸血症をもたらす。尿酸は生理学的ｐＨ値において可溶性が低いため、関節及び腎臓で保持される可能性がある尿酸の結晶を形成し、痛風又は痛風性関節炎および腎結石を引き起こす。
したがって、過剰量又は制御されていない量の核酸は、生体成分と見なされる場合があり、ヒトの栄養用食物製品で藻類、酵母、真菌及び細菌に由来するＳＣＰの使用における制限因子と見なされる。男性における正常な血漿尿酸濃度は５．１±０．９ｍｇｍｌ−１であり、女性ではおよそ１ｍｇｍｌ−１未満である。タンパク質の１日所要量は、７０キログラムの成人男子に対して１日当たり６５グラムであり、国連システムのタンパク質カロリーアドバイザリグループ（Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｃａｌｏｒｉｅ Ａｄｖｉｓｏｒｙ Ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｉｔｅｄ Ｎａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）は、全ての供給源に由来する核酸の合計が１日当たり合計４グラム以下で、微生物タンパク質から１日当たりに摂取される核酸の量を２グラム未満とするべきであると推奨する。
ＳＣＰの核酸含有量の除去又は減少について、科学文献において報告されている様々な方法が存在する。かかる酵素処理、酸性処理、塩基処理及び熱ショック等の方法が記載されている。しかしながら、これらの方法は何ら効果がなく、ほとんどの核酸及びヌクレオチド／ヌクレオシドを除去することができず、プリン及びピリミジンがなおも産物中に残る。さらに、酵素法又は化学的方法もまた、最終製品のタンパク質含有量に悪影響を与える場合があり、非常に望ましくない。最後に、先行技術の方法は複雑すぎて、追加の処理工程を必要とし、工業環境に適用できず及び／又は食物及び飼料の製造に利用するには値段が高すぎる。さらに、酵素処理、酸性処理、塩基処理及び熱ショック等の核酸除去のため過去に使用されてきたプロセスは、風味、芳香及び色の点でＳＣＰ産物に影響を及ぼし、核酸、そのフラグメント、並びにヌクレオチド及び／又はヌクレオシドの含有量が従来のＳＣＰ産物で非常に高いことから、ＳＣＰ産物は食品又は飼料の嗜好性に影響を及ぼさないように軽い風味、芳香及び色を有することを必要とするため、食品用としては魅力的ではなくなる。
したがって、バイオマスから、ＳＣＰ産物の風味、芳香及び色に影響することなく核酸（例えばＤＮＡ及び／又はＲＮＡ）が除去されているＳＣＰ産物、又はＳＣＰ産物が使用され得る食料製品等の単離物を提供する改善された方法に対するニーズが存在する。さらに、バイオマスからの様々な単離物の提供及び核酸の除去に有効で、ＳＣＰタンパク質のタンパク質含有量を減少させ又はそれに影響することのない、単純で、再現可能で、迅速であり、大容量を扱うことができ、産業上適用可能で、安価で及び／又は最小限の作業工程を必要とする方法に対する産業界のニーズが存在する。
国際公開第２０１０／０６９３１３号 国際公開第２０００／７００１４号 米国特許出願公開第２００４／０２４１７９０号
従って、本発明の目的は、核酸（例えば、ＤＮＡ及び／又はＲＮＡ）がＳＣＰ産物に影響することなく除去されている１以上の単離物、特にＳＣＰ産物を提供する単純化された方法に関する。
風味、芳香及び色が影響を受けているＳＣＰ産物をもたらす方法と並んで、効果のない方法、並びに結果的にほとんどの核酸を除去することができず、最終産物のタンパク質含有量に対する悪影響、複雑すぎる方法、追加の処理工程の要求、産業現場における不適用性、及び／又は高価すぎて食物及び飼料の製造における使用を見出すことができないＳＣＰ産物をもたらす方法に伴う、上に言及される先行技術の課題を解決する方法を提供することを本発明の目的とするものである。
よって、本発明の一態様は、バイオマス材料から１以上の画分（fraction(s)）を提供する方法に関し、該方法は、
（ｉ）上記バイオマス材料を提供する（又は、もたらす）工程、
（ｉｉ）該バイオマス材料を細胞破砕のプロセスに供して破砕されたバイオマス材料を提供する工程、
（ｉｉｉ）上記破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用して、タンパク質を含む第１の画分（第１の保持物）、並びに、核酸と、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸とを含む第２の画分（第１の透過液）をもたらす工程、
（ｉｖ）上記第２の画分（第１の透過液）を第２の処理に供して、核酸を含む第３の画分（第２の保持物）、並びに、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸を含む第４の画分（第２の透過液）をもたらす工程、を含む。
更に、本発明の或る態様は、バイオマス材料から単細胞タンパク質産物（ＳＣＰ産物）を提供する方法に関し、上記ＳＣＰ産物は、バイオマス材料中で自然発生する核酸の量と比べて減少された量の核酸を含み、該方法は、
（ｉ）上記バイオマス材料を提供する（又は、もたらす）工程、
（ｉｉ）該バイオマス材料を細胞破砕のプロセスに供して破砕されたバイオマス材料を提供する工程、
（ｉｉｉ）上記破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用して、タンパク質及び／又は細胞残屑を含む第１の保持液（保持物）、並びに、核酸と、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸とを含む第１の透過液をもたらす工程、
（ｉｖ）上記第１の透過液を第２の処理に供して、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸から上記核酸を分離する工程、
（ｖ）場合によって、工程（ｉｉｉ）で得られた第１の保持液（保持物）を、工程（ｉｖ）で得られた上記ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸と合わせて、自然発生する核酸の量と比べて減少した量の核酸を含む上記ＳＣＰ産物を提供する工程、を含む。
本発明の別の態様は、バイオマス材料から核酸を除去する方法に関し、該方法は、
（ｉ）上記バイオマス材料を提供する（又は、もたらす）工程、
（ｉｉ）該バイオマス材料を細胞破砕のプロセスに供して破砕されたバイオマス材料を提供する工程、
（ｉｉｉ）上記破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用して、タンパク質及び／又は細胞残屑を含む第１の保持液（保持物）、並びに、核酸と、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸とを含む第１の透過液をもたらす工程、
（ｉｖ）上記第１の透過液を第２の処理に供して、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸から上記核酸を分離する工程、
（ｖ）場合によって、工程（ｉｉｉ）で得られた第１の保持液（保持物）を、工程（ｉｖ）で得られた上記ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸と合わせて、核酸が除去された画分を提供する工程、を含む。
本発明のさらに別の態様は、本発明による方法によって得ることができるバイオマス画分に関する。
本発明のさらに別の態様は、バイオマス材料と、バイオマス材料中で自然発生する核酸の量と比べて、減少された含有量の核酸を含むバイオマス画分に関する。
さらに、本発明の更なる態様は、本発明による１以上の画分又はＳＣＰ産物を含む飼料に関する。
図１は、バイオマス画分又はＳＣＰ産物を提供するための本発明の実施の形態を示す。該方法は、細胞破砕の後に得られる、細胞残屑、タンパク質、アミノ酸（ＡＡ）、ビタミン、ミネラル（無機物）、ＤＮＡ及びＲＮＡを含む、提供されたバイオマス材料（細胞破砕バイオマス材料）を記載する。破砕されたバイオマス材料は、最初にマイクロフィルトレーション（ＭＦ：ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）、続いて限外濾過（ＵＦ：ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）による連続分離に供される。マイクロフィルトレーションから得られた第１の保持液は、細胞残屑及びタンパク質を含み、マイクロフィルトレーションから得られた第１の透過液は、ビタミン、無機物、アミノ酸（ＡＡ）、ＤＮＡ及びＲＮＡを含む。次いで、第１の透過液を第２の分離プロセスである限外濾過プロセスに添加する。限外濾過から得られた第２の保持液はＤＮＡ及びＲＮＡを含み、限外濾過から得られた第２の透過液はビタミン、無機物及びアミノ酸（ＡＡ）を含む。次いで、第１の保持液及び第２の透過液を合わせて、本発明によるＳＣＰ産物を提供する。 図２は、細胞残屑、浮遊物質、脂肪、タンパク質及び／又はペプチド、ビタミン／無機物／アミノ酸及び核酸を含む画分をもたらす、発酵細菌の単細胞タンパク質の下流の処理に由来する様々な画分を提供するための本発明の実施の形態を示す。発酵単細胞タンパク質は、好ましくは細菌の単細胞タンパク質であってもよく、図２では、Ｕループ型反応槽（１）等の反応槽（１）においてメタン資化性細菌の発酵から得られてもよい。Ｕ−ループ反応槽（１）には、発酵中、例えば、バイオガス、無機物溶液（３）、及び必要な酸素（４）の形態で提供される、メタン（１）が供給されてもよい。発酵プロセス中、メタン資化性細菌によって産生される過剰なＣＯ２が、排気口（５）を通って反応槽（１）から放出されてもよい。バイオマスは採取されて、細胞破砕して細胞内タンパク質、及び／又はペプチド、無機物、塩、ビタミン等を解放するホモジナイザー（６）に移される。ホモジナイザー（６）から、細胞残屑画分（８）が取り出され得る場合、破砕されたバイオマスはデカンター（７）に移される。バイオマスは、その後、懸濁された細胞残屑のような浮遊物質（１０）を除去するため、清澄槽（９）に移されてもよい。清澄化されたバイオマスを、その後、脂肪画分（１２）を提供する脂肪分離器（１１）に供されてもよい。次いで、バイオマスは、例えばマイクロフィルトレーション（１３）による膜濾過又は例えば親和性クロマトグラフィー（１３）によるクロマトグラフ分離のいずれかを含む、第１の分離プロセス（１３）に供され得て、タンパク質及び／又はペプチド画分（１４）−第１の画分を提供する。次いで、バイオマス−すなわち第２の画分は、限外濾過分離（１５）等の膜濾過を含む第２の分離プロセス（１５）に移され、ビタミン、無機物及びアミノ酸を含む画分（１６）、並びに核酸を含む画分（１７）をもたらす。
ここで、以下、本発明をより詳細に説明する。
［発明の詳細な説明］
したがって現在、世界的にヒト及び動物の飼料及び食物に対する代替タンパク質源のニーズが存在するが、このニーズは、今後数年間に亘り人口が増加し続けるにつれて劇的に増加するだろう。例えば、微生物バイオマスから得られる単細胞タンパク質（ＳＣＰ）は、安価で再現可能であることから非常に強力な供給源である。
単細胞タンパク質（ＳＣＰ）等の微生物タンパク質は、発酵タンクにおける微生物の培養を必要とする。多様な発酵技術が記載され、例として、本発明によるバイオマス材料は、いずれも参照することによって本明細書に組み込まれる、国際公開第２０１０／０６９３１３号、国際公開第２０００／７００１４号、又は米国特許出願公開第２００４／０２４１７９０号により記載される発酵プロセスによって提供され得て、好ましくは、該バイオマス材料は国際公開第２０１０／０６９３１３号に記載される発酵法によって提供される。
そのようにして、上に言及される発酵方法の１つによる発酵が完了した場合、バイオマス材料は発酵槽から得られ、バイオマス材料はさらに下流の処理に供され得る。
本発明の好ましい実施形態は、バイオマス材料から１以上の画分を提供する方法に関し、該方法は、
（ｉ）上記バイオマス材料を提供する工程、
（ｉｉ）該バイオマス材料を細胞破砕のプロセスに供して破砕されたバイオマス材料を提供する工程、
（ｉｉｉ）前記破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用して、タンパク質を含む第１の画分（第１の保持液）、及び、核酸を含む第２の画分（第１の透過液）をもたらす工程、
（ｉｖ）上記第２の画分（第１の透過液）を第２の処理に供して、核酸を含む第３の画分（第２の保持液）、並びに、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸を含む第４の画分（第２の透過液）をもたらす工程、を含む。
バイオマス材料の発酵中、様々な貴重な画分が、個別に又は様々な組み合わせで得られ、種々の用途に使用され得る。
本発明の一実施形態では、工程（ｉｉｉ）で得られる第１の画分を、工程（ｉｖ）で得られる第４の画分と組み合わせて、第５の画分を提供し得る。かかる画分の組み合わせにおいて、バイオマス材料は、量が減少された核酸を伴って提供される。
工程（ｉｉ）で提供される破砕されたバイオマス材料の処理の間、特に第１の分離プロセス及び／又は第２の分離プロセスでは、破砕されたバイオマス材料の粘度は高すぎて、破砕されたバイオマス材料のポンピング及び処理を複雑にする場合がある。したがって、本発明の実施形態では、破砕されたバイオマス材料の粘度を減少してもよい。
本発明の一実施形態では、工程（ｉｉ）で提供される破砕されたバイオマス材料は、少なくとも１回の分離プロセスに供され得て、バイオマス材料から浮遊物質を除去する。浮遊物質は、細胞及び／又は細胞残屑を含む場合がある。
好ましくは、浮遊物質を除去する少なくとも１回の分離プロセスは、デカンター、清澄槽又はこれらの組み合わせを備える。好ましくは、浮遊物質を除去する少なくとも１回の分離プロセスは、破砕されたバイオマス材料をデカンティングに供するバイオマス材料の連続処理を含み、そのデカンティングプロセスに由来する上清を、その後、清澄化に供する。清澄化プロセスから得られた上清を、その後、工程（ｉｉｉ）に記載される第１の分離プロセスに供してもよい。
デカンティングプロセス及び／又は清澄プロセスは、バイオマス材料から主に細胞及び細胞残屑を除去し得て、細胞残屑が減少された破砕されたバイオマス材料を提供する。デカンティングプロセスから得られた破砕されたバイオマス材料（デカンティングから得られた上清）は、細胞及び細胞残屑の含有量が減少された破砕されたバイオマス材料を構成し得る。
本発明に関して、細胞及び細胞残屑の含有量が減少された破砕されたバイオマス材料は、１０％（重量／重量）未満、８％未満等、例えば７％未満、６％未満等、例えば５％未満、４％未満等、例えば３％未満、１．５％〜１０％等、例えば２％〜９％、２．５％〜８％等、例えば３％〜７％、３．５％〜６％等、例えば４％〜５％の細胞又は細胞残屑を含む。
清澄化から得られた破砕されたバイオマス材料（清澄化から得られた上清）は、細胞残屑を実質的に含まない破砕されたバイオマス材料を構成し得る。
本発明に関して、細胞及び細胞残屑の含有量が減少された破砕されたバイオマス材料は、１．５％（重量／重量）未満、１％未満等、例えば０．７５％未満、０．５％未満等、例えば０．２５％未満、０．１％未満等、例えば０．１％〜１．５％、例えば０．２５％〜１％、０．５％〜０．７５％等の細胞又は細胞残屑を含む。
細胞残屑等の浮遊物質は、リン脂質の豊富な供給源となり得る。ビタミンのように、リン脂質は必須栄養素である。リン脂質は、飼料又は食物製品における脂肪代替物又はエネルギー源として、代謝における生理学的物質として、及び脂肪に対する乳化剤としての複数の機能を有するヒト及び動物の生体で最も重要な物質の一つである。
本発明の実施形態では、工程（ｉｉ）で提供された破砕されるバイオマス材料は、脂肪除去プロセスに供され得て、脂肪画分を提供する。好ましくは、脂肪除去プロセスは脂肪分離器を含む。脂肪除去は、デカンター及び／又は清澄槽の前又は後に行われ得る。より一層好ましくは、脂肪除去プロセスは、清澄化プロセスの後に行われる。
脂肪除去プロセスから得られた脂肪画分は、主に、石鹸、化粧品及び工業用離型剤の製造に使用され得る脂肪酸からなる。また、脂肪画分は、安価であり、加工食品（インスタント食品）に食感及び「口当たり」を付け加え得ることから、食料品に使用を見出し得る。
本発明の更なる実施形態では、第１の分離プロセスは、第１の膜濾過又は第１のクロマトグラフ分離プロセスを含む。
クロマトグラフ分離プロセスは、カラムクロマトグラフ分離プロセスを含み得る。好ましくは、カラムクロマトグラフ分離プロセスとして、充填層クロマトグラフィー、撹拌タンク吸着、流動層クロマトグラフィー及び／又は拡張床クロマトグラフィーが挙げられる。好ましくは、カラムクロマトグラフ分離プロセスは、拡張床クロマトグラフィーであってもよい。
さらに、クロマトグラフ分離プロセスは、親和性クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー又はミックスモードクロマトグラフィー（ｍｉｘ ｍｏｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）等のそれらの混合を含み得る。好ましくは、クロマトグラフ分離プロセスは、親和性クロマトグラフィー又はミックスモードクロマトグラフィーであってもよい。
本発明の一実施形態では、１以上の画分は、単細胞タンパク質産物（ＳＣＰ産物）、核酸産物、細胞／細胞残屑産物、又はアミノ酸産物であってもよい。本発明に関して、「ＳＣＰ産物」、「核酸産物」、「細胞／細胞残屑産物」及び「アミノ酸産物」の用語は、ＳＣＰ、核酸、細胞残屑又はアミノ酸がそれぞれ濃縮された生成物に関する。
本発明によって単離された核酸は、食品又は飼料用の原料として、審理中の規制に従って、直接に又はさらに加工されて使用され得る。特に、本発明によって単離された核酸は、ベビーフード又は乳児用調製粉乳の原料等として使用され得る。
本発明の別の好ましい実施形態は、バイオマス材料からＳＣＰ産物を提供する方法に関し、該ＳＣＰ産物は、バイオマス材料において自然発生する量の核酸と比較して減少された量の核酸を含み、該方法は、
（ｉ）上記バイオマス材料を提供する工程、
（ｉｉ）該バイオマス材料を細胞破砕のプロセスに供して破砕されたバイオマス材料を提供する工程、
（ｉｉｉ）前記破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用して、タンパク質及び／又は細胞残屑を含む第１の保持液、並びに、核酸を含む第１の透過液をもたらす工程、
（ｉｖ）上記第１の透過液を第２の処理に供して、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸から上記核酸を分離する工程、
（ｖ）場合によって、工程（ｉｉｉ）で得られた第１の保持液を、工程（ｉｖ）で得られた上記ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸と合わせて、自然発生する核酸の量と比べて減少した量の核酸を含む上記ＳＣＰ産物を提供する工程、を含む。
工程（ｉ）で提供されるバイオマス材料は、発酵タンク、好ましくはＵ−ループ発酵槽（好ましくは国際公開第２０１０／０６９３１３号に記載される）から提供され得る。
先に言及されるように、微生物の培養中に多量の核酸が産生され、発酵製品中に存在する核酸を有することのこれらのリスク及び不利益を制限又は回避する関心に直面し、本発明による方法は、発酵産物中の核酸含有量を、バイオマス材料において自然発生する核酸の量と比較して、少なくとも１０％、少なくとも２０％等、例えば少なくとも３０％、少なくとも４０％等、例えば少なくとも５０％、少なくとも６０％等、例えば少なくとも７０％、少なくとも８０％等、例えば少なくとも９０％、少なくとも９５％等、例えば少なくとも９８％に減少することが示された。
本発明のさらに好ましい実施形態は、バイオマス材料から核酸を除去する方法に関し、該方法は、
（ｉ）上記バイオマス材料を提供する工程、
（ｉｉ）該バイオマス材料を細胞破砕のプロセスに供して破砕されたバイオマス材料を提供する工程、
（ｉｉｉ）前記破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用して、タンパク質及び／又は細胞残屑を含む第１の保持液、並びに、核酸を含む第１の透過液をもたらす工程、
（ｉｖ）上記第１の透過液を第２の処理に供して、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸から上記核酸を分離する工程、
（ｖ）場合によって、工程（ｉｉｉ）で得られた第１の保持液を、工程（ｉｖ）で得られた前記ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸と合わせて、核酸が除去されたＳＣＰ産物を提供する工程、を含む。
本発明に関して、「核酸」の用語は、全ての既知の生命体にとって不可欠な生体高分子、又は大きな生体分子に関する。核酸は、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）及びＲＮＡ（リボ核酸）又はそれらのフラグメントを含む。核酸は、ヌクレオチドとして知られているモノマーから作られる。本発明に関して、「ヌクレオチド」及び「ヌクレオシド」の用語は同じ意味で使用され得て、単純な違いは、ヌクレオシドをリン酸基のないヌクレオチドと見なすことができるということである。
本発明に関して、「核酸を除去する（こと）」の用語は、バイオマス材料に天然に存在する核酸の少なくとも１０％、少なくとも２０％等、例えば少なくとも３０％、少なくとも４０％等、例えば少なくとも５０％、少なくとも６０％等、例えば少なくとも７０％、少なくとも８０％等、例えば少なくとも９０％、少なくとも９５％等、例えば少なくとも９８％の除去（発酵産物をもたらす）に関する。
本発明によるプロセス及び発酵槽で使用される好適な生体触媒は、好ましくは、単細胞タンパク質、濃縮単細胞タンパク質、タンパク質又はペプチドの抽出物、細胞抽出物を産生するために使用され得る、生きた細胞、例えば、天然起源、すなわち野生型、特に選択変異型又は遺伝子改変型の微生物であってもよく、又は例えば、食品若しくは飼料に使用される、又はヒト若しくは、限定されないが双蹄獸（例えば、ウシ、ヤギ、ヒツジ、ブタ等）、家禽（ｐｏｕｌｔｒｙ）（例えば、家禽（ｆｏｗｌｓ）、ニワトリ、アヒル、ガチョウ／ガチョウ（ｇｏｏｓｅ／ｇｅｅｓｅ）、シチメンチョウ等）、魚（例えば、サケ、オヒョウ、マス、タラ又は飼育下で繁殖される種）又は甲殻類（例えば、ムラサキイガイ、カキ、小エビ、クルマエビ、ロブスター又はホタテガイ等の軟体動物）等の動物の健康、生産力又は幸福を増進する又は最適化するため送達され得る特定の有益な物質を含む調製物であってもよい。
生体触媒は、好ましくは生きた微生物である。微生物の発酵は、例えばパン酵母の産生用、すなわち単細胞タンパク質（ＳＣＰ）の産生用の微生物の純粋培養を使用して又は種々の微生物のブレンド若しくは混合物を使用して行われ得る。また、発酵プロセスは生体内変換（すなわち、他の有用な化学物質への種々の化学物質の微生物変換）、又は種々の産業若しくは特定の製品（例えば、医薬品、栄養補助食品、又は診断若しくは分析用の薬剤として使用される化合物）における使用に対する細胞内若しくは細胞外の酵素、タンパク質若しくはホルモンの産生をもたらし得る。
本発明における使用に好ましい微生物は、単細胞タンパク質を産生することができるもの、特にメタン資化性細菌を含む培養物である。
本発明の一実施形態では、バイオマス材料は単細胞タンパク質材料であってもよい。好ましくは、単細胞タンパク質材料及びバイオマス材料はメタン資化性細菌を含む。
本発明の一実施形態では、メタン資化性細菌は、１以上の種の他の細菌、例えば従属栄養細菌と任意に組み合わされてもよい。
本発明の別の実施形態では、ピキア・スティピティス（Ｐｉｃｈｉａ ｓｔｉｐｉｔｉｓ）又はピキア・パストリス（Ｐｉｃｈｉａ ｐａｓｔｏｒｉｓ）等のメタノール資化性の真菌又は酵母の発酵に発酵槽を使用してもよい。Ｐ．スティピティス又はＰ．パストリスはいずれも、メタノールを代謝することができ、ＧＭＯ産生に適している可能性がある。
好ましいメタン資化性細菌はメチロコッカス科の種、特に、炭素源としてメタン又はメタノール、及びタンパク質合成に対する窒素源として例えば、アンモニア、硝酸塩又は分子窒素を利用する、メチロコッカス・カプスラタス（Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）である。
本発明の一実施形態では、メタン資化性細菌は、メチロコッカス科又はメチロシスチス科から選択され得る。好ましくは、バイオマス材料は、メチロコッカス株を含む。より一層好ましくは、メチロコッカス株はメチロコッカス・カプスラタスである。
Ｍ．カプスラタスは、メタン、例えば、天然ガスからバイオマス及び二酸化炭素へと代謝する。また、Ｍ．カプスラタスは、メタンの代わりにメタノールを代謝することができる。天然ガスは、しばしば５％〜１０％のエタン及び高級炭化水素を含み、Ｍ．カプスラタスは、これらの炭化水素のみを対応するアルコール、アルデヒド及びカルボン酸へと酸化することができるが、これらを完全に二酸化炭素及び水に酸化すること又はバイオマス産生にそれらを利用することができない。
高濃度の蓄積されたカルボン酸は、Ｍ．カプスラタスの増殖を阻害し得る。したがって、例えばエタノール、酢酸塩、クエン酸塩等の高級炭化水素（アルコール、カルボン酸等）、又は部分的に消化された、死んでいる若しくは腐敗しているバイオマスの分解産物の消化のため１以上の菌株の従属栄養細菌を、メタン資化性細菌と共に共発酵することが有用な場合がある。
したがって、発酵ブロスは、Ｍ．カプスラタスに加えて、１以上の従属栄養細菌又は酵母（例えば、サッカロミセス及び／又はカンディダ）で補足されてもよい。共発酵は、好ましくは、発酵生態系を提供するため選択される３つの従属栄養細菌を使用して行われ、全ての産物の隙間がふさがれる。それらの主な機能は、カルボン酸の蓄積が回避されるように、酢酸及び他のカルボン酸を活用し、それらを二酸化炭素まで分解することである。
以下の従属栄養細菌、ラルストニア種（Ｒａｌｓｔｏｎｉａ ｓｐ．）、バチルス・ブレビス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｂｒｅｖｉｓ）、ブレビバチルス・アグリ（Ｂｒｅｖｉｂａｃｉｌｌｕｓ ａｇｒｉ）、アルカリゲネス・アシドボランス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ａｃｉｄｏｖｏｒａｎｓ）、アネウリニバチルス・ダニクス（Ａｎｅｕｒｉｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ ｄａｎｉｃｕｓ）及びバチルス・フィルムス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｆｉｒｍｕｓ）は、Ｍ．カプスラタスとの共発酵に特に有用な可能性がある。好適な酵母は、サッカロミセス及び／又はカンディダの種から選択され得る。
本発明の実施形態では、細菌の好ましい組み合わせは、Ｍ．カプスラタスと、アルカリゲネス・アシドボランス（ＮＣＩＭＢ１３２８７）、アネウリニバチルス・ダニクス（ＮＣＩＭＢ１３２８８）及びバチルス・フィルムス（ＮＣＩＭＢ１３２８９）との共発酵であってもよい。
発酵槽中の発酵ブロスは、好ましくは、必要量の水と、硫酸塩、塩化物又は硝酸塩、リン酸塩の形態のアンモニウム／アンモニア、マグネシウム、カルシウム、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ニッケル、コバルト及びモリブデン等の栄養塩と、ｐＨ制御成分、すなわち、当業者によって通常使用される酸及び／又は塩基、例えば硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）とが継続的に提供され得る。また後者は、Ｍ．カプスラタスに適した窒素源である。発酵プロセス及び基質の具体的な詳細等は、参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第２０００／７００１４号及び国際公開第２０１０／０６９３１３号に記載される。
天然ガスの発酵から産生されたバイオマス材料は、６０重量％〜８０重量％の粗タンパク質、５重量％〜２０重量％の粗脂肪、３重量％〜１２重量％の灰分、３重量％〜１５重量％の核酸（ＲＮＡ及びＤＮＡ）を含むこととなる。
したがって、本発明の実施形態では、工程（ｉ）で提供されるバイオマス材料は、細胞破砕のプロセスに供され得て、破砕されたバイオマス材料を提供する。
本発明に関して、「細胞破砕」の用語は、細胞又は生体の内部から生体分子を放出する方法又はプロセスに関する。
本発明の実施形態では、細胞破砕のプロセスは、機械又は加圧による破砕を含んでもよい。
本発明の更なる実施形態では、バイオマス材料をボールミル又は剪断力に供する、バイオマス材料の均質化を含む。好ましくは、細胞破砕は均質化を含み、均質化は高圧均質化であってもよい。
本発明の実施形態では、培養タンクから得られたバイオマス材料は、遠心分離及び／又は濾過プロセス、例えば最初の限外濾過に供されて、バイオマス材料に存在する水の一部を除去し、均質化に先立って水性ペースト又はスラリーを形成し得る。かかる遠心分離の間、バイオマス材料の乾燥物含有量は、典型的には、約２重量％から１５重量％まで、例えば約１２重量％まで増加され得る。最初の限外濾過を、４０℃〜５０℃、例えば４２℃〜４６℃の温度で行って、１０重量％〜３０重量％、好ましくは１５重量％〜２５重量％、例えば１８重量％〜２２重量％の単細胞タンパク質材料を含む生成物までバイオマス材料をさらに濃縮してもよい。限外濾過の間に使用されるサイズ排除は、一般的には、約１００，０００ダルトンの範囲となる。
最初の限外濾過に続いて、例えば、限外濾過ユニットから濃縮したタンパク質スラリーを、熱交換器上を通過させることによって、バイオマス材料を好ましくは４℃〜３０℃、１０℃〜２０℃等、例えば、約１５℃の温度まで冷却してもよく、その後、５．５〜６．５の範囲のｐＨにおいて、１０℃〜２０℃、より好ましくは５℃〜１５℃の温度で、例えば１時間〜２４時間、好ましくは３時間〜１５時間、例えば５時間〜１２時間の間一定温度のバッファータンクに保持してもよい。
均質化は、細胞が第１の加圧、次いでホモジナイザーの内部を減圧することにより破砕され得る、従来の高圧均質化において行われてもよい。
均質化は、好ましくはバイオマス材料の圧力変化を含む、高圧均質化であってもよい。好ましくは、バイオマス材料の圧力変化は、２００ｂａｒ〜２，５００ｂａｒの範囲、４００ｂａｒ〜２，０００ｂａｒの範囲等、例えば６００ｂａｒ〜１，５００ｂａｒの範囲、１，０００ｂａｒ〜１，３００のｂａｒの範囲等、例えば１，２００ｂａｒ〜１，２５０ｂａｒの範囲、１，３００ｂａｒ〜２，２００ｂａｒの範囲等、例えば１，４００ｂａｒ〜２，０００ｂａｒの範囲、１，２００ｂａｒ超等、例えば１，２５０ｂａｒ超、１，５００ｂａｒ超等、例えば約２，０００ｂａｒの圧力低下であってもよい。
本発明の実施形態では、工程（ｉｉ）で提供される細胞破砕のプロセスは、制御された温度条件下、好ましくは５０℃未満、特に好ましくは２５℃〜５０℃、例えば２５℃〜３５℃の温度で行われ得る。
単一工程の圧力降下が好ましい場合があるが、本発明の実施形態では、圧力降下は例えば２以上の工程を含むような段階を踏んでもよい。２以上の工程が提供される場合、圧力降下は最も高い圧力降下によって開始した後、工程数に従って連続的な圧力降下による減少が続いてもよい。
本明細書に記載される均質化プロセスは、破砕された細胞を含む破砕されたバイオマス材料をもたらす。破砕された細胞は、少なくとも８０重量％（２０％の細胞が破砕されずに残る）、好ましくは少なくとも９０重量％、さらに好ましくは少なくとも９５重量％、さらに好ましくは少なくとも９８重量％の量で存在し得る。典型的には、破砕されたバイオマス材料は、タンパク質、細胞残屑、ＲＮＡ、ＤＮＡ、ビタミン、無機物、及びアミノ酸（遊離アミノ酸等）等を含む、可溶性で粒状の細胞成分を含む比較的粘稠なタンパク質スラリーであってもよい。
したがって、本発明の一実施形態では、破砕されたバイオマス材料は、該破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用することによってさらに処理されて、タンパク質及び／又は細胞残屑を含む第１の保持液、並びに核酸を含む第１の透過液をもたらし得る。
本発明の一実施形態では、ここでは第１分離プロセスは第１の膜濾過であってもよい。好ましくは、第１の膜濾過はマイクロフィルトレーションであってもよい。
本発明に関して、「マイクロフィルトレーション」（一般的にＭＦと略記される）の用語は、汚染された流体を特殊な孔径の膜に通過させて微生物及び懸濁された粒子を処理液から分離する、或る種の物理的濾過プロセスに関する。
本発明の実施形態では、第１の分離プロセスは、１００００００ダルトン超、１２０００００ダルトン超等、例えば１５０００００ダルトン超の分子量カットオフ値（ＭＷＣＯ）を有し得る。
本発明の更なる実施形態では、第１の膜濾過は、０．０３μｍ〜１０μｍの範囲の孔径、０．０５μｍ〜５μｍの範囲の孔径等、例えば０．１〜２の範囲の孔径等、０．１５〜１の範囲の孔径等、例えば０．２〜０．７５の範囲の孔径、０．２５〜０．５の範囲の孔径等を有し得る。
第１の膜濾過は、ポリスルホン、ポリ（スチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオリド）、並びに、アクリロニトリル−スチレン、ブタジエン−スチレン及びスチレン−ビニルベンゼンハライドコポリマー等のスチレン含有コポリマーを含むＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ポリカーボネート、セルロースポリマー、ポリプロピレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（エチレンテレフタレート）等の有機高分子膜、又はセラミック膜フィルタ材等の無機高分子膜を含んでもよい。好ましくは、第１の膜濾過は、セラミック膜フィルタ材を含んでもよい。
本発明の実施形態では、第１の膜濾過はダイナミックディスクフィルタであってもよい。
本発明の好ましい実施形態では、破砕されたバイオマス材料は、好ましくはセラミック膜濾過材を使用するマイクロフィルトレーションプロセスを含む第１の分離プロセスに供給され得る。マイクロフィルトレーションプロセスから、第１の保持液が提供され得て、該第１の保持液はタンパク質及び／又は細胞残屑を含む。マイクロフィルトレーションプロセスから、第１の透過液が提供され得て、該第１の透過液はＲＮＡ、ＤＮＡ、ビタミン、無機物及びアミノ酸（遊離アミノ酸）を含む。
第１の分離プロセスから得られた第１の透過液は、ビタミン、無機物及びアミノ酸（遊離アミノ酸）から核酸を分離する第２の処理に供され得る。
本発明の一実施形態では、第２の処理は、第２の膜濾過を含み、該第２の膜濾過は、核酸を含む第２の保持液、並びにビタミン、無機物、及び／又は、アミノ酸を含む第２の透過液を提供し、又は、核酸が沈降され、液体画分がビタミン、無機物及び／又はアミノ酸（遊離アミノ酸）を含む沈降処理を含む。
本発明の別の実施形態では、第２の膜濾過は、核酸を含む第２の保持液、並びにビタミン、無機物及び／又はアミノ酸（遊離アミノ酸）を含む第２の透過液を提供する限外濾過であってもよい。
好ましくは、第２の膜濾過は、１０，０００ダルトン〜１００，０００ダルトンの範囲、２５，０００ダルトン〜７５，０００ダルトン等の範囲の分子量カットオフ値（ＭＷＣＯ）を有し得る。さらに、第２の膜濾過は、０．００２μｍ〜０．１μｍの範囲の孔径、０．００５μｍ〜０．０５μｍ等の範囲の孔径、例えば０．００７５〜０．０１の範囲の孔径を有し得ることが好ましい。
第２の膜濾過は、ポリスルホン、ポリ（スチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオリド）、並びに、アクリロニトリル−スチレン、ブタジエン−スチレン及びスチレン−ビニルベンゼンハライドコポリマー等のスチレン含有コポリマーを含むＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ポリカーボネート、セルロースポリマー、ポリプロピレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（エチレンテレフタレート）等の有機高分子膜、又はセラミック膜フィルタ材等の無機高分子膜を含んでもよい。好ましくは、第２の膜濾過は有機高分子膜を含んでもよい。
本発明の一実施形態では、第１の膜濾過（及び／又は第２の膜濾過）に使用されるセラミック膜は、アルミナ、チタン、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素又は幾つかのガラス状物質に基づくものであってもよい。
本発明の更なる実施形態では、第２の膜濾過はダイナミックディスクフィルタであってもよい。
本発明の別の実施形態では、第２の処理は核酸の沈降を含む。好ましくは、核酸は、有機アルコール、好ましくはエタノール又はイソプロパノールから選択されるアルコールの添加によってビタミン、無機物及びアミノ酸から沈降され得る。
核酸の沈降に続いて、イソプロパノール又はエタノール等の有機アルコールは、蒸発又は蒸留によって上清から除去され得る。
本発明の好ましい実施形態では、第１の透過液は、好ましくはセラミック膜濾過材を使用する限外濾過プロセス、又は核酸がエタノール若しくはイソプロパノールを使用して沈降される沈降プロセスを好ましくは含む、第２の分離プロセスに供給され得る。限外濾過プロセスから第２の保持液が提供され得て、該第２の保持液は核酸（ＲＮＡ及びＤＮＡ）を含む。限外濾過プロセスから第２の透過液が提供され得て、該第２の透過液は、ビタミン、無機物及びアミノ酸（遊離アミノ酸）を含む。
本発明の一実施形態では、第１の分離工程、第２の分離工程又は両方の分離工程で使用されるセラミック膜は、圧力下に置かれて、メンブレン（膜）の能力及び／又は有効性が改善され得る。典型的には、メンブレンに接するバイオマス材料に乱流が与えられ得て、この乱流はメンブレンに隣接する液体を撹拌し、保持液中の固体の含有量をより多くする。
印加される圧力は、ポンプによって及び／又は加圧不活性ガスによってバイオマス材料に印加され得る。
一般的には、食品若しくは飼料製品、又は飲食用原料として市場に出回ることが意図される製品は、微生物（主に細菌）を死滅させ、病原体を排除するため処理される必要がある。食品、飼料及び飲料の産業では、殺菌が、生存可能な病原体の数を減らすためにしばしば使用されるプロセスの１つであることから、上記製品が疾患を引き起こす可能性は低い。
本発明の一実施形態では、１以上の画分又はＳＣＰ産物が殺菌され得る。
結果的には、１以上の画分又はＳＣＰ産物における核酸の含有量をさらに減少させる必要があり、追加の順序の分離プロセスのうち１つ又はそれらの組み合わせ、例えば本明細書に記載される、膜濾過（マイクロフィルトレーション及び限外濾過）を実施してもよい。代替的には、１以上の画分又はＳＣＰ産物からの核酸の更なる除去は、１以上の画分又はＳＣＰ産物の酵素処理を含んでもよい。
本発明の一実施形態では、上記方法は更に、
工程（ｉｉｉ）で得られた上記第１の画分又は上記第１の保持液、及び／又は工程（ｉｖ）で得られたビタミン、無機物及び／又はアミノ酸を含む上記第４の画分又は上記第２の透過液、及び／又は工程（ｖ）で提供される第５の画分又はＳＣＰ産物を、残留する核酸又はこのフラグメントを個々のヌクレオチドまで加水分解する酵素処理に供する工程（ｖｉ）、を含む。
残存する核酸又はこのフラグメントの個々のヌクレオチドまでの加水分解に使用される酵素は、ヌクレアーゼ、ヌクレオシダーゼ又はヌクレオチダーゼから選択され得る。
核酸含有量を減少させるため酵素が添加された場合、酵素活性は、好ましくは不活性化され得る。したがって、上記方法は更に、
工程（ｖｉ）で添加された酵素を不活性化する工程（ｖｉｉ）
を含んでもよい。
本発明の一実施形態では、工程（ｉｉ）における細胞破砕のプロセス、工程（ｉｉｉ）における第１の分離プロセス、工程（ｉｖ）における第２の処理、工程（ｖ）におけるＳＣＰ産物の作製、工程（ｖｉ）における酵素処理、及び／又は工程（ｖｉｉ）における酵素の不活性化は、制御された温度条件、好ましくは５０℃未満、特に好ましくは２５℃〜５０℃、例えば２５℃〜３５℃の温度で行われる。
本発明による方法は、ＡＲＡ、ＤＨＡ及び／又はＥＰＡ等の１以上の不飽和脂肪酸を、工程（ｉｉｉ）で得られる第１の保持液、工程（ｉｖ）で得られる第２の透過液、及び／又は工程（ｖ）で得られるＳＣＰ産物等の本発明から得られる１以上の画分に添加する工程をさらに含んでもよい。したがって、本発明の一実施形態では、１以上の画分、第１の保持液、第２の透過液、及び／又はＳＣＰ産物は、ＡＲＡ、ＤＨＡ及び／又はＥＰＡ等の１以上の不飽和脂肪酸と組み合わされてもよく、好ましくは、ＳＣＰ産物はＤＨＡと組み合わされてもよい。
本発明の方法は、幾つかの改善された機能性を有し、不利益減少され、用途を有する１以上の特有の画分又はＳＣＰ産物をもたらす。
本発明の好ましい実施形態は、バイオマス材料、及びバイオマスにおいて自然発生する量の核酸と比較して減少された量の核酸を含む１以上の画分又はＳＣＰ産物に関する。
核酸の酵素分解は、そのプロセスが、単に核酸のヌクレオチド及びヌクレオシドへの分解をもたらすが、その成分を除去せず、関節及び腎臓、痛風又は痛風性関節炎、及び腎結石に関する課題がなおも起こり得るため、多すぎる量の核酸には使用されないことが好ましい場合がある。
本発明の一実施形態では、１以上の画分又はＳＣＰ産物は、乾燥物基準でバイオマス材料１グラム当たり９０ｍｇ未満、７５ｍｇ／ｇバイオマス材料未満等、例えば５０ｍｇ／ｇのバイオマス材料未満、２５ｍｇ／ｇバイオマス材料未満等、例えば１ｍｇ／ｇバイオマス材料未満等、７５０μｇ／ｇバイオマス材料未満等、例えば５００μｇ／ｇバイオマス材料未満、１００μｇ／ｇバイオマス材料未満等、例えば１０μｇ／ｇバイオマス材料未満の核酸を含み得る。
１以上の画分又はＳＣＰ産物は、乾燥物基準で０．０１重量％〜４．５重量％、乾燥物基準で０．１重量％〜４重量％等、例えば１重量％〜３．５重量％、２重量％〜３重量％等、例えば約２．２重量％の核酸含有量を含み得ることが好ましい場合がある。
本発明の更なる実施形態は、１以上の画分又はＳＣＰ産物は、単細胞タンパク質材料を含み得る。さらに、好ましくは、１以上の画分又はＳＣＰ産物は、メタン資化性細菌を含む。
核酸は、本発明によるＳＣＰ産物から除去されていることから、本発明のＳＣＰ産物のタンパク質含有量は、核酸が単純にＳＣＰ産物中に保持されるか、核酸の酵素分解のみが導入されている先行技術の生成物より高くなり得る。
本発明による１以上の画分又はＳＣＰ産物は、乾燥物基準で少なくとも５０％のタンパク質、乾燥物基準で少なくとも６０％のタンパク質等、例えば、乾燥物基準で少なくとも７０％のタンパク質、乾燥物基準で少なくとも８０％のタンパク質等、例えば、乾燥物基準で少なくとも９０％のタンパク質、乾燥物基準で少なくとも９５％のタンパク質等、例えば、乾燥物基準で５０％〜９５％の範囲のタンパク質、乾燥物基準で６０％〜８５％の範囲等のタンパク質、例えば、乾燥物基準で６５％〜７５％の範囲のタンパク質、乾燥物基準で６８％〜８３％の範囲等のタンパク質を含み得る。
本発明の一実施形態では、１以上の画分又はＳＣＰ産物は１以上の脂肪酸で補足され得る。好ましくは、１以上の画分又はＳＣＰ産物は、ＡＲＡ、ＤＨＡ及び／又はＥＰＡ等の１以上の不飽和脂肪酸を含んでもよく、好ましくは、１以上の画分又はＳＣＰ産物はＤＨＡを含んでもよい。１以上の画分又はＳＣＰ産物中の不飽和脂肪酸の含有量は、生成物の意図される用途に依存し得る。本発明の実施形態では、１以上の画分又はＳＣＰ産物は、乾燥物基準で０．５％〜１５％（重量／重量）の不飽和脂肪酸を含む。
本発明による１以上の画分又はＳＣＰ産物は、食品若しくは飼料製品に直接に又は原料として使用され得るが、１以上の画分又はＳＣＰ産物は、通常、例えば生成物から過剰な水を除去するためさらに処理されてもよい。また、更なる処理の間、１以上の画分又はＳＣＰ産物は、１以上の画分又はＳＣＰ産物を含む乾燥生成物を提供するための追加の乾燥工程に供されてもよい。乾燥された１以上の画分又はＳＣＰ産物は、１５％未満、１０％未満等、例えば８％未満、５％未満等の水分含有量を有し得る。追加の乾燥工程は、噴霧乾燥機を使用して提供され得る。
本発明による１以上の画分又はＳＣＰ産物は、食品若しくは飼料製品として直接使用されてもよく、又は食品若しくは飼料製品の原料として使用されてもよい。本発明の好ましい実施形態では、飼料は、魚類飼料若しくは動物飼料又はヒト用食品、好ましくは魚類飼料又は動物飼料であってもよい。
本発明の一実施形態では、１以上の画分又はＳＣＰ産物は、食品若しくは飼料に使用され得るか、又はヒト若しくは、限定されないが、双蹄獸（例えば、ウシ、ヤギ、ヒツジ、ブタ等）、家禽（ｐｏｕｌｔｒｙ）（例えば、家禽（ｆｏｗｌｓ）、ニワトリ、アヒル、ガチョウ／ガチョウ（ｇｏｏｓｅ／ｇｅｅｓｅ）、シチメンチョウ等）、魚（例えば、サケ、オヒョウ、マス、タラ又は飼育下で繁殖される種）又は甲殻類（例えば、ムラサキイガイ、カキ、小エビ、クルマエビ、ロブスター又はホタテガイ等の軟体動物）等の動物の健康、生産力又は幸福を増進する又は最適化するために送達されるように使用され得る。
図１は、本発明者らが、アミノ酸、タンパク質、細胞残屑、ビタミン、無機物、ＲＮＡ及びＤＮＡを含むバイオマス材料を提供することで開始している、本発明の一実施形態を説明する。
バイオマス材料は、好ましくは、単細胞タンパク質材料に由来し、特にメタン資化性細菌を含む。メチロコッカス・カプスラタス（ＮＣＩＭＢ１１１３２）であるメタン資化性細菌の好ましい菌株は、ＮＣＩＭＢ（スコットランド、アバディーンのＮａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｆｏｏｄ ａｎｄ Ｍａｒｉｎｅ Ｂａｃｔｅｒｉａ）から提供される。Ｍ．カプスラタスは、炭化水素のみを対応するアルコール、アルデヒド及びカルボン酸へと酸化することができるが、高級炭化水素を完全に二酸化炭素及び水に酸化することも、バイオマス生産のためにそれらを利用することもできないため、アルカリゲネス・アシドボランス（ＮＣＩＭＢ１３２８７）、バチルス・フィルムス（ＮＣＩＭＢ１３２８９）及びアネウリニバチルス・ダニクス（ＮＣＩＭＢ１３２８８）の他の３の株も提供され、Ｍ．カプスラタスと共に使用される。本発明に好ましい炭素源は、天然ガスバイオガス、合成ガス、メタン又はメタノールであってもよい。
発酵の終了時、好ましくは連続培養において、バイオマス材料を採取し、これは図１に示されていないが、バイオマス材料を培養し、バイオマス材料を採取する手順は、当業者によく知られている。採取の後、最初の限外濾過プロセスを使用して一部の水をバイオマス材料から分離し、乾燥物含有量を約２％から約１５％（重量／重量）まで増加させる。この最初の限外濾過は約１００，０００ダルトンの範囲のサイズ排除を有し、最初の限外濾過プロセスは４０℃〜５０℃の温度で行われる。
次いで、バイオマス材料を均質化し、このプロセスは６００ｂａｒ〜１５００ｂａｒの圧力降下として提供される圧力の変化を含み、破砕されたバイオマス材料をもたらす。この均質化のプロセスは図１に図示されないが、バイオマス材料の採取後、及びバイオマス材料を第１の分離プロセスである膜濾過（ＭＦ）に適用する前に行われる。
提供される破砕されたバイオマス材料を、孔径０．５μｍで３つの円板状セラミック膜を備える、半透過性ダイナミックディスクフィルタを使用するＭＦに供する。この装置は、２０秒ごとに透過液の一部を膜に送り返すバックフラッシュシステムを備える。このシステムでは、回転ディスクが膜の目詰まり及び分極層の形成を制限する。ＭＦは最長２４時間の間、例えば２４時間未満の間、例えば１５時間未満の間、例えば１１時間未満の間、例えば８時間未満の間、例えば６時間未満の間、例えば４時間未満の間行われる。
ＭＦプロセスから結果として得られる第１の保持液はタンパク質及び細胞残屑を含み、第１の透過液はＤＮＡ、ＲＮＡ、並びにビタミン、無機物及びアミノ酸を含む。
次いで、第１の透過液を、限外濾過（ＵＦ）である第２の膜濾過に適用する。ＵＦ膜は、孔径２０ｎｍ又は５０００ＤａのＭＷＣＯの半透過性ダイナミックディスクフィルタである。この装置も、２０秒ごとに透過液の一部を膜に送り返すバックフラッシュシステムを備える。このシステムでは、回転ディスクが膜の目詰まり及び分極層の形成を制限する。ＵＦは最長２４時間の間、例えば２４時間未満の間、例えば１５時間未満の間、例えば１１時間未満の間、例えば８時間未満の間、例えば６時間未満の間、例えば４時間未満の間行われる。
ＵＦプロセスから結果として得られる第２の保持液はＤＮＡ及びＲＮＡを含むのに対し、第２の透過液はビタミン、無機物及びアミノ酸を含む。
バイオマス材料の液体成分は、半透過性セラミックＭＦ膜を通過し、以下、第１の透過液と言及される。後に第１の保持液と言及される半透過性ＭＦセラミック膜を通過しない成分は、第１の透過液よりも高い濃度の細胞残屑及びタンパク質を有する。ＭＦの第１保持液を収集し、第１の透過液を所望の第２の保持液組成が得られるまで上述の条件下で半透過性ＵＦセラミック膜と接触させることによって、第１の透過液をさらに分離し続ける。第２の透過液は、第２の透過液として以下言及される、半浸透性ＵＦセラミック膜を通過する濾液である。以下第２の保持液と言及される半透過性ＵＦセラミック膜を通過しない成分は、第２の透過液、第１の透過液及び第１の保持液よりも高い濃度の核酸を有する。
１以上の画分又はＳＣＰ産物は、ＭＦの保持液（第１の保持液）とＵＦの透過液（第２の透過液）とを合わせることによって提供され得る。この組み合わせは、先行技術に記載されるバイオマス材料及び対応する生成物と比べて、核酸含有量が減少した発酵生成物をもたらす。
したがって、２回の連続する濾過の第１の保持液及び第２の透過液を含む合わされたバイオマス画分又はＳＣＰ産物は、好ましくはメタン資化性細菌を含む発酵バイオマスを処理することから得られる細胞壁残屑、タンパク質、無機物、ビタミン及びアミノ酸が濃縮されたバイオマス画分又はＳＣＰタンパク質を提供する。
本発明に関して、「乾燥物」及び「灰分」含有量の用語は、Ａ．Ｏ．Ａ．Ｃ．法（Ａ．Ｏ．Ａ．Ｃ．Ｓｔａｎｄａｒｄ、１９４５を参照）に従って決定された。
１以上の画分のＤＮＡ及び全ＲＮＡの濃度が、 ２６０ｎｍの吸光度を測定することによる、フェノール−クロロホルム抽出及び核酸濃度測定によって評価された。フェノール−クロロホルム抽出は液体−液体抽出である。液体−液体抽出は、２つの異なる非混和性の液体において個々の分子の差次的な溶解度に基づいて分子の混合物を分離する方法である。液体−液体抽出は、ＤＮＡ及び全ＲＮＡを単離するために広く使用される（Ａｇｅｎｃｙ ｆｏｒ Ｔｏｘｉｃ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ ａｎｄ Ｄｉｓｅａｓｅ Ｒｅｇｉｓｔｒｙ．Ｔｏｘｉｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｆｉｌｅ ｆｏｒ Ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ．Ａｔｌａｎｔａ，ＧＡ：Ｕ．Ｓ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ ａｎｄ Ｈｕｍａｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｐｕｂｌｉｃ Ｈｅａｌｔｈ Ｓｅｒｖｉｃｅ；１９９７）。
セラミック膜の使用に代えて、適切な適応物により有機高分子膜の使用は、第１の分離プロセス及び／又は第２の分離プロセスのいずれかにおいて、同様に使用され得る。好ましい有機高分子は、ポリスルホン、ポリ（スチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオリド）、並びに、アクリロニトリル−スチレン、ブタジエン−スチレン及びスチレン−ビニルベンゼンハライドコポリマー等のスチレン含有コポリマーを含むＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ポリカーボネート、セルロースポリマー、ポリプロピレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（エチレンテレフタレート）であってもよい。
上に言及される順序の工程が好ましいが、ビタミン、無機物及びアミノ酸は、タンパク質／ペプチド及び／又は他の細胞残屑から核酸が除去される前にバイオマス材料から除去されてもよい。この場合、バイオマス材料から核酸を除去する本発明による方法は、
（ｉ）上記バイオマス材料を提供する工程、
（ｉｉ）該バイオマス材料を細胞破砕のプロセスに供して破砕されたバイオマス材料を提供する工程、
（ｉｉｉ）前記破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用して、タンパク質、細胞残屑及び／又は核酸を含む第１の保持液、並びにビタミン、無機物及び／又はアミノ酸含む第１の透過液をもたらす工程、
（ｉｖａ）前記第１の保持液を液体に懸濁する工程、
（ｉｖｂ）前記懸濁された第１の透過液を第２の処理に供して、タンパク質及び／又は細胞残屑から前記核酸を分離する工程、
（ｖ）場合によって、工程（ｉｉｉ）で得られた前記第１の透過液を、工程（ｉｖ）で得られた前記タンパク質及び／又は細胞残屑と合わせて、前記核酸が除去された画分を提供する工程、を含む。
上記液体は水相であることが好ましい。水相は好ましくは水であってもよい。
また、本発明の態様の１つに関して記載される実施形態及び特徴は、本発明の他の態様にも適用されることに留意されるべきである。
本出願で引用された特許文献及び非特許文献はいずれも、それらの全体において参照により本明細書に組み込まれる。
参照文献：
国際公開第２０１０／０６９３１３号、
国際公開第２０００／７００１４号、
米国特許出願公開第２００４／０２４１７９０号。

Claims (22)

  1. バイオマス材料に由来する１以上の画分を提供する方法であって、当該方法は、
    （ｉ） バイオマス材料を提供する工程、
    （ｉｉ） 前記バイオマス材料を細胞破砕のプロセスに供して、破砕されたバイオマス材料を提供する工程、
    （ｉｉｉ） 前記破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用して、タンパク質を含む第１の画分（第１の保持物）、及び、核酸を含む第２の画分（第１の透過液）をもたらす工程、
    （ｉｖ） 前記第２の画分（第１の透過液）を第２の処理に供して、核酸を含む第３の画分（第２の保持物）、並びに、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸を含む第４の画分（第２の透過液）をもたらす工程、
    を含んでなる、バイオマス材料に由来する１以上の画分を提供する方法。
  2. 工程（ｉｉｉ）で得られた前記第１の画分を工程（ｉｖ）で得られた第４の画分と合わせて、第５の画分を提供する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の分離プロセスが、第１の膜濾過又は第１のクロマトグラフ分離のプロセスを含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. バイオマス材料から単細胞タンパク質産物（ＳＣＰ産物）を提供する方法であって、前記ＳＣＰ産物が前記バイオマス材料中で自然発生する核酸の量に比べて減少した量の核酸を含むものであり、当該方法は、
    （ｉ） バイオマス材料を提供する工程、
    （ｉｉ） 前記バイオマス材料を細胞破砕のプロセスに供して、破砕されたバイオマス材料を提供する工程、
    （ｉｉｉ） 前記破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用して、タンパク質及び／又は細胞残屑を含む第１の保持物、並びに、核酸を含む第１の透過液をもたらす工程、
    （ｉｖ） 上記第１の透過液を第２の処理に供して、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸から前記核酸を分離する工程、
    （ｖ） 場合によって、工程（ｉｉｉ）で得られた前記第１の保持物を、工程（ｉｖ）で得られた前記ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸と合わせて、自然発生する核酸の量と比べて減少した量の核酸を含むＳＣＰ産物を提供する工程、
    を含んでなる、方法。
  5. バイオマス材料から核酸を除去する方法であって、当該方法は、
    （ｉ） バイオマス材料を提供する工程、
    （ｉｉ） 前記バイオマス材料を細胞破砕のプロセスに供して、破砕されたバイオマス材料を提供する工程、
    （ｉｉｉ） 前記破砕されたバイオマス材料を第１の分離プロセスに適用して、タンパク質及び／又は細胞残屑を含む第１の保持物、並びに、核酸を含む第１の透過液をもたらす工程、
    （ｉｖ） 上記第１の透過液を第２の処理に供して、ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸から前記核酸を分離する工程、
    （ｖ） 場合によって、工程（ｉｉｉ）で得られた前記第１の保持物を、工程（ｉｖ）で得られた前記ビタミン、無機物及び／又はアミノ酸と合わせて、核酸が除去されたＳＣＰ産物を提供する工程、
    を含んでなる、方法。
  6. 前記第１の分離プロセスが第１の膜濾過である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第１の膜濾過がマイクロフィルトレーションである、請求項６に記載の方法。
  8. 前記第２の処理は、第２の膜濾過、または、第２のクロマトグラフ分離プロセス、または、前記核酸が沈降されると共に液体画分がビタミン、無機質及び／又はアミノ酸を含んでなる沈降処理を含み、
    前記第２の膜濾過が、前記核酸を含む第２の保持物、並びに、ビタミン、無機質及び／又はアミノ酸を含む第２の透過液を提供し、前記第２の膜濾過が限外濾過である、
    請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記細胞破砕のプロセスが、機械又は加圧による細胞破砕を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 工程（ｉｉ）における前記細胞破砕のプロセスが、制御された温度条件のもと、好ましくは５０℃未満の温度で、特に好ましくは２５℃〜５０℃、例えば、２５℃〜３５℃の温度で行われる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記バイオマス材料が単細胞タンパク質材料である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記バイオマス材料がメタン資化性細菌を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記１以上の画分（又は前記ＳＣＰ産物）を、ＡＲＡ、ＤＨＡ及び／又はＥＰＡ等の１以上の不飽和脂肪酸と合わせる、好ましくは前記１以上の画分又はＳＣＰ産物をＤＨＡと合わせる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記方法が更に、
    （ｖｉ） 工程（ｉｉｉ）で得られる前記第１の画分又は前記第１の保持物、及び／又は、工程（ｉｖ）で得られるビタミン、無機物及び／又はアミノ酸を含む前記第４の画分又は前記第２の透過液、及び／又は、工程（ｖ）で提供される前記第５の画分又はＳＣＰ産物を、残留する核酸又はそのフラグメントを個々のヌクレオチドまで加水分解する酵素処理に供する工程、
    を含んでなる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記酵素が、ヌクレアーゼ、ヌクレオチダーゼ又はヌクレオシダーゼである、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記方法が更に、
    （ｖｉｉ） 工程（ｖｉ）で添加された前記酵素を不活性化する工程、
    を含んでなる、請求項１４又は１５のいずれかに記載の方法。
  17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる、バイオマス画分。
  18. バイオマス材料と、前記バイオマス材料中に自然発生する核酸の量と比較して減少した含有量の核酸とを含む、バイオマス画分。
  19. 前記バイオマス画分が、ヌクレアーゼ、ヌクレオシダーゼ、ヌクレオチダーゼ、又はそれらのフラグメント等の、核酸又はそのフラグメントを加水分解する酵素を含まない、
    請求項１７又は１８のいずれかに記載のバイオマス画分。
  20. 前記バイオマス画分が、乾燥物基準で少なくとも５０％のタンパク質を含む、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のバイオマス画分。
  21. 請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の前記バイオマス画分を含む飼料。
  22. 前記飼料が、魚類飼料若しくは動物飼料、又はヒトの食品である、請求項２１に記載の飼料。
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