JP2024515519A - 肉類似食品成分の製造方法 - Google Patents

Abstract

肉類似食品成分の製造方法の開示である。この方法は、細菌バイオマスを取得するための菌細胞の培養と、バイオマスの液相と固相との分離と、液相を除去することによるバイオマスの濃縮と、及び、第１のタンパク質粉末を得るためのバイオマスの乾燥とを含む下流処理と、粉末混合物を得るための第１のタンパク質粉末と液体及びＮａＣｌとの混合と、高水分押出による粉末混合物の押出しと、押出された混合物の切断と、及び、押出された混合物の冷却と、を含む。【選択図】【図１】

Description

本開示は、一般的に肉類似物に関する。より具体的には、肉類似食品成分の製造方法に関する。

ヒトのバランスの取れた食事には、タンパク質、炭水化物、脂肪、ビタミン、ミネラルが適切な割合で含まれている必要がある。ヒトの食事では、植物（例えば、大豆）及び動物（例えば、牛、豚、家禽、魚）が、上記の栄養素、特に高品質のタンパク質の潜在的な供給源となっている。
現在、高品質のタンパク質に対する需要は増え続ける一方で、植物の栽培や動物の飼育に利用できる土地が限られていることは、指数関数的に増加する世界人口のタンパク質の需要を満たすことを困難にしている。
更に、動物由来のタンパク質は、ベジタリアン又はビーガンとして認識される幅広い消費者層、及び肉の消費量を減らそうとしている一部の非ベジタリアンにとって魅力的ではない。
したがって、世界の食品産業は、動物由来の肉製品の比較的持続可能でより健康的な代替品に適応する必要があった。

動物由来の製品の典型的な代替品には、大豆、トウモロコシ、ピーナッツなどの植物から生産される肉類似物（すなわち、人工肉）が含まれる。この点に関して、植物は自然に又は植物ベースの肉類似物を生成するための三次元（３Ｄ）印刷技術を使用することによって育ててもよい。
しかしながら、植物ベースの肉類似物は、外観、食感、風味、噛みごたえ、及びジューシーさの点で標準的な肉を十分に模倣することができない。たとえば、植物ベースの肉類似物では、肉の繊維に似たフィブリル構造を実現するのが困難である。
更に、植物ベースの肉類似物は、典型的には豆の異臭（ｂｅａｎ－ｏｆｆ ｆｌａｖｏｕｒ）を有しており、肉のような風味を模倣するための味付けが困難である。更に、植物ベースの肉類似物の生産は高労働集約的である。また、植物ベースの肉類似物には、鉄やビタミンなどの他の栄養素が不足している。

最近の食品技術の進歩により、酵母、藻類などの微生物を使用した肉類似物の生産が拡大されてきた。これに関して、細胞培養とその後の押出プロセス、３Ｄ印刷技術などの技術が、微生物ベースの肉類似物の生産に使用されてきた。しかし、特定の食品グレードの３Ｄ印刷装置がいつでも入手できるわけではなく及びそれはかなり高価である。
更に、微生物ベースの肉類似物は、植物ベースの肉類似物と同様に、肉のような食感やその他の特徴を欠いており、主に消化率が低いため、ヒトや動物などの哺乳動物による消費には適していない。
更に、消化率が低いことは、そのような微生物ベースの肉類似物からの栄養素の利用可能性が低いことに関連するかもしれない。
また、微生物ベースの肉類似物は、ヒト（又は家畜）の毎日の食事におけるエンドトキシン含有量の最大の供給源になる可能性がある。通常、このような肉類似物が摂取されると、腸の上皮細胞が粘液層を生成して物理的障壁として機能し、エンドトキシンが血流に移行するのを防ぐ。
しかし、内毒素血症やリーキーガット症候群の場合、内毒素は粘膜の分解により血流に移行し、アレルギーから致死的な毒性反応に至るまでの健康上のリスクを引き起こす。

したがって、前述の議論を考慮すると、肉のような食感と改善された消化性を有する肉類似食品成分を製造する従来の技術に関連する欠点を克服する必要がある。

本開示は、肉類似食品成分を製造する方法を提供することを目的とする。本開示は、微生物から肉類似食品成分を製造するという既存の問題に対する解決策を提供することを目的とする。本開示の目的は、従来技術で遭遇する問題を少なくとも部分的に克服する解決策を提供することである。

一態様では、本開示の実施形態は、肉類似食品成分を製造する方法を提供し、この方法は、
－ 下流処理であって、
－ 細菌バイオマスを取得するための菌細胞の培養と、
－ バイオマスの液相と固相との分離と、
－ 液相を除去することによるバイオマスの濃縮と、及び、
－ 第１のタンパク質粉末を得るためのバイオマスの乾燥と、を含む下流処理と、
－ 粉末混合物を得るための第１のタンパク質粉末と液体及びＮａＣｌとの混合と、
－ 高水分押出による粉末混合物の押出しと、
－ 押出された混合物の切断と、及び、
－ 押出された混合物の冷却と、を含む。

本開示の実施形態は、従来技術における前述の問題を実質的に除去するか、又は少なくとも部分的に対処し、及び、肉のような食感を模倣し、例えば、ヒト及び動物のような哺乳動物によって消化可能な肉類似食品成分を製造する効率的かつ確実な方法を提供する。

本開示の追加の態様、利点、特徴及び目的は、添付の特許請求の範囲と併せて解釈される図面及び例示的な実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。

本開示の特徴は、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の範囲から逸脱することなく、様々な組み合わせで組み合わせることができることが理解されるであろう。

（図面の概要）
上記の概要、並びに例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と併せて読めばよりよく理解される。本開示を例示する目的で、本開示の例示的な構成が図面に示されている。しかしながら、本開示は、本明細書に開示される特定の方法及び手段に限定されない。更に、当業者は、図面が縮尺通りではないことを理解しうる。可能な限り、同様の要素は同じ番号で示されている。

以下の図を参照して、ここでは、本開示の実施形態を単なる例として説明する。

添付図面において、下線が引かれた数字は、下線が引かれた数字が上に位置する項目、又は、下線が引かれた数字が隣接する項目を表すために用いられる。下線が引かれていない番号は、下線が引かれていない番号を項目に連結する線によって識別される項目に関する。番号に下線が引かれておらず、関連する矢印を伴う場合、下線が引かれていない番号は、矢印が指し示している一般的な項目を識別するために使用される。

図１は、本開示の一実施形態による、肉類似食品成分を製造する方法のステップを示すフローチャートである。 図２は、本開示のさまざまな実施形態による、肉類似食品成分の上流及び下流の処理を示すフローチャートである。 図３は、本開示のさまざまな実施形態による、肉類似食品成分の上流及び下流の処理を示すフローチャートである。 図４は、本開示のさまざまな実施形態による、肉類似食品成分の上流及び下流の処理を示すフローチャートである。

以下の詳細な説明は、本開示の実施形態及びそれらを行うことができる方法を示す。本開示を実施するいくつかの態様が開示されているが、当業者であれば、本開示を実施又は実行するための他の実施形態も可能であることを認識しうる。

一態様では、本開示の実施形態は、肉類似食品成分を製造する方法を提供し、この方法は、
－ 下流処理であって、
－ 細菌バイオマスを取得するための菌細胞の培養と、
－ バイオマスの液相と固相との分離と、
－ 液相を除去することによるバイオマスの濃縮と、及び、
－ 第１のタンパク質粉末を得るためのバイオマスの乾燥と、を含む下流処理と、
－ 粉末混合物を得るための第１のタンパク質粉末と液体及びＮａＣｌとの混合と、
－ 高水分押出による粉末混合物の押出しと、
－ 押出された混合物の切断と、及び、
－ 押出された混合物の冷却と、を含む。

本開示は、上述した肉類似食品成分の製造方法を提供する。本開示の方法は、微生物バイオマス由来のタンパク質粉末を液体と、塩及び香辛料と混合して利用すること、及び押出プロセスを使用して肉類似食品成分を製造することを含む。有利なことに、この方法は効率的であり、労働集約性が低い。
更に、この方法は、外観、食感、風味、栄養面において、標準的な肉に代わるより健康的な代替品を提供する。更に、前述の方法を使用して製造された肉類似食品成分は動物を含まないため、ベジタリアン及びビーガンである消費者に適している。更に、有益なことに、肉類似食品成分はヒトや動物によって容易に消化され、高品質のタンパク質、鉄分、Ｂ１２などのビタミンを供給する。

本開示全体を通じて、本明細書で使用される「肉類似食品成分（ｍｅａｔ ａｎａｌｏｇｕｅ ｆｏｏｄ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ）」という用語は、動物を含まない製品から作られた肉様製品を指す。典型的には、肉類似食品成分は、例えば植物又は微生物に由来する。一般に、肉類似食品成分は、典型的には、特定の良好な性質（例えば、食感、外観、風味など）又は化学的特性（例えば、タンパク質含有量など）により、特定の種類の動物由来の肉に似ている完全な食品又は食品の成分として使用され得る。
肉類似食品成分は、動物を屠殺した後に得られる標準的な動物由来の肉に代わる、より持続可能で、より健康的で、動物実験のない代替品であることが理解されうる。更に、肉類似食品の代替品は、ベジタリアン又はビーガンと認識される消費者、及び肉の消費量を減らそうとしている一部の非ベジタリアンの幅広い層にアピールする。
更に、肉類似食品成分の生産は、環境中に大量の二酸化炭素を放出する動物由来の肉の生産と比較して、地球温暖化への影響はごくわずかである。

本開示全体を通じて、ここで使用される「タンパク質粉末」という用語は、植物及び／又は微生物から抽出された、例えば脱水形態の栄養補助食品を指す。一般に、タンパク質粉末は、まったく含まないか、又は無視できる程度の濃度の炭水化物、脂肪、その他の化合物と共に、濃縮されたタンパク質源を提供する。あるいは、タンパク質粉末はタンパク質を含み、ビタミンやミネラル、例えばカルシウム、鉄などの化合物で強化することもできる。
タンパク質が筋肉の構築と回復に不可欠であることは理解されるだろう。したがって、腎臓、肝臓、体の骨とカルシウムのバランスに影響を与える長期にわたる過剰なタンパク質摂取を避けながら、食事で必要な量のタンパク質を供給するためにタンパク質の消費は監視される必要がある。任意に、タンパク質粉末は、ヒト又は動物（鳥、魚などを含む）が消費するために、水、牛乳、果物又は野菜のジュース又はスムージーなどと混合することができる。更に任意で、後述するように、タンパク質粉末を使用して肉類似食品成分を製造することもできる。

本方法は、バイオマスを得るために細菌細胞（すなわち、接種材料）を培養することから始まる下流処理を含む。本書で使用される「バイオマス」という用語は、サンプル中の生きている成分（すなわち、細菌）の量の尺度を指す。特に、バイオマスは固相（すなわち細菌細胞）と液相（増殖培地）を含む。
細菌細胞は、制御された条件下（たとえば、温度、湿度、ｐＨ、好気性、嫌気性、又は通性条件のいずれかなど）でバイオリアクターと呼ばれる容器内で、ガス発酵又は培地懸濁液（炭素源、窒素源、エネルギー源、ミネラル及びその他の特定の栄養素を含む）中での糖発酵によって培養（ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄあるいはｃｕｌｔｕｒｅｄ）されてもよい。
任意に、細菌細胞はガス発酵によって培養され、供給物は、ＣＯ_２、ＣＨ_４、Ｈ_２、Ｏ_２、ＮＨ_３から選択される少なくとも１つ、少なくとも１つのミネラルを含む。場合によっては、バイオマスは細菌細胞の連続培養又はバッチ培養で生成することもできる。微生物は再生時間が短いため、急速に増殖して高い細胞密度のバイオマスを生産できることが理解されうる。
有益なことに、バイオマスの高い細胞密度は、例えばヒトが消費するためのタンパク質粉末の生産に十分である。更に、有益なことに、バイオマスの大規模生産及びその収穫は、高効率のマイクロスケールの実験装置が必要であるため、単一の細菌細胞からタンパク質を収穫する場合と比較して容易であり、コスト効率が高い。

更に、高い細胞密度を有する培養バイオマスが収穫され、更に、例えばインキュベーション、分離、均質化及び乾燥などの処理ステップを経て、所望の最終生成物が得られる。

この方法はまた、下流処理の前に上流処理を含んでもよい。典型的には、上流処理は、例えば細菌細胞などの微生物細胞が成長し、所望の細胞内タンパク質を生成するための最適な環境を作り出すことを含む。
任意に、上流処理は、所望のタンパク質及び／又は抗酸化物質、鉄、ビタミンなどの他の栄養成分を高収率で生産するために微生物細胞を遺伝子操作することを含む。所望の細胞内タンパク質を生成する細菌細胞の１つ又は複数のバッチが、そのさらなる増殖のための出発材料又は接種材料として選択されることが理解されうる。
本書で使用される「下流処理」という用語は、タンパク質を高収率で生成する細菌細胞の選択に続くプロセスを指す。通常、下流処理は、消費者（ヒト又は動物）にとって有用な方法で最終製品の生産を促進する単位操作である。これに関して、下流処理には、細菌細胞を生理学的、化学的、機械的条件に付して、消費者が使用するのに適した安全な最終製品を提供することが含まれる。

下流処理は、バイオマスの液相と固相を分離すること、液相を除去することによってバイオマスを濃縮することを含む。任意に、分離することは、遠心分離、濾過のうちの少なくとも１つから選択される分離方法を用いて実行される。遠心分離は通常、粒子のサイズ、形状、密度、粘度、又は分離に使用されるローターの速度に応じて粒子を分離するための技術である。
これに関して、溶液は遠心分離機チューブに入れられ、次いで遠心分離機チューブはローターに入れられ、一定の速度で回転される。任意に、遠心分離は、１００００×ｇ～２００００×ｇの間の範囲の遠心力で行われる。遠心分離は培養ブロスの固相から液相の約９０～９５％を分離する。遠心分離は、液相と固相を分離する最も効率的で最も簡単な方法であることが理解されうる。
濾過技術は、典型的には、半透膜上に固相を保持しながら液相を通過させる、当該半透膜を介して液相及び固相を分離する。濾過は、液相と固相とを分離する最もエネルギー効率の良い方法を提供する。
液相とともに、エンドトキシンを含む細胞壁構造の加水分解成分が濃縮バイオマスから除去され、したがって、エンドトキシンが減少した濃縮バイオマスが残ることが理解されうる。

下流処理は、第１のタンパク質粉末を得るためにバイオマスを乾燥させることを含む。
本書で使用される「乾燥させること」という用語は、バイオマスなどの原料から液体を乾燥させるプロセスを指す。任意に、バイオマスの乾燥は、例えば乾燥ドラムなどの閉鎖系内でバイオマスを回転させながらバイオマスを比較的低い温度バイオマスを供するか、又は高温ガスを使用して急速に乾燥させることによって達成される。
乾燥は、典型的には、１２０、１２５、１３０又は１３５℃から１２５、１３０、１３５又は１４０℃までの範囲の温度で、２、２．５、３又は３．５バールから２．５、３、３．５又は４バールまでの範囲の圧力で行われる。
バイオマスの乾燥は、典型的には、バイオマスを乾燥させることは、バイオマスの乾物含量を、例えば、９６、９６．５、９７又は９７．５％から９６．５、９７、９７．５又は９８％の範囲まで増加させることが理解されうる。
任意に、乾燥は、ドラム乾燥又は噴霧乾燥のうちの少なくとも１つとして選択される。任意に、乾燥機は、ドラム乾燥機又はスプレー乾燥機のうちの少なくとも１つとなるように選択される。任意に、乾燥プロセスの後に最終製品を粉砕して、最終製品の粉末形態、すなわちタンパク質粉末を得る。
有利なことに、前述の温度範囲での乾燥は、バイオマス中の液体（又は水）を乾燥させて、保存しやすい粉末形態を得る。更に、バイオマスを乾燥させることにより、病原菌によるバイオマスの侵入の可能性が防止され、バイオマスの保存寿命が延びる。更に、バイオマスを乾燥させることにより、バイオマスを効率的に粉砕して、所望の粒径を有する最終生成物を得ることが容易になる。

この方法は、粉末混合物を得るための、第１のタンパク質粉末と、液体及びＮａＣｌとの混合を含む。本書で使用する「第１のタンパク質粉末」という用語は、微生物由来のタンパク質の脱水（又は粉末）形態を指し、したがって一般に単細胞タンパク質（又はＳＣＰ）と呼ばれる。第１のタンパク質粉末の乾物含量は９６％～９８％である。例えば、タンパク質粉末の乾物含量は、９６、９６．５、９７又は９７．５％から９６．５、９７、９７．５又は９８％までの範囲である。第１のタンパク質粉末は典型的には食用微生物細胞を含むことが理解されうる。
有益なことに、第１のタンパク質粉末は、タンパク質のほか、鉄分及びビタミン（Ｂ１２など）が豊富に含まれている。更に、液体及びＮａＣｌ（又は食塩）を第１のタンパク質粉末と混合して、そこから風味付けされた生地を形成する。場合により、ＫＣｌ、グルタミン酸ナトリウム（ＭＳＧ）などの他の塩も挙げられる。必要に応じて、液体とＮａＣｌに加えて、スパイスと保存料を第１のタンパク質と混合して、肉のような風味を模倣することもできる。第１のタンパク質粉末、液体、ＮａＣｌ及び他の添加剤はすべて適正製造基準に基づいて使用されることが理解されうる。

任意に、下流処理は、バイオマスを５５℃から７５℃までの温度で１５分から４０分間までの時間、熱処理してインキュベートすることを更に含む。特に、バイオマスを熱処理してインキュベートすると、細菌細胞における特定の化学的及び構造的変化が促進される。具体的には、インキュベートすると細胞壁の破壊が促進されてエンドトキシンが放出され、エンドトキシンが腸から血流に移行するとヒトに有害となる可能性がある。
任意に、インキュベーションは分離工程の前に行われる。インキュベーション温度は、例えば、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６５又は７０℃から５６、５７、５８、５９、６０、６５、７０又は７５℃まで、インキュベーション期間は、例えば、１５、２０、２５、３０又は３５分から２０、２５、３０、３５又は４０分までであり得る。
任意に、熱交換器は、タンク熱交換器、管状熱交換器、又はプレート熱交換器のうちの少なくとも１つであるように選択される。
有益なことに、外膜細胞壁の分解は、バイオマスのインキュベーションの結果として、少なくとも１０～１０００倍低いエンドトキシン応答を有する最終生成物をもたらす。更に、前述の温度範囲でのインキュベーションは、望ましくない微生物の増殖を防止し、目的の細菌のみの純粋培養をもたらす。

任意に、下流処理は、乾燥ステップの前にバイオマスの細菌細胞を均質化するステップを更に含む。特に、均質化は細菌細胞の細胞壁を少なくとも部分的に分解する。本書で使用される「均質化」という用語は、細菌の細胞壁を物理的に破壊する手段を指す。細菌細胞をインキュベートするとその細胞壁が部分的に破壊され、バイオマスを均質化すると細胞壁が更に破壊されることが理解されうる。通常、均質化では流体の流れ、粒子間相互作用、圧力降下を利用して細胞の破壊を促進する。
有益なことに、均質化により細菌細胞が部分的に溶解し、バイオマスの可溶性タンパク質含有量が増加し、それによって食品成分としてのバイオマスの機能的特性が改善される。
典型的には、使用される均質化デバイスは、乳鉢と乳棒、ブレンダー、ビーズミル、超音波処理装置、ローターステーターなどを含む。更に、バイオマスを均質化すると、濃縮されたバイオマス中に残存するエンドトキシンが更に除去され、それによって均質化されたバイオマスから更にエンドトキシンが減少する。

任意に、高圧均質化（ＨＰＨ）又は粉砕技術を使用して均質化を実行しうる。本書で使用される「高圧均質化」という用語は、濃縮バイオマスなどのサンプルの流れを高圧均質化装置に強制的に通過させてサンプルを均質化し、及び／又はサンプル内のすべてのコンポーネントの粒径を小さくする物理的又は機械的プロセスを指す。
典型的には、高圧均質化装置は、サンプルに、例えば高圧又は剪断力の任意の組み合わせなどの複数の力を加える。任意に、均質化は、少なくとも１回の実行で８００バールから２０００バールまでの圧力で実施される。均質化圧力は、例えば、８００、１０００、１２００、１４００、１６００又は１８００バールから１０００、１２００、１４００、１６００、１８００又は２０００バールまでであってもよい。
本書で使用される「少なくとも１回の実行」という用語は、濃縮バイオマスが細胞破壊効率を高めるために受けるサイクル又はパスの数（１回、２回又は３回など）を指す。好ましくは、均質化は７００バールから１０００バールまで実行される。均質化圧力は、例えば、７００、７５０、８００、８５０、９００又は９５０バールから７５０、８００、８５０、９００、９５０又は１０００バールまでであってもよい。更に、より好ましくは、均質化は９００バールで行われる。有益なことに、均質化圧力の前記範囲は、均質化されたバイオマス中の可溶性タンパク質含量の増加及びエンドトキシンレベルの減少という最良の結果を提供する。

任意に、下流処理、ナノ濾過又は限外濾過から選択される少なくとも１つによってバイオマスの均質化された細菌細胞を濾過することを更に含む。均質化後、バイオマススラリーが得られる。バイオマススラリーは、細胞破片を除去するために限外濾過で、及び、バイオマススラリー中のタンパク質含有量を濃縮するためにナノ濾過で、濾過される。
又は、均質化されたバイオマススラリーの沈殿は、バイオマススラリー中のタンパク質含有量を増加させるために利用することもできる。濾過ステップは、均質化によりバイオマスの細菌細胞を破壊した後に実施することができる。細胞が破壊されていない場合、バイオマスからろ過するものは存在しない。ナノ濾過又は限外濾過による濾過により、バイオマス中のタンパク質含有量を増加させることができる。
有益なことに、バイオマスのより高いタンパク質含量は、押出ステップにおける肉類似食品成分の質感を改善し、肉類似食品成分をより繊維質でより肉のような質感にする。

本書で使用される「粉砕」という用語は、より大きな粒径の成分をより小さなサイズ、例えばナノサイズの粒子に砕くための機械的方法を指す。粉砕は、大きなサイズの粒子をより小さなサイズの粒子に破壊するせん断力を及ぼす粉砕手段によって実行される。任意に、粉砕技術は、液体粉砕（すなわち、ビーズ粉砕又はボール粉砕）及び超音波処理を含む。ビーズミル均質化技術は、ミル均質化デバイス内のビーズを利用し、急速に撹拌してサンプルを粉砕して均質化する。
バイオマスの均質化から生じる細胞壁の破壊により、細菌細胞から残留エンドトキシンが除去されることが理解されうる。有益なことに、バイオマス中の可溶性タンパク質含有量は、粉砕均質化により増加する。更に、粉砕によりバイオマス内のエンドトキシンレベルも低下する。

任意に、この方法は、液相の分離又は均質化から選択される少なくとも１つのステップの後に、バイオマスのｐＨを７．４から８．５までに調整するステップを更に含む。ｐＨは、例えば、７．４、７．５、７．６、７．７、７．８又は７．９から７．５、７．６、７．７、７．８、７．９、８．０、８．１、８．２、８．３、８．４又は８．５までであり得る。適切なｐＨが細菌の増殖を促進する増殖培地にとって必須の要素であることが理解されうる。
これに関して、酸及び塩基を濃縮バイオマスに添加して、そのｐＨを調整することができる。任意に、ｐＨ調整剤は水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）から選択できる。更に、ｐＨが７．０より低い場合、押出製品は押出時に肉のような食感を提供できないことが理解されうる。

任意に、液体は、水、タンパク質スラリーのうちの少なくとも１つであるように選択される。たとえば、第１のタンパク質粉末を水と混合すると生地が得られる。任意に、水は再蒸留水である。本書で使用される「タンパク質スラリー」という用語は、本質的にタンパク質からなる固相と液相とを含む流体を指す。
任意に、タンパク質に加えて、タンパク質スラリーの固相は、炭水化物、脂肪、食物繊維、灰分などを含む。任意に、タンパク質スラリーは、９０％から９５％までの水、１％から１０％までの第３のタンパク質粉末を含む。
タンパク質スラリー中の水の量は、例えば、タンパク質スラリーの総量の９０、９１、９２、９３又は９４％から９１、９２、９３、９４又は９５％までであってもよく、及び、第３のタンパク質粉末は、１、２、３、４、５、６、７、８又は９％から２、３、４、５、６、７、８、９又は１０％までであってもよい。
一例では、タンパク質スラリーの固相は６％、液体は９４％である。一例では、タンパク質スラリーは５％の固相と９５％の水を含み、固相は６５％のタンパク質、１０％の脂肪、２５％のミネラル及び繊維を含む。最良の結果が前述の範囲で得られることが理解されうる。更に、より多量の水を含むタンパク質スラリーは水っぽくなりすぎて、最終製品の肉のような食感を得ることができない。また、タンパク質粉末が多量に存在する場合、タンパク質スラリーは処理するためには濃すぎる。

任意に、第３のタンパク質粉末は、粉末形態の他のタンパク質を含む。第３のタンパク質粉末は、その構造的及び／又は機能的特徴の点で第１のタンパク質粉末とは異なっていてもよい。例えば、第３のタンパク質粉末は、第１のタンパク質粉末が適切に機能するために必要な酵素であってもよい。

任意に、第１のタンパク質粉末及び第３のタンパク質粉末から選択される少なくとも１つは、ＶＴＴ－Ｅ－１９３５８５又はその誘導体として寄託された分離細菌株を含む。前記単離された細菌株又はその誘導体は、典型的にはグラム陰性細菌（グラム染色法で使用されるクリスタルバイオレット染色を保持しない）である。前記単離された細菌株又はその誘導体は遺伝的に安定であり、最適条件からストレス条件に至るまでの広範囲のプロセス条件で長期にわたって増殖できることが理解されうる。
本書で使用する「遺伝的に安定」という用語は、変化に抵抗し、複数世代又は細胞分裂にわたって、理想的には数百から数千の細胞分裂にわたって、その遺伝子型を維持する種又は株／単離体の特徴を指す。
場合により、前記単離細菌株又はその誘導体は、エネルギー源として水素ガスを利用し、炭素源として二酸化炭素を利用する。有益なことに、前記菌株又はその誘導体は、鉄及びビタミンＢ１２を含む。
更に、前記菌株又はその誘導体から得られる最終製品は、マメの異臭がなく、したがって風味付けが容易である。おそらく、最終製品にはうま味（つまり、香ばしい、又は「肉のような」）風味が含まれている可能性がある。

任意に、粉末混合物は、プレコンディショナー、フラワーミキサー、二軸押出機のうちの少なくとも１つから選択されるミキサー内で混合される。第１のタンパク質粉末、液体、及びＮａＣｌを混合して、それらの均質な混合物を得ることが理解されうる。更に、前述の成分を混合すると、第１のタンパク質粉末による高い水分保持が保証され、より柔らかく一貫した最終製品が可能になる。
プレコンディショナーは、乾燥成分を加熱、水和し、均一に混合して、例えば押出成形などのさらなる加工のための前処理製品を生成するミキサーである。フラワーミキサーを使用すると、大量の生地を混合することができる。フラワーミキサーは、例えば小麦粉を使用して生地をこねるのに使用される標準的なキッチン機器である。
二軸押出機は、典型的には、材料を通過させて、押出機から押し出される最終製品に形状又は所望の断面を与えるために使用される、規定された（又は固定された）断面を有するシステムである。この点において、押出機は、（通過する材料と押出機との間の）摩擦と、摩擦の結果として発生する圧力による熱を利用して、最終製品を成形する。通常、二軸押出機は、密閉された固定バレル内のシャフト上に配置された２本の共回転スクリューで構成される。具体的には、二軸押出機は、高粘度で剛性の高い混合物を混合しながら押し出すのに適している。

更に、この方法は、高水分押出により粉末混合物を押出すことを含む。本書で使用する「押出」という用語は、食品などの材料を、スライス、ブロック、小片、立方体などの一定の断面（所望の形状）の製品に成形するプロセスを指す。
この点に関して、材料は、所定の押出機に接続された所望の断面のダイ（つまり、必要な形状を作り出すように設計された多孔板）に押し込まれ、圧縮応力とせん断応力を受ける。
本書で使用される「高水分押出成形」という用語は、高水分肉類似物（ＨＭＭＡ）などの高水分製品の製造によく使用される熱機械的調理プロセスを指す。典型的には、高水分押出プロセスでは、押出される材料の連続的な混合、混練、及び成形が容易になる。
この点に関して、高水分押出成形は、ＨＭＭＡを製造するためにバレルの加熱及びスクリュー（上述の標準的な二軸スクリュー押出機など）のせん断を利用する高水分押出機を使用して実行される。あるいは、粉末混合物は、乾式押出成形を使用して押出成形することもできる。

ＨＭＭＡは、典型的には、水分含有量が約４０％～７０％で、肉のような食感と口当たりを模倣する。更に、ＨＭＭＡは、例えば肉の繊維に似たフィブリル構造を示す場合がある。有益なことに、ＨＭＭＡは、低水分押出プロセスを使用して製造される従来の組織化植物性タンパク質（ＴＶＰ）と比較して、はるかに改善された繊維質で組織化された肉類似物を提供する。
更に、ＨＭＭＡをスパイス、栄養素、医薬品などの他の成分と混合して、ＨＭＭＡの栄養成分及び風味を強化することもできる。更に、高水分押出成形を使用して乾燥バイオマスから製造されたＨＭＭＡは、粉末自体のエンドトキシンレベルと比較して、劇的に低いエンドトキシンレベルを示した。高水分押出は、典型的にはＨＭＭＡ内のエンドトキシンを＞４０００ＥＵ／ｇから＜０．５ＥＵ／ｇに減少する。更に、下流処理操作を経ずに生成されたタンパク質粉末の高水分押出は、エンドトキシン反応を示さないＨＭＭＡをもたらした。

任意に、次のパラメータを使用して高水分押出が実行される。
－ １．０Ｎｍから１．３Ｎｍまでのトルク、
－ １５バールから最大１８バールまでのダイ圧力、
－ １４０℃～１６０℃のダイ温度、及び、
－ １３５℃～１５５℃の融解温度。

これに関して、本書で使用される「トルク」という用語は、典型的には、押出プロセス中に噛み合うシャフトを共回転させるシャフト（その上にスクリューがロードされる）間の回転力（すなわち、ねじり力）である。任意に、トルクは、例えば、１．０、１．１又は１．２Ｎｍ（ニュートンメートルの略称）から１．１、１．２又は１．３Ｎｍまでであってもよい。
本書で使用する「ダイ圧力」という用語は、典型的には、ダイに結合された押出機のフロントエンドで生成される圧力である。ダイ圧力は、例えば、１５、１６又は１７バールから１６、１７又は１８バールまでであってもよい。
本書で使用する「ダイ温度」という用語は、典型的には、ダイ圧力の結果としてのダイの第１の端部の温度である。ダイ温度は、例えば、１４０、１４５、１５０又は１５５℃から１４５、１５０、１５５又は１６０℃までであってよい。
本書で使用する「融解温度」という用語は、典型的には製品が融解し始める温度である。溶融温度は通常、金型の圧力とともに上昇する。融解温度は、例えば、１３５、１４０、１４５又は１５０℃から１４０、１４５、１５０又は１５５℃までであってよい。
一例では、高水分押出は、トルク１．２Ｎｍ、ダイ圧力１４バール、ダイ温度１６０℃、及び溶融温度１５１℃で、少なくとも５分間実施される。特に、高いダイ温度と高い溶融温度は、繊維状のＨＭＭＡを生成する。最終製品の均一性を保証するために、所望の製品に基づいて前述の条件を制御できることが理解されうる。

更に有益なことに、高水分押出は、投入された粉末混合物を受け取り、肉のような食感、補助的なタンパク質及び／又は栄養素の添加の結果としての追加の栄養素、及び／又は、可溶性繊維を加えた結果としてのより高い消化性を有する最終製品（すなわち、ＨＭＭＡ）を押し出す。これまでに開示した肉類似物の製造方法のステップは、異なる品質の最終製品を製造するために（追加又は省略によって）変更できることが理解されうる。たとえば、ヒトによるより高い消化率を示すＨＭＭＡを生成するために、インキュベーションと均質化のステップを省略することもできる。更に、上記例において、可溶性繊維の添加により、上記肉類似物の望ましさは更に高まる。

押出により微生物の細胞壁が破壊され、消化率が向上することが理解されうる。任意に、粉末混合物を押し出すと、消化に不可欠なアミノ酸スコア（ＤＩＡＡＳ）が向上することが示されている。ＤＩＡＡＳの変化は表１に示すよう、０．２２から０．７９に改善された。
示されているように、インキュベートされておらず、均質化されていない粉末混合物は、ＤＩＡＡＳ０．２２、タンパク質消化率３９と説明されるように消化率が低下しているが、押出物はＤＩＡＡＳ０．７９、タンパク質消化率６９と説明されるように、消化率の向上を示している。ＦＡＯの推奨によれば、ＤＩＡＡＳが０．７５未満の場合、タンパク質の品質は低いことが理解されうる。

表１ タンパク質消化率スコア

任意に、この方法は、混合する前に、少なくとも１つの第２のタンパク質粉末及び少なくとも１つの可溶性繊維から選択される少なくとも１つを粉末混合物に添加することを更に含む。本書において使用される「第２のタンパク質粉末」とは、例えば植物由来のタンパク質を脱水（又は粉末化）したものをいう。第２のタンパク質粉末は典型的には食用植物分離物を含むことが理解されうる。
第２のタンパク質粉末は一般に、微生物タンパク質のみから得られるものではない総合的なタンパク質カラムを提供することを目的とする。
更に、第２のタンパク質粉末を添加すると、粉末混合物の結合性が向上し、最終製品の均一性が保証される。

任意に、少なくとも１つの第２のタンパク質粉末は、エンドウ分離物粉末、小麦グルテン粉末、バイタル小麦グルテン粉末、大豆タンパク質濃縮粉末、大豆分離物粉末のうちの少なくとも１つであるように選択される。最終製品の構造は、前述の少なくとも１つの第２のタンパク質粉末を使用するとより良好になることが理解されうる。更に、前述の少なくとも１つの第２のタンパク質粉末は、最終製品にタンパク質、鉄などのミネラル、弾力性などを更に補う。

任意に、粉末混合物の総重量は、
－ ２０％～４０％までの第１のタンパク質粉末、
－ ２０％～４０％までの少なくとも１つの第２のタンパク質粉末、
－ ２０％～４０％までの水、
－ ０．５％～１．５％までのＮａＣｌ、及び
－ ２％～４％までの少なくとも１つの可溶性繊維、を含む。

これに関して、場合により、第１のタンパク質粉末及び第２のタンパク質粉末のそれぞれは、例えば粉末混合物の２０、２５、２０又は３５％から２５、２０、２５又は４０％であってもよい。任意に、第１のタンパク質粉末と第２のタンパク質粉末は合わせて粉末混合物の６４．０～６４．５％を構成する。
任意に、水は、例えば、粉末混合物の２０、２５、２０又は３５％から２５、２０、２５又は４０％まで、好ましくは３０％であってもよい。任意に、ＮａＣｌは、例えば、粉末混合物の０．５、０．７、０．９、１．１又は１．３％から０．７、０．９、１．１、１．３又は１．５％まで、好ましくは０．５、０．６、０．７、０．８又は０．９から０．６、０．７、０．８％、０．９又は１．０％であってもよい。
任意に、少なくとも１つの可溶性繊維は、例えば粉末混合物の４．０、４．５、５．０又は５．５％から４．５、５．０、５．５又は６．０％まで、好ましくは５％であってもよい。任意に、少なくとも１つの可溶性繊維はペクチンである。より任意に、ペクチンは、リンゴ、柑橘類の果物及び野菜などから得られる。ペクチンを使用すると、最終製品の構造がより良くなることが理解されうる。

更に、この方法は、押し出された混合物を切断することを含む。
押し出された混合物は、より小さなブロック又は断片に切断することによって回収される。これに関して、各切断は、押出機の端部に配置されたダイに垂直な方向に沿ったカッターの単一の移動によって達成され得る。
シングルカットにより、さらなる使用のために押し出された混合物のブロックが明らかに除去されることが理解されうる。有益なことに、ダイに垂直な断面に沿って切断を行うと、そのようにして製造された押出混合物の品質と構造が確実に保持される。続いて、押出された混合物のブロックを回収し、所望の生成物、すなわちＨＭＭＡを製造するために層状にすることができる。

更に、この方法は、押出された混合物を冷却することを含む。押出された混合物は本質的に高温、例えば室温以上の温度を有することが理解されうる。したがって、押出混合物の貯蔵寿命を延ばすために、当業者に知られている任意の適切な方法で押出混合物を冷却する。

任意に、冷却された押出混合物は、端部が真空にされて密封された缶又はパウチパケットなどの容器に保管される。有益なことに、押出された混合物を冷却して保管すると、押出された混合物の酸化と侵入が防止される。

任意に、この方法は、押出された混合物を凍結することを更に含む。任意に、押し出された混合物は－９．５℃未満で凍結される。有益なことに、押し出された混合物を凍結すると、製品の保存寿命が更に長くなる。更に、押出混合物を凍結することにより、様々な病原菌による押出混合物の侵入が防止される。

（図面の詳細な説明）
図１を参照すると、本開示の一実施形態による肉類似食品成分を製造する方法のステップを示すフローチャート１００が示されている。下流処理１０２は、第１のタンパク質粉末を製造するステップを含む。ステップ１０４では、細菌細胞を培養してバイオマスを得る。ステップ１０６では、バイオマスの液相と固相が分離される。ステップ１０８では、液相を除去することによってバイオマスが濃縮される。ステップ１１０では、バイオマスを乾燥させて第１のタンパク質粉末を得る。

ステップ１１２では、第１のタンパク質粉末を液体及びＮａＣｌと混合して粉末混合物を得る。ステップ１１４では、粉末混合物が高水分押出成形により押出される。ステップ１１６では、押し出された混合物が切断される。ステップ１１８で、押し出された混合物が冷却される。

ステップ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６及び１１８は単なる例示であり、１つ又は複数のステップが追加される、１つ又は複数のステップが削除される、又は１つ又は複数のステップが異なる順序で提供される他の代替案も、本特許請求の範囲から逸脱することなく提供することができる。

当業者であれば、図１は明確にするための単なる例であり、本特許請求の範囲を不当に限定するものではないことを理解しうる。
当業者であれば、本開示の実施形態の多くの変形、代替、及び修正を認識するであろう。
一例では、ステップ１０２、１０４、１０６、及び１０８で説明されるプロセスは、最終製品、すなわち肉類似食品成分を提供するために異なる順序に従って行われてもよい。

図２、３及び４を参照すると、本開示のさまざまな実施形態による肉類似食品成分（以下、高水分肉類似体（ＨＭＭＡ）と呼ぶ）の上流及び下流処理を示すフローチャート２００、３００及び４００がそれぞれ示されている。
図２及び３において、細菌細胞はバイオリアクター培養に供される。バイオリアクター培養では、細菌細胞に二酸化炭素ガス、酸素ガス、水素ガス、及び増殖培地を供給する必要がある。また、水を電気で電気分解すると酸素ガスと水素ガスが得られる。
この水は更に、水酸化アンモニウム、主要栄養素及び微量栄養素を更に含む増殖培地を調製するために使用され、その後滅菌される。バイオリアクター培養は、細菌細胞の増殖を促進してバイオマスの高い細胞密度を有する所定の条件で実行されることが理解されうる。バイオリアクター培養中に、水性ガス及び過剰酸素ガスが大気中に放出されるか、又は必要に応じて再利用されることが理解されうる。

バイオリアクター培養中にバイオマスの所望の高い細胞密度を達成した後、バイオマスは、例えば熱交換器内で熱処理（すなわち、インキュベーション）を受ける。続いて、インキュベートされたバイオマスは、バイオマスの固相から液相を分離することによって濃縮される。分離された液相又は上澄みは精製され、水を生成し、その中のエンドトキシンを除去するために再利用される。バイオマスの固相又は細胞スラリーは均質化に付される。均質化されたバイオマスはドラム乾燥にかけられ、乾燥プロセス中に除去された水蒸気はその精製に向けられる。
ドラム乾燥から得られる粉末製品は、押出予備混合中に、液体、ＮａＣｌ、少なくとも１つの第２のタンパク質粉末、可溶性繊維などの他の成分と混合される。この場合、合計３００ｇのタンパク質粉末を得るための粉末混合物は、第１のタンパク質粉末及び第２のタンパク質粉末の量は１９２ｇ（すなわち６４％）、水の量は９０ｇ（すなわち３０％）の量、ＮａＣｌの量は３ｇ（すなわち、１％）、リンゴ又は柑橘類から得られる少なくとも１つの可溶性繊維が１５ｇ（すなわち３％）の量で含まれる。押出予備混合から得られた小麦粉混合物を高水分押出（又は湿式押出）に供して、押出製品である高水分肉類似体（又はＨＭＭＡ）を得る。ＨＭＭＡはブロック又は小さな断片に切断される。ＨＭＭＡは、保存寿命を延ばすために、任意に調味料と混合し、冷却又は冷凍することができる。

また、図３に示すように、細胞スラリーを水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）などのｐＨ調整剤と混合して、細胞スラリーのｐＨを７．４～８．０の範囲にする。ｐＨ値が７．０より低い場合、押出製品は押出時に肉のような食感を提供できないことが理解されうる。更に、押出予備混合は、粉末製品とＮａＣｌのみを混合することからなる。

更に、図４に示すように、バイオリアクター培養からバイオマスを回収した後、熱処理を行わず、均質化を省略して細胞スラリーを直接ドラム乾燥する。この場合、粉末混合物は、第１のタンパク質粉末及び第２のタンパク質粉末の量は１２０ｇ（すなわち７０％）、水の量は５１ｇ（すなわち３０％）で含み、合計１７１ｇのタンパク質粉末が得られる。更に、押出予備混合は、粉末製品と水のみを混合することからなる。

本特許請求の範囲によって規定される本開示の範囲から逸脱することなく、上記で説明された本開示の実施形態に対する修正が可能である。本開示を記載及び特許請求するために使用される「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「組み込む（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｅ）」、「である（ｉｓ）」等の表現は、非排他的な方法で解釈されること、すなわち、明示的に記載されていない項目、成分又は要素も存在することを可能にすることを意図している。単数形への言及はまた、複数形に関連すると解釈されるべきである。

Claims (16)

1. 肉類似食品成分を製造する方法であって、該方法は、
   － 下流処理であって、
   － 細菌バイオマスを取得するための菌細胞の培養と、
   － バイオマスの液相と固相との分離と、
   － 液相を除去することによるバイオマスの濃縮と、及び、
   － 第１のタンパク質粉末を得るためのバイオマスの乾燥と、を含む下流処理と、
   － 粉末混合物を得るための第１のタンパク質粉末と液体及びＮａＣｌとの混合と、
   － 高水分押出による粉末混合物の押出しと、
   － 押出された混合物の切断と、及び、
   － 押出された混合物の冷却と、を含む。
2. 更に、前記押出された混合物の凍結を含む請求項１に記載の方法。
3. 混合の前に、少なくとも１つの第２のタンパク質粉末及び少なくとも１つの可溶性繊維から選択される少なくとも１つを粉末混合物に添加することを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記粉末混合物の総重量には、
   － ２０％～４０％までの第１のタンパク質粉末、
   － ２０％～４０％までの少なくとも１つの第２のタンパク質粉末、
   － ２０％～４０％までの水、
   － ０．５％～１．５％までのＮａＣｌ、及び、
   － ２％～４％までの少なくとも１つの可溶性繊維、を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つの第２のタンパク質粉末が、エンドウ分離物粉末、小麦グルテン粉末、バイタル小麦グルテン粉末、大豆タンパク質濃縮粉末、大豆分離物粉末のうちの少なくとも１つであるように選択される、請求項２～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記粉末混合物が、プレコンディショナー、フラワーミキサー、二軸押出機のうちの少なくとも１つから選択されるミキサー内で混合される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 高水分押出が以下のパラメータを使用して実行される請求項１～６のいずれか一項に記載の方法、
   － １．０Ｎｍから１．３Ｎｍまでのトルク、
   － １５バールから最大１８バールまでのダイ圧力、
   － １４０℃～１６０℃のダイ温度、及び
   － １３５℃～１５５℃の融解温度。
8. 前記液体は、水、タンパク質スラリーのうちの少なくとも１つであるように選択される請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記タンパク質スラリーが、９０％～９５％の水と、１％～１０％の第３のタンパク質粉末とを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１のタンパク質粉末及び第３タンパク質粉末から選択される少なくとも１つが、ＶＴＴ－Ｅ－１９３５８５として寄託された単離細菌株又はその誘導体を含む、請求項１～８又は９のいずれかに記載の方法。
11. 前記下流処理は、前記バイオマスを５５℃から７５℃までの温度で１５分から４０分間までの時間、熱処理してインキュベートすることを更に含む請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記下流処理は、乾燥ステップの前にバイオマスの細菌細胞を均質化するステップを更に含む請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記均質化は、少なくとも１回の実行で８００バールから２０００バールまでの圧力、又は、好ましくは７００バールから１０００バールまでの圧力で実施される請求項１２に記載の方法。
14. ナノ濾過又は限外濾過から選択される少なくとも１つによってバイオマスの均質化された細菌細胞を濾過することを更に含む請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 前記液相の分離又は均質化から選択される少なくとも１つのステップの後に、バイオマスのｐＨを７．４から８．５までに調整するステップを更に含む請求項１２～１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 細菌細胞はガス発酵によって培養され、及び、供給物は、ＣＯ_２、ＣＨ_４、Ｈ_２、Ｏ_２、ＮＨ_３から選択される少なくとも１つ、少なくとも１つのミネラルを含む請求項１２～１５のいずれか一項に記載の方法。