JP6980283B2 - タンパク質含有材料バイオマス及び生産方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2016年1月27日出願の米国特許出願第62/287,837号の米国特許法第119条(e)に基づく優先権の利益を主張し、当該文献の全内容は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。2016年1月25日出願の米国特許出願第15/005,695号もまた、すべての表、図、及び特許請求の範囲を含めた全体が、参照によって本出願に組み込まれる。
本発明は、バイオマスに由来するタンパク質含有材料、及びその生産方法に関する。
タンパク質は、必須栄養成分であり、タンパク質豊富な材料は、栄養素含量を増加させるためにさまざまな種類の食品に添加されることが多い。タンパク質材料の現在の供給源には、さまざまな穀物及び動物供給源が含まれるが、その利用可能性は、著しい季節変動にさらされることが多く、食品製造業者によるその商業的使用を制限するものとなっている。タンパク質生産に対する穀物ベースの解決策はまた、別の方法ではより良好に利用されたであろう生産性の高い土地及び水資源を大量に消費する。こうした供給源が、必要な量の持続可能なタンパク質供給物を供給する能力にも限界がある。増える人類への供給及び家畜の餌としての供給の両方のために、さらなるより信頼できるタンパク質供給源が必要とされている。
[本発明1001]
細胞バイオマスに由来し、すべての必須アミノ酸について0.88以上の未補正制限アミノ酸スコアを有する、タンパク質組成物。
[本発明1002]
前記バイオマスが藻類に由来する、本発明1001のタンパク質組成物。
[本発明1003]
前記藻類が従属栄養性の藻類である、本発明1002のタンパク質組成物。
[本発明1004]
すべての必須アミノ酸について0.94超の未補正制限アミノ酸スコアを有する、本発明1001のタンパク質組成物。
[本発明1005]
すべての必須アミノ酸について1.0超の未補正制限アミノ酸スコアを有する、本発明1004のタンパク質組成物。
[本発明1006]
総タンパク質量の3.5%以上の量のpheと、総タンパク質量の2.75%以上の量のtyrとを含む、本発明1001のタンパク質組成物。
[本発明1007]
タンパク質含量が65%超である、本発明1003のタンパク質組成物。
[本発明1008]
脂質含量が10%未満である、本発明1007のタンパク質組成物。
[本発明1009]
脂質含量が2%未満である、本発明1008のタンパク質組成物。
[本発明1010]
灰分含量が8%未満である、本発明1009のタンパク質組成物。
[本発明1011]
必須アミノ酸の含量が、総タンパク質量の35%超である、本発明1001のタンパク質組成物。
[本発明1012]
分岐鎖アミノ酸の含量が、総タンパク質量の16%超である、本発明1001のタンパク質組成物。
[本発明1013]
(a)総タンパク質量の5.5%超の量のロイシンと、
(b)総タンパク質量の3.0%超の量のイソロイシンと、
(c)総タンパク質量の20%未満の量のグルタミン酸と、
(d)総タンパク質量の5.5%超の量のリジンと、
(e)総タンパク質量の4.5%超の量のバリンと
を含む、本発明1001のタンパク質組成物。
[本発明1014]
(a)総タンパク質量の6%超の量のロイシンと、
(b)総タンパク質量の6%超の量のリジンと、
(c)総タンパク質量の15%未満の量のグルタミン酸と
を含む、本発明1013のタンパク質組成物。
[本発明1015]
ヒトにとって許容可能な感覚刺激的な味及び匂い特性を有する、本発明1003のタンパク質組成物。
[本発明1016]
大豆と少なくとも同等の感覚刺激的な味及び匂い特性を有する、本発明1015のタンパク質組成物。
[本発明1017]
前記従属栄養性の藻類が、ラビリンチュラ(Labyrinthulomycetes)綱に由来する、本発明1003のタンパク質組成物。
[本発明1018]
単一の供給源に由来する、本発明1017のタンパク質組成物。
[本発明1019]
ピーナッツ、乳、大豆、木の実、卵、乳清、小麦、魚、甲殻類、またはエンドウ豆に由来するヒトアレルゲンを、前記特定のヒトアレルゲンについての最小毒性量(lowest observed adverse effect level)以上は含まない、本発明1017のタンパク質組成物。
[本発明1020]
前記ラビリンチュラが、ヤブレツボカビ(Thraustochytrium)、オーランチオキトリウム(Aurantiochytrium)、及びシゾキトリウム(Schizochytrium)からなる群から選択される、本発明1017のタンパク質組成物。
[本発明1021]
前記ラビリンチュラがオーランチオキトリウムである、本発明1018のタンパク質組成物。
[本発明1022]
(a)限定培地において細胞バイオマスを培養する段階と、
(b)前記バイオマスを脱脂する段階と、
(c)前記脱脂バイオマスのpHを4.5未満の低下したpHへと調整し、前記バイオマスのpHを前記低下したpHで少なくとも10分間保持することによって、前記脱脂バイオマスを酸性条件に曝露する段階と、
(d)少なくとも0.88のUCLAAスコアを備えるタンパク質組成物を収集する段階と
を含む、タンパク質組成物の生産方法。
[本発明1023]
前記脱脂バイオマスを酸性条件に曝露する段階が、前記バイオマスを約3.5のpHに曝露することを含み、前記pHが約30分間保持される、本発明1022の方法。
[本発明1024]
前記細胞バイオマスが藻類バイオマスである、本発明1022の方法。
[本発明1025]
前記藻類バイオマスが、ラビリンチュラ綱の生物に由来する、本発明1024の方法。
[本発明1026]
前記タンパク質組成物が、ヒトにとって許容可能な感覚刺激的な味及び匂い特性を有する、本発明1022の方法。
[本発明1027]
前記タンパク質組成物が、少なくとも75%w/wのタンパク質と、5%w/w未満の脂質含量とを含む、本発明1025の方法。
[本発明1028]
細胞バイオマスに由来し、ヒトにとって許容可能な感覚刺激特性を有する、タンパク質組成物。
[本発明1029]
細胞バイオマスに由来し、ヒトにとって許容可能な感覚刺激特性を有する、本発明1028のタンパク質組成物。
[本発明1030]
すべての必須アミノ酸について0.88以上の未補正制限アミノ酸スコアを有する、本発明1029のタンパク質組成物。
近似分析は、食物原料の栄養価の尺度であり、化合物の化学特性に基づいて食物原料を6つのカテゴリーに分けることを含む。近似分析は、一般に、動物による消化を再現し、食物原料のエネルギー及び栄養素含量を報告する。6つのカテゴリーは、1.水分、2.灰分、3.粗タンパク質(またはケルダールタンパク質)、4.粗脂質、5.粗繊維、及び6.消化性炭水化物(または窒素非含有抽出物)である。
本発明のタンパク質材料が得られるバイオマスの生産に有用な藻類または微生物は、さまざまなものであり得、所望のタンパク質含有生産物を生産する任意の藻類または微生物であり得る。いくつかの実施形態では、生物は、藻類(「ツボカビ」として分類されるものを含む)、微細藻類、シアノバクテリア、ケルプ、または海藻であり得る。生物は、光合成性もしくは光栄養性もしくは従属栄養性、またはそれらの組み合わせであり得る。生物は、天然起源のものであり得るか、またはタンパク質含量が増加するようにもしくは何らかの他の望ましい特徴を有するように操作することができる。さまざまな実施形態において、本発明において利用されるバイオマスは、微生物供給源もしくは藻類供給源(例えば、ツボカビバイオマス)、または任意の適切な供給源に由来し得る。異なる実施形態では、多くの属及び種の藻類、及び/またはシアノバクテリア、ケルプ、及び海藻を使用することができ、単なるいくつかの例としては、アルスロスピラ(Arthrospira)属、スピルリナ属、コエラストルム(Coelastrum)属(例えば、プロボスシデウム(proboscideum))のもの、大型海藻、例えば、パルマリア(Palmaria)属(例えば、パルマタ(palmata))(ダルス(Dulse)とも呼ばれる)、アマノリ(Porphyra)属(スリーブハック(Sleabhac))、褐藻綱(Phaeophyceae)、紅藻網(Rhodophyceae)、緑藻綱(Chlorophyceae)のもの、シアノバクテリア門(Cyanobacteria)、珪藻綱(Bacillariophyta)、及び渦鞭毛藻綱(Dinophyceae)がある。藻類は、微細藻類(植物プランクトン、微小植物、プランクトン藻類)または大型海藻であり得る。本発明において有用な微細藻類の例には、限定はされないが、アクナンテス(Achnanthes)、アンフィプロラ(Amphiprora)、アンフォラ(Amphora)、アンキストロデスムス(Ankistrodesmus)、アステロモナス(Asteromonas)、ボエケロヴィア(Boekelovia)、ボリドモナス(Bolidomonas)、ボロジネラ(Borodinella)、フウセンモ(Botrydium)、ボトリオコッカス(Botryococcus)、ブラクテオコッカス(Bracteococcus)、キートケロス(Chaetoceros)、カルテリア(Carteria)、クラミドモナス(Chlamydomonas)、クロロコックム(Chlorococcum)、クロロゴニウム(Chlorogonium)、クロレラ(例えば、クロレラ・ピレノイドサ(Chlorella pyrenoidosa)、C.ケッセレリ(kessleri)、C.ブルガリス(vulgaris)、C.プロトセコイデス(protothecoides))、クロオモナス(Chroomonas)、クリソスファエラ(Chrysosphaera)、クリコスファエラ(Cricosphaera)、クリプセコジニウム(Crypthecodinium)の1種、クリプトモナス(Cryptomonas)、キクロテラ(Cyclotella)、ドナリエラ(Dunaliella)、エリプソイドン(Ellipsoidon)、エミリアニア(Emiliania)、エレモスファエラ(Eremosphaera)、エルノデスミウス(Ernodesmius)、ユーグレナ(Euglena)、ユースティグマトス(Eustigmatos)、フランセイア(Franceia)、フラギラリア(Fragilaria)、フラジラリオプシス(Fragilariopsis)、ガルディエリア(Galdieria)の1種、グロエオサムニオン(Gloeothamnion)、ヘマトコッカス(Haematococcus)(例えば、プルビアリス(pluvialis))、ハロカフェテリア(Halocafeteria)、ハンチア(Hantzschia)、ヘテロシグマ(Heterosigma)、ヒメノモナス(Hymenomonas)、イソクリシス(Isochrysis)、レポキンクリス(Lepocinclis)、ミクラクチニウム(Micractinium)、モノダス(Monodus)、モノラフィディウム(Monoraphidium)、ナンノクロリス(Nannochloris)、ナンノクロロプシス(Nannochloropsis)、ナビクラ(Navicula)、ネオクロリス(Neochloris)、ネフロクロリス(Nephrochloris)、ネフロセルミス(Nephroselmis)、ニッチア(Nitzschia)、オクロモナス(Ochromonas)、サヤミドロ(Oedogonium)、オオキスティス(Oocystis)、オストレオコッカス(Ostreococcus)、パラクロレラ(Parachlorella)、パリエトクロリス(Parietochloris)、パスケリア(Pascheria)、パブロバ(Pavlova)、ペラゴモナス(Pelagomonas)、フェオダクチラム(Phaeodactylum)、ファガス(Phagus)、ピコクロラム(Picochlorum)、プラチモナス(Platymonas)、プレウロクリシス(Pleurochrysis)、プレウロコッカス(Pleurococcus)、チノリモ(Porphyridium)、プロトテカ(Prototheca)、シュードクロレラ(Pseudochlorella)、シュードネオクロリス(Pseudoneochloris)、シュードスタウラストラム(Pseudostaurastrum)、ピラミモナス(Pyramimonas)、ピロボツリス(Pyrobotrys)、イカダモ(Scenedesmus)(例えば、オブリクウス(obliquus))、シゾクラミデラ(Schizochlamydella)、スケレトネマ(Skeletonema)、アオミドロ(Spyrogyra)、スティココッカス(Stichococcus)、テトラクロレラ(Tetrachlorella)、テトラセルミス(Tetraselmis)、タラシオシラ(Thalassiosira)、トリボネマ(Tribonema)、フシナシミドロ(Vaucheria)、ビリジエラ(Viridiella)、ビスケリア(Vischeria)、及びボルボックス(Volvox)が含まれる。
本発明のタンパク質性の食物もしくは食物原料またはタンパク質組成物はいずれも、ヒトまたは動物にとって許容可能である感覚刺激的な味及び匂い特性を有し得る。許容可能な特性は、乳清もしくはエンドウ豆もしくは大豆などの標準タンパク質、または別の適切な標準タンパク質との比較において評価することができる。官能評価において評価されたときに標準品に近い(もしくはほぼ同じくらい良好な)、標準品に匹敵する、標準品と同等の、または標準品より良好な味及び匂い特性を有するタンパク質組成物は、許容可能な特性を有すると考えられる。タンパク質組成物は、標準品の感覚刺激特性に近いかまたはそれと同様であるならば、標準品に匹敵するものである。組成物が許容可能な感覚刺激特性を有するということは、その組成物が、特別な目的のために組成物を消費し、その目的の達成のためには幾分かの不快な感覚刺激特性に耐えることを厭わないニッチな消費者にとってだけなく、より広く一般的な栄養目的でも、食物または食物原料としての使用に適していることも示す。例えば、いくつかの藻類組成物は、特別な目的ではニッチな消費者によって消費されるが、こうした組成物は、感覚刺激的な味及び匂い特性が劣っており、消費者にとって一般的な食物または食物原料として広く魅力的なものではない。したがって、そのような組成物は、感覚刺激的に許容可能ではない。
いくつかの実施形態では、本発明のタンパク質材料は、限定培地においてバイオマスをインキュベートまたは発酵して細胞バイオマスを生産することによって生産される。富栄養増殖培地は、典型的には、酵母エキス及びペプトンなどの大量の有機窒素を有する。限定培地は、有機窒素を含む成分を低減または除去することによって得られる。さまざまな実施形態において、限定培地は、デキストロース、及び塩(硫酸アンモニウム、塩化ナトリウムなど)、及び微量金属を含む。限定培地の具体的な組成は用途に応じて異なり得ることを当業者であれば容易に認識するであろう。限定培地における増殖の実施及び本明細書に記載の方法の実施によって、より栄養的にバランスのとれたタンパク質生産物を微生物バイオマスまたは藻類バイオマスから得ることができる。限定培地は、例えば、窒素塩などの無機窒素を含み得る。以下に記載して提供される下記の成分の1つまたは複数を使用してさまざまな限定培地を作製することができる。
食物または食物原料の別の重要な感覚刺激的側面は色である。食物または食物原料の色は、消費者の視点から、食物または食物原料としてのその望ましさと関係する重要な品質である。本発明のタンパク質組成物は、食品色見本で主に白またはベージュの色を有する。1つの実施形態では、タンパク質組成物は、食品(例えば、粉乳)向けの標準的な色見本によって決定すると、白またはベージュであるが、他の実施形態では、標準的な色見本で、白またはベージュから濃淡が1段階または2段階または3段階または4段階離れた範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、乳清の色の標準見本100番を使用することができる。色は、均一な色でもあり得る。しかしながら、当業者であれば、食物の色を評価するために本発明においても使用することができる、American Dairy Products Instituteによって刊行されるものなどの他の適切な色標準を認識するであろう。いくつかの実施形態では、明らかに黄色がかった色または緑色がかった色は、許容可能な色ではない。
選択されるバイオマスは、選択されるバイオマスの種類に望ましい発酵のブロス及び条件において発酵させることができる。発酵の後、1つまたは複数のペレット洗浄段階を実施することができる。機械的均質化段階を実施することもできる。この段階は、例えば、ビーズミル処理またはボールミル処理によって行うことができるが、他の形態の機械的均質化を使用することもできる。機械的均質化のいくつかの例には、限定はされないが、破砕、剪断(例えば、ブレンダーにおいて)、ローター−ステーターの使用、ダウンス型ホモジナイザー、フレンチプレスの使用、ボルテクサービーズビーティング(vortexer bead beating)、または超音波処理などの衝撃法でさえ含まれる。バイオマスの均質化には、複数の方法を使用することができる。
本発明の方法は、本発明のタンパク質組成物の生産に有用である。微生物バイオマス供給源及び藻類バイオマス供給源は、望ましくない感覚刺激的な味及び匂い特性を有しており、これによって食物または食物原料としてのそれらの使用が大幅に制限されている。本明細書に記載の方法では、望ましくない感覚刺激特性を有するバイオマス供給源に由来するタンパク質材料を、ヒト及び動物にとって許容可能な感覚刺激特性を有するタンパク質組成物へと変換することが可能になる。
いくつかの実施形態では、方法は、1つまたは複数の機械的均質化段階または混合段階を含み、こうした均質化段階または混合段階は、(限定はされないが)ビーズミル処理または他の高剪断混合(例えば、ROTOSTAT(登録商標)混合機)または乳化を含み得る。これは、(任意選択の)水洗浄または溶媒洗浄の前または後、及び低温殺菌段階の前または後に、バイオマスに対して行うことができる。均質化段階は、少なくとも5分間、または少なくとも10分間、または少なくとも15分間、または少なくとも20分間実施することができる。均質化段階は、乳濁液、懸濁液、またはリオゾル(lyosol)の生成を含み得ると共に、液体担体内でより均等に分散した小型粒子を提供するための粒子のサイズ減少及び分散を含み得る。均質化によって、より均一なまたは「均質化された」組成物、例えば混合物のより一貫した粒子サイズ及び/または粘性が得られる。こうした1つまたは複数の段階は、均質化または混合の(任意選択の)追加段階のための遠心分離の段階及び(任意選択の)緩衝液または溶媒における再懸濁の段階が後に続くことができるか、または当該遠心分離の段階及び(任意選択の)緩衝液または溶媒における再懸濁の段階を間に挟むことができる。他の機械的ストレッサーには、限定はされないが、超音波ホモジナイザーもしくはローター/ステーターホモジナイザー、または高速のローターまたはインペラを使用するホモジナイザーが含まれる。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数の酸洗浄段階にバイオマスが供される。酸洗浄段階は、低温殺菌バイオマス及び/または脱脂バイオマスに対して実施することができる。酸洗浄は、脱脂バイオマスを酸または低下したpHに一定時間曝露することを含み得る。バイオマス、ひいてはバイオマスが含むプロトタンパク質は、溶液、懸濁液、スラリー、または任意の適切な状態で酸洗浄に曝露されることができる。酸洗浄は、水に溶解すると水素イオンを形成する1つまたは複数の無機化合物に由来する任意の適切な無機酸(または適切な有機酸)を利用することができる。例には、限定はされないが、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、塩酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、及び過塩素酸が含まれる。当業者であれば、本発明においても機能する他の無機酸を認識するであろう。脱脂バイオマスは、水と混合することで水性混合物を生じ得る。その後、pHが低下したpHに下がるまで酸溶液(例えば、1Mの硫酸)を混合物にピペットで添加することができる。さまざまな実施形態において、約4.0、または約3.8、または約3.5、または約3.3、または約3.2、または約3.0、または約2.8、または約2.5、または約2.0〜約2.5、または約2.0〜約3.0、または約2.0〜約4.0、または約2.0〜約3.5、または約2.2〜約2.8、または約2.3〜約2.7、または約2.2〜約3.8、または約2.3〜約3.7、または約2.5〜約3.0、または約2.8〜約3.2、または約3.0〜約3.5、または約3.2〜約3.8の低下したpHへとpHを調整することができる。他の実施形態では、約pH4.5未満、または約pH4.0未満、または約pH3.7未満、または約pH3.6未満、または約pH3.5未満、または約pH3.3未満、または約pH3.0未満、または約pH2.7未満、または約pH2.5未満にpHを調整することができる。その後、一定時間、記載のpHで混合物を保持することができる。一定時間またはその一部の時間、混合物を混合または撹拌またはインキュベートすることもできる。一定時間は、少なくとも1分、または少なくとも5分、または少なくとも10分、または少なくとも20分、または少なくとも30分、または約20分、または約30分、または約40分、または1〜15分、または1〜60分、または10〜30分、または10〜40分、または10〜60分、または20〜40分、または20分〜1時間、または10分〜90分、または15分〜45分、または少なくとも1時間、または約1時間、または少なくとも90分、または少なくとも2時間のいずれかであり得る。
酸洗浄段階の後には、1つまたは複数の溶媒洗浄段階が存在し得、こうした溶媒洗浄のそれぞれの後に、ペレットを得るための遠心分離段階及び溶媒における再懸濁が任意選択で続くことができる。溶媒は、溶媒洗浄及び/または脱脂段階について本明細書に記載された任意の適切な溶媒であり得る。酸洗浄後の1つまたは複数の再処理段階または溶媒洗浄段階(実施されるのであれば)の後、タンパク質混合物は、ロータリーエバポレーターにおいて任意選択で乾燥させることでタンパク質濃縮物を作製することができ、こうしたタンパク質濃縮物は、食物または食物原料として利用することができる。
いくつかの実施形態では、タンパク質生産物の生産方法は、1つまたは複数の低温殺菌段階を含み、こうした低温殺菌段階は、生産プロセスの初期に実施することができる。1つの実施形態では、低温殺菌段階(複数可)は、酸洗浄段階(複数可)(実施される場合)の前に実施される。したがって、1つの実施形態では、方法は、バイオマスに対して1つまたは複数の低温殺菌段階を実施することを含み、こうした低温殺菌段階は、バイオマスに対して1つまたは複数の酸洗浄段階を実施する前に実施することができる。記載の順序でこうした段階を実施することによって、リゾリン脂質、遊離脂肪酸、及び二次的脂質酸化生成物の形成を最少にできることが予想外にも発見された。いずれの特定の理論によっても拘束されることを望むものではないが、低温殺菌段階は、細胞のリパーゼを破壊し得、したがって当該リパーゼは、次いで酸化されて不快な味または匂いを与える化合物及び許容不可能な感覚刺激特性を有するタンパク質を形成したであろう、混合物中の脂肪酸または他の脂質の分解には、もはや利用不可能であると考えられる。したがって、こうした段階では、味及び匂いに関して実質的により心地よいタンパク質食物原料が生産される。段階の順序は、低温殺菌段階の後に酸洗浄段階が続くものを含み得る。1つの実施形態では、段階の順序は、低温殺菌段階の後に機械的均質化段階(例えば、ビーズミル処理)が続き、その後に酸洗浄段階が続くものであり得る。本明細書に開示のように追加の段階を追加または除外することができる。
いくつかの実施形態では、バイオマスはプロトタンパク質を含み、プロトタンパク質は、顕著な非タンパク質部分も含むまたは顕著な非タンパク質部分と密接に会合した、タンパク質含有分子であり、こうした非タンパク質部分は、1つまたは複数の脂質部分を含み得る。プロトタンパク質は、微生物によってその天然形態において生産された、本明細書に記載の方法に従って処理される前のタンパク質であり得る。プロトタンパク質は、その天然形態に近く、望ましくないまたは好ましくない感覚刺激的な味及び匂い特性を有し、「嗜好の程度」スケールまたは他の感覚刺激特性評価方法で相対的に低く得点付けされると考えられる。こうした特徴を有するタンパク質をさまざまな藻類及び微生物が生産しており、いくつかの実施形態では、プロトタンパク質は、望ましくない感覚刺激特性を有する藻類タンパク質である。本発明の方法では、プロトタンパク質は、より望ましいまたは許容可能な感覚刺激特性を有しかつかかる特性を評価する方法でプロトタンパク質と比較してより高く得点付けされる、タンパク質含有食物またはタンパク質含有食物原料へと変換される。いずれの特定の理論によっても拘束されることを望むものではないが、プロトタンパク質は、望ましくない感覚刺激的な味及び/または匂い特性を与える脂質成分を含み得ると考えられる。このタンパク質(またはその脂質成分)を除去または破壊することにより、許容可能なまたは望ましい感覚刺激特性への改善をもたらすことができる。プロトタンパク質は、脂質部分に加えて(またはその代わりに)、その望ましくない感覚刺激特性を付与する(または悪化させる)他の分子構成要素または分子部分を有し得る。したがって、本明細書に記載の方法を適用することによって、バイオマスのタンパク質成分は、感覚刺激的に許容可能な本発明のタンパク質組成物へと変換される。
いくつかの実施形態では、本発明は、バイオマスのタンパク質含量を増加させる方法を提供する。いくつかの実施形態では、本発明の生産物は、元のバイオマスと比較してタンパク質濃度が高く、中間色を有し、感覚刺激特性または快不快特性が改善されたタンパク質含有生産物である。さまざまな実施形態において、本発明のプロセスが適用されるタンパク質含有バイオマスは、65%未満、または50〜65%、または40〜70%、または45〜65%、または45〜70%(すべてw/w)のタンパク質含量を有し得、方法の生産物であるタンパク質組成物のタンパク質含量は、65%超、または68%超、または70%超、または72%超、または75%超、または77%超、または80%超、または70〜90%、または65〜90%、または70〜90%、または72〜87%、または75〜85%、または75〜80%である。
1985年のFAO/WHO//UNU提唱の未就学小児(2〜5歳)についてのアミノ酸必要量のパターンを使用することによって、9つの必須アミノ酸にチロシン及びシステインを加えたものについてのアミノ酸比(試験タンパク質1.0g中の必須アミノ酸のmg/参照タンパク質1.0g中の同一アミノ酸のmg)が計算されるべきである(Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation.Energy & Protein Requirements.WHO Tech.Rept.Ser.No.724.World Health Organization,Geneva Switzerland(1985))。図1に示されるこの参照パターンには以下が含まれる(mg/gタンパク質):His(19)、Ileu(28)、Leu(66)、Lys(58)、Met+Cys(25)、Phe+Tyr(63)、Thr(34)、Trp(11)、及びVal(35)。最も小さいアミノ酸比は、アミノ酸スコアと呼ばれる。例えば、インゲンマメ試料は、それぞれ、30.0、42.5、80.4、69.0、21.1、90.5、43.7、8.8、及び50.1mg/gタンパク質のHis、Ile、Leu、Lys、Met+Cys、Phe+Tyr、Thr、Trp、及びValを含んだ。このマメ試料についてのそれぞれのアミノ酸(His、Ile、Leu、Lys、Met+Cys、Phe+Tyr、Thr、Trp、及びVal)比は、1.58、1.52、1.22、1.19、0.84、1.44、1.28、0.80、及び1.43ということになる。したがってこれは、第1制限アミノ酸としてのトリプトファンが有する0.80が未補正アミノ酸スコアという結果になる。
タンパク質の品質及びその吸収傾向は、タンパク質がそれを消費する生物にとって実際にどの程度利用可能であるかということに影響を及ぼすため、すべてのタンパク質が同等のものであるというわけではない。UCLAAは、タンパク質価の有用な尺度である一方で、他の尺度もタンパク質の品質評価に有用である。タンパク質消化吸収率補正アミノ酸スコア(PDCAAS)は、ヒトのアミノ酸必要量とヒトのタンパク質消化能力との両方に基づいてタンパク質の品質を評価する1つの方法である。さまざまな実施形態において、本発明のタンパク質組成物のいずれかは、少なくとも0.60、または少なくとも0.62、または少なくとも0.65、または少なくとも0.67、または少なくとも0.70、または少なくとも0.72、または少なくとも0.75、または少なくとも0.77、または少なくとも0.80のPDCAASスコアを有する。タンパク質組成物のいずれかは、少なくとも0.86、または少なくとも0.88、または少なくとも0.90、または少なくとも0.92、または少なくとも0.94、または少なくとも0.95、または少なくとも0.96のインビトロ消化吸収率値も有し得る。
UCLAAは、タンパク質のグラム当たりのこれらアミノ酸のそれぞれのmgを考慮し、それを国連食糧農業機関(FAO)が2〜5歳の小児に推奨するアミノ酸(mg/g)(例えば、表3に示される)で割ることによって計算され、その結果、アミノ酸のそれぞれについてのUCLAA値が得られる。9つのアミノ酸の中で最も低い計算値が、特定のタンパク質のUCLAAスコアである(但し、述べた通り、必須アミノ酸の一部として、pheとtyrとが共に測定され得、metとcysとが共に測定され得る)。本発明のタンパク質材料のUCLAAスコアは、少なくとも0.85、または少なくとも0.88、または少なくとも0.90、または少なくとも0.92、または少なくとも0.95、または少なくとも1.0、または少なくとも1.02、または少なくとも1.05、または少なくとも1.07、または少なくとも1.10であり得る。本発明のタンパク質材料は、必須アミノ酸のすべてについて1.0超のUCLAAスコアも有し得る。表3は、本発明に従って調製されたタンパク質材料のUCLAAスコア、及び達成されたUCLAA値を示す。
この実施例では、藻類バイオマスからタンパク質性材料を含む乾燥したタンパク質材料または濃縮物(例えば、粉末)を生産するための特定の方法が示される。しかしながら、本開示を用いる当業者は、本明細書に含まれる段階の1つまたは複数の除外及び/または繰り返しが可能であることだけでなく、当該方法の他の実施形態も認識するであろう。さらに、本明細書に記載の段階のいずれかを、当該方法のいずれかに含めることができる。
実施例1による発酵及び増殖の後に、ツボカビ(オーランチオキトリウム)の発酵ブロス100kg(50%タンパク質の固形分40kg)を収集した。遠心分離の後、水溶液でバイオマスを洗浄し、続いてさらに遠心分離し、洗浄したバイオマスをシングルパスHTST低温殺菌装置において65℃、15秒間低温殺菌した。低温殺菌したバイオマスをその後、200プルーフのエタノールを1:1(v/v)のエタノール:溶媒の比で使用して再循環ビーズミルにおいて溶解及び均質化することで、脂質及び炭水化物を除去した。細胞を、1.0mmのビーズを使用して35℃で15分間ビーズミルにおいて溶解し、遠心分離することでミセラを除去し、同一条件下でさらに15分間再び通過させた。その後、脱脂バイオマスを遠心分離し、ペレットを抗酸化物質含有水に再懸濁し、H2SO4で30分間pHを3.5に低下させてその後NaOHで1時間pHを4.5に上昇させることによって酸洗浄段階に供した。ペレットを形成させた後、酸洗浄バイオマスをエタノールで1回洗浄し、遠心分離した後、高剪断混合機に2回、15分間通し、これはそれぞれ、各混合後に遠心分離段階を伴った。ペレットに抗酸化物質を添加し、このペレットを、高真空脱溶媒処理を介して溶媒抽出に供した後、凍結乾燥によってこのペレットを乾燥タンパク質濃縮物へと変換した。
実施例1〜2に記載のように処理したロットから得た乾燥タンパク質濃縮物(DPC)を分析し、以下の表3に示されるアミノ酸組成を有することが明らかになった。
以下の表4は、実施例1〜2または表1による限定発酵培地を使用して本発明に従って調製した乾燥タンパク質濃縮物(DPC)と、卵、スピルリナ、またはクロレラのタンパク質などのさまざまな参照タンパク質との比較を示す。DPCの値は、アミノ酸の総量として、及びデュマ法(全Nx6.25)に基づく総タンパク質量に対する%として示される。
この実施例では、藻類バイオマスから乾燥したタンパク質材料または濃縮物(例えば、粉末)を生産するための一般的なスキームが提供される。この実施例では、特定の方法が示されるが、本開示を用いる当業者は、本明細書に含まれる段階の1つまたは複数の除外及び/または繰り返しが可能であることだけでなく、当該方法の他の実施形態も認識するであろう。さらに、本明細書に記載の段階のいずれかを、当該方法のいずれかに含めることができる。
実施例5のものと同様の培地においてオーランチオキトリウム属の1種の藻類で3つの独立した発酵を実施し、酸洗浄の上清ストリームの質量を定量し、タンパク質をデュマ法(元素分析による窒素の定量的決定)によって決定した。以下の表6に示されるように、最初の供給材料の質量の8.8%〜15.8%が酸洗浄によって除去された。計算(N*6.25)によって窒素含量をタンパク質含量に換算すると、酸洗浄固形分のタンパク質含量は12.15%〜15.50%タンパク質であると推定される。酸洗浄段階によって除去されたタンパク質は、原材料中の最初のタンパク質の2.01%〜3.4%の範囲であった。
アミノ酸組成に対する酸洗浄の影響の追加の実施例が以下に示される。酸洗浄の上清を透析及び乾燥し、アミノ酸組成を分析するという2つの別個のプロセスを実施した。オーランチオキトリウム(ツボカビ)の株を上記のように処理し、酸洗浄の上清及び藻類タンパク質濃縮物を分析し、最初の乾燥バイオマス原材料と比較した。酸洗浄の間に、グルタミン酸(またはグルタミン酸及びグルタミン)ならびにアルギニンがバイオマスから選択的に除去されることが明らかとなった。
タンパク質濃縮物におけるFAME含量に対する酸洗浄の効果を示すために、同一のバイオマス供給源(ツボカビ#705)を使用して2つのプロセスを実施した。発酵槽からの最初のバイオマスをドラム乾燥した後、試料を、ビーズミル処理による2回の機械的均質化に供し、続いて、100%イソプロピルアルコールにおける溶媒洗浄段階に供した。試料225−002/Aは、実施例1に記載の酸洗浄段階に供したが、試料225−002/A.2は供さなかった。その後、それぞれの試料を100%イソプロピルアルコールにおける2回の再処理溶媒洗浄段階に供してから、ロータリーエバポレーターにおいて乾燥させた。結果は、タンパク質生産物における最終的なFAME含量が最終乾燥重量の2.19%から最終乾燥重量の0.89%へと低下したことを明確に示しており、これは、酸洗浄段階によるものであり得る。
脂質の二次的酸化生成物の標準試験であるパラ−アニシジン試験(pAV)を、方法のある特定の段階の後に存在する脂質の二次的酸化生成物の量を監視するために使用した。pAV値を、独立に発酵させた4つのツボカビバイオマスのバッチについて決定し、下流の処理の3つの段階:発酵が終結してすぐに収集した水洗浄バイオマス(洗浄されたペレット)、低温殺菌されたバイオマス、最終タンパク質濃縮物(酸洗浄及び2回の再処理段階の後)で試験した。下流のプロセス段階は、以下の表9に記載される。
この実施例では、他の微生物種に適用したときの方法の堅牢性が示される。表10は、酵母と藻類との両方について、富栄養培地に対して限定培地を使用したDPCの生産を比較している。限定培地では、酵母と藻類との両方においてUCLAAスコアが実質的に増加することが見て取れる。
タンパク質組成物の感覚刺激特性を評価するために選択した人から構成される官能パネルからの報告によって、本発明のプロセスの結果、未処理生産物と比較して改善された許容可能な感覚刺激(快不快)特性を有するタンパク質組成物が得られることが示された。
当業者であれば、官能評価パネルを構築し、信頼できる様式で食物試料を評価する方法を理解しており、例えば「嗜好の程度」スケールとしても知られる9点の快不快スケールを利用することができる(Peryam and Girardot,N.F.,Food Engineering,24,58−61,194(1952)、Jones et al.Food Research,20,512−520(1955))。したがって、この実施例では、そのような評価の科学的に妥当な実施様式の1つが提供されるにすぎない。
Claims (4)
- (a)限定培地において、プロトタンパク質を含む藻類に由来する細胞バイオマスを培養する段階であって、前記藻類はラビリンチュラ綱に由来する、前記段階と、
(b)前記バイオマスを脱脂する段階と、
(c)前記脱脂バイオマスのpHを4.5未満の低下したpHへと調整し、前記バイオマスのpHを前記低下したpHで少なくとも10分間保持することによって、前記脱脂バイオマスを酸性条件に曝露し、前記プロトタンパク質をタンパク質組成物に変換する段階と、
(d)少なくとも0.88のUCLAAスコアを備えるタンパク質組成物を収集する段階と
を含む、タンパク質組成物の生産方法であって、
前記タンパク質組成物が、ヒトにとって許容可能な感覚刺激的な味及び匂い特性を有する、前記タンパク質組成物の生産方法。 - 前記脱脂バイオマスを酸性条件に曝露する段階が、前記バイオマスを3.5のpHに曝露することを含み、前記pHが少なくとも30分間保持される、請求項1に記載の方法。
- 前記タンパク質組成物が、少なくとも75%w/wのタンパク質と、5%w/w未満の脂質含量とを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記脱脂バイオマスを酸性条件に曝露する段階が、前記脱脂バイオマスを3.5のpHで酸洗浄し、続いてpHを4.5に調整し、続いてエタノールに懸濁することを含む、請求項1に記載の方法。
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