JP7280313B2 - 水生生物種からシュウ酸が低減されたタンパク質を抽出するための方法及び系並びにその組成物。 - Google Patents

水生生物種からシュウ酸が低減されたタンパク質を抽出するための方法及び系並びにその組成物。 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2015年8月10日に出願された米国仮特許出願第62/203,199号に対する優先権を主張する。上記出願の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
開示の分野
本開示は、一部の実施形態により、水生生物種(例えば、アオウキクサ(Lemna))由来のシュウ酸含有量が低減された(例えば、≦0.6%、≦0.05%)タンパク質を産生するための組成物、方法及び系並びにその組成物に関する。一部の実施形態では、本開示は、シュウ酸含有量が低減されたマイクロクロップタンパク質産生物の組成物に関する。
開示の背景
増え続ける世界人口は、特に発展途上国において、動物の餌及びヒトの消費の両方のためのタンパク源への十分で入手可能な利用手段を含む持続可能性についての多くの懸案事項を刺激し続けている。海洋タンパク源は、それらの望ましい栄養プロファイル及び嗜好性の改良により飼料においてしばしば利用されている一方で、高い生産費用は代替手段に対する要求の増大をもたらしている。しかし多数の植物種はそれらの劣ったアミノ酸プロファイル及び/又は高い繊維含有量のために代替手段に適さない。代替タンパク源からタンパク質を抽出する多くの試みは、多くのヒト消費及び動物用飼料適用に適さないタンパク質完全性、溶解度及び/又は分散特徴を有する産生物をもたらしている。追加的に、代替タンパク質源からタンパク質を抽出するためのいくつかの試みは、シュウ酸などの抗栄養成分の含有量が増加している産生物をもたらし、多くのヒト消費適用についてそれらを望ましくないようにしている。さらに水の保全の懸案事項は、特に赤道及び乾燥領域において、タンパク質濃縮物の産生のために好適な代替種を同定することを推進する要因である。
概要
したがって、タンパク質完全性、溶解度、及び/又は分散特徴が増加し、シュウ酸含有量が低減された濃縮タンパク質産生物の産生のための方法及び系の改善に対する必要性が生じている。さらに、必要な水及び/又はエネルギー支出が減少した様式での濃縮タンパク質の産生のための方法及び系の改善に対する必要性が生じている。
本開示は、一部の実施形態により、シュウ酸含有量が低減された(例えば、ここで総シュウ酸含有量は≦0.6%DMB、≦0.05%DMBである)可溶性マイクロクロップタンパク質(例えば、アオウキクサタンパク質濃縮物)を含む産生物を産生するためにマイクロクロップ(microcrop)(例えば、アオウキクサ)を含むバイオマスに処理を行う
方法(a method of treating)に関する。
本開示は、一部の実施形態では;溶解バイオマス(lysed biomass)を形成するために
バイオマス(例えば、アオウキクサ)を溶解するステップ;溶解バイオマスからシュウ酸塩を沈殿させるステップ;ジュース画分及び固形画分を生成するために溶解バイオマスを分離するステップ;第1ジュース及び第1ケーキを生成するためにジュース画分を分離するステップ;並びに第1可溶性タンパク質及び第1リジェクト流を生成するために第1ジュースをろ過するステップを含む方法での、可溶性マイクロクロップタンパク質の生成方
法に関する。一部の実施形態により、第1可溶性タンパク質は約0.6%DMB未満(例えば約0.1%DMB未満、約0.05%DMB未満)のシュウ酸含有量を有してよい。
一部の実施形態では、該方法は、第2可溶性タンパク質及び第2リジェクト流を生成するために第1可溶性タンパク質をろ過するステップをさらに含んでよい。一部の実施形態により、該方法は、濃縮タンパク質産生物及び透過物(permeate)を生成するために第2可溶性タンパク質をろ過するステップをさらに含んでよい。一部の実施形態では、該方法は、乾燥タンパク質濃縮物を生成するために濃縮タンパク質産生物を乾燥させるステップをさらに含んでよい。一部の実施形態により、乾燥タンパク質濃縮物は、次の特徴の1つ又は複数を有してよい:重量で少なくとも約50%のタンパク質濃度、少なくとも50%の溶解度値及び/又は少なくとも50%の分散性値。
該方法は、一部の実施形態により、浸漬バイオマスを形成するために第2培地(例えば、約8ppm未満のカルシウム源若しくは約4ppm未満の窒素源又は両方を含む)中にバイオマスを浸漬するステップをさらに含んでよい。一部の実施形態では、該方法は、第3培地中で浸漬バイオマスを緩衝するステップを含んでよい。一部の実施形態により、該方法は、ジュース画分からシュウ酸塩を沈殿させるステップを含んでよい。
追加的に本開示は:溶解バイオマスを形成するためにバイオマス(例えば、アオウキクサ)を溶解するステップ;ジュース画分及び固形画分を生成するために溶解バイオマスを分離するステップ;ジュース画分からシュウ酸塩を沈殿させるステップ;第1ジュース及び第1ケーキを生成するためにジュース画分を分離するステップ;並びに第1可溶性タンパク質及び第1リジェクト流を生成するために第1ジュースをろ過するステップを含む方法での、可溶性マイクロクロップタンパク質の生成方法に関する。一部の実施形態では、第1可溶性タンパク質は、約0.6%DMB未満(例えば約0.1%DMB未満、約0.05%DMB未満)のシュウ酸含有量を有してよい。該方法は、一部の実施形態では、溶解バイオマスからシュウ酸塩を沈殿させるステップを含んでよい。
一部の実施形態では、該方法は、第2可溶性タンパク質及び第2リジェクト流を生成するために第1可溶性タンパク質をろ過するステップを含んでよい。一部の実施形態により、該方法は、濃縮タンパク質産生物及び透過物を生成するために第2可溶性タンパク質をろ過するステップを含んでよい。該方法は、一部の実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物を生成するために濃縮タンパク質産生物を乾燥させるステップをさらに含んでよい。一部の実施形態により、乾燥タンパク質濃縮物は、次の特徴の1つ又は複数を有してよい:重量で少なくとも約50%のタンパク質濃度、少なくとも50%の溶解度値及び/又は少なくとも50%の分散性値。
該方法は、一部の実施形態により、浸漬バイオマスを形成するために第2培地(例えば、約8ppm未満のカルシウム源若しくは約4ppm未満の窒素源又は両方を含む)中にバイオマスを浸漬するステップを含んでよい。一部の実施形態では、該方法は、第3培地中で浸漬バイオマスを緩衝するステップを含んでよい。
本開示は、一部の実施形態では、バイオマスを形成するように第1培地中でマイクロクロップを培養するステップ、バイオマスを収集する(harvesting)ステップ及びバイオマスから可溶性タンパク質を抽出するステップを含む方法での、可溶性マイクロクロップタンパク質を含む産生物を生成するためのマイクロクロップ(例えば、アオウキクサ)を含むバイオマスの培養及び処理を行う方法に関する。一部の実施形態により、第1培地は、(i)カルシウム;少なくとも20ppmの濃度及び(ii)1つ又は複数の抗光合成色素、の少なくとも1つを含んでよい。一部の実施形態では、1つ又は複数の抗光合成色素は、(n-エチル-n-[4-[[4-[エチル[(3-スルホフェニル)メチル]アミ
ノ]-フェニル](2-スルホフェニル-メチレン)]2,5-シクロヘキサジエン-1-イリデン]-3-スルホベンゼンメタンアミニウムヒドロキシド内塩の二ナトリウム塩、(4E)-5-オキソ-1-(4-スルホナトフェニル)-4-[(4-スルホナトフェニル)ヒドラゾノ]-3-ピラゾールカルボキシラートの三ナトリウム塩、ジアゾニウム;2-[[4-[エチル-[(3-スルホナトフェニル)メチル]アミノ]フェニル]-[4-[エチル-[(3-スルホナトフェニル)メチル]アザニウミリデン]シクロヘキサ-2,5-ジエン-1-イリデン]メチル]ベンゼンスルホナ-ト、ベンジル-[4-[[4-[ベンジル(エチル)アミノ]フェニル]-(5-ヒドロキシ-2,4-ジスルホフェニル)メチリデン]シクロヘキサ-2,5-ジエン-1-イリデン]-エチルアザニウム、2-(1,3-ジオキソインデン-2-イル)キノリン-6,8-ジスルホナートの二ナトリウム塩、又はこれらの組合せから選択されてよい。一部の実施形態では、可溶性タンパク質は、約0.6%DMB未満(例えば約0.1%DMB未満、約0.05%DMB未満)のシュウ酸含有量を有してよい。
一部の実施形態により、該方法は、溶解バイオマスを形成するためにバイオマスを溶解するステップ、ジュース画分及び固形画分を生成するために溶解バイオマスを分離するステップ、第1ジュース及び第1ケーキを生成するためにジュース画分を分離するステップ、並びに第1可溶性タンパク質及び第1リジェクト流を生成するために第1ジュースをろ過するステップを含んでよい。
一部の実施形態では、該方法は、第2可溶性タンパク質及び第2リジェクト流を生成するために第1可溶性タンパク質をろ過するステップを含んでよい。一部の実施形態により、該方法は、濃縮タンパク質産生物及び透過物を生成するために第2可溶性タンパク質をろ過するステップを含んでよい。該方法は、一部の実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物を生成するために濃縮タンパク質産生物を乾燥させるステップをさらに含んでよい。一部の実施形態により、乾燥タンパク質濃縮物は、次の特徴の1つ又は複数を有してよい:重量で少なくとも約50%のタンパク質濃度、少なくとも50%の溶解度値及び/又は少なくとも50%の分散性値。
該方法は、一部の実施形態により、浸漬バイオマスを形成するために第2培地(例えば、約8ppm未満のカルシウム源若しくは約4ppm未満の窒素源又は両方を含む)中にバイオマスを浸漬するステップを含んでよい。一部の実施形態では、該方法は、第3培地中で浸漬バイオマスを緩衝するステップを含んでよい。
本開示は、本明細書に記載の方法により産生されたマイクロクロップを含むバイオマス(例えば、アオウキクサ)由来の可溶性タンパク質産生物にさらに関する。一部の実施形態により、可溶性タンパク質産生物は、約0.6%DMB未満(例えば約0.1%DMB未満、約0.05%DMB未満)のシュウ酸含有量を有してよい。一部の実施形態では、可溶性タンパク質産生物は、乾燥タンパク質濃縮物を生成するために乾燥されてよい。一部の実施形態により、乾燥タンパク質濃縮物は、次の特徴の1つ又は複数を有してよい:重量で少なくとも約50%のタンパク質濃度、少なくとも50%の溶解度値及び/又は少なくとも50%の分散性値。
本特許の書類は、カラーで出力された少なくとも1つの図面を含有している。カラー図面(単数又は複数)を含む本特許の複製物は、請求及び必要な費用の支払いに応じて特許商標局により提供される。
本開示の一部の実施形態は、一部分において、本開示及び添付の図面を参照することによって理解され得る。
本開示の具体的な実施形態例によるシュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物の産生のためにマイクロクロップを培養する、収集する及び処理する(process)ための系を例示する生産工程表である。 本開示の具体的な実施形態例によるシュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物の産生のためにマイクロクロップを培養する、収集する及び処理するための系を例示する生産工程表である。 本開示の具体的な実施形態例によるシュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物の産生のためにマイクロクロップを培養する、収集する及び処理するための系を例示する生産工程表である。 本開示の具体的な実施形態例によるシュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物の産生のためにマイクロクロップを培養する、収集する及び処理するための系を例示する生産工程表である。 本開示の具体的な実施形態例によりバイオマスからシュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物を産生するための工程(process)を例示する生産工程表である。 本開示の具体的な実施形態例によりバイオマスからシュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物を産生するための工程を例示する生産工程表である。 本開示の具体的な実施形態例によりバイオマスからシュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物を産生するための工程を例示する生産工程表である。
詳細な説明
本開示は、マイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)由来のシュウ酸含有量が低減された(例えば、総シュウ酸含有量が≦0.6%DMB、≦0.05%DMBである)タンパク質濃縮物(例えば、可溶性タンパク質、乾燥タンパク質濃縮物)を産生するための組成物、系(system)及び方法に関する。例えば該方法は、本開示の具体的な実施形態例によるシュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物(例えば、可溶性タンパク質、乾燥タンパク質濃縮物)の産生のためにマイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)を増殖させる、収集する及び/又は分離することを含んでよい。一部の実施形態では、該方法は、本開示の具体的な実施形態例によるシュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物(例えば、可溶性タンパク質、乾燥タンパク質濃縮物)の産生のためにマイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)由来の可溶性タンパク質を抽出することを含んでよい。
当業者は、タンパク質源(例えば、マイクロクロップ、バイオマス)からタンパク質を抽出する複数の方法があることを理解する。一部の実施形態では、タンパク質源からタンパク質を抽出することは、例えば化学的(例えば界面活性剤)、生物学的(例えば酵素)、熱的(例えば凍結、融解)及び/又は機械的手段(例えば、挽く)によってタンパク質源の1つ又は複数の細胞を破壊する(例えば、溶解する)ことを含んでよい。プロテアーゼ阻害剤は、抽出されるタンパク質がタンパク質分解に感受性である場合に用いられてよい。一部の実施形態では、細胞デブリは、濾過及び/又は遠心分離などの手段を通じて除去されてよい。一部の実施形態により、タンパク質源からタンパク質を抽出することは、例えば操作温度(例えば、冷却又は加熱)、凝集剤(例えば、硫酸アンモニウム)、培地容量を低減すること(例えば、蒸発)、遠心分離、濾過又はその任意の組合せの方法を使用して溶液(例えば、培地)から可溶性タンパク質を沈殿させることを含んでよい。一部の実施形態では、タンパク質源からタンパク質を抽出することは、イオン交換クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、親和性クロマトグラフィー及び高速液体クロマトグラフィーなどのクロマトグラフィー法を含む精製方針を含んでよい。
一部の実施形態では、該方法は、その1つ又は複数が反復される場合がある一連のステップで実施されてよい。例えば、該方法は、シュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物(例えば、可溶性タンパク質、乾燥タンパク質濃縮物)の産生をもたらす単一のサイクル(例えば、反復されるステップがない)を含む場合がある。一部の実施形態では、該方法は、産生物、中間体及び/又は工程の前のサイクルの副産物が工程の1つ又は複数の続くサイクルで再利用され得るような、シュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物(例えば、可溶性タンパク質、乾燥タンパク質濃縮物)の産生のための複数のサイクル(例えば、第1ポーション、第2ポーション)又は連続的工程を含む場合がある。本開示の利益を有する当業者は、シュウ酸が、存在する場合、そのプロトン化された(H若しくはHOOCCOOH)又は脱プロトン化された(HC 若しくはC 2-)形態であってよいことを理解する。一部の実施形態では、シュウ酸塩(すなわち、C 2-)は、塩の形態で存在してよい。例えばシュウ酸塩は、シュウ酸ナトリウム、シュウ酸カリウム、シュウ酸カルシウム、シュウ酸アンモニウム又はこれらの組合せを含んでよい。一部の実施形態により、マイクロクロップは、アオウキクサであってよい。
マイクロクロップ
一部の実施形態では、マイクロクロップは、単一の水生生物種(例えば、アオウキクサ種、サンショウモ(Salvinia)種)を含む場合がある。マイクロクロップは、アオウキクサ(例えば、ウキクサ(duckweed))、ウキクサ属(Spirodela)、ランドルチア(Landoltia)、ウォルフィエラ(Wolfiella)、サンショウモ(例えば、汎熱帯性水生シダ(floating fern))、ミジンコウキクサ属(Wolffia)(例えば、ウォーターミール(watermeal))、アカウキクサ属(Azolla)(例えば、モスキートフェルン(mosquito fern))、ピスティア(Pistia)(例えば、ボタンウキクサ(water lettuce))の種、又はその任意の組合せを含む場合がある。一部の実施形態により、マイクロクロップは、アオウキクサの種、例えば、コウキクサ(Lemna minor)、レンナ・オブスキュラ(Lemna obscura)、ヒナウキクサ(Lemna
minuta)、イボウキクサ(Lemna gibba)、アオウキクサ(Lemna valdiviana)又はナンゴクアオウキクサ(Lemna aequinoctialis)であってよい。一部の実施形態により、マイクロクロップは、2つ以上の水生生物種の組合せを含んでよい。一部の実施形態では、マイクロクロップは、局所環境条件内で発達した同定された組成及び生育特徴に基づいて在来水生生物種から選択されてよい。在来種は、開放池又はバイオリアクターでは局所環境条件へのそれらの適応に基づいて、他の種との競争から逃れる場合がある。一部の実施形態では、マイクロクロップは、温度及び光利用能の季節変動への応答に適合され得る。
マイクロクロップは、他の水生生物種と比較して有利である特徴(例えば、早い増殖速度;栄養素要求の低減;収集及び/又は処理の容易さ;アミノ酸プロファイルの増強;食味の増強;蒸発散速度の低減;タンパク質組成の増加、シュウ酸含有量の低減)を有する場合がある。
例えば、アオウキクサは、急速に増殖するアオウキクサ科(Lemnaceae)ファミリー(例えば、ウキクサ)由来の浮遊性水生植物の属である。アオウキクサタンパク質は、大部分の他の植物タンパク質よりも動物タンパク質に非常に類似している必須アミノ酸プロファイルを有する。表1は、アオウキクサタンパク質の典型的な必須アミノ酸組成プロファイルを示している。加えてアオウキクサは、新鮮収集アオウキクサが乾燥重量で約43%に至るタンパク質を含有して、高いタンパク質収量を提供する。さらに、大部分の他の植物と比較してアオウキクサ葉は、繊維含有量が低く(例えば、乾燥材料で約5%~約15%)、単胃動物においてでさえ非常に消化されやすい。これは、およそ50%の繊維含有量及び低い消化率を有する多くの作物種(例えば、ダイズマメ、イネ、トウモロ
コシ)の組成と対照的である。
Figure 0007280313000001
マイクロクロップの培養
一部の実施形態では、マイクロクロップは、増殖を可能にする条件下でマイクロクロップを第1培地(例えば、水性栄養組成物、増殖培地)と接触させることによって無性生殖的に繁殖(例えば、培養)され得る。一部の実施形態により、マイクロクロップは、バイオリアクター系で培養され得る(例えば、102)。バイオリアクター系は、一部の実施形態により、水及び/又は栄養組成物を含む第1増殖培地(例えば、増殖培地)を含有してよい。一部の実施形態では、栄養組成物は、窒素、リン、カリウム及びカルシウムの少なくとも1つを含んでよい。一部の実施形態では、第1培地は、溶存酸素ガス及び/又は溶存二酸化炭素ガスを含んでよい。一部の実施形態により、第1培地は、カルシウム組成が増加するように構成されてよい(例えば、カルシウムを増加させた増殖培地)。例えば、カルシウムを増加させた第1培地は、≧約120百万分率(ppm)、又は≧約115ppm、又は≧約110ppm、又は≧約105ppm、又は≧約100ppm、又は≧約95ppm、又は≧約90ppm、又は≧約85ppm、又は≧約80ppm、又は≧約75ppm、又は≧約70ppm、又は≧約65ppm、又は≧約60ppm、又は≧約55ppm、又は≧約50ppm、又は≧約45ppm、又は≧約40ppm、又は≧約35ppm、又は≧約30ppm、又は≧約25ppm、又は≧約20ppmのカルシウム濃度を有してよく、この文中で「約」は表示の濃度の±10%を含む。一部の実施形態は、カルシウムを増加させた第1培地は、約20ppmから約120ppm、又は約25ppmから約120ppm、又は約30ppmから約120ppm、又は約40ppmから約120ppm、又は約50ppmから約120ppm、又は約60ppmから約120ppm、又は約70ppmから約120ppm、又は約80ppmから約120ppm、又は約20ppmから約100ppm、又は約30ppmから約100ppm、又は約40ppmから約100ppm、又は約50ppmから約100ppm、又は約60ppmから約100ppm、又は約70ppmから約100ppm、又は約80ppmから約100ppmのカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態により、カルシウムを増加させた第1培地は、少なくとも約20ppm(例えば、±10%)のカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態では、カルシウムを増加させた第1培地は、少なくとも約1
00ppmカルシウムを含む。バイオリアクター系は、追加的栄養素(例えば、窒素、リン、カリウム、カルシウム)又は気体(例えば、酸素、二酸化炭素、窒素)を特定の時間指標で又はセンサー読み取り値への応答で第1培地に挿入するように構成されてよい。一部の実施形態では、カルシウムは、カルシウム、炭酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、酸化カルシウム、クエン酸カルシウム、炭化カルシウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム、塩化カルシウム又はこれらの組合せを含んでよい。
一部の実施形態では、第1培地は、増殖培地内の光合成有効放射を減弱するように構成されている1つ又は複数の抗光合成色素を含んでよい。1つ又は複数の抗光合成色素は、一部の実施形態により、少なくとも1つの他の水生生物(例えば、水中水生生物種、植物プランクトン、フィトアルガエ、着生藻類)の増殖を抑制するために十分な容量又は濃度で加えられてよい。抗光合成色素は、(n-エチル-n-[4-[[4-[エチル[(3-スルホフェニル)メチル]アミノ]-フェニル](2-スルホフェニル-メチレン)]2,5-シクロヘキサジエン-1-イリデン]-3-スルホベンゼンメタンアミニウムヒドロキシド内塩二ナトリウム塩(Colour Index Acid Blue 9(Ref.No.42090))、(4E)-5-オキソ-1-(4-スルホナトフェニル)-4-[(4-スルホナトフェニル)ヒドラゾノ]-3-ピラゾールカルボキシラート三ナトリウム塩(Colour Index Acid Yellow 23(Ref.No.19140))、ジアゾニウム;2-[[4-[エチル-[(3-スルホナトフェニル)メチル]アミノ]フェニル]-[4-[エチル-[(3-スルホナトフェニル)メチル]アザニウミリデン]シクロヘキサ-2,5-ジエン-1-イリデン]メチル]ベンゼンスルホナ-ト(Colour Index Acid Blue 34(Ref.No.42645));ベンジル-[4-[[4-[ベンジル(エチル)アミノ]フェニル]-(5-ヒドロキシ-2,4-ジスルホフェニル)メチリデン]シクロヘキサ-2,5-ジエン-1-イリデン]-エチルアザニウム(Colour Index Acid Blue 5(Ref.No.42052));2-(1,3-ジオキソインデン-2-イル)キノリン-6,8-ジスルホナート二ナトリウム塩(Colour Index Acid Yellow 3(Ref.No.15985))、及び(n-エチル-n-[4-[[4-[エチル[(3-スルホフェニル)メチル]アミノ]-フェニル](2-スルホフェニル-メチレン)]2,5-シクロヘキサジエン-1-イリデン]-3-スルホベンゼンメタンアミニウムヒドロキシド内塩二ナトリウム塩と(4E)-5-オキソ-1-(4-スルホナトフェニル)-4-[(4-スルホナトフェニル)ヒドラゾノ]-3-ピラゾールカルボキシラート三ナトリウム塩との混合物(Aquashade(登録商標))の少なくとも1つを含んでよい。他の好適な抗光合成色素は、参照により本明細書に組み込まれるWilsonへの米国特許第4,042,367号の表I及びIIに見出すことができる。
一部の実施形態により、第1培地(例えば、水性栄養組成物)は、バイオリアクター(例えば、池)に提供及び/又は加えられてよく、所望の設定点レベル(例えば、具体的な容量)で維持され得る。一部の実施形態では、バイオリアクター系は、雨水を集めるように及び/又は地面、表面若しくは再利用水(例えば、ストームウォーター、再利用水)又は任意の他の好適な水源から水を取り込むように構成されてよい。一部の実施形態により、バイオリアクター系は、余剰の増殖培地のための追加的保存容器(例えば、容器又は池)をさらに含んでよい。
一部の実施形態では、1つ又は複数の小さなバイオリアクター(例えば、池)は、大きなバイオリアクターへの「フィーダー」バイオリアクターとして適切に機能するように設計され、サイズを合わせられてよい。一部の実施形態では、小さなバイオリアクターは、最初に接種され、より早い増殖を支持する様式で大きなバイオリアクターに最適に播種され得る点の高密度まで増殖されてよい。
一部の実施形態ではバイオリアクター系は、モニタリング系を含んでよい。一部の実施形態では、モニタリング系は、バイオリアクター条件(単数又は複数)(例えば、栄養素濃度、pH、溶存酸素レベル、増殖培地レベル、マイクロクロップ分布、流速、温度)に関する1つ又は複数の使用者への警告を表示及び/若しくは提供するように、並びに/又は作動条件(例えば、増殖培地流速並びに/又は栄養添加;「フィーダー」マイクロクロップ添加、酸素若しくは二酸化炭素添加の時期及び/若しくは量)を調節するように構成されてよい。調節は、連続的、半連続的、定期的、断続的、必要に応じて、設定の若しくは可変の時期に又は任意の他の間隔で行われてよい。一部の実施形態では、調節は、水生生物種の増殖速度及び/又は収量を最適化するように選択されてよい。例えば、マイクロクロップ種は、例えば、それによって栄養素消費率を制御できる光への曝露に基づいて材料(例えば、新鮮又は再利用水、新鮮又は再利用増殖培地)の導入を調節するために構成されたモニタリング系を有する大規模開放型バイオリアクターで増殖されてよい。
一部の実施形態では、バイオリアクター系は、マイクロクロップが培養され得る単一の容器を含んでよい。一部の実施形態では、バイオリアクター系は、連結され得る、部分的に連結され得る又は連結され得ない複数の培養容器を含んでよい。一部の実施形態では、バイオリアクター(例えば、池)は、バイオリアクターの内側の底から除去した泥を成型してできている土手を有する土のくぼ地であってよい。一部の実施形態により、バイオリアクターは、人工容器(例えば、金属、プラスチック、レジン)であってよい。バイオリアクター系は、開放型バイオリアクター、閉鎖型バイオリアクター、半開放型バイオリアクター、又はその任意の組合せを含んでよい。一部の実施形態では、バイオリアクター系は、容器(単数又は複数)をチャネル又はセルに分割するように構成されてよい。一部の実施形態では、バイオリアクター系は、増殖培地の流れを可能にするように構成されてよい。一部の実施形態では、バイオリアクター系は、推進系(例えば、パドルホイール、通気、浸水又は表面水噴霧、浸水ミキサー)及び/又は再循環系を含んでよい。一部の実施形態では、バイオリアクター系は、増殖培地の流速を調節する(例えば、栄養素濃度又はマイクロクロップ増殖パターンを再分布させる)ように構成されてよい。
一部の実施形態ではバイオリアクター系は、バイオリアクター容器内に含有される増殖培地及び/又は増殖培地の上表面で増殖するマイクロクロップがバイオリアクター容器の外から来る風に曝露され得るように、バイオリアクター容器(例えば、蛇行水路)は開いていて(例えば、地面に対して水平面で)よい。一部の実施形態により、バイオリアクター系は、含有される培養培地の上表面が少なくとも90%、又は少なくとも80%、又は少なくとも70%、又は少なくとも60%、又は少なくとも50%、又は少なくとも40%、又は少なくとも30%、又は少なくとも20%、又は少なくとも10%が開放され、部分的に開放(例えば、地面に対して水平面)されていてよい。一部の実施形態により、上表面は、開放されていてよく、表面がいかなるカバー又は他の障壁も実質的に有さず(例えば、有さず)、表面が周囲の天候条件に直接曝露されており、表面と大気の間に実質的に膜、ガラス、カバー若しくは他の障壁が実質的にない(そのような障壁がポア又は開口部を有するか否かに関わらず)及び/又は周囲大気だけが表面上少なくとも約1メートルの距離について表面上すぐ及び直接の空間を占めるものである。
一部の実施形態では、バイオリアクター系は、マイクロクロップマットの厚さ及び分布をモニター及び調節できる。例えば、マイクロクロップが特定の厚さ又は分布に達した場合、バイオリアクター系は収集手順を開始できる。一部の実施形態では、マイクロクロップマットの最小厚は、バイオリアクター系内の増殖培地の望ましい蒸発散速度が維持され得るように維持されてよい。一部の実施形態では、マイクロクロップの最小厚は、増殖培地の表面を透過できる日光が少ない(すなわち藻類などの水中水生生物種の増殖可能性を低減する)ように維持されてよい。
マイクロクロップの収集
マイクロクロップは、その全体又は部分で任意の望ましい時期(単数又は複数)に収集されてよい。例えば、マイクロクロップは、1回又は複数回の具体的な時期に、定期的に又は不定期に及び/又は連続的に収集されてよい。収集時期(単数又は複数)及び/又は間隔の選択は、環境条件(例えば、降水量、相対湿度、温度範囲、平均、低若しくは高閾値及び/又は光強度、波長範囲、曝露の持続期間)及び/又はマイクロクロップが示す1つ又は複数の望ましい特徴(例えば、マット厚、マット分布、成熟化)に基づいてよい。マイクロクロップを収集することは、手作業又は自動化されていてよい。一部の実施形態では、自動化スキマー系は、バイオリアクター系からマイクロクロップを集めることができ、収集されたマイクロクロップを(例えば、ポンプ系を介して)増殖培地及びデブリからバイオマスを分離するための傾斜震動スクリーンに移行できる。マイクロクロップは、一部の実施形態では、固定又は可動性スクリーンフィルターを通じてバイオリアクター系からマイクロクロップを真空ですくい取ることによって収集され得る。一部の実施形態により、収集されたマイクロクロップ(例えば、アオウキクサ)及び増殖培地(例えば、水)を含むバイオマススラリーは、バイオマス(例えば、マイクロクロップ)が第1培地から分離され得る傾斜振動スクリーンに運ばれてよい。
収集の際に分離された第1培地は、一部の実施形態により、バイオリアクター系に又は追加的保存容器(例えば、容器又は池)に戻して再利用されてよい(例えば、106)。一部の実施形態では、バイオマスから分離された増殖培地(例えば、水)の少なくとも約40%、又は少なくとも約50%、又は少なくとも約60%、又は少なくとも約70%、又は少なくとも約80%、又は少なくとも約90%、又は少なくとも約95%は、マイクロクロップを培養する、収集する及び/又は処理することにおけるさらなる使用のために再利用されてよい。
バイオマスの浸漬及び/又は緩衝
収集後、バイオマスは、浸漬(例えば、108)及び/又は緩衝されてよい(例えば、110)。収集されたバイオマスを浸漬すること及び/又は緩衝することは、タンパク質産生物のシュウ酸含有量の低減に寄与できる。一部の実施形態では、収集されたバイオマスを浸漬すること及び/又は緩衝することは、タンパク質産生物のシュウ酸及び/又はシュウ酸塩含有量の低減に寄与できる。
一部の実施形態では収集されたバイオマスは、第2培地に浸漬されてよい(例えば、108)。第2培地は、一部の実施形態により、水(例えば、地下水、地表水、再利用水)、蒸留水、逆浸透若しくはナノろ過水及び/又は栄養組成物を含んでよい。一部の実施形態では、第2培地は、任意の望ましい割合の再利用液を含んでよい。例えば、第2培地は、工程の別の段階(例えば、濾過260、254からのリジェクト流)からの少なくとも約10%(v/v)、少なくとも約20%(v/v)、少なくとも約30%(v/v)、少なくとも約40%(v/v)、少なくとも約50%(v/v)、少なくとも約60%(v/v)、少なくとも約70%(v/v)、少なくとも約80%(v/v)、又は少なくとも約90%(v/v)の再利用液を含んでよい。
一部の実施形態により、第2培地は、低窒素組成を有するように構成されてよい(例えば、低窒素第2培地)。例えば、低窒素第2培地は、≦約20百万分率(ppm)、≦約18ppm、≦約16ppm、又は≦約14ppm、又は≦約12ppm、又は≦約10ppm、又は≦約9ppm、又は≦約8ppm、又は≦約7ppm、又は≦約6ppm、又は≦約5ppm、又は≦約4ppm、又は≦約3ppm、又は≦約2ppm、又は≦約1ppm、又は≦約0.5ppm又は約0ppmの窒素濃度を有してよい。一部の実施形態では、低窒素第2培地は、約0ppmから約20ppm、又は約0.5ppmから約2
0ppm、又は約0.5ppmから約15ppm、又は約0.5ppmから約10ppm、又は約1ppmから約9ppm、又は約1ppmから約7ppm、又は約1ppmから約6ppm、又は約1ppmから約5ppm、又は約3ppmから約6ppm、又は約2ppmから約8ppmの窒素濃度を有してよい。一部の実施形態により、低窒素第2培地は、最大で約10ppm(例えば、±1ppm)の窒素濃度を有してよい。一部の実施形態では低窒素第2培地は、最大で約5ppm(例えば、±0.5ppm)の窒素濃度を有してよい。
一部の実施形態により、第2培地は、低カルシウム組成を有するように構成されてよい(例えば、低カルシウム第2培地)。例えば、低カルシウム第2培地は、≦約20ppm、≦約18ppm、≦約16ppm又は≦約14ppm、又は≦約12ppm、又は≦約10ppm、又は≦約9ppm、又は≦約8ppm、又は≦約7ppm、又は≦約6ppm、又は≦約5ppm、又は≦約4ppm、又は≦約3ppm、又は≦約2ppm、又は≦約1ppm、又は≦約0.5ppm、又は約0ppmのカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態では、低カルシウム第2培地は、約0ppmから約20ppm、又は約0.5ppmから約20ppm、又は約0.5ppmから約15ppm、又は約0.5ppmから約10ppm、又は約1ppmから約9ppm、又は約1ppmから約7ppm、又は約1ppmから約6ppm、又は約1ppmから約5ppm、又は約3ppmから約6ppm、又は約2ppmから約8ppmのカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態により、低カルシウム第2培地は、最大で約10ppm(例えば、±1ppm)のカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態では、低カルシウム第2培地は、最大で約5ppm(例えば、±0.5ppm)のカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態では、低カルシウム第2培地中にバイオマスを浸漬することは、シュウ酸濃度とシュウ酸塩(例えば、シュウ酸カルシウム)濃度との間の平衡に影響を与える場合がある。
一部の実施形態では、第2培地は、高カルシウム組成を有するように構成されてよい(例えば、高カルシウム第2培地)。例えば、高カルシウム第2培地は、≦約800ppm、又は≦約750ppm、又は≦約700ppm、又は≦約650ppm、又は≦約600ppm、又は≦約550ppm、又は≦約500ppm、又は≦約450ppm、又は≦約400ppm、又は≦約350ppm、又は≦約300ppm、又は≦約250ppm、又は≦約200ppm、又は≦約150ppm、又は≦約100ppm、又は≦約50ppmのカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態では、高カルシウム第2培地は、約50ppmから約200ppm、又は約50ppmから約400ppm、又は約50ppmから約600ppm、又は約100ppmから約800ppm、又は約100ppmから約700ppm、又は約100ppmから約600ppm、又は約100ppmから約500ppm、又は約300ppmから約600ppm、又は約200ppmから約800ppmのカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態により、高カルシウム第2培地は、最大で約800ppm(例えば、±50ppm)のカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態では、高カルシウム第2培地は、最大で約600ppm(例えば、±50ppm)のカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態では、バイオマスを高カルシウム第2培地中に浸漬することは、シュウ酸濃度とシュウ酸塩(例えば、シュウ酸カルシウム)濃度との間の平衡に影響を与える場合がある。例えば、バイオマスを高カルシウム第2培地中に浸漬することは、シュウ酸をシュウ酸塩に変換する場合がある。
一部の実施形態では、第2培地は、低カルシウム組成及び低窒素組成を有するように構成されてよい(例えば、低窒素及びカルシウム増殖培地)。例えば、低窒素及びカルシウム増殖培地は、≦約20ppm、又は≦約18ppm、又は≦約16ppm、又は≦約14ppm、又は≦約12ppm、又は≦約10ppm、又は≦約9ppm、又は≦約8ppm、又は≦約7ppm、又は≦約6ppm、又は≦約5ppm、又は≦約4ppm、又は≦約3ppm、又は≦約2ppm、又は≦約1ppm、又は≦約0.5ppm、又は約
0ppmのカルシウム濃度を有してよい。低窒素及びカルシウム増殖培地は、≦約20ppm、又は≦約18ppm、又は≦約16ppm、又は≦約14ppm、又は≦約12ppm、又は≦約10ppm、又は≦約9ppm、又は≦約8ppm、又は≦約7ppm、又は≦約6ppm、又は≦約5ppm、又は≦約4ppm、又は≦約3ppm、又は≦約2ppm、又は≦約1ppm、又は≦約0.5ppm、又は約0ppmの窒素濃度を有してよい。一部の実施形態では、低窒素及びカルシウム第2培地は、約0ppmから約20ppm、又は約0.5ppmから約20ppm、又は0.5ppmから約15ppm、又は0.5ppmから約10ppm、又は約1ppmから約9ppm、又は約1ppmから約7ppm、又は約1ppmから約6ppm、又は約1ppmから約5ppm、又は約3ppmから約6ppm、又は約2ppmから約8ppmのカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態では、低窒素及びカルシウム第2培地は、約0ppmから約20ppm、又は約0.5ppmから約20ppm、又は0.5ppmから約15ppm、又は0.5ppmから約10ppm、又は約1ppmから約9ppm、又は約1ppmから約7ppm、又は約1ppmから約6ppm、又は約1ppmから約5ppm、又は約3ppmから約6ppm、又は約2ppmから約8ppmの窒素濃度を有してよい。一部の実施形態により、低窒素及びカルシウム第2培地は、最大で約10ppm(例えば、±1ppm)のカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態では、低窒素及びカルシウム第2培地は、最大で約5ppm(例えば、±0.5ppm)のカルシウム濃度を有してよい。一部の実施形態により、低窒素及びカルシウム第2培地は、最大で約10ppm(例えば、±1ppm)の窒素濃度を有してよい。一部の実施形態では、低窒素及びカルシウム第2培地は、最大で約5ppm(例えば、±0.5ppm)の窒素濃度を有してよい。一部の実施形態では、低窒素及び低カルシウム第2培地中にバイオマスを浸漬することは、シュウ酸濃度とシュウ酸塩(例えば、シュウ酸カルシウム)濃度との間の平衡に影響を与える場合がある。
バイオマスを浸漬することは、一部の実施形態により、バイオマススラリーを形成するために第2培地中にバイオマスを浸すことを含んでよい。一部の実施形態ではバイオマスは、約1時間、又は約2時間、又は約4時間、又は約6時間、又は約8時間、又は約10時間、又は約12時間、又は約16時間、又は約20時間、又は約24時間、又は約36時間、又は約48時間、又は約60時間、又は約72時間、又は約84時間、又は約96時間、又は約108時間、又は約120時間、又は約132時間、又は約144時間浸漬されてよい。バイオマスを浸漬することは、第2培地をかき混ぜる、流す、移動させる、スプレーする又は撹拌することを含んでよい。一部の実施形態により、浸漬されたマイクロクロップ(例えば、アオウキクサ)及び第2培地(例えば、低窒素第2培地)を含むバイオマススラリーは、バイオマス(例えば、マイクロクロップ)が第2培地から分離され得る傾斜振動スクリーンに運ばれてよい。
一部の実施形態ではバイオマスは、一部の実施形態により、第3培地中に緩衝されてよい(例えば、110)。第3培地は、一部の実施形態により、水(例えば、地下水、地表水、再利用水)、蒸留水、逆浸透水及び/又はナノろ過水を含んでよい。一部の実施形態では、第3培地は、任意の望ましい割合の再利用液を含んでよい。例えば、第3培地は、工程の別の段階(例えば、濾過260、254からのリジェクト流)からの少なくとも約10%(v/v)、少なくとも約20%(v/v)、少なくとも約30%(v/v)、少なくとも約40%(v/v)、少なくとも約50%(v/v)、少なくとも約60%(v/v)、少なくとも約70%(v/v)、少なくとも約80%(v/v)、又は少なくとも約90%(v/v)の再利用液を含んでよい。
バイオマスを緩衝すること(例えば、図1Cの110)は、一部の実施形態により、バイオマススラリーを形成するように第3培地中にバイオマスを浸すことを含んでよい。一部の実施形態では、バイオマスは、約1時間、又は約2時間、又は約4時間、又は約6時
間、約8時間、又は約10時間、又は約12時間、又は約16時間、又は約20時間、又は約24時間、又は約36時間、又は約48時間緩衝されてよい。一部の実施形態により、緩衝マイクロクロップ(例えば、アオウキクサ)及び第3培地(例えば、蒸留水、地下水、地表水、雨水)を含むバイオマススラリーは、バイオマス(例えば、マイクロクロップ)が第3培地から分離され得る傾斜振動スクリーンに運ばれてよい。他の実施形態では、バイオマス(例えば、マイクロクロップ)は、排出によって第3培地から分離されてよい。
一部の実施形態により、バイオマスを緩衝することは、バイオマスのpH値を変更すること(例えば、上げる、下げる)又は維持することを含んでよい。一部の実施形態では、バイオマスを緩衝することは、バイオマスのpH値を約8.0未満、又は約7.5未満、又は約7.0未満、又は約6.5未満、又は約6.0未満、又は約5.5未満、又は約5.0未満、又は約4.5未満、又は約4.0未満、又は約3.5未満、又は約3.0に変更すること(例えば、上げる、下げる)又は維持することを含んでよい。一部の実施形態により、バイオマスを緩衝することは、バイオマスのpH値を:約3.0から約7.5、又は約3.5から約7.5、又は約4.0から約7.5、又は約4.5から約7.5、又は約5.0から約7.5、又は約5.5から約7.5、又は約6.0から約7.5、又は約6.5から約7.5の範囲に変更すること(例えば、上げる、下げる)又は維持することを含んでよい。当業者に理解されるとおり、バイオマスのpH値を調節することによってバイオマスを緩衝することは、タンパク質安定性を促進でき、一部の実施形態では、非緩衝バイオマスと比較してより多いタンパク質収量を増進できる。
ある手順において生成された浸漬バイオマス及び緩衝バイオマスの1つ又は複数は、1つ又は複数の下流手順又は器具に供給される前にそれらそれぞれの容器(例えば、浸漬容器、緩衝容器)に保存されてよい。これは、1つ又は複数の下流手順(単数若しくは複数)及び/又は器具(単数若しくは複数)への例えば、連続様式、バッチ様式又は複数供給流を含むさまざまな操作スケジュール又は様式に適合できる。例えば一部の実施形態では、バイオマスは、日中に収集され、処理(例えば、浸漬及び/又は緩衝)されてよく、続いて処理されたバイオマスは、下流処理機械類の能力の限界に適合させるために小さなバッチ(例えば、第1ポーション、第2ポーション)でさらに処理(例えば、溶解、分離)されてよい。
バイオマスの洗浄
一部の実施形態では、マイクロクロップ又はバイオマス(例えば、第1ポーション、第2ポーション)を処理することは、余剰の増殖培地、デブリ、混入物、微生物及び/又は毒素を除去するための洗浄手順を含んでよい。洗浄手順は:(1)収集後(例えば、104);又は(2)収集及び浸漬後(例えば、108);又は(3)収集及び緩衝後(例えば、110);又は(4)収集、浸漬及び緩衝後にバイオマスに実施されてよい。バイオマスを洗浄することは、タンパク質純度及び/又は収量を増加させ得る。洗浄手順は、バイオマスを殺菌及び/又は消毒でき、バイオマスの表面上又は周辺にある細菌、真菌、ウイルス、昆虫及びその任意の組合せを低減又は除去する。一部の実施形態では、洗浄手順は、バイオマスの少なくとも1つの表面を洗浄溶液(例えば、水、増殖培地、抗菌性溶液)に曝露すること(例えば、浸すこと、スプレーすること)によって実施され得る。一部の実施形態では、洗浄溶液は、スラリーを形成するようにバイオマス(例えば、第1ポーション、第2ポーション)と混ぜ合わされてよい。
一部の実施形態では、洗浄溶液は、任意の望ましい割合の再利用液を含んでよい。例えば、洗浄溶液は、工程の別の段階から再利用された液体を少なくとも約10%(v/v)、少なくとも約20%(v/v)、少なくとも約30%(v/v)、少なくとも約40%(v/v)、少なくとも約50%(v/v)、少なくとも約60%(v/v)、少なくと
も約70%(v/v)、少なくとも約80%(v/v)又は少なくとも約90%(v/v)含んでよい(例えば、再利用洗浄溶液106、濾過からのリジェクト流260、254)。一部の実施形態では、洗浄溶液は水溶液又は溶媒であってよい。洗浄溶液は抗菌性、駆除化合物、脂肪酸、アルコール、塩素、酸化化合物、及びその任意の組合せ(例えば、オゾン処理水)の1つ又は複数を含有してよい。
一部の実施形態により、洗浄溶液は、温度を上昇させて及び/又は高圧で適用されてよい。洗浄溶液は、少なくとも約1秒間、又は少なくとも約5秒間、又は少なくとも約10秒間、又は少なくとも約20秒間、又は少なくとも約30秒間、又は少なくとも約1分間、又は少なくとも約5分間バイオマスと接触されたままであってよい。一部の実施形態では、第2洗浄溶液(例えば、水、オゾン処理水、再利用洗浄溶液(例えば、106)はバイオマスに適用されてよい。一部の実施形態では、第3洗浄溶液(例えば、水、オゾン処理水、再利用洗浄溶液)はバイオマスに適用されてよい。第1洗浄溶液、第2洗浄溶液及び第3洗浄溶液の組成は、互いに同じ又は異なっていてよい。一部の実施形態では、第1洗浄溶液はろ濾過工程からのリジェクト流(例えば、254、260)であってよい又は含んでよく、第2洗浄溶液は水であってよく、第3洗浄溶液はオゾン処理水であってよい。一部の実施形態では洗浄溶液(例えば、第1、第2及び/又は第3洗浄溶液)の一部又はすべては、バイオマスから分離されてよい(例えば、傾斜スクリーン又は振動スクリーンを使用する)。
一部の実施形態では、洗浄溶液、第2洗浄溶液及び/又は第3洗浄溶液の一部又はすべては、集められ、再使用/再利用されてよい(例えば、106)。バイオマスから分離された洗浄溶液、第2洗浄溶液及び/又は第3洗浄溶液(例えば、水)の少なくとも約40%、又は少なくとも約50%、又は少なくとも約60%、又は少なくとも約70%、又は少なくとも約80%、又は少なくとも約90%、又は少なくとも約95%は、一部の実施形態により、将来の使用のために再利用され得る(例えば、再利用洗浄溶液106;バイオリアクター系102において増殖培地として使用される)。
洗浄溶液(例えば、第1、第2及び/又は第3洗浄溶液)は、使用時に室温より低い温度(例えば、約12℃)を有してよい。洗浄溶液、及びそれによりマイクロクロップを冷却することは、タンパク質回収効率を改善でき、及び/又はタンパク質分解活性を減少させることができる。一部の実施形態では、洗浄溶液(例えば、第1、第2及び/又は第3洗浄溶液)は、使用時に約30℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃、又は約0℃未満の温度を有してよい。一部の実施形態では、洗浄溶液(例えば、第1、第2及び/又は第3洗浄溶液)は、使用時に約0℃から約10℃の間の、又は約5℃から約15℃の間、又は約10℃から約20℃の間、又は15℃及び約25℃の間、又は約20℃から約30℃の間の温度を有してよい。
一部の実施形態では、洗浄溶液(例えば、第1、第2及び/又は第3洗浄溶液)は、使用時に室温を超える温度(例えば、約50℃)を有してよい。洗浄溶液及びそれによりマイクロクロップを加熱することは、タンパク質回収効率を改善でき、タンパク質分解活性を減少させることが(例えば、タンパク質分解酵素を変性)でき、及び/又は微生物混入を減少させることができる(例えば、低温殺菌)。一部の実施形態では、洗浄溶液(例えば、第1、第2及び/又は第3洗浄溶液)は、使用時に約20℃を超える、又は約25℃を超える、又は約30℃を超える、又は約35℃を超える、又は約40℃を超える、又は約45℃を超える、又は約50℃を超える、又は約55℃を超える、又は約60℃を超える、又は約65℃を超える、又は約70℃を超える、又は約75℃を超える、又は約80℃を超える、又は約85℃を超える、又は約90℃を超える、又は約95℃を超える、又は約100℃を超える温度を有してよい。一部の実施形態では、洗浄溶液(例えば、第1
、第2及び/又は第3洗浄溶液)は、使用時に温度約40℃から約50℃の間、又は約45℃から約55℃の間、又は約50℃から約60℃の間の温度を有してよい。一部の実施形態により、洗浄溶液(例えば、第1、第2及び/又は第3洗浄溶液)は、使用時に約75℃から約80℃の間、又は約80℃から約85℃の間、又は約85℃から約90℃の間、又は約90℃から約95℃の間又は約95℃から約100℃の間の温度を有してよい。一部の実施形態では、洗浄溶液(例えば、第1、第2及び/又は第3洗浄溶液)は、使用時に約50℃から約80℃の間、又は約55℃から約85℃の間、又は約60℃から約90℃の間、又は約65℃から約95℃の間、又は約70℃及び約100℃の間の温度を有してよい。
バイオマスの溶解(Lysing)
一部の実施形態により、バイオマスは、溶解バイオマス(例えば、第1ポーション、第2ポーション)を形成するように溶解されてよい。溶解は:(1)収集後(例えば、104);又は(2)収集及び浸漬後(例えば、108);又は(3)収集及び緩衝後(例えば、110);又は(4)収集、浸漬及び緩衝後;又は(5)収集及び洗浄後;又は(6)収集、浸漬及び洗浄後;又は(7)収集、緩衝及び洗浄後;又は(8)収集、浸漬、緩衝及び洗浄後にバイオマスに実施されてよい。
本明細書において使用される溶解は、個々の細胞又は多細胞構造のレベルで生物の組織を乱す機械的、化学的、及び/又は超音波(例えば、ソニケーション)手順を含み得る。一部の実施形態では、溶解は、マイクロクロップ中に存在する炭水化物、タンパク質及び微量栄養素を、精製タンパク質、炭水化物含有材料及び/又は微量栄養素含有液に処理する下流工程のためにさらに利用し易くすることを含み得る。一部の実施形態により、溶解は、機械的、化学的及び/又は超音波(例えば、ソニケーション)方法を組み合わせて使用して達成され得る。
一部の実施形態では、溶解は、室温より低い温度で実施されてよい。より低い温度でマイクロクロップを溶解することは、例えば、望ましくない酵素活性(例えば、タンパク質分解活性)を制限又は減少させることによって収量を改善できる。溶解は、一部の実施形態では、約30℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃未満の温度で実施されてよい。溶解液(例えば、水、再利用水、逆浸透水)は、洗浄又は未洗浄バイオマスに、一部の実施形態による溶解前又は溶解の際に加えられてよい。例えば、溶解液の少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%又は少なくとも約90%は、濾過産生物の逆浸透/ナノ濾過(例えば、260)の結果として生成された水であってよい。一部の実施形態では、溶解液は、約30℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃未満の温度であってよい。一部の実施形態では、溶解液は、緩衝液、プロテアーゼ阻害剤、抗菌剤、キレーター(例えば、EDTA)、還元剤、又はその任意の組合せを含んでよい。
一部の実施形態により、溶解は、例えば、セルロースの破壊を増強する及び/又は望ましくない酵素(例えば、タンパク質分解酵素)を変性させるために室温を超える温度(例えば、約40℃)で実施されてよい。一部の実施形態では、溶解することは、約30℃を超える、又は約35℃を超える、又は約37℃を超える、又は約40℃を超える温度で実施されてよい。
溶解は、例えば、刻むこと、断片化すること、粉砕すること、圧力をかけること、引き裂くこと、超音波処理(例えば、ソニケーション)、浸透圧による溶解、生物学的構造を
分解する化学的処理、又はその任意の組合せを含んでよい。一部の実施形態では、溶解は、機械的方法(挽くとも称される)、例えば、溶解バイオマスを生成するためにバイオマスを挽くこと、グラインデイング又は断片化することによって達成される。溶解工程は、例えば、せん断ミル、ボールミル、コロイドミル、ナイフミル、ハンマーミル、グラインディングミル、ピューレマシン、フィルタープレス、メカニカルプレス、又はその任意の組合せを使用して達成され得る。
一部の実施形態では、溶解(例えば、挽く)工程への出入りは、任意の望ましい容量、質量又は他の速度若しくは間隔(例えば、一定速度、可変速度、連続的、半連続的、定期的、断続的)で計量されてよい。供給速度及び/又は様式は、例えば:標的産生速度;工程において用いられる器具(単数又は複数);供給原料の特性、又はその任意の組合せを含む検討事項に基づいて決定されてよい。一部の実施形態では、供給速度は、少なくとも約10kg/時間、又は少なくとも約50kg/時間、又は少なくとも約100kg/時間、又は少なくとも約200kg/時間、又は少なくとも約300kg/時間、又は少なくとも約400kg/時間、又は少なくとも約500kg/時間、又は少なくとも約600kg/時間、又は少なくとも約700kg/時間、又は少なくとも約800kg/時間、又は少なくとも約900kg/時間、又は少なくとも約1000kg/時間、又は少なくとも約1200kg/時間、又は少なくとも約1400kg/時間、又は少なくとも約1600kg/時間、又は少なくとも約1800kg/時間、又は少なくとも約2000kg/時間、又は少なくとも約2200kg/時間である。一部の実施形態では、供給速度は、約10kg/時間から約200kg/時間、又は約200kg/時間から約400kg/時間、又は約400kg/時間から約600kg/時間、又は約600kg/時間から約800kg/時間、又は約800kg/時間から約1000kg/時間、又は約1000kg/時間から約1200kg/時間、又は約1200kg/時間から約1400kg/時間、又は約1400kg/時間から約1600kg/時間、又は約1600kg/時間から約1800kg/時間、又は約1800kg/時間から約2000kg/時間、又は約2000kg/時間から約2200kg/時間である。
一部の実施形態では、化学的方法は、バイオマス又は洗浄バイオマスを溶解するために(例えば、単独又は機械的方法との組合せで)用いられてよい。一部の実施形態では、酵素(例えば、セルロース)は、細胞構造を破壊するため又は破壊を補助するために使用されてよい。一部の実施形態では、溶解は、例えば、バイオマス(例えば、収集されたマイクロクロップ)のpH値を変更することによって実施されてよい。一部の実施形態では、pH値は、約7.0より高く、又は約7.5より高く、又は約8.0より高く、又は約8.5より高く、又は約9.0より高く、又は約9.5より高く、又は約10.0より高くに上げられてよい。一部の実施形態により、バイオマスのpH値は、約7.0から約7.5に、又は約7.5から約8.0に、又は約8.0から約8.5に、又は約8.5から約9.0に、又は約9.0から約9.5に、又は約9.5から約10.0に維持されてよい。一部の実施形態では、バイオマスのpH値は、約7.0から約14.0に、又は約7.0から約13.0に、又は約7.0から約12.0に、又は約7.0から約11.0に、又は約7.0から約10.0に、又は約7.0から約10.5に、又は約7.0から約10.0に、又は約7.0から約9.5に、又は約7.0から約9.0に、又は約7.0から約8.5に、又は約7.0から約8.0に、又は約7.0から約7.5に維持されてよい。一部の実施形態では、pH値は、約7.0未満、又は約6.5未満、又は約6.0未満、又は約5.5未満、又は約5.0未満、又は約4.5未満、又は約4.0未満、又は約3.5未満、又は約3.0未満に低下されてよい。一部の実施形態では、バイオマスpH値は、約3.0から約3.5、又は約3.5から約4.0、又は約4.0から約4.5、又は約4.5から約5.0、又は約5.0から約5.5、又は約5.5から約6.0、又は約6.0から約6.5、又は約6.5から約7.0に維持されてよい。一部の実施形態により、バイオマスのpH値は、約3.0から約7.0、又は約3.5から約7.0、
又は約4.0から約7.0、又は約4.5から約7.0、又は約5.0から約7.0、又は約50約5.5から約7.0、又は約6.0から約7.0、又は約6.5から約7.0に維持されてよい。
一部の実施形態では、溶解バイオマス(例えば、機械的溶解バイオマス)は、中和を伴って又は伴わずに、タンパク質及び/又は他の産生物(単数又は複数)を単離するための次のステップ又は手順に進んでよい。例えば、溶解バイオマスは、直接次の手順に供給されてよい、又は最初にpH調節(例えば、中和、酸性化、塩基性化)されてよい。一部の実施形態では、沈殿剤(例えば、塩)は、溶けている化合物を沈殿させるために溶解マイクロクロップに加えられてよい。
一部の実施形態では、溶解バイオマス(例えば、第1ポーション、第2ポーション)は、室温より低い温度(例えば、約12℃)であってよい。溶解バイオマスを冷却することは、タンパク質回収効率を改善でき、及び/又はタンパク質分解活性を減少させることができる。一部の実施形態では、溶解バイオマスは、使用時に約30℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃未満の温度を有してよい。一部の実施形態により、溶解バイオマスは、使用時に約0℃から約10℃の間、又は約5℃から約15℃の間、又は約10℃から約20℃の間、又は約15℃から約25℃の間、又は約20℃から約30℃の間の温度を有してよい。
一部の実施形態では、溶解バイオマス(例えば、第1ポーション、第2ポーション)は、使用時に室温を超える温度(例えば、約50℃)を有してよい。溶解バイオマスを加熱することは、タンパク質回収効率を改善でき、タンパク質分解活性を減少(例えば、タンパク質分解酵素を変性)させることができ、及び/又は微生物混入(例えば、低温殺菌)を減少させることができる。一部の実施形態では、溶解バイオマスは、使用時に約20℃を超える、又は約25℃を超える、又は約30℃を超える、又は約35℃を超える、又は約40℃を超える、又は約45℃を超える、又は約50℃を超える、又は約55℃を超える、又は約60℃を超える、又は約65℃を超える、又は約70℃を超える、又は約75℃を超える、又は約80℃を超える、又は約85℃を超える、又は約90℃を超える温度を有してよい。一部の実施形態では、溶解バイオマスは、使用時に約40℃から約50℃の間、又は約45℃から約55℃の間、又は約50℃から約60℃の間の温度を有してよい。一部の実施形態により、溶解バイオマスは、使用時に約75℃から約80℃の間、又は約80℃から約85℃の間の温度を有してよい。
溶解バイオマスからのシュウ酸塩の沈殿
一部の実施形態により、少なくとも一部の可溶性シュウ酸は、シュウ酸をシュウ酸塩(例えば、シュウ酸カルシウム)に転換し、溶解バイオマス(例えば、122、222)からシュウ酸塩を沈殿させること(例えば、123)によって溶解バイオマスから除去されてよい。一部の実施形態では、溶解バイオマスからシュウ酸塩を沈殿させることは、溶解バイオマスの少なくとも一部を少なくとも1つのカルシウム塩(例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム)と混合することを含んでよい。溶解バイオマスからシュウ酸塩を沈殿させることは、一部の実施形態では、溶解バイオマスの少なくとも一部を炭酸カルシウム溶液又は水酸化カルシウム溶液と混合することを含んでよい。沈殿されたシュウ酸塩は、一部の実施形態により、遠心分離及び/又は濾過によってバイオマスから除去されてよい。
バイオマスの分離
バイオマス(例えば、アオウキクサ)は、ジュース画分(例えば、226)及び固形画分(例えば、228)を生成するために分離(例えば、124、224)されてよい。ジ
ュース画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)は、高タンパク質液及び/又は少なくともおよそいくらかの固形粒子(例えば、炭水化物、繊維)を含んでよい。一部の実施形態では、バイオマス(例えば、洗浄、溶解)は、分離に先立って希釈液(例えば、水、再利用水、逆浸透水)で希釈されてよい。
一部の実施形態では、希釈液は、室温より低い温度(例えば、約12℃)であってよい。希釈液を冷やすことは、タンパク質回収効率を改善でき、及び/又はタンパク質分解活性を減少させることができる。一部の実施形態では、希釈液は、使用時に約30℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃の温度を有してよい。一部の実施形態により、希釈液は、使用時に約0℃から約10℃の間、又は約5℃から約15℃の間、又は約10℃から約20℃の間、又は約15℃から約25℃の間、又は約20℃から約30℃の間の温度であってよい。
一部の実施形態では、希釈液は、使用時に室温を超える温度(例えば、約50℃)を有してよい。希釈液を加熱することは、タンパク質回収効率を改善でき、タンパク質分解活性を減少(例えば、タンパク質分解酵素を変性)させることができ、及び/又は微生物混入を減少させることができる(例えば、低温殺菌)。一部の実施形態では、希釈液は、使用時に約20℃を超える、又は約25℃を超える、又は約30℃を超える、又は約35℃を超える、又は約40℃を超える、又は約45℃を超える、又は約50℃を超える、又は約55℃を超える、又は約60℃を超える、又は約65℃を超える、又は約70℃を超える、又は約75℃を超える、又は約80℃を超える、又は約85℃を超える、又は約90℃を超える温度を有してよい。一部の実施形態では、希釈液は、使用時に約40℃から約50℃の間、又は約45℃から約55℃の間、又は約50℃から約60℃の間の温度を有してよい。一部の実施形態により、希釈液は、使用時に約75℃から約80℃の間、又は約80℃から約85℃の間の温度を有してよい。
一部の実施形態では、希釈液は、緩衝液、プロテアーゼ阻害剤、抗菌剤、キレーター(例えば、EDTA)、還元剤、又はその任意の組合せを含んでよい。一部の実施形態では、溶解バイオマス又は希釈解バイオマスは、分離の前にソニケーションされてよい。ソニケーションはタンパク質収量を増加させ得る。
ジュース画分及び固形画分を形成するためにバイオマスを分離することは、圧力をかけること(例えば、ベルトプレス、フィルタープレス)、遠心分離、濾過、加圧濾過、又はその任意の組合せを含んでよい。バイオマスを分離するための互換的ユニット操作は、例えば、デカンター遠心分離、ベルトプレス、ファンプレス、ロータリープレス、スクリュープレス、フィルタープレス、フィニッシャープレス、又はその任意の組合せを含む。
一部の実施形態では、バイオマスは、任意の望ましい容量、質量又は他の速度若しくは間隔(例えば、一定速度、可変速度、連続的、半連続的、定期的、断続的)で分離装置に計量されてよい。供給速度及び/又は様式は、例えば:標的産生速度;工程において用いられる器具(単数又は複数);供給原料の特性、又はその任意の組合せを含む検討事項に基づいて決定されてよい。一部の実施形態では、供給速度は、少なくとも約10kg/時間、又は少なくとも約50kg/時間、又は少なくとも約100kg/時間、又は少なくとも約200kg/時間、又は少なくとも約300kg/時間、又は少なくとも約400kg/時間、又は少なくとも約500kg/時間、又は少なくとも約600kg/時間、又は少なくとも約700kg/時間、又は少なくとも約800kg/時間、又は少なくとも約900kg/時間、又は少なくとも約1000kg/時間、又は約1000kg/時間より高くであってよい。一部の実施形態により、供給速度は、約10kg/時間から約200kg/時間、又は約200kg/時間から約400kg/時間、又は約400kg
/時間から約600kg/時間、又は約600kg/時間から約800kg/時間、又は約800kg/時間から約1000kg/時間、又は約1000kg/時間から約1200kg/時間、又は約1200kg/時間から約1400kg/時間、又は約1400kg/時間から約1600kg/時間、又は約1600kg/時間から約1800kg/時間、又は約1800kg/時間から約2000kg/時間、又は約2000kg/時間から約2200kg/時間であってよい。
バイオマスを分離することは、任意の望ましい温度で実施されてよい。分離は、例えば、タンパク質分解活性を減少させるために、室温より低い温度で実施されてよい。一部の実施形態では、分離は、約40℃未満、約30℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃未満の温度で実施されてよい。分離は、例えば、約0℃から約10℃の間、又は約5℃から約15℃の間、又は約10℃から約20℃の間、又は約15℃から約25℃の間、又は約20℃から約30℃の間、又は約25℃から約35℃の間、又は約30℃から約40℃の間の温度で実施されてよい。
ジュース画分からのシュウ酸塩の沈殿(Precipitating)
一部の実施形態により、少なくとも一部の可溶性シュウ酸は、シュウ酸塩への転換及び沈殿によってジュース画分から除去されてよい。一部の実施形態では、ジュース画分を沈殿させることは、ジュース画分の少なくとも一部を少なくとも1つのカルシウム塩(例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム)と混合することを含んでよい。ジュース画分を沈殿させることは、一部の実施形態では、ジュース画分の少なくとも一部を炭酸カルシウム溶液又は水酸化カルシウム溶液と混合することを含んでよい。沈殿されたシュウ酸塩は、一部の実施形態により、遠心分離及び/又は濾過によってバイオマスから除去されてよい。
ジュース画分の分離
一部の実施形態により、ジュース画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)は、第1ジュース及び第1ケーキを生成するように分離されてよい。第1ジュース(例えば、第1ポーション、第2ポーション)は、溶けたタンパク質を含んでよい。一部の実施形態では、緩衝液、プロテアーゼ阻害剤、抗菌剤、キレーター(例えば、EDTA)、還元剤、又はその任意の組合せは、ジュース画分及び/又は第1ジュースに加えられてよい。一部の実施形態では、ジュース画分を分離することは、遠心分離、濾過、加圧濾過、又はその任意の組合せを含んでよい。2つ以上のユニット操作(例えば、互換的ユニット操作)は、例えば、高速ディスクスタック遠心分離機、環状振動分離機、直鎖状/傾斜運動振とう機、デカンター遠心分離機、フィルタープレス、加圧濾過装置、精密濾過、真空濾過、又はその任意の組合せを含んでジュース画分を分離するために使用されてよい。
一部の実施形態では、精密濾過は、ジュース画分を第1ジュース及び第1ケーキに分離するために使用されてよい。一部の実施形態では、好適なフィルターサイズは、≦約10μm、又は≦約5μm、又は≦約3μm、又は≦約2μm、又は≦約1μm、又は≦約0.5μm、又は≦約0.4μm、は≦約0.3μm、又は≦約0.2μm、又は≦約0.1μmを含んでよい。一部の実施形態では、フィルターは、約0.1μm以上のフィルターサイズを有してよい。一部の実施形態により、精密濾過は、第1ジュース中の懸濁固形(例えば、脂肪、繊維)、微生物混入(例えば、大腸菌(Escherichia coli))、及び/又は真菌混入物(例えば、酵母)の濃度を低減できる。
一部の実施形態では、真空が、分離工程の少なくとも一部の際に実行されてよい。
一部の実施形態により、分離は、例えば、タンパク質分解活性を減少させるために室温
より低い温度で実施されてよい。一部の実施形態では、分離は、約40℃未満、又は約30℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃未満の温度で実施されてよい。一部の実施形態では、分離は、約0℃から約10℃の間、又は約5℃から約15℃の間、又は約10℃から約20℃の間、又は約15℃から約25℃の間、又は約20℃から約30℃の間、又は約25℃から約35℃の間、又は約30℃から約40℃の間の温度で実施されてよい。
第1ジュースは、さらなる処理まで保存タンク、例えば、冷却された保存タンクに注入されてよい。一部の実施形態では、冷却保存タンクは、室温より低い温度(例えば、12℃)で維持されてよい。低温での第1ジュースの保存は、タンパク質分解活性を低減でき、それによりタンパク質回収効率を改善できる。一部の実施形態では、冷却保存タンクは、約30℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃未満の温度で維持されていてよい。一部の実施形態により、冷却保存タンクは、約5℃、約6℃、約7℃、約8℃、約9℃、約10℃、約11℃、約12℃、約13℃、約14℃又は約15℃の温度に維持されていてよい。一部の実施形態では、第1ジュースは、保存タンクで保存されることなくさらなる処理に直接供給されてよい。
ある手順において生成された液相(例えば、ジュース画分、第1ジュース、第2ジュース、第3ジュース)又は固相(例えば、固形画分、第1ケーキ、第2ケーキ)の任意の1つ又は複数は、1つ又は複数の下流手順又は器具に供給される前に保存タンクに保存されてよい。一部の実施形態では、均一な液相又は固相は、下流手順(単数若しくは複数)又は器具(単数若しくは複数)のために生成されてよい。これは、1つ又は複数の下流手順(単数若しくは複数)及び/又は器具(単数若しくは複数)への例えば、連続様式、バッチ様式又は複数供給流を含むさまざまな操作スケジュール又は様式に適合できる。液相又は固相は、さらなる処理まで分解を低減し、高品質を維持するために望ましい温度(例えば、室温より低い温度、12℃など)で保存タンク中で維持されてよい。
固形画分の分離
一部の実施形態では、固形画分は、追加的ジュース(例えば、第2ジュース232)を抽出するためにさらに分離されてよい。固形画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)の分離は、第2ジュース(例えば、232)及び第1固形(例えば、234)を形成できる。第2ジュース(例えば、第1ポーション、第2ポーション)は、高タンパク質液及び/又は少なくともいくらかの固形粒子(例えば、炭水化物、繊維)を含む場合がある。
第2ジュース及び第1固形を形成するために固形画分を分離することは、圧力をかけること(例えば、スクリュープレス)、遠心分離、濾過、加圧濾過、又はその任意の組合せを含んでよい。固形画分を分離するための互換的ユニット操作は、例えば、デカンター遠心分離、ベルトプレス、ファンプレス、ロータリープレス、スクリュープレス、フィルタープレス、フィニッシャープレス、又はその任意の組合せを含む。
一部の実施形態では、固形画分は、任意の望ましい容量、質量又は他の速度若しくは間隔(例えば、一定速度、可変速度、連続的、半連続的、定期的、断続的)で分離装置に計量されてよい。供給速度及び/又は様式は、例えば:標的産生速度;工程において用いられる器具(単数又は複数);供給原料の特性、又はその任意の組合せを含む検討事項に基づいて決定されてよい。一部の実施形態では、供給速度は、少なくとも約10kg/時間、又は少なくとも約50kg/時間、又は少なくとも約100kg/時間、又は少なくとも約200kg/時間、又は少なくとも約300kg/時間、又は少なくとも約400k
g/時間、又は少なくとも約500kg/時間、又は少なくとも約600kg/時間、又は少なくとも約700kg/時間、又は少なくとも約800kg/時間、又は少なくとも約900kg/時間、又は少なくとも約1000kg/時間、又は約1000kg/時間より高くであってよい。一部の実施形態により、供給速度は、約10kg/時間から約200kg/時間、又は約200kg/時間から約400kg/時間、又は約400kg/時間から約600kg/時間、又は約600kg/時間から約800kg/時間、又は約800kg/時間から約1000kg/時間、又は約1000kg/時間より高く、又は約1000kg/時間から約1200kg/時間、又は約1200kg/時間から約1400kg/時間、又は約1400kg/時間から約1600kg/時間、又は約1600kg/時間から約1800kg/時間、又は約1800kg/時間から約2000kg/時間、又は約2000kg/時間から約2200kg/時間であってよい。
固形画分を分離することは、任意の望ましい温度で実施されてよい。分離は、例えば、タンパク質分解活性及び/又は細菌増殖を減少させるために、室温より低い温度で実施されてよい。一部の実施形態では、分離は、約40℃未満、約30℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃未満の温度で実施されてよい。分離は、例えば、約0℃から約10℃の間、又は約5℃から約15℃の間、又は約10℃から約20℃の間、又は約15℃から約25℃の間、又は約20℃から約30℃の間、又は約25℃から約35℃の間、又は約30℃から約40℃の間の温度で実施されてよい。
一部の実施形態では、固形画分を分離するために選択された分離器具(例えば、スクリュープレス)は、ジュース画分及び固形画分を形成するようにバイオマス(例えば、溶解)を分離するために使用される同じ器具であってよい。一部の実施形態では、固形画分を分離するために選択された分離器具(例えば、スクリュープレス)は、ジュース画分及び固形画分を形成するようにバイオマス(例えば、溶解)を分離する(例えば、デカンター遠心分離機)ために使用されるものとは異なる器具であってよい。一部の実施形態では、分離器具(例えば、スクリュープレス)は、固形画分から追加的第2ジュースを抽出するために複数回使用されてよい。
一部の実施形態により、マイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)を増殖、収集及び分離するための工程は単一サイクルであってよく、サイクルの他の段階(例えば、ジュース画分の分離は第1ケーキをもたらす)で集められる第1ケーキ(例えば、240)及び第2ケーキ(例えば、246)の少なくとも1つは固形混合物を形成するように第1固形と混ぜ合わされてよく、固形混合物はさらに処理されてよい(例えば、図2A、図2B、図2C)。
一部の実施形態では、マイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)を増殖、収集及び分離するための工程は、前のサイクルで集められる第1ケーキ及び第2ケーキの1つ又は複数が次のサイクルからの固形画分と、固形画分の分離に先立って混ぜ合わされてよいような、複数サイクル又は連続工程であってよい。
固形画分からの第2ジュースの抽出が増加すると、第1固形の水分含有量全体は減少する場合があり、それにより第1固形をさらに処理するために必要なエネルギー支出(例えば、乾燥させるために必要なエネルギー)を低下させ得る。加えて、固形画分及び/又は固形混合物からのジュースの抽出が増加すると、高タンパク質産生物の収量を改善することができる。
一部の実施形態では、固形画分及び/又は固形混合物の水分含有量は、重量で約90%未満、又は約80%未満、又は約70%未満、又は約60%未満、又は約50%未満、又
は約40%未満、又は約30%未満、又は約20%未満、又は約10%未満である。
第1ケーキ及び/又は第2ジュースの分離
一部の実施形態では、第1ケーキ(例えば、第1ポーション、第2ポーション)(例えば、240)及び第2ジュース(例えば、第1ポーション、第2ポーション)(例えば、232)のさらなる処理は実施されてよい。そのような追加的処理は、産生物収量及び/又は品質を増大させ得る。一部の実施形態では、第1ケーキ及び第2ジュースは、混ぜ合わされてよく、第3ジュース及び第2ケーキを形成するためにさらに分離されてよい(例えば、242)。一部の実施形態により、第1ケーキ及び第2ジュースは、さらなる分離に別々に供されてよい。
第1ケーキ、第2ジュース、又はその任意の組合せを分離すること(例えば、242)は、振動分離、遠心分離、濾過、加圧濾過、又はその任意の組合せを含んでよい。いくつかの異なる互換的ユニット操作は、例えば、高速ディスクスタック遠心分離機、環状振動分離機、直鎖状/傾斜運動振とう機、デカンター遠心分離機、フィルタープレス、加圧濾過装置、精密濾過、真空濾過、又はその任意の組合せを含んで分離するために使用されてよい。
一部の実施形態では、濾過(例えば、振動分離機)は、第3ジュース及び第2ケーキを形成するように第1ケーキ、第2ジュース、又はその任意の組合せを分離するために使用されてよい。一部の実施形態では、好適なフィルターサイズは、≦約800μm、又は≦約600μm、又は≦約500μm、又は≦約400μm、又は≦約300μm、又は≦約200μm、又は≦約180μm、又は≦約150μm、又は≦約120μm、又は≦約100μm、又は≦約90μm、又は≦約80μm、又は≦約70μm、又は≦約60μm、又は≦約50μm、又は≦約40μm、又は≦約30μm、又は≦25μm、又は≦約20μm、又は≦約15μm、又は≦約10μm、又は≦約5μm、又は≦約1μmのポアサイズを含んでよい。一部の実施形態では、フィルターは、約800μm以下のフィルターサイズを有してよい。フィルターのポアサイズは、所望により大きく又はより小さく選択されてよい。例えば、大きなポアサイズは、混入材料の除去が目的である場合に望ましい場合ある。小さなポアサイズは、工程のサイクル数を限定すること及び/又はタンパク質収量が目的である場合に望ましい場合がある。一部の実施形態では、フィルターのポアサイズは、溶解条件、例えば、溶解バイオマスの平均粒子サイズに基づいて選択されてよい。フィルターのポアサイズは、一部の実施形態により、マイクロクロップの1つ又は複数の特徴(例えば、細胞壁組成、タンパク質組成)に基づいて選択されてよい。
一部の実施形態では、精密濾過は、第3ジュース及び第2ケーキを形成するように第1ケーキ、第2ジュース、又はその任意の組合せを分離するために使用されてよい。一部の実施形態では、好適なフィルターサイズは、≦約10μm、又は≦約5μm、又は≦約3μm、又は≦約2μm、又は≦約1μm、又は≦約0.5μm、又は≦約0.4μm、又は≦約0.3μm、又は≦約0.2μm、又は≦約0.1μmを含んでよい。一部の実施形態では、マイクロフィルターは、約0.1μm以上のフィルターサイズを有してよい。
一部の実施形態では、真空は、分離工程の少なくとも一部の際に実施されてよい。
一部の実施形態により、分離(例えば、242)は、例えば、タンパク質分解活性を減少させるために、室温より低い温度で実施されてよい。一部の実施形態では、分離は、40℃未満、又は約30℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃未満の温度で実施されてよい。一部の実施形態では、分離は、約0℃から約10℃の間、又は約5℃から約15℃の間、又は約10℃から約20℃の間、又は約
15℃から約25℃の間、又は約20℃から約30℃の間、又は約25℃から約35℃の間、又は約30℃から約40℃の間の温度で実施されてよい。
一部の実施形態により、マイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)を増殖させる、収集する又は分離するための工程は、単一サイクルを含んでよい。一部の実施形態では、単一サイクル工程において、第1ケーキ(例えば、240)及び第2ケーキ(例えば、246)の少なくとも1つは、固形混合物を形成するために第1固形を混ぜ合わされてよく、固形混合物はさらに処理されてよい(例えば、図2A、2B、2C)。単一工程の一部の実施形態では、第3ジュースは、さらなる処理に先立って第1ジュースと混ぜ合わされてよい。
一部の実施形態では、マイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)を増殖させる、収集する又は分離するための工程は、複数サイクル(例えば、連続工程)を含んでよい。一部の実施形態により、複数サイクル又は連続工程において、前のサイクルで集められる第1ケーキ(例えば、240)及び第2ケーキ(例えば、246)の1つ又は複数は、続くサイクルからの固形画分と、固形画分の分離に先立って混ぜ合わされてよい。複数サイクル又は連続工程の一部の実施形態では、前のサイクルで集められた第3ジュースは、続くサイクルからのジュース画分と、さらなる処理に先立って混ぜ合わされてよい。
第1ジュース、第3ジュース、又はその任意の組合せの第1ろ過
第1ジュース(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第3ジュース(例えば、第1ポーション、第2ポーション)又はその任意の組合せは、第1可溶性タンパク質(例えば、250)を生成するために1回又は複数回ろ過されてよい(例えば、第1濾過246)。第1濾過は、精密濾過、限外濾過、ナノ濾過又は逆浸透濾過を個々に又は組合せで含んでよい。
一部の実施形態により、精密濾過は、第1ジュース、第3ジュース、又はその任意の組合せ中の懸濁固形(例えば、脂肪、繊維)、微生物混入(例えば、大腸菌)及び/又は真菌混入物(例えば、酵母)の濃度を低減できる。一部の実施形態では、精密濾過によって産生された第1可溶性タンパク質は、シュウ酸含有量が低減する場合がある。一部の実施形態では、精密濾過のために好適なフィルターサイズは、≦約10μm、又は≦約5μm、又は≦約3μm、又は≦約2μm、又は≦約1μm、又は≦約0.5μm、又は≦約0.4μm、又は≦約0.3μm、又は≦約0.2μm、又は≦約0.1μmを含んでよい。一部の実施形態では、第1ジュース、第3ジュース又はその任意の組合せは、透過物中に可溶性タンパク質を生成するために精密濾過を使用してろ過されてよい。
限外濾過は、圧力、濃度グラジエント又はこれらの組合せを使用する膜濾過を含んでよい。一部の実施形態では、限外濾過のために好適な名目分子量カットオフ(NMWCO)は、最大で約100kDa、又は最大で約90kDa、又は最大で約80kDa、又は最大で約70kDa、又は最大で約60kDa、又は最大で約55kDa、又は最大で約50kDa、又は最大で約45kDa、又は最大で約40kDa、又は最大で約30kDa、又は最大で約20kDa、又は最大で約15kDa、又は最大で約14kDa、又は最大で約13kDa、又は最大で約12kDa、又は最大で約11kDa、又は最大で約10kDa、又は最大で約9kDa、又は最大で約8kDa、又は最大で約7kDa、又は最大で約6kDa、又は最大で約5kDa、又は最大で約4kDa、又は最大で約3kDa、又は最大で約2kDa、又は最大で約1kDaであってよい。一部の実施形態では、限外濾過のために好適なNMWCOカットオフは、最大で約1kDaから最大で約10kDa、最大で約2kDaから最大で約10kDa、最大で約3kDaから最大で約10kDa、最大で約3kDaから最大で約15kDa、又は最大で約3kDaから最大で約2
0kDa、又は最大で約3kDaから最大で約60kDa、又は最大で約3kDaから最大で約55kDa、又は最大で約10kDaから最大で約55kDaの範囲内であってよい。一部の実施形態では、限外濾過のためのNMWCOは、少なくとも1kDa、又は少なくとも3kDa、又は少なくとも5kDa、又は少なくとも10kDa、又は少なくとも15kDa、又は少なくとも20kDa、又は少なくとも25kDa、又は少なくとも30kDa、又は少なくとも35kDa、又は少なくとも40kDa、又は少なくとも45kDa、又は少なくとも50kDa、又は少なくとも55kDaであってよい。限外濾過のために好適なNMWCOは、限外濾過膜の製造仕様書に応じて変動する場合がある。一部の実施形態では、限外濾過のために好適なNMWCOは、加水分解速度に応じて変動する場合がある。
一部の実施形態では、ナノ濾過のために好適なフィルターサイズは、≦約0.01μm、又は≦約0.009μm、又は≦約0.008μm、又は≦約0.007μm、又は≦約0.006μm又は≦約0.005μm、又は≦約0.004μm、又は≦約0.003μm、又は≦約0.002μm、又は≦約0.001μmを含んでよい。一部の実施形態では、ナノ濾過フィルターは、約0.01μm以下のフィルターサイズを有してよい。
一部の実施形態により、逆浸透濾過のために好適なフィルターサイズは、≦約0.001μm、≦約0.0009μm、≦約0.0008μm、≦約0.0007μm、≦約0.0006μm、≦約0.0005μm、≦約0.0004μm、≦約0.0003μm、≦約0.0002μm、又は≦約0.0001μmを含んでよい。一部の実施形態では、逆浸透フィルターは、約0.001μm以下のフィルターサイズを有してよい
一部の実施形態では、緩衝液、プロテアーゼ阻害剤、抗菌剤、キレーター(例えば、EDTA)、還元剤、又はその任意の組合せは、第1可溶性タンパク質産生物に加えられてよい。一部の実施形態では、第1可溶性タンパク質産生物は、約30℃未満、又は約25℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃未満、又は約-2℃未満、又は約-5℃未満、又は約-10℃未満の温度で冷却及び/又は保存されてよい。低い温度に可溶性タンパク質産生物を冷却及び/又は保存することは、分解を低減でき、及び/又はタンパク質回収効率を改善できる。
第1可溶性タンパク質の第2濾過
一部の実施形態により、第1可溶性タンパク質(例えば、246)は、第2可溶性タンパク質(例えば、256)及び第2リジェクト流(例えば、254)を形成するために第2濾過(例えば、252)に供されてよい。第2濾過は、限外濾過、ナノ濾過及び/又は逆浸透濾過を含んでよい。
限外濾過は、圧力、濃度グラジエント又はこれらの組合せを使用する膜濾過を含んでよい。一部の実施形態では、限外濾過のために好適な名目分子量カットオフ(NMWCO)は、最大で約100kDa、又は最大で約90kDa、又は最大で約80kDa、又は最大で約70kDa、又は最大で約60kDa、又は最大で約55kDa、又は最大で約50kDa、又は最大で約45kDa、又は最大で約40kDa、又は最大で約30kDa、又は最大で約20kDa、又は最大で約15kDa、又は最大で約14kDa、又は最大で約13kDa、又は最大で約12kDa、又は最大で約11kDa、又は最大で約10kDa、又は最大で約9kDa、又は最大で約8kDa、又は最大で約7kDa、又は最大で約6kDa、又は最大で約5kDa、又は最大で約4kDa、又は最大で約3kDa、又は最大で約2kDa、又は最大で約1kDaであってよい。一部の実施形態では、限外濾過のために好適なNMWCOカットオフは、最大で約1kDaから最大で約10kDa、最大で約2kDaから最大で約10kDa、最大で約3kDaから最大で約10k
Da、最大で約3kDaから最大で約15kDa、又は最大で約3kDaから最大で約20kDa、又は最大で約3kDaから最大で約60kDa、又は最大で約3kDaから最大で約55kDa、又は最大で約10kDaから最大で約55kDaの範囲内であってよい。一部の実施形態では、限外濾過のためのNMWCOは、少なくとも1kDa、又は少なくとも3kDa、又は少なくとも5kDa、又は少なくとも10kDa、又は少なくとも15kDa、又は少なくとも20kDa、又は少なくとも25kDa、又は少なくとも30kDa、又は少なくとも35kDa、又は少なくとも40kDa、又は少なくとも45kDa、又は少なくとも50kDa、又は少なくとも55kDaであってよい。限外濾過のために好適なNMWCOは、限外濾過膜の製造仕様書に応じて変動する場合がある。一部の実施形態では、限外濾過のために好適なNMWCOは、加水分解速度に応じて変動する場合がある。
一部の実施形態では、ナノ濾過のために好適なフィルターサイズは、≦約0.01μm、又は≦約0.009μm、又は≦約0.008μm、又は≦約0.007μm、又は≦約0.006μm又は≦約0.005μm、又は≦約0.004μm、又は≦約0.003μm、又は≦約0.002μm、又は≦約0.001μmを含んでよい。一部の実施形態では、ナノ濾過フィルターは、約0.01μm以下のフィルターサイズを有してよい。
一部の実施形態により、逆浸透濾過のために好適なフィルターサイズは、≦約0.001μm、≦約0.0009μm、≦約0.0008μm、≦約0.0007μm、≦約0.0006μm、≦約0.0005μm、≦約0.0004μm、≦約0.0003μm、≦約0.0002μm、又は≦約0.0001μmを含んでよい。一部の実施形態では、逆浸透フィルターは、約0.001μm以下のフィルターサイズを有してよい。
一部の実施形態では、緩衝液、プロテアーゼ阻害剤、抗菌剤、キレーター(例えば、EDTA)、還元剤、又はその任意の組合せは、第2可溶性タンパク質産生物に加えられてよい。一部の実施形態では、第2可溶性タンパク質産生物は、約30℃未満、又は約25℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃未満、又は約-2℃未満、又は約-5℃未満、又は約-10℃未満の温度で冷却及び/又は保存されてよい。低い温度に第2可溶性タンパク質産生物を冷却及び/又は保存することは、分解を低減でき、及び/又はタンパク質回収効率を改善できる。
可溶性タンパク質産生物の水分含有量の低減
一部の実施形態では、工程は、第1可溶性タンパク質(例えば、250)、第2可溶性タンパク質(例えば、256)、又はその任意の組合せ(集合的に「可溶性タンパク質産生物」)の水分含有量を低減するために使用されてよい。可溶性タンパク質産生物の水分含有量を低減することは、例えば、最終タンパク質産生物(例えば、シュウ酸が低減された濃縮可溶性タンパク質262)を乾燥させるために必要なエネルギーを低減することによって資本的及び操作的支出を低減できる。
一部の実施形態では、蒸発工程は、濃縮タンパク質産生物(例えば、シュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物262)を形成するために可溶性タンパク質産生物の水分含有量を低減するために使用されてよい。蒸発は、例えば:上昇フィルム蒸発器、下降フィルム蒸発器、自然循環蒸発器(垂直又は水平)、撹拌フィルム蒸発器、多重効果蒸発器、真空蒸発による、又はその任意の組合せなどの熱的(蒸発的)手段によって実施されてよい。熱は、蒸発器に直接、又は熱ジャケットを通じ間接的に供給されてよい。熱は、原料(例えば、天然ガスの燃焼、ボイラーからの蒸気)から又は廃熱流(例えば、乾燥機排気)から又は流入流を冷やすことによって移行される熱からのいずれであってもよい。
一部の実施形態では、可溶性タンパク質産生物(例えば、第2可溶性タンパク質)の水分含有量は、濃縮タンパク質産生物(例えば、シュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物262)を形成するためにナノ濾過又は逆浸透濾過(例えば、258)によって低減され得る。一部の実施形態では、ナノ濾過のために好適なフィルターサイズは、≦約0.01μm、又は≦約0.009μm、又は≦約0.008μm、又は≦約0.007μm、又は≦約0.006μm、又は≦約0.005μm、又は≦約0.004μm、又は≦約0.003μm、又は≦約0.002μm、又は≦約0.001μmを含んでよい。一部の実施形態では、可溶性タンパク質産生物(例えば、第2可溶性タンパク質)の水分含有量は、残余物中の可溶性タンパク質産生物(例えば、シュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物262)でナノ濾過を使用して低減され得る。一部の実施形態により、逆浸透濾過のために好適なフィルターサイズは、≦約0.001μm、≦約0.0009μm、≦約0.0008μm、≦約0.0007μm、≦約0.0006μm、≦約0.0005μm、≦約0.0004μm、≦約0.0003μm、≦約0.0002μm、又は≦約0.0001μmを含んでよい。一部の実施形態では、可溶性タンパク質産生物(例えば、第2可溶性タンパク質)の水分含有量は、残余物中の可溶性タンパク質産生物(例えば、シュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物262)で逆浸透濾過を使用して低減され得る。一部の実施形態により、ナノ濾過又は逆浸透濾過の透過物は、再利用されてよい(例えば、溶解のための希釈液260;洗浄溶液)。
一部の実施形態では、抗酸化物質(例えば、ローズマリー抽出物)は、包装される場合に、産生物の保存可能期間を改善するように乾燥させる前に可溶性タンパク質産生物(例えば、第2可溶性タンパク質256、シュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物262)と混合されてよい。
ポリフェノールの低減
一部の実施形態では、高ポリフェノール産生物は、少なくとも1つのポリフェノール(例えば、タンニン)の濃度が低減している産生物を生成するためにポリフェノール低減工程に供されてよい。高ポリフェノール産生物は、一部の実施形態により、ジュース画分(例えば、図1A、1B、1C、1D、126;図2A、2B、2B、226)、第1可溶性タンパク質(例えば、図2A、2B、2C、250)、第2可溶性タンパク質(例えば、図2A、2B、2C、256)、シュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物(例えば、図2A、2B、2C、262、第1ジュース(例えば、図2A、2B、2C、238)、第2ジュース(例えば、図2A、2B、2C、232)、第3ジュース(例えば、図2A、2B、2C、244)又はその任意の組合せを含んでよい。一部の実施形態により、ポリフェノール低減工程は、少なくとも1つのポリフェノール(例えば、少なくとも1つのタンニン)の濃度を低減するように構成されてよい。一部の実施形態では、ポリフェノール低減工程は、下流可溶性タンパク質産生物の収量又は量における低減を最少化するために構成されてよい。
一部の実施形態により、ポリフェノール低減工程は、高ポリフェノール産生物をイオン交換レジンに通すことを含んでよい。一部の実施形態では、ポリフェノール低減工程は、高ポリフェノール産生物を一連(例えば、少なくとも2個、少なくとも3個)のイオン交換レジンに通すことを含んでよい。一連の各イオン交換レジンは、一連の他のイオン交換レジンと同じ又は異なっていてよい。一部の実施形態では、イオン交換レジンは、強酸性レジン、強塩基性レジン(例えば、DIAION PA308)、弱酸性レジン(例えば、Relite JA800)、弱塩基性レジン、弱アニオン交換レジン(例えば、Relite RAM2)、強アニオン交換レジン、弱カチオン交換レジン、強カチオン交換レジン、又はその任意の組合せであってよい。一部の実施形態により、ポリフェノール低減工程は、高ポリフェノール産生物を、弱酸性レジン(例えば、Relite JA800)、アニオン交換レジン(例えば、Relite RAM2)、強塩基性レジン(例え
ば、DIAION PA308)、又はこれらの組合せから選択されるイオン交換カラムに通すことを含んでよい。一部の実施形態では、ポリフェノール低減工程は:第1に、高ポリフェノール産生物を弱アニオン交換及び強アニオン交換レジンから選択されるイオン交換カラムに通すこと、並びに第2に、高ポリフェノール産生物を弱アニオン交換レジン及び強アニオン交換レジンから選択されるイオン交換カラムに通すことを含んでよい。イオン交換レジンは、バッチ様式で使用されてよく、又は連続工程に配置されてよく、それによりレジンはポリフェノール抽出及び再生工程を通じて循環されてよい。一部の実施形態では、ポリフェノール低減工程は、高ポリフェノール産生物又はイオン交換カラムから得られた産生物のpHを調節することをさらに含んでよい。ポリフェノール低減工程は、単独で又は他の精製工程及び/若しくはステップとの組合せで実施されてよい。
一部の実施形態では、ポリフェノール低減工程は、少なくとも5%まで、又は少なくとも10%まで、又は少なくとも15%まで、又は少なくとも20%まで、又は少なくとも25%まで、又は少なくとも30%まで、又は少なくとも35%まで、又は少なくとも40%まで、又は少なくとも45%まで、又は少なくとも50%まで、又は少なくとも55%まで、又は少なくとも60%まで、又は少なくとも65%まで、又は少なくとも70%まで高ポリフェノール産生物のポリフェノール(例えば、タンニン)含有量を低減できる。一部の実施形態により、ポリフェノール低減工程は、高ポリフェノール産生物のポリフェノール含有量を約5%から約10%、約15%から約20%、約20%から約30%、30%から約40%、約35%から約45%約40%から約50%、約45%から約55%、約50%から約60%、約55%から約65%、又は約60%から約70%低減できる。
一部の実施形態では、可溶性タンパク質産生物(例えば、可溶性タンパク質、第1可溶性タンパク質、第2可溶性タンパク質)は、ポリフェノール(例えば、総ポリフェノール)を約0.05g/100g可溶性タンパク質産生物、約0.1g/100g可溶性タンパク質産生物、約0.5g/100g可溶性タンパク質産生物、約1g/100g可溶性タンパク質産生物、約5g/100g可溶性タンパク質産生物、約10g/100g可溶性タンパク質産生物及び約20g/100gタンパク質濃縮物の濃度で含んでよい。一部の実施形態により、低温殺菌産生物の分析に基づいて、最終産生物100gは、約65gのタンパク質及び約1.092gポリフェノールを含有してよい(没食子酸等量として表す)。
可溶性タンパク質産生物の乾燥
一部の実施形態により、可溶性タンパク質産生物(例えば、第1可溶性タンパク質250、第2可溶性タンパク質256、シュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物262)は、乾燥タンパク質濃縮物(例えば、第1ポーション、第2ポーション)を生成するために乾燥されてよい。乾燥手順(例えば、264)は、一部の実施形態では、可溶性タンパク質産生物の水分含有量を望ましいレベルに低減してよい(例えば、より高い又はより低い水分含有量、望ましい水分含有量)。一部の実施形態では、乾燥タンパク質濃縮物の水分含有量は、例えば、重量で乾燥タンパク質濃縮物の90%未満、又は約80%未満、又は約70%未満、又は約60%未満、又は約50%未満、又は約40%未満、又は約30%未満、又は約20%未満、又は約10%未満、又は約5%未満、又は約1%未満であってよい。一部の実施形態により、乾燥タンパク質濃縮物のタンパク質濃度は、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約30%から約95%、又は約40%から約90%、又は約50%から約85%、又は約60%から約80%、又は約70%から約75%であってよい。乾燥手順は、例えば、スプレー乾燥器、ダブルドラム乾燥器、フラッシュ乾燥器、蒸発器、又はその任意の組合せを含む装置を使用して実施されてよい。
一部の実施形態では、乾燥装置の入り口温度(乾燥機への入口での温度)は、25℃を
超えていて、又は50℃を超えていて、又は75℃を超えていて、又は100℃を超えていて、又は25℃を超えていて、又は150℃を超えていて、又は175℃を超えていて、又は200℃を超えていて、又は225℃を超えていて、又は250℃を超えていて、又は275℃を超えていて、又は300℃を超えていて、又は325℃を超えていて、又は350℃を超えていて、又は375℃を超えていて、又は400℃を超えていて、又は425℃を超えていて、又は450℃を超えていて、又は475℃を超えていて、又は500℃を超えていてよい。一部の実施形態では、入り口温度は、約25℃から約50℃、又は約50℃から約75℃、又は約75℃から約100℃、又は約100℃から約125℃、又は約125℃から約150℃、又は約150℃から約175℃、又は約175℃から約200℃、又は約200℃から約225℃、又は約225℃から約250℃、又は約250℃から約275℃、又は約275℃から約300℃、又は約300℃から約325℃、又は約325℃から約350℃、又は約350℃から約375℃、又は約375℃から約400℃、又は約400℃から約425℃、又は約425℃から約450℃、又は約450℃から約475℃、又は約475℃から約500℃、又は500℃を超えていてよい。一部の実施形態では、入り口温度は、約50℃から約100℃、又は約100℃から約150℃、又は約150℃から約200℃、又は約200℃から約250℃、又は約250℃から約300℃、又は約300℃から約350℃、又は約350℃から約400℃、又は約400℃から約450℃、又は約450℃から約500℃、又は500℃を超えていてよい。一部の実施形態により、乾燥装置への入り口温度は、約225℃であってよい。
一部の実施形態により、乾燥装置の排出温度(乾燥機からの出口での温度)は、約300℃未満、又は約275℃未満、又約250℃未満、又約225℃未満、又約200℃未満、又約175℃未満、又約150℃未満、又約125℃未満、又約100℃未満、又約75℃未満、又約50℃未満、又約25℃であってよい。一部の実施形態では、排出温度は、約300℃から約275℃、又は約275℃から約250℃、又は約250℃から約225℃、又は約225℃から約200℃、又は約200℃から約175℃、又は約175℃から約150℃、又は約150℃から約125℃、又は約125℃から約100℃、又は約100℃から約75℃、又は約75℃から約50℃、又は約50℃から約25℃、又は約25℃未満であってよい。一部の実施形態では、排出温度は、約300℃から約250℃、又は約250℃から約200℃、又は約200℃から約150℃、又は約150℃から約100℃、約100℃から約50℃、又は約50℃から約25℃、又は約25℃未満であってよい。一部の実施形態により、乾燥装置からの排出温度は、約75℃であってよい。
一部の実施形態では、1容量の可溶性タンパク質産生物(例えば、第1可溶性タンパク質250、第2可溶性タンパク質256、シュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物262)は、乾燥に先立って1容量の乾燥タンパク質濃縮物と混合されてよい。戻し混合として既知のこの工程は、例えば、可溶性タンパク質の水分含有量が乾燥装置が許容できるレベルを超えている場合に用いられてよい。乾燥タンパク質濃縮物を可溶性タンパク質産生物と戻し混合することによって、総水分含有量は乾燥装置の仕様内に維持でき、それにより操作の費用(例えば、装置の損傷)を低減する。
一部の実施形態により、抗酸化物質(例えば、ローズマリー抽出物)は、包装の前に乾燥タンパク質濃縮物と混合されてよい。
可溶性タンパク質産生物又は乾燥タンパク質濃縮物の溶媒洗浄
一部の実施形態により、可溶性タンパク質産生物(例えば、可溶性タンパク質、第1可溶性タンパク質250、第2可溶性タンパク質256)及び/又はシュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物(例えば、262)は、洗浄タンパク質産生物を生成するために少
なくとも1つの溶媒(例えば、エタノール、メタノール)で洗浄されてよい。
一部の実施形態では、洗浄タンパク質産生物は、未洗浄対応物と比較して脂肪含有量が低減していてよい(例えば、重量で乾燥タンパク質濃縮物約2%以下)及び/又はクロロフィル含有量が低減していてよい(例えば、視覚的に知覚可能な緑色着色の低減)。一部の実施形態では、洗浄タンパク質産生物は、無色、白色、実質的に白色に見える、又は緑色着色が低減していてよい。一部の実施形態では、洗浄タンパク質産生物は、食味、色、保存可能期間(例えば、脂肪の酸化の低減)、タンパク質密度、マレアビリティ及びその組合せの改善を示し得る。一部の実施形態では、洗浄タンパク質産生物は、質感を整えたタンパク質産生物を形成するために成形されてよい。
一部の実施形態により、溶媒は、メタノール、エタノール、アセトン、ヘキサン、ジクロロメタン、酢酸エチル、プロパノール、イソプロパノール、グリセロール又はその組合せを含んでよい。
一部の実施形態では、洗浄タンパク質産生物は、重量で洗浄タンパク質産生物の約50%未満、又は約40%未満、又は約30%未満、又は約25%未満、又は約20%未満、又は約15%未満、又は約10%未満、又は約5%未満、又は約4%未満、又は約3%未満、又は約2%未満、又は約1%未満を含む脂肪含有量を有してよい。一部の実施形態により、洗浄タンパク質産生物は、一部の実施形態では、重量でタンパク質濃縮物の約1%から約10%、又は約10%から約20%、又は約20%から約30%、又は約30%から約40%、又は約40%から約50%を含む脂肪含有量を有してよい。
一部の実施形態では、洗浄タンパク質産生物は、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約15%以下、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約10%以下、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約8%以下、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約6%以下、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約4%以下、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約2%以下、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約1%以下、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約0.5%以下、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約0.2%以下又は重量で乾燥タンパク質濃縮物の約0.1%以下を含む脂肪含有量を有してよい。一部の実施形態では、洗浄タンパク質産生物は、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約0.1から約0.2%を含む脂肪含有量を有してよい。
タンパク質濃縮物
一部の実施形態は、収集されたマイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)のバイオマスからの可溶性タンパク質産生物(例えば、第1可溶性タンパク質250、第2可溶性タンパク質256、シュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物262)及び/又は乾燥タンパク質濃縮物(集合的に「タンパク質濃縮物」)の産生のための工程に関する。工程は、任意の望ましいタンパク質収量(例えば、最大収量、選択された収量)を達成するために構成又は実施されてよい。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物のタンパク質濃度は、重量でタンパク質濃縮物の約30%より高い、又は約40%より高い、又は約50%より高い、又は55%より高い、又は約60%より高い、又は65%より高い、又は約70%より高い、又は約75%より高い、又は約80%より高い。タンパク質濃縮物の残部は、炭水化物、繊維、脂肪、ミネラル、又はその任意の組合せを含んでよい。タンパク質濃縮物は、動物飼料及び/又はヒト消費のために好適である。例えば、タンパク質濃縮物は、個々に又は原料及び添加物のいずれかとして多数のヒト食品において現在使用されているタンパク質単離物(例えば、ダイズ、エンドウマメ、乳清)のための有効な代替物として役立つ可能性がある。一部の実施形態により、タンパク質濃縮物のタンパク質組成は、天然の又は天然に近い形態であってよい。例えば、タンパク質濃縮物のタンパク質組成物は、<2%変性タンパク質、又は<4%変性タンパク質、<6%変性タンパク質、又は<8%変性タンパク質、又は<10%変性タンパク質、又は<15%
変性タンパク質、又は<20%変性タンパク質、又は<25%変性タンパク質、又は<30%変性タンパク質、又は<35%変性タンパク質、又は<40%変性タンパク質、又は<45%変性タンパク質、又は<50%変性タンパク質を含んでよい。
一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、1つ又は複数の必須アミノ酸を含んでよい。例えば、タンパク質濃縮物は、ロイシン、イソロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、トリプトファン、バリン、ヒスチジン、アルギニン、アスパラギン酸、セリン、グルタミン酸、プロリン、グリシン、アラニン、チロシン及びシステインから選択される1つ又は複数のアミノ酸を含んでよい。一部の実施形態では、必須アミノ酸の濃度は、少なくとも約1g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約1.5g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約2g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約2.5g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約3g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約4g/100g乾燥物少なくとも約2.5g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約3g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約4g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約5g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約6g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約7g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約8g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約9g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約10g/100gタンパク質濃縮物であってよい。
一部の実施形態では、アミノ酸(例えば、必須アミノ酸)の濃度は、タンパク質濃縮物から回収されたタンパク質の重量分率として表されてよく、タンパク質100g当たり少なくとも約1g、又はタンパク質100g当たり少なくとも約1.5g、又はタンパク質100g当たり少なくとも約2g、又はタンパク質100g当たり少なくとも約2.5g、又はタンパク質100g当たり少なくとも約3g、又はタンパク質100g当たり少なくとも約4g、又はタンパク質100g当たり少なくとも約5g、又はタンパク質100g当たり少なくとも約6g、又はタンパク質100g当たり少なくとも約7g、又はタンパク質100g当たり少なくとも約8g、又はタンパク質100g当たり少なくとも約9g、又はタンパク質100g当たり少なくとも約10gである。
一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、1つ又は複数の分岐鎖アミノ酸(BCAA)を含んでよい。例えば、タンパク質濃縮物は、ロイシン、イソロイシン、バリン及びその組合せから選択される1つ又は複数のアミノ酸を含んでよい。一部の実施形態では、BCAAの濃度は、少なくとも約1g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約1.5g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約2g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約2.5g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約3g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約4g/100g乾燥物少なくとも約2.5g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約3g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約4g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約5g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約6g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約7g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約8g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約9g/100gタンパク質濃縮物、少なくとも約10g/100gタンパク質濃縮物、少なくとも約11g/100gタンパク質濃縮物、少なくとも約12g/100gタンパク質濃縮物、少なくとも約13g/100gタンパク質濃縮物、少なくとも約14g/100gタンパク質濃縮物、又は少なくとも約15g/100gタンパク質濃縮物であってよい。一部の実施形態ではタンパク質濃縮物のBCAAタンパク質含有量は、タンパク質濃縮物の総アミノ酸の約10%より高い、又は約11%より高い、又は約12%より高い、又は約13%より高い、又は約14%より高い、又は約15%より高い、又は約20%より高い、又は約25%より高い、又は約30%より高い、又は35%より高い、又は約40%より高い、又は45%より高い、又は約50%より高い、又は約55%より
高い、又は約60%より高い。一部の実施形態では、高タンパク質産生物のBCAA含有量が総アミノ酸含有量の20~21%であり、総アミノ酸含有量の約18~19%を含有するエンドウマメ及びダイズマメ由来の代替タンパク質産生物のBCAA含有量よりも約11%高い(例えば、18%から20%への増加は11%増加である)ことが見出された。一部の実施形態により、BCAAタンパク質含有量は、Association of
Official Agricultural Chemists(AOAC)Official Method 994.12.に基づくアミノ酸プロファイルのイオン交換クロマトグラフィーを使用して評価され得る。
一部の実施形態により、タンパク質濃縮物は、(a)カルシウムを増加させた第1培地中でマイクロクロップを培養すること、又は(b)1つ又は複数の抗光合成色素を含む第1培地中でマイクロクロップを培養すること、又は(c)浸漬すること、又は(d)緩衝すること、又は(e)溶解バイオマスからシュウ酸カルシウムを沈殿させること、又は(f)第1ジュースからシュウ酸カルシウムを沈殿させること、又は(g)第1ジュースをろ過すること、又はその任意の組合せも含まない方法と比較して低減されたシュウ酸(H又はHOOCCOOH)含有量を有してよい。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物(例えば、可溶性マイクロクロップタンパク質)は、約0.6%DMB未満、約0.55%DMB未満、約0.5%DMB未満、又は約0.45%DMB未満、又は約0.4%DMB未満、又は約0.35%DMB未満、又は約0.3%DMB未満、又は約0.25%DMB未満、又は約0.2%DMB未満、又は約0.15%DMB未満、又は約0.1%DMB未満、又は約0.05%DMB未満、又は約0.04%DMB未満、又は約0.03%DMB未満、又は約0.02%DMB未満のシュウ酸含有量(総シュウ酸含有量は乾燥重量ベース(DMB)で算出される)を有してよい。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、約0.02%DMBから約0.6%DMB、又は約0.02%DMBから約0.5%DMB、又は約0.02%DMBから約0.4%DMB、又は約0.02%DMBから約0.3%DMB、又は約0.02%DMBから約0.2%DMB、又は約0.02%DMBから約0.15%DMB、又は約0.02%DMBから約0.1%DMBのシュウ酸含有量を有してよい。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、0.1%DMB以下のシュウ酸含有量を有してよい。一部の実施形態により、タンパク質濃縮物は、0.05%DMB以下のシュウ酸含有量(例えば、総シュウ酸含有量)を有してよい。
一部の実施形態により、タンパク質濃縮物は、(a)カルシウムを増加させた第1培地中でマイクロクロップを培養すること、又は(b)1つ又は複数の抗光合成色素を含む第1培地中でマイクロクロップを培養すること、又は(c)浸漬すること、又は(d)緩衝すること、又は(e)溶解バイオマスからシュウ酸カルシウムを沈殿させること、又は(f)第1ジュースからシュウ酸カルシウムを沈殿させること、又は(g)第1ジュースを精密ろ過すること、又はその任意の組合せも含まない方法と比較して低減されたシュウ酸塩(C 2-)含有量を有してもよい。
一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、重量でタンパク質濃縮物の約50%未満、又は約40%未満、又は約30%未満、又は約25%未満、又は約20%未満、又は約15%未満、又は約10%未満、又は約5%未満、又は約4%未満、又は約3%未満、又は約2%未満、又は約1%未満の脂肪含有量を有してよい。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、重量でタンパク質濃縮物の約1%から約10%、又は約10%から約20%、又は約20%から約30%、又は約30%から約40%、又は約40%から約50%の脂肪含有量を有してよい。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、重量でタンパク質濃縮物の約1%から約50%、又は約2%から約40%、又は約5%から約30%、又は約8%から約20%、又は約10%から約15%の脂肪含有量を有してよい。タンパク質濃縮物は、望ましい脂肪含有量(例えば、より高い又はより低い濃度、望ましい脂肪組成)に合致させるためにさらに処理されてよい。
一部の実施形態により、タンパク質濃縮物は、無機鉱物要素を含有する残渣からなる灰分を含んでよい。一部の実施形態では、灰分は、有機物質を除去するためにタンパク質濃縮物を高温(例えば、≧500℃)で燃焼させることによって決定され得る。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、重量でタンパク質濃縮物の約50%未満、又は約40%未満、又は約30%未満、又は約25%未満、又は約20%未満、又は約15%未満、又は約10%未満、又は約5%未満、又は約4%未満、又は約3%未満、又は約2%未満、又は約1%未満の灰分を有してよい。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、重量でタンパク質濃縮物の約1%から約10%、又は約10%から約20%、又は約20%から約30%、又は約30%から約40%、又は約40%から約50%の灰分を有してよい。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、重量でタンパク質濃縮物の約1%から約50%、又は約2%から約40%、又は約3%から約30%、又は約3%から約20%、又は約3%から約15%、又は約3%から約10%、又は約5%から約10%、又は約5%から約15%の灰分を有してよい。タンパク質濃縮物は、望ましい灰分(例えば、より高い又はより低い濃度、望ましい灰組成)に合致させるためにさらに処理されてよい。
一部の実施形態により、タンパク質濃縮物は、重量でタンパク質濃縮物の約50%未満、又は約40%未満、又は約30%未満、又は約25%未満、又は約20%未満、又は約15%未満、又は約10%未満、又は約5%未満、又は約4%未満、又は約3%未満、又は約2%未満、又は約1%未満の炭水化物含有量を有してよい。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、重量でタンパク質濃縮物の約1%から約10%、又は約10%から約20%、又は約20%から約30%、又は約30%から約40%、又は約40%から約50%の炭水化物含有量を有してよい。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、重量でタンパク質濃縮物の約1%から約50%、又は約2%から約40%、又は約5%から約30%、又は約8%から約20%、又は約10%から約15%の炭水化物含有量を有してよい。タンパク質濃縮物は、望ましい炭水化物含有量(例えば、より高い又はより低い濃度、所望の炭水化物組成物)に合致するようにさらに処理されてよい。
一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、重量でタンパク質濃縮物の約20%未満、又は約15%未満、又は約10%未満、又は約8%未満、又は約5%未満、又は約4%未満、又は約3%未満、又は約2%未満、又は約1%未満の繊維含有量を有してよい。タンパク質濃縮物は、望ましい繊維含有量(例えば、より高い又はより低い濃度、望ましい繊維組成)に合致するようにさらに処理されてよい。
例えば、本明細書に記載の工程によって産生された乾燥タンパク質濃縮物は、表2に要約した内容物を含んでよい。
Figure 0007280313000002
一部の実施形態では、産生物及び/又は工程は、タンパク質濃縮物の他の特徴(例えば、粒子サイズ、細菌仕様)が所望の判定基準に合致するように構成若しくは実施されてよく、及び/又は意図する目的のために好適であってよい。
一部の実施形態により、タンパク質濃縮物は、約30μm、又は約40μm、又は約50μm、又は約60μm、又は約70μm、又は約80μm、又は約90μm、又は約100μm、又は約110μm、又は約120μm、又は約130μm、又は約140μm、又は約150μm、又は約160μm、又は約170μm、又は約180μm、又は約190μm、又は約200μm、又は約225μm、又は約250μm、又は約275μm、又は約300μm、又は約325μm、又は約350μm、又は約375μm、又は約400μm、又は約425μm、又は約450μm、又は約475μm、又は約500μmのメッシュサイズ(例えば、タンパク質濃縮物全体の大部分又はすべての粒子が平均ポアサイズを有するメッシュを通る)を有してよい。一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、約30μmから約500μm、又は約30μmから約300μm、又は約50μmから約300μm、又は約70μmから約300μm、又は約100μmから約300μm、又は約30μmから約200μm、又は約50μmから約200μm、又は約70μmから約200μm、又は約100μmから約200μm、又は約30μmから約190μm、又は約50μmから約190μm、又は約70μm又は約190μm、又は約100μmから約190μm、又は約30μmから約180μm、又は約50μmから約180μm、又は約70μmから約180μm、又は約100μmから約180μm、又は約30μmから約170μm、又は約50μmから約170μm、又は約70μmから約170μm、又は約100μmから約170μmの範囲のメッシュサイズを有してよい。
一部の実施形態により、タンパク質濃縮物は、約400kg/m、又は約405kg/m、又は約410kg/m、又は約415kg/m、又は約420kg/m、又は約425kg/m、又は約430kg/m、又は約435kg/m、又は約440kg/m、又は約445kg/m、又は約450kg/mの密度を有してよい。
一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、少なくとも約35%、又は少なくとも約40%、又は少なくとも約45%、又は少なくとも約50%、又は少なくとも約55%、又
は少なくとも約60%、又は少なくとも約65%、又は少なくとも約70%、又は少なくとも約75%の溶解度値(%水溶性窒素)を有してよく、ここでこの文中の「約」は指定の濃度±5%を含む。溶解度値は、F.Vojdani、タンパク質機能の検査方法(Methods of Testing Protein Functionality)11~60(G.M.Hall、ed.、1996)に記載の窒素溶解指数(NSI)法を使用して決定され得る。
一部の実施形態により、タンパク質濃縮物は、少なくとも約35、又は少なくとも約40、又は少なくとも約45、又は少なくとも50、又は少なくとも約55、又は少なくとも約60、又は少なくとも約65、又は少なくとも約70、又は少なくとも約75の分散性値(%水分散性タンパク質/%総タンパク質)を有してよく、ここでこの文中の「約」は±5を含む。分散性値は、F.Vojdani、タンパク質機能の検査方法(Methods of Testing Protein Functionality)11~60(G.M.Hall、ed.、1996)に記載のタンパク質分散指数(PDI)を使用して決定され得る。
一部の実施形態では、細菌の標準平板菌数は、約100,000コロニー形成単位(cfu)/g未満、又は約80,000cfu/g未満、又は約60,000cfu/g未満、又は約50,000cfu/g未満、又は約40,000cfu/g未満、又は約30,000cfu/g未満、又は約25,000cfu/g未満、又は約20,000cfu/g未満、又は約15,000cfu/g未満、又は約10,000cfu/g未満、又は約5,000cfu/g未満、又は約1000cfu/g未満、又は約500cfu/g未満であってよい。タンパク質濃縮物がいくらかの大腸菌を含む場合、細菌は検出不能及び/又は非感染性であるような低いレベルで存在する可能性がある。タンパク質濃縮物がいくらかのサルモネラ種(Salmonella spp.)を含む場合、細菌は検出不能及び/又は非感染性であるような低いレベルで存在する可能性がある。タンパク質濃縮物がいくらかの酵母/カビを含む場合、微生物数は約500/g未満、又は約400/g未満、又は約300/g未満、又は約250/g未満、又は約200/g未満、又は約150/g未満、又は約100/g未満、又は約50/g未満である可能性がある。
一部の実施形態では、タンパク質濃縮物は、さまざまな大きさの業界標準の袋又はドラム缶のいずれかに包装及び/又は密封されてよい。業界標準規格の密封方法は、適切な保存可能期間及び発送条件を確実にするために使用されてよい。袋又はドラム缶は、例えば、その使用意図、保存可能期間、推奨保存条件、発送条件、組成など、又はこれらの組合せに関する印刷された説明書又は仕様書を含んでよい。一部の実施形態により、抗酸化物質(例えば、ローズマリー抽出物)は、包装の前にタンパク質濃縮物と混合されてよい。
第1固形及び/又は固形混合物の加工
第1固形(例えば、第1ポーション、第2ポーション)及び/又は固形混合物(例えば、第1ポーション、第2ポーション)は、1つ又は複数の高炭水化物産生物を生成するために処理されてよい。既に記載のとおり、固形混合物は、1つ又は複数の分離工程(例えば、230/236/242)後に残る第1固形(例えば、234)、第1ケーキ(例えば、240)、第2ケーキ(例えば、246)、又はその任意の組合せの1つ若しくは複数を含む場合がある。高炭水化物産生物は、燃料供給原料として好適な乾燥バイオクルード産生物、ヒト若しくは動物飼料補充物(例えば、アオウキクサミール)として好適な高炭水化物ミールを含み得る。臭気吸収剤及び/又は吸湿剤として好適な産生物(例えば、動物寝わら又は敷きわら)、及び多糖類産生物(例えば、アピオガラクツロナン及び/又はオリゴガラクツロニド)。これらの産生物に関連する方法及び系は、参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第62/173,643号;第62/173,645号;及び第62/189,040号に開示されている。
熱交換
一部の実施形態により、熱エネルギー交換装置(例えば、熱交換器)は、マイクロクロップ(例えば、アオウキクサ)からの濃縮タンパク質(例えば、シュウ酸含有量が低減された濃縮タンパク質)及び/又は高炭水化物産生物の産生のために必要なエネルギー流入全体を減少させ得る。一部の実施形態では、冷却流(例えば、レシピエント流)は、ドナー流熱エネルギーの少なくとも一部を冷却流が吸収するように、熱エネルギーを有するドナー流に近接して流れるように方向付けられてよい。一部の実施形態により、レシピエント流は、ドナー流熱エネルギーの少なくとも一部をレシピエント流が吸収するように、熱エネルギーを有するドナー流に近接して流れるように方向付けられてよい。
一部の実施形態では、レシピエント流は、溶解バイオマス(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、ジュース画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第1ジュース(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第1可溶性タンパク質画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第1リジェクト流、第2可溶性タンパク質画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第2リジェクト流、及び透過物の少なくとも1つであってよい。一部の実施形態では、レシピエント流は冷却流であってよい。一部の実施形態により、溶解バイオマス(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、ジュース画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第1ジュース(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第1可溶性タンパク質画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第1リジェクト流、第2可溶性タンパク質画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第2リジェクト流、及び透過物の少なくとも1つは、冷却流を形成するように冷却されてよい。レシピエント流(例えば、冷却流)は、使用時に室温より低い温度(例えば、約12℃)を有してよい。一部の実施形態では、レシピエント流(例えば、冷却流)は、使用時に約30℃未満、又は約20℃未満、又は約15℃未満、又は約10℃未満、又は約5℃未満、又は約2℃未満、又は約1℃未満、又は約0℃未満の温度を有してよい。一部の実施形態では、レシピエント流(例えば、冷却流)は、使用時に約0℃から約10℃の間、又は約5℃から約15℃の間、又は約10℃から約20℃、又は15℃から約25℃の間、又は約20℃から約30℃の間の温度を有してよい。一部の実施形態では、レシピエント流(例えば、冷却流)は、約12℃の温度を有してよい。一部の実施形態により、レシピエント流(例えば、冷却流)は、ドナー流より低い温度を有してよい。
一部の実施形態では、ドナー流は、溶解バイオマス(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、ジュース画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)又は第1ジュース(例えば、第1ポーション、第2ポーション)の少なくとも1つを含んでよい。一部の実施形態により、ドナー流は、レシピエント流より高い温度を有してよい。一部の実施形態では、ドナー流は、室温を超える温度(例えば、約50℃)を有してよい。一部の実施形態では、ドナー流は、使用時に約20℃を超える、又は約25℃を超える、又は約30℃を超える、又は約35℃を超える、又は約40℃を超える、又は約45℃を超える、又は約50℃を超える、又は約55℃を超える、又は約60℃を超える、又は約65℃を超える、又は約70℃を超える、又は約75℃を超える、又は約80℃を超える、又は約85℃を超える、又は約90℃を超える、又は約95℃を超える、又は約100℃を超える温度を有してよい。一部の実施形態では、ドナー流は、使用時に約40℃から約50℃の間、又は約45℃から約55℃の間、又は約50℃から約60℃の間の温度を有してよい。一部の実施形態により、ドナー流は、約75℃から約80℃の間、又は約80℃から約85℃の間、又は約85℃から約90℃の間、又は約90℃から約95℃の間、又は約95℃から約100℃の間の温度を有してよい。一部の実施形態では、ドナー流は、約50℃から約80℃の間、又は約55℃から約85℃の間、又は約60℃から約90℃の間、又は約65℃から約95℃の間、又は約70℃から約100℃の間の温度を有してよい。
一部の実施形態では、熱エネルギーは、マイクロクロップ(例えば、アオウキクサ)からの濃縮タンパク質及び/又は高炭水化物産生物の産生の際に1つ又は複数の工程によって生成されてよい。例えば、熱エネルギーは、(1)濃縮タンパク質の乾燥、(2)高炭水化物産生物の乾燥並びに/又は(3)冷却流を生成するための、溶解バイオマス(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、ジュース画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第1ジュース(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第1可溶性タンパク質画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第1リジェクト流、第2可溶性タンパク質画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第2リジェクト流、及び透過物の少なくとも1つの冷却、によって生成されてよい。一部の実施形態により、熱エネルギーは、熱交換器との熱伝達において生成されてよい。例えば、ジュース画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第1ジュース(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第1可溶性タンパク質画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)、第2可溶性タンパク質画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)の少なくとも1つの冷却は、熱交換器との熱伝達において実施されてよい。一部の実施形態では、洗浄溶液、第1リジェクト流、第2リジェクト流、及び透過物の少なくとも1つの加熱は、熱交換器との熱伝達において実施されてよい。一部の実施形態では、濃縮タンパク質の乾燥及び/又は高炭水化物産生物の乾燥は、熱交換器との熱伝達において実施されてよい。
図1A、1B、1C及び1D
図1A、1B、1C及び1Dは、本開示の具体的な実施形態例によるシュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物の産生のために、マイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)を増殖、収集及び分離するための工程100を例示する模式図である。
図1A、1B、1C及び1Dは、第1培地102中でのマイクロクロップ(例えば、アオウキクサ)の培養を含む、シュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物の産生のための工程100の実施形態例を例示している。一部の実施形態では、第1培地は、カルシウムを増加させた第1培地(例えば、≧約20ppmから約120ppmのカルシウム濃度を有する)及び/又は1つ又は複数の抗光合成色素を含み得る。一部の実施形態により、1つ又は複数の抗光合成色素は少なくとも1つの他の水生生物の増殖を抑制するために十分な容量又は濃度で加えられてよい。一部の実施形態では、1つ又は複数の抗光合成色素は、3.5ppmまでの濃度で加えられてよい。工程100は、マイクロクロップを収集すること104をさらに含む。一部の実施形態では、収集の際に、第1培地は、バイオマスから分離され(例えば、静的排出、振動分離機)、分離された第1培地の少なくとも一部はバイオリアクター系に又は追加的保存容器(例えば、容器又は池)に戻して再利用され(106)得る。
図1B及び図1Dに例示されるとおり、一部の実施形態では、収集されたバイオマスは、第2培地(例えば、水、蒸留水、逆浸透若しくはナノろ過水、栄養組成物、及び/又は再利用液260、254)中に浸漬されて(108)よい。一部の実施形態により、第2培地は、低カルシウム組成(例えば、≦約5ppmのカルシウム濃度を有する)を有するように構成されてよい。一部の実施形態では、第2培地は、(1)低窒素組成(例えば、≦約1ppmの窒素濃度を有する)又は(2)低カルシウム組成(例えば、≦約5ppmのカルシウム濃度を有する)又は(3)低窒素組成物(例えば、≦約1ppmの窒素濃度を有する)及び低カルシウム組成(例えば、≦約5ppmのカルシウム濃度を有する)を有するように構成されてよい。一部の実施形態では、バイオマスを浸漬することは、バイオマススラリーを形成するために、かき混ぜながら又はかき混ぜずに長時間(例えば、24時間)にわたって浸漬してバイオマスを第2培地中に浸すことを含んでよい。
一部の実施形態により、図1B及び図1Cに例示されるとおりバイオマスは、第3培地(例えば、110)中に緩衝されてよい。一部の実施形態により、第3培地は、水、蒸留水、逆浸透、ナノろ過水、及び/又は任意の望ましい割合の再利用液(例えば、濾過260、254からのリジェクト流)を含んでよい。一部の実施形態では、バイオマスを緩衝することは、かき混ぜながら又はかき混ぜずに長時間(例えば、24時間)にわたってバイオマスを第3培地中に浸すことを含んでよい。
一部の実施形態では、図1A、1B、1C及び1Dに例示されるとおり、バイオマスを処理することは、洗浄手順112を含んでよい。洗浄手順112は:(1)収集後(図1A);又は(2)収集及び浸漬後(図1B);又は(3)収集及び緩衝後(図1C);又は(4)収集、浸漬及び緩衝後(図1D)にバイオマスに実施されてよい。バイオマスを洗浄することは、タンパク質純度及び/又は収量を増加させ得る。一部の実施形態では、洗浄手順は、バイオマスの少なくとも1つの表面について洗浄溶液(例えば、水、増殖培地、抗菌性溶液)に曝露する(例えば、浸す、スプレーする)ことによって実施されてよい。一部の実施形態では、洗浄溶液は、スラリーを形成するためにバイオマス(例えば、第1ポーション、第2ポーション)と混ぜ合わされてよい。一部の実施形態では、バイオマスは、第1洗浄溶液、第2洗浄溶液、第3洗浄溶液、又はその任意の組合せで洗浄されてよい。洗浄溶液(例えば、第1洗浄溶液、第2洗浄溶液、及び/又は第3洗浄溶液)の一部又はすべては、バイオマスから分離され、集められ、再使用/再利用されて(114)よい。一部の実施形態では再利用洗浄溶液は、一部の実施形態によるバイオリアクター系102において増殖培地(例えば、第1培地)として使用されてよい。
図1A、1B、1C及び1Dに例示されるとおり、一部の実施形態により、バイオマスは、溶解バイオマス122を形成するために溶解されて(120)よい。溶解120は:(1)収集後(104);又は(2)収集及び浸漬後(108);又は(3)収集及び緩衝後(110);又は(4)収集、浸漬及び緩衝後;又は(5)収集及び洗浄112後(図1A);又は(6)収集、浸漬及び洗浄後(図1B);又は(7)収集、緩衝及び洗浄後(図1C);又は(8)収集、浸漬、緩衝及び洗浄後(図1D)にバイオマスに実施されてよい。一部の実施形態により、溶解120は、機械的、化学的、及び/又は超音波(例えば、ソニケーション)法の組合せを使用して達成され得る。溶解120は、例えば、刻むこと、断片化すること、粉砕すること、圧力をかけること、引き裂くこと、超音波処理(例えば、ソニケーション)、浸透圧による溶解、生物学的構造を分解する化学的処理、又はその任意の組合せを含んでよい。一部の実施形態では、溶解120は、機械的方法(挽くとも称される)、例えば、溶解バイオマスを生成するためにバイオマスを挽くこと、グラインデイング又は断片化することによって達成される。溶解工程120は、例えば、せん断ミル、ボールミル、コロイドミル、ナイフミル、ハンマーミル、グラインディングミル、ピューレマシン、フィルタープレス、メカニカルプレス、又はその任意の組合せを使用して達成され得る。一部の実施形態では、溶解は、室温より低い温度(例えば、12℃)で実施されてよい。
図1A、1B及び1C及び1Dに例示されるとおり、バイオマス(例えば、アオウキクサ)は、ジュース画分126及び固形画分128を生成するために分離されて(124)よい。ジュース画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)は、高タンパク質液及び/又は少なくともおよそいくらかの固形粒子(例えば、炭水化物、繊維)を含んでよい。ジュース画分及び固形画分を形成するためにバイオマスを分離することは、圧力をかけること(例えば、ベルトプレス、フィルタープレス)、遠心分離、濾過、加圧濾過又はその任意の組合せを含んでよい。バイオマスを分離するための互換的ユニット操作は、例えば、デカンター遠心分離、ベルトプレス、ファンプレス、ロータリープレス、スクリュープレス、フィルタープレス、フィニッシャープレス、又はその任意の組合せを含む。
バイオマスを分離することは、任意の望ましい温度で実施されてよい。一部の実施形態では、分離は、例えば、タンパク質分解活性を減少させるために、室温より低い温度(例えば、12℃)で実施されてよい。
一部の実施形態により、図1A、1B及び1Cに例示されるとおり、少なくとも一部の可溶性シュウ酸は、シュウ酸カルシウムへの転換及び沈殿123によって溶解バイオマスから除去されてよい。一部の実施形態では、溶解バイオマスからシュウ酸塩を沈殿させることは、溶解バイオマスの少なくとも一部を少なくとも1つのカルシウム塩(例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム)と混合することを含み得る。溶解バイオマスからシュウ酸塩を沈殿させることは、一部の実施形態では、溶解バイオマスの少なくとも一部を炭酸カルシウム溶液又は水酸化カルシウム溶液と混合することを含み得る。沈殿されたシュウ酸塩は、一部の実施形態により、遠心分離及び/又は濾過によってバイオマスから除去されてよい。
一部の実施形態により、図1Dに例示されるとおり、少なくとも一部の可溶性シュウ酸は、シュウ酸カルシウムへの転換及び沈殿127によってジュース画分から除去されてよい。一部の実施形態では、ジュース画分を沈殿させることは、ジュース画分の少なくとも一部を少なくとも1つのカルシウム塩(例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム)と混合することを含み得る。ジュース画分を沈殿させることは、一部の実施形態では、ジュース画分の少なくとも一部を炭酸カルシウム溶液又は水酸化カルシウム溶液と混合することを含み得る。
一部の実施形態では、ジュース画分126は少なくとも1つのポリフェノールの低減のための処理ステップ(a)を受けてよい。ポリフェノール低減工程は、ジュース画分126を単一の又は一連の(例えば、少なくとも2個、少なくとも3個)のイオン交換レジンに通すことを含んでよい。一部の実施形態ではポリフェノール低減工程は、ジュース画分127を沈殿させることの前又は後のいずれかで実施されてよい。一部の実施形態では、ポリフェノール低減工程は、ジュース画分126のポリフェノール(例えば、タンニン)含有量を少なくとも5%、又は少なくとも10%、又は少なくとも15%、又は少なくとも20%、又は少なくとも25%、又は少なくとも30%、又は少なくとも35%、又は少なくとも40%、又は少なくとも45%、又は少なくとも50%、又は少なくとも55%、又は少なくとも60%、又は少なくとも65%、又は少なくとも70%低減できる。
一部の実施形態により、ジュース画分126は、溶媒洗浄(b)を受けてよい。一部の実施形態では、溶媒洗浄は、ジュース画分127を沈殿させることの前又は後にのいずれかで実施されてよい。ジュース画分126の溶媒洗浄は、一部の実施形態では、少なくとも1つの溶媒(例えば、エタノール、メタノール)を含んでよい。一部の実施形態により、ジュース画分126の溶媒洗浄は、未洗浄対応物と比較して脂肪含有量の低減(例えば、重量で乾燥タンパク質濃縮物約2%以下)及び/又はクロロフィル含有量の低減(例えば、視覚的に知覚可能な緑色着色の低減)を生じ得る。
図2A、2B及び2C
図2A、2B及び2Cは、本開示の具体的な実施形態例によりマイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)から、シュウ酸含有量が低減されたタンパク質濃縮物を産生するための工程200を例示する模式図である。
図2A、2B及び2Cに例示されるとおり、一部の実施形態により、バイオマスは、溶解バイオマス222を形成するために溶解されて(220)よい。溶解220は:(1)収集104後;又は(2)収集及び浸漬108後;又は(3)収集及び緩衝後110後;
又は(4)収集、浸漬及び緩衝後;又は(5)収集及び洗浄後112(図1A);又は(6)収集、浸漬及び洗浄後(図1B);又は(7)収集、緩衝及び洗浄後(図1C);又は(8)収集、浸漬、緩衝、及び洗浄後(図1D)にバイオマスに実施されてよい。溶解120は、例えば、刻むこと、断片化すること、粉砕すること、圧力をかけること、引き裂くこと、超音波処理(例えば、ソニケーション)、浸透圧による溶解、生物学的構造を分解する化学的処理、又はその任意の組合せを含んでよい。溶解工程120は、例えば、せん断ミル、ボールミル、コロイドミル、ナイフミル、ハンマーミル、グラインディングミル、ピューレマシン、フィルタープレス、メカニカルプレス、又はその任意の組合せを使用して達成され得る。一部の実施形態では、溶解は、室温より低い温度(例えば、12℃)で実施されてよい。
一部の実施形態により、図2Bに例示されるとおり、少なくとも一部の可溶性シュウ酸は、シュウ酸塩への転換及び沈殿223によって溶解バイオマスから除去されてよい。一部の実施形態では、溶解バイオマスからシュウ酸塩を沈殿させることは、溶解バイオマスの少なくとも一部を少なくとも1つのカルシウム塩(例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム)と混合することを含み得る。溶解バイオマスからシュウ酸塩を沈殿させることは、一部の実施形態では、溶解バイオマスの少なくとも一部を炭酸カルシウム溶液又は水酸化カルシウム溶液と混合することを含み得る。沈殿されたシュウ酸塩は、一部の実施形態により、遠心分離及び/又は濾過によってバイオマスから除去されてよい。
図2A、2B及び2Cに例示されるとおり、バイオマス(例えば、アオウキクサ)は、ジュース画分226及び固形画分228を生成するために分離されて(224)よい。ジュース画分(例えば、第1ポーション、第2ポーション)は、高タンパク質液及び/又は少なくともおよそいくらかの固形粒子(例えば、炭水化物、繊維)を含んでよい。ジュース画分及び固形画分を形成するためにバイオマスを分離することは、圧力をかけること(例えば、ベルトプレス、フィルタープレス)、遠心分離、濾過、加圧濾過又はその任意の組合せを含んでよい。バイオマスを分離するための互換的ユニット操作は、例えば、デカンター遠心分離、ベルトプレス、ファンプレス、ロータリープレス、スクリュープレス、フィルタープレス、フィニッシャープレス、又はその任意の組合せを含む。
バイオマスを分離することは、任意の望ましい温度で実施されてよい。一部の実施形態では、分離は、例えば、タンパク質分解活性及び/又は微生物増殖を減少させるために、室温より低い温度(例えば、12℃)で実施されてよい。
一部の実施形態により、図2Cに例示されるとおり、少なくとも一部の可溶性シュウ酸は、シュウ酸カルシウムへの転換及び沈殿227によってジュース画分から除去されてよい。一部の実施形態では、ジュース画分を沈殿させることは、ジュース画分の少なくとも一部を少なくとも1つのカルシウム塩(例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム)と混合することを含み得る。ジュース画分を沈殿させることは、一部の実施形態では、ジュース画分の少なくとも一部を炭酸カルシウム溶液又は水酸化カルシウム溶液と混合することを含み得る。沈殿されたシュウ酸塩は、一部の実施形態により、遠心分離及び/又は濾過によってバイオマスから除去されてよい。
図2A、2B及び2Cに例示されるとおり、ジュース画分226は、一部の実施形態により、第1ジュース238及び第1ケーキ240を生成するために分離されて(236)よい。第1ジュースは、溶けたタンパク質を含んでよい。一部の実施形態では、ジュース画分を分離することは、遠心分離、濾過、加圧濾過、又はその任意の組合せを含んでよい。2つ以上のユニット操作(例えば、互換的ユニット操作)は、例えば、高速ディスクスタック遠心分離機、環状振動分離機、直線/傾斜運動振とう機、デカンター遠心分離機、フィルタープレス、加圧濾過装置、精密濾過、真空濾過、又はその任意の組合せを含んで
ジュース画分を分離するために使用されてよい。一部の実施形態では、精密濾過は、ジュース画分226を第1ジュース238及び第1ケーキ240に分離する(236)ために使用されてよい。一部の実施形態では、分離236は、室温より低い温度(例えば、12℃)で実施されてよい。
一部の実施形態では、固形画分228は、第2ジュース232及び第1固形234を形成するためにさらに分離されて(230)よい。第2ジュース画分232は、高タンパク質液及び/又は少なくともいくらかの固形粒子(例えば、炭水化物、繊維)を含んでよい。第2ジュース232及び第1固形234を形成するために固形画分228を分離する(230)ことは、圧力をかけること(例えば、スクリュープレス)、遠心分離、濾過、加圧濾過又はその任意の組合せを含んでよい。固形画分を分離する(230)ための互換的ユニット操作は、例えば、デカンター遠心分離、ベルトプレス、ファンプレス、ロータリープレス、スクリュープレス、フィルタープレス、フィニッシャープレス、又はその任意の組合せを含む。
図2A、2B及び2Cに示されるとおり、一部の実施形態により、マイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)を増殖、収集及び分離するための工程は、単一サイクルであってよく、サイクルの他の段階(例えば、ジュース画分の分離は第1ケーキをもたらす)で集められる第1ケーキ(例えば、240)及び第2ケーキ(例えば、246)の少なくとも1つは、固形混合物を形成するように第1固形と混ぜ合わされてよく、固形混合物はさらに処理されてよい。
一部の実施形態では、マイクロクロップ(例えば、水生植物種、アオウキクサ、藻類種)を増殖、収集及び分離するための工程は、前のサイクルで集められる第1ケーキ及び第2ケーキの1つ又は複数が次のサイクルからの固形画分と、固形画分の分離に先立って混ぜ合わされてよいような、複数サイクル又は連続工程であってよい。
図2A、2B及び2Cに例示されるとおり、一部の実施形態では、第1ケーキ240及び第2ジュース232は、第3ジュース244及び第2ケーキ246を形成するように混ぜ合わされ、さらに分離されて(242)よい。第1ケーキ240、第2ジュース232、又はその任意の組合せを分離する(242)ことは、振動分離、遠心分離、濾過、加圧濾過、又はその任意の組合せを含んでよい。いくつかの異なる互換的ユニット操作は、例えば、高速ディスクスタック遠心分離機、環状振動分離機、直鎖状/傾斜運動振とう機、デカンター遠心分離機、フィルタープレス、加圧濾過装置、精密濾過、真空濾過、又はその任意の組合せを含んで分離するために使用されてよい。
図2A、2B及び2Cに例示されるとおり、第1ジュース238、第3ジュース244又はその任意の組合せは、第1可溶性タンパク質産生物250及び第1リジェクト流248を生成するために1回又は複数回ろ過されて(246)よい。第1濾過は、精密濾過を含んでよい。一部の実施形態では、精密濾過のために好適なフィルターサイズは、≦約10μm、又は≦約5μm、又は≦約3μm、又は≦約2μm、又は≦約1μm、又は≦約0.5μm、又は≦約0.4μm、又は≦約0.3μm、又は≦約0.2μm、又は≦約0.1μmを含んでよい。第1可溶性タンパク質産生物は、室温より低い温度(例えば、12℃)に冷却及び/又は保存されてよい。
一部の実施形態により、第1可溶性タンパク質246は、第2可溶性タンパク質256及び第2リジェクト流254を形成するため第2濾過252に供されてよい。第2濾過は、限外濾過、ナノ濾過及び/又は逆浸透濾過を含んでよい。一部の実施形態では、第2タンパク質産生物は、室温より低い温度(例えば、12℃)に冷却及び/又は保存されてよい。
一部の実施形態では、工程は、第1可溶性タンパク質250、第2可溶性タンパク質256、又はその任意の組合せ(集合的に「可溶性タンパク質産生物」)の水分含有量を低減するために使用されてよい。一部の実施形態では、蒸発工程は、可溶性タンパク質産生物の水分含有量を低減するために使用されてよい。図2A、2B及び2Cに示されるとおり、一部の実施形態では、可溶性タンパク質産生物(例えば、第2可溶性タンパク質)の水分含有量は、シュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物262を形成するためのナノ濾過又は逆浸透濾過258によって低減されてよい。ナノ濾過又は逆浸透濾過工程258の透過物は、一部の実施形態により、再利用されてよい(例えば、溶解260のための希釈液;洗浄溶液)。
可溶性タンパク質産生物(例えば、第1可溶性タンパク質250、第2可溶性タンパク質256、シュウ酸が低減された濃縮タンパク質産生物262)は、一部の実施形態により、乾燥タンパク質濃縮物を生成するために乾燥されて(264)よい。乾燥手順は、例えば、スプレー乾燥器、ダブルドラム乾燥器、フラッシュ乾燥器、蒸発器、又はその任意の組合せを含む装置を使用して実施されてよい。
一部の実施形態では、ジュース画分226、第1ジュース241、第2ジュース232、第3ジュース246及び/又は可溶性タンパク質251は、少なくとも1つのポリフェノールの低減のための処理ステップ(a)を受けてよい。ポリフェノール低減工程は、ジュース画分226、第1ジュース241、第2ジュース232、第3ジュース246及び/又は可溶性タンパク質251を一連(例えば、少なくとも2個、少なくとも3個)のイオン交換レジンに通すことを含んでよい。一部の実施形態では、ポリフェノール低減工程は、ジュース画分226、第1ジュース241、第2ジュース232、第3ジュース246及び/又は可溶性タンパク質251のポリフェノール(例えば、タンニン)含有量を少なくとも5%、又は少なくとも10%、又は少なくとも15%、又は少なくとも20%、又は少なくとも25%、又は少なくとも30%、又は少なくとも35%、又は少なくとも40%、又は少なくとも45%、又は少なくとも50%、又は少なくとも55%、又は少なくとも60%、又は少なくとも65%、又は少なくとも70%低減できる。
一部の実施形態では、可溶性タンパク質251は、溶媒洗浄(b)を受けてよい。溶媒洗浄(b)は乾燥255に続いてよい。可溶性タンパク質産生物251の溶媒洗浄及び/又は乾燥255に続く溶媒洗浄は、一部の実施形態では少なくとも1つの溶媒(例えば、エタノール、メタノール)を含んでよい。一部の実施形態により、可溶性タンパク質産生物251の溶媒洗浄及び/又は乾燥255に続く溶媒洗浄は、未洗浄対応物と比較して脂肪含有量の低減(例えば、重量で乾燥タンパク質濃縮物の約2%以下)及び/又はクロロフィル含有量の低減(例えば、視覚的に知覚可能な緑色着色の低減)を生じ得る。
一部の実施形態では、第1固形234及び/又は固形混合物は、1つ又は複数の高炭水化物産生物を生成するためにさらに処理されてよい。
水生生物種からのタンパク質及び/又は高炭水化物産生物抽出系
本開示の実施形態は、水生生物種からタンパク質及び高炭水化物産生物を抽出する系も提供する。そのような系は、例えば:溶解バイオマスを生成するようにバイオマスを溶解するための溶解ユニット(例えば、120/220);ジュース画分及び固形画分を生成するために溶解バイオマスを分離するための第1分離ユニット(例えば、224);第1ジュース及び第1ケーキを形成するための第2分離ユニット(例えば、236);第1固形及び第2ジュースを形成するための第3分離ユニット(例えば、230);第2ケーキ及び第3ジュースを形成するための第4分離ユニット(例えば、242);第1可溶性タンパク質及び第1リジェクト流を形成するための第1濾過ユニット(例えば、246);
第2可溶性タンパク質及び第2リジェクト流を形成するための第2濾過ユニット(例えば、252);濃縮タンパク質及び透過物を形成するための脱水ユニット(例えば、258);乾燥タンパク質濃縮物を生成するために可溶性タンパク質産生物を乾燥させるためのタンパク質乾燥ユニット(例えば、264)を含んでよい。表4に要約されているのは、上に記載のユニットに含まれ得る器具である。
Figure 0007280313000003
各ユニットについて列挙された器具は例示の目的のみであり、出願の範囲を限定することを意図しないことは理解される。これら又は他の器具若しくはユニットの具体的な組合せは、本出願の教示に基づいて意図する使用のためにそのような系に構成されてよい。
当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、パーツの形、サイズ、数、分離特徴、及び/又は配置において種々の変更を行うことができる。各開示の方法及び方法ステップは、任意の他の開示の方法又は方法ステップと関連して、一部の実施形態により任意の順序で実施されてよい。動詞「してよい(し得る、する場合がある)(may)」が記される場合、任意選択及び/又は許容状態を表すことを意図しているが、他に示す場合を除いてその使用は実施可能性のなんらかの欠如を示唆すると意図されない。当業者は、開示の組成物、デバイス及び/又は系の調製及び使用の方法において種々の変更を行うことができる。所望により、本開示の一部の実施形態は、他の実施形態を排除して実施されてよい。
同様に、範囲が提供される場合、開示の終点は、所望により又は具体的な実施形態によ
って要求されて厳密に及び/又は近似として扱われてよい(例えば「約」を伴わずに又は伴って読み取られる)。端点が近似である場合、変動の程度は範囲の桁に比例して変動してよい。例えば、一方で約5から約50の範囲の内容での約50の範囲の端点は、50.5を含んでよいが52.5又は55を含まず、一方約0.5から約50の範囲の内容での約50の範囲の端点は、55を含んでよいが60も75も含まない。一部の実施形態では、変動は、単純に規定値の+/-10%であってよい。加えて一部の実施形態では、範囲の端点を合わせる及び適合させることが望ましい場合がある。同様に一部の実施形態では、開示の各図(例えば1つ又は複数の例、表及び/又は図面)が、範囲の基準(例えば、示された値の+/-約10%、示された値の+/-約50%、示された値の+/-約100%)及び/又は範囲の端点を形成する場合がある。前者に関して、例、表及び/又は図面に記載された50の値は、例えば、約45から約55、約25から約100、及び/又は約0から約100の範囲の基準を形成する場合がある。
これらの等価物及び代替物は、明らかな変更及び修飾と共に本開示の範囲に含まれることが意図される。したがって、前述の開示は、添付の特許請求の範囲によって例示される本開示の範囲の例示であり、限定でないことが意図される。
表題、要約、背景及び見出しは、規制に従って、及び/又は読者の便宜のために提供されている。それらは、先行技術の範囲及び内容に関するいかなる承認並びにすべての開示の実施形態に適用可能ないかなる限定も含まない。

Claims (8)

  1. 以下の:
    バイオマスを形成するために第1培地中でマイクロクロップを培養するステップであって、前記第1培地が(i)少なくとも20ppmの濃度のカルシウム、及び(ii)1つ又は複数の抗光合成色素、の少なくとも1つを含
    前記バイオマスを収集するステップ、並びに
    前記バイオマスから可溶性タンパク質を抽出するステップであって、以下の、
    前記バイオマスを溶解して、溶解したバイオマスを形成すること、
    前記溶解したバイオマスからシュウ酸塩を沈殿させること、
    前記溶解したバイオマスを分離して、ジュース画分と固形画分を生成させること、
    前記ジュース画分を分離して、第1ジュース及び第1ケーキを生成すること、
    前記第1ジュースを濾過して、第1可溶性タンパク質と第1リジェクト流を生成すること、
    を含む、可溶性マイクロクロップタンパク質を含む産生物を生成するためのマイクロクロップを含むバイオマスの培養及び処理を行う方法であって、
    前記可溶性タンパク質は0.6%DMB未満のシュウ酸含有量を有する、
    方法。
  2. 前記1つ又は複数の抗光合成色素が、(n-エチル-n-[4-[[4-[エチル[(3-スルホフェニル)メチル]アミノ]-フェニル](2-スルホフェニル-メチレン)]2,5-シクロヘキサジエン-1-イリデン]-3-スルホベンゼンメタンアミニウムヒドロキシド内塩の二ナトリウム塩、(4E)-5-オキソ-1-(4-スルホナトフェニル)-4-[(4-スルホナトフェニル)ヒドラゾノ]-3-ピラゾールカルボキシラートの三ナトリウム塩、ジアゾニウム;2-[[4-[エチル-[(3-スルホナトフェニル)メチル]アミノ]フェニル]-[4-[エチル-[(3-スルホナトフェニル)メチル]アザニウミリデン]シクロヘキサ-2,5-ジエン-1-イリデン]メチル]ベンゼンスルホナ-ト、ベンジル-[4-[[4-[ベンジル(エチル)アミノ]フェニル]-(5-ヒドロキシ-2,4-ジスルホフェニル)メチリデン]シクロヘキサ-2,5-ジエン-1-イリデン]-エチルアザニウム、2-(1,3-ジオキソインデン-2-イル)キノリン-6,8-ジスルホナートの二ナトリウム塩、又はこれらの組合せから選択される、請求項1に記載の方法。
  3. さらに、前記バイオマスを第2培地中に浸漬するステップであって、前記第2培地が、8ppm未満のカルシウム源若しくは4ppm未満の窒素源又は両方を含むステップ、並びに
    第3培地中で前記バイオマスを緩衝するステップを含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1可溶性タンパク質が0.1%DMB未満のシュウ酸含有量を有する、又は前記第1可溶性タンパク質が0.05%DMB未満のシュウ酸含有量を有する、請求項に記載の方法。
  5. さらに、前記第1可溶性タンパク質をろ過して、第2可溶性タンパク質及び第2リジェクト流を生成するステップを含む、請求項に記載の方法。
    以下をさらに含む、請求項1記載の方法。
  6. さらに、前記第2可溶性タンパク質をろ過して、濃縮タンパク質産生物及び透過物を生成するステップを含む、請求項に記載の方法。
  7. さらに、前記濃縮タンパク質産生物を乾燥して、乾燥タンパク質濃縮物を生成するステップであって、前記乾燥タンパク質濃縮物が重量で少なくとも50%のタンパク質濃度を有するステップ、
    前記濃縮タンパク質産生物を乾燥して、乾燥タンパク質濃縮物を生成するステップであって、前記乾燥タンパク質濃縮物が少なくとも50%の溶解度値を有するステップ、並びに
    前記濃縮タンパク質産生物を乾燥して、乾燥タンパク質濃縮物を生成するステップであって、前記乾燥タンパク質濃縮物が少なくとも50%の分散性値を有するステップ
    のうちの少なくとも1つを含む、請求項に記載の方法。
  8. 前記マイクロクロップがアオウキクサ(Lemna)である、請求項1に記載の方法。
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