KR20200101382A - 생물-전환을 위한 세로의 플러그-흐름 공정 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하기 단계들을 포함하는, 기질의 고체 변환 산물을 생산하는 방법에 대한 것이다:
● 선택적으로(optionally) 잠두들(fava beans), 완두콩들(peas), 해바라기 종자들(seeds), 루핀(lupine), 곡물들, 및/또는 풀들로부터 유래한 탄수화물들 및 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 가진 추가의 혼합물에서, 대두, 유채 종자(rape seed), 또는 그것의 혼합물들로부터 유래한 탄수화물들 및 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함하는 바이오매스의 기질을 준비하는 단계,
● 효소 제제(preparation) 또는 효소 제제들(preparations)의 조합과 상기 기질을 혼합하고 그리고 그 결과인 혼합물에서 0.60 부터 1.45 까지의 습식 벌크 밀도의 건조 벌크 밀도에 대한 비율 및 30 부터 70 중량% 까지의 수분 함량을 가진 초기 배양 혼합물을 제공하는 양으로 물을 첨가하는 단계;
● 20-70 ℃의 온도에서 0.15-72 시간 동안 상기 초기 배양 혼합물을 배양하는 단계; 및 그후에 배양된 혼합물로부터 젖은(wet) 고체 변환 산물을 회수하는 단계;
배양 단계는 상기 고체 변환 산물을 위한 배출(outlet) 수단 및 첨가물들(additives) 및 상기 혼합물을 위한 주입(inlet) 수단을 가진 세로의(vertical), 교반되지 않는(non-agitated) 배양 탱크에서 지속적인 플러그-흐름 공정로서 수행된다.
● 선택적으로(optionally) 잠두들(fava beans), 완두콩들(peas), 해바라기 종자들(seeds), 루핀(lupine), 곡물들, 및/또는 풀들로부터 유래한 탄수화물들 및 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 가진 추가의 혼합물에서, 대두, 유채 종자(rape seed), 또는 그것의 혼합물들로부터 유래한 탄수화물들 및 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함하는 바이오매스의 기질을 준비하는 단계,
● 효소 제제(preparation) 또는 효소 제제들(preparations)의 조합과 상기 기질을 혼합하고 그리고 그 결과인 혼합물에서 0.60 부터 1.45 까지의 습식 벌크 밀도의 건조 벌크 밀도에 대한 비율 및 30 부터 70 중량% 까지의 수분 함량을 가진 초기 배양 혼합물을 제공하는 양으로 물을 첨가하는 단계;
● 20-70 ℃의 온도에서 0.15-72 시간 동안 상기 초기 배양 혼합물을 배양하는 단계; 및 그후에 배양된 혼합물로부터 젖은(wet) 고체 변환 산물을 회수하는 단계;
배양 단계는 상기 고체 변환 산물을 위한 배출(outlet) 수단 및 첨가물들(additives) 및 상기 혼합물을 위한 주입(inlet) 수단을 가진 세로의(vertical), 교반되지 않는(non-agitated) 배양 탱크에서 지속적인 플러그-흐름 공정로서 수행된다.
Description
본 발명은 기질의 가치가 큰 고체 변환(transformation) 산물의 생산을 위한 생물-전환(bio-conversion), 고체 기질에 대한 것으로, 이때 생물-전환은 이동(transport)이 중력에 의하여 매개되는 수직의(vertical), 교반되지 않는(non-agitated) 탱크(tank)에서 지속적인(continuous) 플러그(plug) 흐름(flow) 공정에 의하여 하나 이상의 적절한 효소 제제(preparation)의 이용에 의하여 수행된다.
주로 식품 또는 사료(feed)로 또는 식품 또는 사료에서 성분들로 사용될 수 있는 바이오-산물들(bio-products)에 대한 수요가 있다. 이러한 산물들의 기본적인 요소들이 단백질들, 지방들(fats), 및 탄수화물들(carbohydrates)이다. 이러한 산물들의 적절한 바이오매스들(biomasses)은 오일시드들(oilseeds), 곡물들(cereals), 및 콩과 식물들(legumes)과 같은 오일(oil) 함유(bearing) 작물들(crops)이다. 건조물(dry matter)에 근거하여 곡물들은 예컨대 밀(wheat)에서 15 % 까지 단백질 함량을 갖고, 그리고 콩과 식물(legume)들은 예컨대 대두들(soya beans)에서 40 % 까지의 단백질 함량을 갖는다. 대두들(Soya beans)은 주로 오일 및 단백질을 위하여 재배된, 산업적 작물(crop)이다. 그것은 종자(seed)에 비교적 낮은 오일 함량을 갖지만, 그러나 여전히 대두들(soya beans)은 식용 오일(oil)의 큰 단일 소스이다.
단백질 제품의 기호성, 및 필수 아미노산 조성으로써 그것의 화학적 점수에 의하여 측정된 단백질의 영양상의 질은 사료 및 식품 제품들 및 영양제들(nutritional supplement)에서 영양상 목적들을 위한 필수적인 파라미터들이며 중요하다. 약학(pharma) 제품들(products) 및 화장품에서 단백질 제품들의 적용들은 또한 가끔 높은 기호성, 및/또는 특정 기능적 물성들을 요구할 수 있다.
바이오-산물 (특히 단백질 산물들) 의 소스들로서 탄수화물들 및 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함하는 콩과 식물(legume)들로부터의 종자들 및 열매들 및 콩 종류들(pulses)과 특히 관련된 일반적인 문제는 결장(colon)에서 발효될 때 고창(flatulence) 및 설사(diarrhoea)를 야기하는, 스타키오스(stachyose) 및 라피노스(raffinose)와 같은, 소화가 잘 안되는(indigestible) 올리고당들(oligosaccharides)의 함량이다.
수분(moisture)-없는(free) 기준(basis)으로(on) 측정된, 예로서 취해진, 대두(soya bean)의 거의 정확한 평균 화학적 조성물은 40 % 단백질; 20 % 지방(fat), 주로 트리글리세라이드들 및 일부 인지질들(phospholipids); 불용성(insoluble) 섬유(fibre) 및 가용성(soluble) 올리고당들(oligosaccharides) (수크로스(sucrose), 라피노스(raffinose), 스타키오스(stachyose), 베르바스코스(verbascose))의 형태인 35 % 탄수화물(carbohydrate); 및 미네랄들, 특히 칼륨, 칼슘 및 마그네슘을 포함하는 5 % 회분(ash).
트립신 억제제들, 알레르겐들(allergens) 및 렉틴들(lectins)과 같은, 대두(soya bean) 단백질들을 포함하는 콩 종류들(pulses), 종자들(seeds), 곡물들(cereals), 및 풀들(grasses)로부터의 단백질들은 항-영양분(nutritional) 인자들(factors)로 알려져 있다. 그것들은 특정 생리학적 효과들을 가한다. 트립신 억제제들은 트립신을 불활성화시킴으로써 단백질 소화를 손상시키고 대두(soya bean)의 영양상 가치에 해롭다고 여겨지며 닭들에서 손상된 성장에 원인이 되는 것으로 제안된다. β-콘글리시닌(conglycinin)은 장의(intestinal) 염증(inflammation) 및 기능장애(dysfunction)를 유도하는 콩(soy) 알레르겐(allergen)이다.
본 발명의 목적은 하나 이상의 적합한 효소들의 존재에서 수행되는 세로의(vertical), 플러그 흐름, 생물-전환 공정에서 바이오매스(biomass) 기질(substrate)의 변환(transformation) 산물(product)의 생산을 위한 방법을 제공하는 것이다.
또다른 목적은 크고 간단한 반응장치(reactor) 설계에서 그리고 이로써 낮은 비용으로 수행될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
또 목적은 높은 단백질 함량(content), 및/또는 변형된 당 프로파일, 및/또는 개선된 영양가(nutritional value), 및/또는 감소된 항-영양분(nutritional) 인자들, 및/또는 개선된 기호성, 및/또는 향상된 관능(organoleptic) 물성들, 및/또는 개선된 기능적 물성들과 같은, 바람직한 특성들을 가진 바이오산물들(bio-products)을 생산하기 위하여, 바이오매스들(biomasses), 특히 대두(soya bean) 또는 유채(rape) 종자(seed) 또는 그것의 혼합물들,의 생물-전환(bio-conversion)을 위한 효율적인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 마지막 목적은 항-영양분(nutritional) 인자들, 및/또는 소화가 안 되는(indigestible) 탄수화물들(carbohydrates)의 상당한 감소된 양을 포함하는 바이오-산물들의 생산을 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
이들 목적들은 본 발명의 방법으로 성취된다.
도 1은 하기를 보여준다: 레인(lane) 1: 마커(Marker); 레인(Lane) 2: 실시예 2로부터 프로테아제(Protease) 처리된(treated) 샘플; 레인(Lane) 3: 실시예들 2 및 3 둘 다에 대한 참조(Reference) 샘플; 레인(Lane) 4: 실시예 3으로부터 프로테아제(Protease) 처리된(treated) 샘플.
도 2는 가용성(soluble) 당들(sugars) 및 올리고당들의 조성을 보여준다. 레인(Lane) 1: 카르보하이드라제(Carbohydrase)-처리된(treated) 샘플; 레인(Lane) 2: 참조(Reference) (대두(soya bean) 및(meal)).
도 3은 가용성(soluble) 당들(sugars) 및 올리고당들을 보여주는 박층(thin layer) 크로마토그래피를 보여준다. 레인(Lane) 1: 카르보하이드라제(carbohydrase)-처리된 산물; 레인(lane) 2: 참조(reference).
도 2는 가용성(soluble) 당들(sugars) 및 올리고당들의 조성을 보여준다. 레인(Lane) 1: 카르보하이드라제(Carbohydrase)-처리된(treated) 샘플; 레인(Lane) 2: 참조(Reference) (대두(soya bean) 및(meal)).
도 3은 가용성(soluble) 당들(sugars) 및 올리고당들을 보여주는 박층(thin layer) 크로마토그래피를 보여준다. 레인(Lane) 1: 카르보하이드라제(carbohydrase)-처리된 산물; 레인(lane) 2: 참조(reference).
발명의 개요
따라서, 본 발명의 한 측면에서, 그것은 하기 단계들을 포함하는 기질의 고체(solid) 변환(transformation) 산물(product)을 생산하기 위한 방법에 대한 것이다:
●
선택적으로 잠두들(fava beans), 완두콩들(peas), 해바라기(sunflower) 종자들(seeds), 루핀(lupine), 곡물들, 및/또는 풀들(grasses)로부터 유래된 탄수화물들 및 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)과 추가의 혼합물에서, 대두, 유채 종자(rape seed), 또는 그것의 혼합물들로부터 유래하는 탄수화물들 및 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함하는 바이오매스의 기질(substrate)을 준비하는 단계,
●
효소 제제(preparation) 또는 효소 제제들(preparations)의 조합과 상기 기질(substrate)을 혼합하는 단계 및 그 결과인(resulting) 혼합물(mixture)에서 0.60 부터 1.45 까지 습식(wet) 벌크(bulk) 밀도(density)의 건조(dry) 벌크(bulk) 밀도(density)에 대한 비율, 및 30 중량% 부터 70 중량% 까지의 수분(water) 함량을 갖는 초기(initial) 배양(incubation) 혼합물을 제공하는 양으로 물을 첨가하는 단계;
●
20-70 ℃의 온도에서 0.15-240 시간 동안 상기 초기 배양 혼합물을 배양하는 단계; 및 배양된 혼합물로부터 젖은(wet) 고체 변환 산물을 회수하는 단계;
배양 단계는 상기 고체 변환 산물을 위한 배출(outlet) 수단(means) 및 첨가물들(additives) 및 상기 혼합물을 위한 주입(inlet) 수단(means)을 가진 세로의(vertical), 교반되지 않는(non-agitated) 배양(incubation) 탱크(tank)에서 지속적인 플러그(plug)-흐름(flow) 공정으로서 수행되는 것을 더 포함한다.
바이오매스의 처리를 위한 본 방법은 생물-전환 동안 바이오매스를 수동(transport)/움직이기(move) 위하여 중력(gravitational force)을 이용한다. 보통 수송(transportation)을 위한 중력의 사용이 간단함에도 불구하고, 그것은 본 플러그-흐름 공정의 케이스에서와 같이, 특정 목적을 위한 반응 조건들의 주의깊은 선택을 요구한다.
보통, 수분 함량이 증가될 때, 배양 혼합물은 공극(void) 부피의 감소에 의하여, 조밀해(compact)지는 경향이 있어, 수송(transportation) 작용(behaviour)이 부정적으로 영향을 받는다. 특정 수분 함량이 도달될 때 혼합물은 중력에 의한 수송이 멈추는 정도까지 조밀해진다. 물질은 반응장치(reactor)의 벽들에 달라붙을 것이고, 그리고 균일한 플러그-흐름이 방해되어 바이오매스의 고르지 못한 머무름(retention) 시간을 야기한다.
배양 혼합물의 중력(gravitational force)에 의한 수송과 관련된 문제에 대한 본 발명에 따른 해법은 배양을 위한 특허청구범위에 기재된 대로의 탱크의 사용을 만드는 것으로 이때 물질의 흐름은 높고 균일하게 유지될 수 잇어 플러그-흐름 조건들이 달성되고 유지된다. 흐름(flow) 속도(rate)는 탱크의 규모(dimensions) (너비의 높이에 대한 비율)에 의하여 그리고 주입 및 배출 수단에 의하여 조절된다.
게다가, 본 발명에 따른 해법은 배양 혼합물에서 수분 함량의 균형(balancing)을 획득하여(secure) 입자 표면 상 물 활동(activity)이 반응 공정에 충분하도록 하여야 한다. 이것은 청구항 1에 정의된 대로 기질(substrate)의 습식 벌크 밀도의 건조 벌크 밀도에 대한 비율을 낮고 특정 범위(limits) 내로 유지함으로써 달성된다.
더 특이적으로, 본 발명자들은 필요한 균일한 공정이 0.60 부터 1.45 까지의 습식 벌크 밀도의 건조 벌크 밀도에 대한 비율, 및 30 중량% 부터 70 중량% 까지의 수분 함량을 갖는 초기 배양 혼합물을 이용함으로써 달성될 수 있다는 것을 발견하였다. 본, 플러그-흐름 공정을 위한 세로의 설계와의 조합에서 균일한 플러그-흐름을 획득하고 배양 혼합물을 위한 동일한 공정 시간을 보장하는 것이 가능하다. 게다가 본 발명의 방법은 교반(agitation) 없이 수행된다(conduct). 만약 수분 함량이 거의 70 중량%를 초과하면, 바이오매스는 물을 수용할 수 없고, 배양 혼합물은 물 상 및 고체 상을 갖는 슬러리(slurry)가 된다. 이들 두 개 상들은 동일한 흐름 속도들을 갖고 흐르지 않을 것이며, 균일한 플러그 흐름이 얻어지지 않을 것이고, 그리고 배양 혼합물은 배양 벽들에 달라붙을 수 있다. 거의 70 % 초과의 수분 함량은 본 발명에 따라 상한(upper limit)인 1.45를 초과하는, 습식 벌크 밀도의 건조 벌크 밀도에 대한 비율을 야기할 것이다.
세로(vertical) 설계는 단일 생산 라인에서 그것의 더 큰 용량 때문에 가로의(horizontal) 설계보다 투자에서 덜 비싸다. 그것은 또한 더 적은 기계적 움직임 때문에 유지하는데 덜 비싸다. 교반되지 않는(non-agitated) 탱크의 사용은 감소된 운용 비용들에 더 공헌한다.
만약 바이오매스의 기질(substrate)이 그것이 효소 제제(preparation) 또는 효소 제제들(preparations)의 조합과 혼합되기 전에 전-처리되면 본 방법은 특히 효율적인데, 이는 전-처리가 변환되는(transform) 바이오매스에서 요소들에 효소들의 접근을 개선하기 때문이다. 전-처리는 보통 화학적 또는 물리적 전-처리에 의하여, 예컨대 분해(disintegration), 밀링(milling), 플레이킹(flaking), 열 처리, 압력 처리, 초음파(ultrasonic) 처리, 열수(hydrothermal) 처리, 또는 산 또는 알칼리(alkaline) 처리의 수단에 의하여, 수행된다.
본 발명의 방법은 상기 바이오매스로부터 유래한 탄수화물들 및/또는 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)의 변환(transformation)의 산물인 기질(substrate)의 고체 변환 산물을 제공한다.
이러한 고체 변환 산물들은 가공된 식품 제품 또는 식품 또는 사료 제품의 성분으로써 또는 화장 또는 약학적 제품의 성분으로써, 또는 영양제에 사용될 수 있다. 기질의 고체 변환은 예컨대, 고체 변환 산물의 1 중량% 부터 99 중량% 까지를 포함하는 영양제(nutritional supplement) 또는 식품, 사료, 화장 또는 약학적 제품에 포함될 수 있다.
정의들
본 발명의 맥락에서, 하기 용어들은 본 명세서의 다른 곳에서 정의되지 않는 한, 하기를 포함하는 것으로 의미된다.
용어들 "약(about)", "쯤(around)", "거의(approximately, 또는 "~"은 예컨대 +/- 1, 2, 5, 10, 20, 또는 심지어 50 %의 규모 정도일 수 있는, 그 분야에서 흔히 경험되는 예컨대 측정하는 불확실성을 가리키는 것으로 의미된다.
용어 "포함하는"은 서술된(stated) 부분(들), 단계(들), 특징(들), 조성물(들), 화학물질(들), 또는 요소(들)의 존재를 명시하는 것으로 해석되나, 하나 이상의 추가적인 부분들, 단계들, 특징들, 조성물들, 화학물질들 또는 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 예컨대 화학적 화합물을 포함하는 조성물은 그러므로 추가적인 화학적 화합물들, 등을 포함할 수 있다.
플러그-흐름 공정:
지속적인 공정의 이 타입에서, 반응 혼합물은 예컨대 제한된 역혼합(back mixing)을 가진 관형(tubular) 또는 다면체(polyhedral) 반응장치(reactor)를 통하여 흐른다. 흐름은 균일한 질량(mass) 흐름(flow) 또는, 반응장치(reactor)의 축 방향을 따른 반응 혼합물의 조성물이 변화하는 층류(laminar flow)이다.
바이오매스:
산업적 생산에서 원자재(raw material)로 사용될 수 있고 광합성에 의하여 생산되는 대로의 생물체의(biological) 물질을 포함한다. 이 문맥에서, 바이오매스는 특히 콩과 식물들(legumes)의 열매들 및 종자들, 및 예컨대 콩들(beans) 및 완두콩들(peas), 등 및 그것의 혼합물들인, 종자들(seeds), 곡물들, 콩 종류들(pulses), 풀들의 형태인 식물(plant) 물질(matter)을 가리킨다. 게다가, 콩 종류들(pulses)을 포함하는 바이오매스는 단백질 함량 및 조성(composition) 때문에 특이적으로 적용가능하다.
바이오매스의 기질(substrate)은 화학적 또는 물리적 전-처리와 같은, 전-처리에 의하여, 예컨대 분해(disintegration), 밀링(milling), 플레이킹(flaking), 열 처리, 압력 처리, 초음파(ultrasonic) 처리, 열수(hydrothermal) 처리, 또는 산 또는 알칼리(alkaline) 처리의 수단에 의하여, 분해될(disintegrated) 수 있다.
생물-전환
은 예컨대, 단일 아미노산들 또는 펩타이드들을 생산하기 위하여 단백질 상에 프로테아제를 배양하는 것인, 특정 목적을 위하여 기질(substrate) 상에서(on) 효소들(enzymes)을 배양하는 공정이다.
기질(substrate)의 고체 변환(transformation) 산물:
본 문맥에서, 기질(substrate)의 고체 변환 산물은 선택적으로 가공조제들(processing aids) 및, 기질의 물질(matter)를 원하는 산물로 전환할(convert) 수 있는, 효소 제제(preparation) 또는 효소 제제들(preparations)의 조합과 선택된 바이오매스의 배양으로부터 야기된 산물을 가리킨다.
벌크 밀도:
벌크(bulk) 밀도(density)는 분말, 그래뉼들(granules) 등의 형태를 갖는 바이오매스의 물리적 작용(behaviour)을 위하여 중요한 파라미터이다. 파라미터는 부피 당 중량(weight)으로 정의되며, 그리고 예컨대, g/ml 으로 측정될 수 있다. 그것은 고유한 물성은 아니지만, 다루는 것(handling)에 의존하여 변화할 수 있고 그리고 구조적 변화들의 지표(index)로서 사용될 수 있다. 물질의 밀도는 계량 컵에서 물질의 고정된 부피를 놓고 무게를 밝힘(determining)으로써 또는 물질(material)의 측정된 부피의 중량을 밝힘으로써 결정된다. 이 테스트에 의하여 하기 특징들이 결정될 수 있다:
(쏟아짐(pour) 밀도(density)로도 알려진) 벌크 밀도 = g/mL 또는 kg/m3 인 질량(mass)/사용하지 않은(untapped) 건조(dry) 부피(volume);
(총(total) 밀도(density)로도 알려진) 습식(wet) 벌크 밀도 = 총 질량( total mass) (Ms + Ml)의 그것의 총(total) 부피에 대한 비율;
Ms = Ml 및 고체들의 질량(mass) = 액체들의 질량
그러므로, 본 발명의 문맥에서 "건조 벌크 밀도"는 물의 첨가 없이 바이오매스의 측정된 벌크 밀도, 즉, 벌크 밀도/쏟아짐(pour) 밀도이다. "습식 벌크 밀도"는 물의 특정 량의 첨가 후 측정된 벌크 밀도이다.
보통, 벌크 밀도는 International Standards ISO 697 및 ISO 60에 따라 결정되지만, 그러나 물질들(substances)의 본질(nature) 때문에 이것은 본 문맥에서 적용가능하지 않다. 사용되는 개별적인 방법이 예들에서 기재된다.
올리고당들 및 다당류들:
올리고당은 적어도 두 개의 요소 모노머 당들(sugars)를 포함하는 당류(saccharide) 폴리머이다. 다당류들(Polysaccharides)은 복잡한(complex) 탄수화물들로도 알려진, 많은 요소 모노머 당들을 포함하는 당류(saccharide) 폴리머들이다. 예들은 셀룰로스와 같은 구조 다당류들 및 전분과 같은 저장 다당류들을 포함한다.
탄수화물들:
은 모노(mono)-, 디(di)-, 올리고(oligo)- 및 다당류들(polysaccharides)을 포함한다.
단백질성(Proteinaceous) 물질들(materials):
은 하나 이상의 체인들에서 배열되는 아미노산들로 만들어진 단백질들의 상당한 함량을 가진 유기 화합물들을 포함한다. 거의 50 아미노산들까지의 체인 길이에서 화합물은 펩타이드로 불린다; 더 높은 분자량에서 유기 화합물은 폴리펩타이드 또는 단백질로 불린다.
지방들(fats):
은 지방산들 및 글리세롤 사이의 에스터들을 포함한다. 글리세롤의 한 분자는 하나, 둘 및 세 개(tree)의 지방산 분자들로 에스테르화되어 각각 모노글리세라이드, 디글리세라이드 또는 트리글리세라이드를 야기할 수 있다. 보통 지방들은 주로 트리글리세라이드들 및 소량(minor amounts)의 레시틴들(lecithins), 스테롤들(sterols), 등으로 이루어진다. 만약 지방이 실온에서 액체라면 그것은 보통 오일(oil)이라 불린다. 이 문맥에서 오일들, 지방들, 및 관련된 산물들에 대하여, "Physical and Chemical Characteristics of Oils, Fats and Waxes", AOCS, 1996, as well as "Lipid Glossary 2", F.D. Gunstone, The Oily Press, 2004.가 참고로 된다.
글리세라이드들(Glycerides):
은 모노-, 디-, 및 트리글리세라이드들(triglycerides)을 포함한다.
효소들:
효소(들)은 촉매들로서 작용하는 능력을 가진 단백질 물질들(substances)의 매우 큰 종류(class)이다. 보통, 그리고 Enzyme Nomenclature Committee Recommendations에 따라, 그것들은 여섯 개 종류들로 나뉜다.
본 발명의 문맥에서 전형적인 예들은 프로테아제(protease)(들), 펩티다제(peptidase)(들), 피타제(phytase)(들), 카보하이드라제(carbohydrase)(들), 리파제(lipase)(들), 아밀라제(amylase)(들), 글루코시다제(glucosidase)(들), 아밀로글루코시다제(amyloglucosidase)(들), 갈락토시다제(galactosidase)(들), 디카르복시다제(decarboxydase)(들), 글루카나제(glucanase)(들), 펙티나제(pectinase)(들), 셀룰라제(cellulase)(들), 헤미셀룰라제(hemicellulase)(들), 포스포리파제(phospholipase)(들), 트랜스페라제(transferase)(들), 및 옥시도리덕타제(oxidoreductase)(들)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
가공 조제들(Processing aids):
1. 식물 요소들 및 유기 가공 제제들(processing agents)
이 문맥에서 중요한 기능적 물성들 중 일부는 하기이다: 항산화(Antioxidant), 항-박테리아 작용, 습윤성(wetting properties) 및 효소 활성의 자극.
식물-기반의 요소들의 목록은 크지만, 가장 중요한 것은 하기이다: 로즈마리(Rosemary), 타임(thyme), 오레가노(oregano), 플라보노이드들(flavonoids), 페놀산들(phenolic acids), 사포닌들(saponins), 및 예컨대 가용성(soluble) 탄수화물들의 조절을 위한 α-루풀릭산(lupulic acid)인 호프들(hops)로부터의 α- 및 β- 산들.
게다가, pH-값의 조정, 보존 및 킬레이팅(chelating) 물성들을 위한 예컨대 소르브산(sorbic)-, 프로피온산(propionic)-, 젖산(lactic)-, 시트르산(citric)-, 및 아스코르브산(ascorbic acid)인 유기산들 및 그것들의 염들은 가공조제들의 이 그룹의 부분이다.
2. 무기 가공 제제들(processing agents)
은 예컨대 칼륨(potassium) 알루미늄(aluminium) 실리케이트(silicate) 등 최종 산물에서 흐름 개선 제제들(agents) 및 고화방지제(anticaking) 제제들(agents); 예컨대 소듐(sodium) 비설파이트(bisulphite) 등 가공 동안 박테리아 공격에 대항하여(against) 보존할 수 있는 무기 조성물들을 포함한다.
은 예컨대 염산(hydrochloric acid) 또는 황산(sulphuric acid)인 무기산들을 포함한다.
가공 식품(Processed food) 제품들:
은 유제품들(dairy products), 식육가공품들(processed meat products), 사탕들(sweets), 디저트들(desserts), 아이스크림 디저트들(ice cream desserts), 캔 제품들(canned products), 냉동건조 식사들(freeze dried meals), 드레싱들(dressings), 수프들(soups), 간편식(convenience food), 빵, 케이크 등을 포함한다.
가공 사료(Processed feed) 제품들:
은 새끼돼지들, 송아지들, 가금류들, 모피동물들(furred animals), 양, 고양이들, 개들, 생선 및 갑각류들(crustaceans) 등과 같은 동물들을 위한 즉시사용가능한(ready-to-use) 사료(feed)를 포함한다.
약학적(Pharmaceutical) 제품들:
은 질병(disease) 또는 질환(condition)의 증상들을 치유 및/또는 완화하기 위하여 의도된 하나 이상의 생물학적으로 활성인 성분들(ingredients)을 포함하는, 보통 타블렛(tablet)의 형태 또는 과립화된(granulated) 형태의 제품들을 포함한다. 약학적 제품들은 게다가 약학적으로 허용가능한 부형제들(excipients) 및/또는 담체들(carriers)을 포함한다. 여기에서 개시된 고체 바이오 제품들은 타블렛(tablet) 또는 과립(granulate)에서 약학적으로 허용가능한 성분으로서 사용에 매우 적합하다.
화장(Cosmetic) 제품들:
은 컨디셔너들 및 입욕제들(bath preparations)과 같은 개선된 외모에 더하여 개인 위생(hygiene)을 위하여 의도된 제품들을 포함한다.
본 발명의 상세한 설명
본 발명의 방법의 첫 번째 예에서 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 또는 적어도 90 중량%와 같은, 바이오매스의 적어도 20 중량%는 선택적으로(optionally) 탈지(defatted) 대두(soya)로부터 유래된 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함한다. 대두(soya)는 또한 탈피될(dehulled) 수 있다.
본 발명의 방법의 두 번째 예에서 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 또는 적어도 90 중량% 와 같은 바이오매스의 적어도 20 중량%는 선택적으로(optionally) 탈지(defatted) 유채 종자들(rape seeds)로부터 유래한 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함한다.
본 발명의 방법의 세 번째 예에서 바이오매스는 100 중량%의 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)의 총량을 이루기(make up) 위한 양들로 선택적으로(optionally) 잠두들(fava beans), 완두콩들(peas), 해바라기 종자들 및/또는 곡물들로부터 유래한 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 가진 추가의 혼합물에서 95 중량% 부터 5 중량% 가지의 양인 선택적으로(optionally) 탈지(defatted) 유채 종자(rape seed)로부터 유래한 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 가진 혼합물에서 5 중량% 부터 95 중량% 까지의 양인 탈지(defatted) 대두(soya) 플레이크들(flakes)로부터 유래한 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함한다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 바이오매스는 올리고당들, 및/또는 다당류들(polysaccharides)을 더 포함할 수 있고, 그리고/또는 예컨대 오일 함유(bearing) 식물들(plants)의 종자들(seeds)로부터의, 오일들(oils) 및 지방들을 더 포함한다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 기질(substrate)의 고체 변환 산물은 예컨대 유채 종자(rape seed)인 오일 함유(bearing) 식물들의 종자들(seeds)로부터, 또는 밀, 또는 옥수수(maize)와 같은 곡물들, 및/또는 대두(soya), 완두콩(pea), 루핀(lupine), 해바라기(sunflower)와 같은 콩 종류들(pulses)의 변환(transformation) 산물과 같은 상기 바이오매스로부터 유래한 탄수화물들 및/또는 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)의 변환(transformation)의 산물일 수 있다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 물 및 효소 제제(preparation) 또는 효소 제제들(preparations)의 조합과 혼합한 후 기질(substrate), 또는 기질(substrate)은 임의의 살아있는 빵(baker's) 효모(yeast)를 포함하지 않을 수 있고, 그리고/또는 그것은 이미 쓴(spent) 맥주(brewer's) 효모 및 이미 쓴(spent) 증류기(distiller's) 효모 및 빵(baker's) 효모 및 와인 생산으로부터 이미 쓴(spent 효모를 포함하는 사카로마이세스(Saccharomyces) 세레비지에(cerevisiae) 균주들(strains) 중에서 선택된 임의의 살아있는 효모를 포함하지 않을 수 있고, 또는 임의의 살아있는 효모를 포함하지 않고; 그리고/또는 특히 그것은 효소가 α-갈락토시다제일 때 빵(baker's) 효모를 포함하지 않는다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 기질(substrate)의 고체 변환 산물은 상기 바이오매스로부터 유래한 단백질성(proteinaceous) 물질(matter) 및/또는 탄수화물들의 변환(transformation)의 산물일 수 있다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 효소 제제(preparation) 또는 효소 제제들(preparations)의 혼합물은 옥시도리덕타제(oxidoreductase), 및 리파제(lipase); 및 예컨대 자일라나제(xylanase), 만나나제(mannanase), 또는 글루카나제(glucanase) 인 헤미(hemi)-셀룰라제들(cellulases), 펙티나제(pectinase), 셀룰라제(cellulase), 아밀로글루코시다제(amyloglucosidase), 아밀라제(amylase), α-갈락토시다제와 같은, 카르보하이드라제들(carbohydrases), 피타제들(phytases), 펩티다제들(peptidases), 프로테아제들(amylase)로부터 선택되는 하나 이상의 효소들을 포함한다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 바이오매스의 상기 기질(substrate)의 상기 효소 제제(preparation), 또는 효소 제제들(preparations)의 상기 조합에 대한 건조물(dry matter) 비율은, 1,000:1, 10,000:1, 50,000:1, 100,000:1. 500,000:1, 1,000,000:1, 5,000,000:1, 10,000,000:1, 50,000,000:1, 또는 100,000,000:1 과 같은, 2:1 부터 100,000,000:1 까지일 수 있다. 당업자는 공정 조건들, 효소의 활성, 및 바랐던 산물과 같은 파라미터들에 의존하여 비율이 선택될 수 있다는 것을 인정할 것이고, 그리고 당업자는 이들 파라미터들에 따라 비율을 최대한 활용할 수 있을 것이다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 물은 예컨대 0.70, 0.75, 0.80, 0.85, 0.90, 0.95, 1.00, 1.10, 1.15, 1.20, 1.25, 1.30, 또는 1.35 인, 약 0.65 부터 약 1.40 까지와 같은, 기질(substrate)에서 약 0.60 부터 1.45 까지의 습식(wet) 벌크(bulk) 밀도(density)의 건조(dry) 벌크(bulk) 밀도(density)에 대한 비율을 제공하는 양으로 기질(substrate)에 첨가될 수 있다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량% 와 같은 바이오매스의 적어도 40 중량%는 선택적으로(optionally) 탈지(defatted) 유채(rape) 종자들(seeds)로부터 유래한 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함할 수 있는 반면, 물은 0.75, 0.80, 0.85, 0.90, 0.95, 1.00, 또는 1.05 와 같은, 약 0.65 부터 약 1.10 까지의 습식(wet) 벌크(bulk) 밀도(density)의 건조(dry) 벌크(bulk) 밀도(density)에 대한 비율(a ratio of wet bulk density to dry bulk density)을 제공하는 양으로 기질(substrate)에 첨가될 수 있다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 효소들, 식물 요소들, 및 유기 및 무기 가공(processing) 제제들(agents)로부터 선택된 하나 이상의 가공조제들(processing aids)은 배양 전 또는 그 동안 기질(substrate)에 첨가될 수 있다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 α-갈락토시다제 제제(preparation)는 예컨대 바이오매스의 기질(substrate)의 g. 건조물(dry matter) 당(pr.) 1 부터 10 까지, 2 부터 8 까지, 3 부터 6 까지, 또는 4 부터 5 까지 α-갈락토시다제 단위들(units)인, 바이오매스의 기질(substrate)의 g. 건조물(dry matter) 당 0.5 부터 25 까지 α-갈락토시다제 단위들(units)과 같은, 바이오매스의 기질(substrate)의 g. 건조물(dry matter) 당 0.05 부터 50 까지 α-갈락토시다제 단위들(units)(α-galactosidase units pr. g. dry matter of substrate of biomass)의 양으로 초기(initial) 배양 혼합물에 및/또는 바이오매스의 기질에 첨가될 수 있다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 상기 배양 탱크의 충전(filling) 정도(degree)는 변함없이(constant) 유지될 수 있다. 이것은 균일한 흐름을 야기할 것이다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 배양은 혐기(anaerobic) 조건들 하 수행될 수 있다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 배양 혼합물 내 수분 함량은 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 또는 65 중량%와 같은, 35 중량% 부터 70 중량% 까지일 수 있다. 따라서, 초기(initial) 혼합물에서 수분 함량은 70 중량%를 초과하지 않으며, 그것은 49, 50, 51, 52, 53, 또는 54 %와 같은, 예컨대 40 % 부터 65 % 까지, 45 % 부터 60 % 까지, 48 % 부터 52 % 까지, 또는 50 % 내지 55 %으로 달라질 수 있다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 혼합물은 20-70 ℃에서 1-240 시간 동안 배양될 수 있다. 당업자는 효소(들)의 선택과 같은 다른 배양 조건들을 고려하여 반응 온도 및 반응 시간을 최대한 좋게 하는 방법을 알 것이다. 그러므로, 온도는 예컨대 20-65 ℃, 25-60 ℃, 30-55 ℃, 35-50 ℃, 또는 40-45 ℃ 로 달라질 수 있고; 그리고 반응 시간은 여기 언급된 온도 간격들(intervals) 마다(each and every one), 2 내지 150 시간, 3 내지 120 시간, 5 내지 90 시간, 8 내지 72 시간, 또는 12 내지 48 시간과 같은, 예컨대 1 내지 180 시간으로 선택될 수 있다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 기질의 고체 변환 산물은 건조될 수 있고, 선택적으로(optionally) 밀링(milling)이 이어진다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 기질(substrate) 혼합물은 만약 원한다면, 그리고 만약 부분적으로 또는 완전히 사용되면, 그리고 임의의 가공조제들(processing aids) 및, 임의의 항-영양분(nutritional) 인자들(factors), 효소(들)을 불활성화시키기에 충분한 온도 및 시간에서 배양될 수 있다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 세로의(vertical), 교반되지 않는(non-agitated) 배양 탱크가 닫힐(closed) 수 있다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 교반되지 않는(non-agitated) 배양 탱크는 세로의(vertical), 직사각형의(oblong) 원통형의(cylindrical) 또는 다면체의(polyhedral) 타입의 것일 수 있다. 이 타입을 사용하는 이점은 그것이 공간-절약이라는 것이고 그리고 그것이 교반되지 않기(non-agitated) 때문에 혼합(mixing) 장비(equipment)에 대한 운영(operating) 비용들(costs) 및 유지(maintenance) 비용들(costs)을 피한다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 상기 교반되지 않는(non-agitated) 배양 탱크의 위쪽(upper) 부분(part)의 영역은 아래쪽(lower) 부분(part)의 영역보다 더 적을 수 있고, 즉 탱크는 원뿔(conical) 형상의 것이다. 이것의 이점은 미끄러짐(slip) 효과(effect)가 증가되어 감소된 흐름성(flowability)을 가진 바이오매스들이 사용될 수 있다는 것이다.
본 발명의 예들 중 임의의 것에서 교반되지 않는(non-agitated) 배양 탱크는 절연(insulating) 매팅(matting) 또는 열(thermal) 딤플(dimple) 자켓(jacket) 및 배양 탱크 내에서 온도를 통제하기 위한 수단들을 가질 수 있다.
본 발명의 기질(substrate)의 고체 변환 산물은 15 중량%, 13 중량%, 10 중량%, 6 중량%, 4 중량%, 또는 2 중량% 를 초과하지 않는 수분 함량으로 건조될 수 있고 선택적으로(optionally) 밀링된(milled) 형태일 수 있다.
본 발명의 고체 산물은 상기 바이오매스로부터 유래한 단백질성(proteinaceous) 물질(matter), 올리고당들(oligosaccharides) 및/또는 다당류들들(polysaccharides)의 변환(transformation)의 산물일 수 있다. 고체 변환 산물은 트립신 억제제들과 같은 항-영양분 인자들, 항원들, 고창(flatulence)-생산하는(producing) 올리고당들, 예컨대 스타키오스 및 라피노스; 피틴산(phytic acid), 및 렉틴(lectin)의 감소된 함량을 가질 수 있다.
본 발명의 고체 산물은 대두(soya)로부터 유래한 건조물(dry matter)의 중량에 대하여 적어도 40 % 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함할 수 있다.
본 발명의 고체 산물은 유채 종자(rape seed)로부터 유래한 건조물(dry matter)의 중량에 의하여 적어도 40 % 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함할 수 있다.
본 발명의 고체 산물은 대두(soya), 유채 종자(rape seed), 또는 해바라기(sun flower)의 식물 부분들, 또는 그것의 혼합물들로부터 유래한 건조물(dry matter) 기준(basis)으로(on) 30-65 중량%의 양으로 단백질들을 포함할 수 있다.
본 발명의 고체 산물은 2 % 이하, 1 % 이하, 0.5 % 이하, 또는 0.4 % 이하와 같은, 3 중량% 이하(or less)의 라피노스(raffinose), 스타키오스(stachyose), 및 베르바스코스(verbascose)의 총 양을 포함할 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 본 발명에 따라 생산된 고체 변환 산물의 1 중량% 부터 99 중량% 까지를 포함하는 식품, 사료, 화장 또는 약학적 제품 또는 영양제(nutritional supplement)를 제공한다.
실시예들
밀도 비율
실시예 1:
여러가지 바이오매스들에 근거하여 선호되는 기질들(substrates)에 대한 습식 벌크 밀도 / 건조 벌크 밀도의 비율
1.1 절차에서 사용되는 바이오매스들:
대두(soya)
사용되는 대두(soya)는 탈지(defatted) 대두 밀(Soya Bean Meal) (SBM)이었다.
옥수수(maize)
사용된 옥수수(maize)는 3.5 mm 체(sieve)를 통하여 해머 밀에서 갈아진(ground), 전체(whole) 옥수수(maize)였다.
밀
사용된 밀은 3.5 mm 체를 통하여 해머 밀에서 갈아진, 전체 밀이었다.
해바라기
사용된 해바라기는 탈지(defatted) 해바라기씨 밀(Sunflower Seed Meal) (SSM)이었다.
유채씨(rapeseed)
사용된 유채씨는 탈지(defatted) 유채 종자(Rape Seed) 밀(Meal) (RSM)이었다.
잠두들(Fava Beans)
사용된 콩들은 전체 잠두들(fava beans)이었다.
완두콩(pea) 단백질
사용된 완두콩(pea) 단백질은 완두콩(pea) 단백질 농축물(concentrate)이었다.
1.2 절차의 기재
하기에서 표로 작성된 물 및 바이오매스의 양(들)은 십 분 동안 혼합되었고 뒤이어 닫힌(closed) 컨테이너에서 형평(equilibration)의 오십 분이 이어졌다.
이것 후에 물질은 500 mL의 계량컵에 부어졌고 컵의 무게를 측정하여 그것의 질량(mass)이 결정되었고 컵의 용기 중량(tare)을 뺐다.
벌크 밀도는 kg/m3 로 질량(mass)/사용하지 않은(untapped) 부피로 계산되었다.
사용된 건조 벌크 밀도는 물의 첨가 없이 바이오매스의 측정된 벌크 밀도였다.
습식 벌크 밀도는 첨가된 물을 가진 바이오매스의 벌크 밀도였다.
비율(ratio)은 건조 벌크 밀도에 의하여 나뉘어진 습식 벌크 밀도로 계산되었다.
바이오매스들의 수분(moisture)함량은 항량(constant weight)까지 건조시킴으로써 결정되었다.
물의 첨가 후 혼합물에서 수분(moisture)은 계산에 의하여 결정되었다.
1.3 결과들:
대두(soya)를 가진 80 % 혼합물들 및 100 % 대두(soya)에 대한 결과들이 하기에 표로 만들어진다:
100 % 유채씨(rapeseed)에 더하여 옥수수(maize), 해바라기 및 유채씨(rapeseed)를 가진 대두(soya) 혼합물들의 60 % 및 40 %에 대한 결과들이 하기에 표로 만들어진다:
파일럿-스케인 생물-전환
물질들 및 방법들
물질들
바이오매스들: 대두(Soya Bean) 밀(Meal) (SBM), 대두(Soya) 플레이크들(Flakes), 유채(Rape) 종자(Seed) 및(Meal) (RSM) 및 해바라기(Sunflower) 종자(Seed) 및(Meal) (SSM).
물: 보통의 수돗물(Normal tap water)
효소들:
프로테아제: Enzybel로부터의 파파인(papain); DSM로부터의 Ronozyme Pro Act; Suntaq International Ltd로부터의 Acid 프로테아제(protease);
α-갈락토시다제: Bio-Cat (12,500 U/g)로부터;
피타제(Phytase): BASF 로부터 Natuphos
다른 카보하이드라제들(carbohydrases): Novozymes으로부터 Viscozyme L, Novozymes으로부터 Ronozyme VP
실시예 2:
SBM 및 RSM 에서 프로테아제를 갖는 생물-전환 (50:50 비율)
2.1 인큐베이터:
사용된 파일럿(pilot) 인큐베이터(incubator)는 2 m3 의 효과적인 작동(operating) 부피(volume) 및 주입구(in-) 및 배출구들(outlets)을 가진 절연된(insulated), 원통형의(cylindrical) 직사각형의(oblong) 스테인레스-스틸 튜브였다. 게다가, 인큐베이터는 배출구와 더불어 주입구에서 온도 프로브를 갖추었다.
2.2 방법:
파일럿 스케일에서 25 ℃에서 967 kg/h 물, 250 kg/h 대두(soya bean) 밀(meal) (SBM), 250 kg/h 유채씨(rapeseed) 및( meal) (RSM), 0.5 kg/h 프로테아제 (Enzybel로부터 papain), 및 0.5 kg/h 프로테아제 (DSM로부터 Ronozyme ProAct) 의 지속적인 주입(inlet) 양, 2.0 m2 의 총 부피를 가진 수직의(vertical) 반응장치(reactor)가 적용되었다. 배양 혼합물의 비율 습식(wet) 벌크(bulk) 밀도(density)/건조(dry) 벌크(bulk) 밀도(density)는 1.10 이었다.
배출 양은 반응장치의 안에서 충전(filling)의 변함없는(constant) 수준을 유지하도록 조정되었고, 그리고 충전의 수준은 1.0 시간의 총 가공 시간을 내도록(yield) 세트되었다. 세로의(vertical) 반응장치를 떠난(leaving) 후 즉시, 산물은 15 분 동안 99 ℃에서 열 처리되었고 그 후에 공기 건조(air drying)가 이어졌다.
2.3 산물에 대한 테스트 절차:
효소-처리된 산물 및 그것의 처리되지 않은 참조, SBM and RSM의 50:50 혼합물이 하기 방법을 이용하여 SDS-PAGE에 의하여 가용성(soluble) 펩타이드들에 대하여 분석되었다:
5.0 g의 산물이 물에 현탁되었고, pH는 8.5로 조정되었고, 그리고 물로 50.0 g의 총 중량으로 조정되었다. 현탁물(suspension)은 90 ℃로 15 분(min) 동안 가열되었고 뒤이어 15 분(min) 동안 3000 RCF에서 원심분리가 이어졌다. 상청액(supernatant)은 Laemmli 샘플 버퍼 + 50 mM DTT (Laemmli, 1970) 와 1+5 혼합되었고 90 ℃로 15 분(min) 동안 가열되었다. 각 샘플의 15 μL 이 TGX Any kD 겔(gel) 상에(onto) 로드(load)되었고 제조업자의 지침에 따라 진행되었다(run). 겔(gel)은 콜로이드(colloid) 쿠마시(coomassie)로 염색되었다 (Kang et al., 2002).
참조:
Kang D, Gho YS, Suh M, and Kang C, Bull. Korean Chem. Soc., 2002, Vol. 23, No. 11, pp. 1511-1512.
Laemmli UK, Nature, 1970, Vol. 227, pp. 680-685.
2.4 결과들
SDS-PAGE의 결과들이 도 1, 레인들(lanes) 2 및 3에 보여진다.
SDS-PAGE로부터 처리되지 않은 SBM/ RSM 혼합물 (레인 3)에서 뚜렷한(distinct) 단백질 밴드들(bands)의 대부분이 본 발명에 따라 사용된 세로의(vertical 반응장치(reactor) 에서 프로테아제(protease) 처리에 의하여 펩타이드들로 가수분해되었다 (레인 2)는 것이 명확하다.
실시예 3:
SBM 및 RSM (50:50 비율) 상에서 프로테아제와 생물-전환
3.1 인큐베이터:
사용된 파일럿(pilot) 인큐베이터(incubator)는 2 m3 의 효과적인 작동(operating) 부피(volume) 및 주입구(in-) 및 배출구들(outlets)을 가진 절연된(insulated), 원통형의(cylindrical) 직사각형의(oblong) 스테인레스-스틸 튜브였다. 게다가, 인큐베이터는 배출구와 더불어 주입구에서 온도 프로브를 갖추었다.
3.2 방법:
파일럿 스케일에서 40 ℃에서 24 kg/h 물, 15.6 kg/h 대두(soya bean) 밀(meal) (SBM), 15.6 kg/h 유채씨(rapeseed) 밀(meal) (RSM), 0.03 kg/h 프로테아제 (Suntaq International Ltd.로부터 Acid 프로테아제), 및 0.88 kg/h H2SO4의 지속적인 주입 양, 2.0 m2의 총 부피를 가진 세로의(vertical) 반응장치(reactor)가 적용되었다. 배양 혼합물의 비율 습식(wet) 벌크(bulk) 밀도(density)/건조(dry) 벌크(bulk) 밀도(density)는 0.75였다.
배출 양은 반응장치(reactor) 안에서 충전(filling)의 변함없는(constant) 수준을 유지하도록 조정되었고, 그리고 충전(filling)의 수준은 16 시간의 총 가공 시간을 내도록(yield) 세트되었다. 세로의(vertical) 반응장치(reactor)를 떠난(leaving) 후 즉시, 산물은 15 분(min) 동안 99 ℃에서 열 처리되었고 공기 건조가 이어졌다.
3.3 산물을 위한 테스트 절차:
효소-처리된 산물 및 그것의 처리되지 않은(untreated) 참조(reference), SBM 및 RSM의 50:50 혼합물이 하기 방법을 이용하여 SDS-PAGE에 의하여 가용성(soluble) 펩타이드들에 대하여 분석되었다:
5.0 g의 산물이 물에 현탁되었고, pH가 8.5로 조정되었고 50.0 g의 총 중량으로 물로 조정되었다. 현탁물(suspension)은 90 ℃로 15 분(min) 동안 가열되었고 뒤이어 15 분(min) 동안 3000 RCF에서 원심분리가 이어졌다. 상청액(supernatant)은 Laemmli 샘플 버퍼 + 50 mM DTT (Laemmli, 1970)과 1+5 혼합되었고 90 ℃로 15 분(min) 동안 가열되었다. 각 샘플의 15 μL가 TGX Any kD 겔(gel) 상에(onto) 로드(load)되었고 제조업자의 지침에 따라 진행되었다(run). 겔(gel)은 콜로이드(colloid) 쿠마시(coomassie)로 염색되었다 (Kang et al., 2002).
참조들:
Kang D, Gho YS, Suh M, and Kang C, Bull. Korean Chem. Soc., 2002, Vol. 23, No. 11, pp. 1511-1512.
Laemmli UK, Nature, 1970, Vol. 227, pp. 680-685.
3.4 결과들:
SDS-PAGE의 결과들은 도 1, 레인들(lanes) 3 및 4에 보여진다.
SDS-PAGE로부터 처리되지 않은 SBM / RSM 혼합물 (레인 3)에서 뚜렷한 단백질 밴드들이 세로의(vertical) 반응장치(reactor) 에서 16 시간 프로테아제 처리에 의하여 펩타이드들로 가수분해되었다 (레인 4)는 것이 명확하다.
실시예 4:
대두(soya) 플레이크들(flakes)에서 α-갈락토시다제로 생물-전환
이 바이오매스는 콩 종류들(pulses)로부터 단백질들 및 다당류들을 포함한다
4.1 인큐베이터
사용된 인큐베이터는 4.75 m의 총 높이 및 1.55 m의 내부 지름을 가진 절연된(insulated), 원통형의(cylindrical) 길쭉한(oblong) 스테인레스-스틸 튜브였다. 위쪽 부분에서, 4.25 m에서 수준(level)으로 분포 시스템 및 주입구를 조절하기 위한 세 개의 선회하는(rotating) 패들(paddle) 타입 레벨(level) 모니터들의 어레이(array)가 있었다. 이것은 8 m3의 효과적인 작동(operating) 부피(volume)를 인큐베이터에게 준다. 게다가, 인큐베이터는 배출구를 비롯해 주입구에 온도 프로브를 갖추었다.
4.2 방법
60 ℃에서 물 및 탈피된(dehulled), 탈지(defatted) 및 용매제거된(desolventised) 대두(soya) 플레이크들(flakes), 황산(sulfuric acid), α -갈락토시다제의 혼합물이 1.1 kg/톤(ton) 대두(soya)의 알파-갈락토시다제 농도, 및 4.7의 pH, 혼합물에서 50 중량%의 건조물(dry matter) 함량에 도달하는 양들로 계속해서 제조되었다(prepared). 배양 혼합물의 비율 습식(wet) 벌크(bulk) 밀도(density) / 건조(dry) 벌크(bulk) 밀도(density)은 0.73 이었다.
인큐베이터는 시간 당 적절한 속도에서 배양 혼합물로 충전되었다(filled). 16 시간 후 인큐베이터는 작동(operating) 수준(level)으로 채워졌고(filled) 배출(outlet) 수단(means)은 충전(fillinlg)의 수준을 변함없이(constant) 유지하는 속도로 세트되었다.
거의(approx.) 30 리터의 부분 표본(aliquot) 부피가 테스트 진행(run)의 18 시간 후 취해졌고 25 분(min) 동안 생증기(live steam)로 100 ℃에서 배양되었다.
그 뒤에, 바이오매스의 젖은(wet) 고체 변환 산물이 플래시 건조되었고(flash dried) 밀링되었다(milled).
종합적인 배양 파라미터들은 하기였다:
배양 시간 - 16 시간
온도 주입구(inlet) - 45 ℃
온도 배출구(outlet) - 45 ℃
4.3 결과들:
바이오매스의 고체 변환 산물은 5.6 중량%의 물 및 52.6 중량%의 총 조(crude) 단백질 (N x 6.25) 함량을 갖는데, 이는 55.5 %의 건조물(dry matter)의 단백질에 해당한다. 게다가, 건조된, 고체 변환 산물에서 스타키오스(stachyose) 및 라피노스(raffinose)가 표 1에서 보여지는 대로 상당히 감소되었다:
고체 변환 산물은 매우 영양가가 높고 맛있으며 그러므로 다수의 식품 및 사료 제품들 또는 영양제들(nutritional supplements)에서 성분(ingredient)으로 적합하다. 게다가, 그것은 약학(pharma) 제품들 및 화장품들 예컨대 목욕(bath) 제제들(formulations)에서 첨가제(excipient)로서 사용될 수 있다.
실시예 5:
대두(soya) 플레이크들(flakes) 상에서 피타제(phytase)로 생물-전환
이 바이오매스는 콩 종류들(pulses)로부터 단백질들 및 다당류들을 포함한다
5.1 인큐베이터
사용된 인큐베이터는 4.75 m의 총 높이 및 1.55 m의 내부 지름을 가진 절연된(insulated), 원통형의(cylindrical) 길쭉한(oblong) 튜브였다. 위쪽 부분에서, 4.25 m에서 수준(level)으로 분포 시스템 및 주입구(inlet)을 조절하기 위한 세 개의 선회하는(rotating) 패들(paddle) 타입(type) 레벨(level) 모니터들의 어레이(array)가 있었다. 이것은 8 m3의 효과적인 작동(operating) 부피(volume)를 인큐베이터에 준다. 게다가, 인큐베이터는 배출구를 비롯해 주입구에 온도 프로브를 갖추었다.
5.2 방법
95 ℃에서 물 및, 탈피(dehulled), 탈지(defatted) and 용매제거된(desolventised 대두(soya) 플레이크들(flakes), 열안정한(thermostable) 피타제(phytase)의 혼합물이 250 g/톤(ton) 대두(soya)의 피타제(phytase) 농도 및 혼합물에서 46 중량%의 건조물(dry matter) 함량에 도달하는 양들로 계속해서 제조되었다(prepared).
배양 혼합물의 비율 습식(wet) 벌크(bulk) 밀도(density)/건조(dry) 벌크(bulk) 밀도(density)는 0.87이었다.
인큐베이터는 시간 당 750 리터의 속도에서 배양 혼합물로 충전되었다(filled). 12 시간 후 인큐베이터는 작동(operating) 수준으로 채워졌고(filled) 그리고 배출 수단은 충전(filling)의 수준을 변함없이(constant) 유지하는 속도로 세트되었다.
거의(approx.) 30 리터의 부분 표본(aliquot) 부피가 테스트 진행(run)의 14 시간 후 취해졌고 25 분(min) 동안 생증기(live steam)로 100 ℃에서 배양되었다.
그 뒤에, 바이오매스의 젖은(wet) 고체 변환 산물이 플래시 건조되었고(flash dried) 밀링되었다(milled).
전체적인 배양 파라미터들은 하기였다:
배양 시간 - 12 시간
온도 주입구(inlet) - 67 ℃
온도 배출구(outlet) - 66 ℃
5.3: 결과들
바이오매스의 고체 변환 산물은 8.0 중량%의 물 함량 및 51.0 %의 총 조(crude) 단백질 (N x 6.25) 함량을 가졌는데, 이는 55.4 %의 건조물(dry matter)의 단백질에 대응된다. 게다가, 건조된, 고체 변환 산물에서 피틴산(phytic acid) 결합된(bound) 인광 물질(phosphor) (항-영양분(nutrient))은 표 2에 보여진 대로 상당히 감소되었다:
고체 변환 산물은 매우 영양가가 높고 맛있으며 그러므로 다수의 식품 및 사료 제품들 또는 영양제들(nutritional supplements)에서 성분(ingredient)으로 적합하다. 게다가, 그것은 약학(pharma) 제품들 및 화장품들 예컨대 목욕(bath) 제제들(formulations)에서 첨가제(excipient)로서 사용될 수 있다.
실시예 6:
대두(soya bean) 밀(meal) (SBM)의 카르보하이드라제(carbohydrase)로 생물-전환
이 바이오매스는 콩 종류들(pulses)로부터의 단백질들 및 다당류들을 포함한다.
6.1 인큐베이터
인큐베이터는 96 m2의 총 부피를 가진 생산 스케일 세로의(vertical) 반응장치(reactor)였다.
6.2 방법
60 ℃에서 2800 kg/h 물, 1800 kg/h 대두(soya bean) 밀(meal), 6.5 kg/h Novozymes로부터 Viscozyme L, 및 Biocatalysts로부터 2.8 kg/h Depol 679 의 지속적인 주입(inlet) 양이 적용되었다. 배양 혼합물의 비율 습식(wet) 벌크(bulk) 밀도(density)/건조(dry) 벌크(bulk) 밀도(density)은 1.1이었다.
배출 양은 반응장치의 안에서 충전(filling)의 변함없는(constant) 수준을 유지하도록 조정되었고, 그리고 충전의 수준은 16 시간의 총 가공 시간을 내도록(yield) 세트되었다. 세로의(vertical) 반응장치를 떠난(leaving) 후 즉시, 산물은 15 분 동안 99 ℃에서 열 처리되었고 그 후에 공기 건조(air drying)가 이어졌다.
6.3 산물에 대한 테스트 절차
가용성(soluble) 당들(sugars) and 올리고당들(oligosaccharides)의 조성물이 30 분(min) 동안 10% DM의 물기 많은(watery) 현탁물(suspension) 슬러리(slurry)를 추출하고 뒤이어 3,000 x g 에서 10 분(min) 동안 원심분리가 이어지고 그리고 TLC 실리카(silica) 겔(gel) 60 플레이트들(plates) (Merck) 상에(onto) 상청액(supernatant)을 적용함으로써 박층(thin layer) 크로마토그래피에 의하여 분석되었다. 다른 요소들은 알려진 농도의 표준들과 비교에 의하여 정량화되었다(Chaplan and Kennedy, 1986).
참조들
Chaplan MF and Kennedy JF. Carbohydrate analysis - practical approach; I RL Press, Oxford, 1986
6.4 결과들
박층(thin layer) 크로마토그래피의 결과들은 도 2에 보여진다. 참조 (레인 2)에 비교하여 레인(lane)에 쭉(throughout) 일반적인(general) 스미어(smear)를 비롯해 박층(thin layer) 크로마토그래피 상 수크로스(sucrose) 및 라피노스 사이의 추가적인 스팟(spot)에 의하여 시각화되는, 카르보하이드라제(carbohydrase) 처리 (레인 1)가 몇몇 가용성(soluble) 탄수화물들을 유리시킨다(liberate)는 것이 분명하다.
실시예 7:
대두(soya bean) 밀(meal) (SBM), 유채씨(rapeseed) 밀(meal) (RSM) 및 밀(wheat)에 카르보하이드라제(carbohydrase)로 생물-전환
이 바이오매스는 콩 종류들(pulses)로부터의 단백질들 및 다당류들을 포함한다.
7.1 인큐베이터
인큐베이터는 실험실 스케일 플라스틱 컨테이너였다.
7.2 방법
60 g 대두(soya bean) 밀(meal), 45 g 유채씨(rapeseed) 밀(meal), 45 g 빻은 밀(ground wheat), 180 g 물, 3.0 g H2SO4, Novozymes으로부터 0.525 g Viscozyme L, Biocatalysts로부터 0.225 g Depol 679, Novozymes으로부터 0.30 g BAN 480 L, 및 Novozymes으로부터 0.30 g AMG 300 L 의 양이 혼합되었고 37 ℃ 에서 16 시간 동안 배양하도록 남겨졌다(left). 배양 혼합물의 비율 습식(wet) 벌크(bulk) 밀도(density)/건조(dry) 벌크(bulk) 밀도(density)은 0.90 이었다.
배양 후, 산물은 100 ℃ 에서 15 분(min) 동안 열 처리되었고 공기 건조 및 밀링(milling)이 이어졌다.
7.3 산물에 대한 테스트 절차
효소-처리된 산물 및 그것의 처리되지 않은(untreated) 참조, 60 g 대두(soya bean) 밀(meal) + 45 g 유채씨(rapeseed) 밀(meal) + 45 g 빻은 밀(ground wheat), 분쇄된(milled), 이 Englyst et al. 1994의 방법을 이용하여 가용성(soluble)/불용성(insoluble) 녹말이 아닌(non-starch) 다당류들(polysaccharides) (NSP)에 대하여 분석되었다. 물기 많은(watery) 추출물에서 탄수화물 함량의 함량(content)가 가용성(soluble) 당들(sugars)의 조성 및 페놀(phenol) 황산(sulphuric acid) 방법에 의하여 분석되었고 올리고당들은 30 분(min) 동안 10% DM의 물기 많은(watery) 현탁물(suspension) 슬러리를 추출함으로써 박층(thin layer) 크로마토그래피에 의하여 분석되었고 3,000 x g 에서 10 분(min) 동안 원심분리 및 TLC 실리카 겔(gel) 60 플레이트들 (Merck) 상에(onto) 상청액(supernatant)의 적용이 이어졌다.
참조들
Chaplan MF and Kennedy JF. Carbohydrate analysis - practical approach; I RL Press, Oxford, 1986
Englyst HN, Quigley ME, and Hudson GJ; Analyst, 1994, Vol 119, pp. 1497-1509.
7.4 결과들
가용성(soluble) 탄수화물들의 함량을 비롯해 가용성(soluble) and 불용성(insoluble) NSP의 결과들이 표 3에 보여진다. 박층(thin layer) 크로마토그래피의 결과들이 도 3에 보여진다.
카르보하이드라제(carbohydrase) 처리가 박층(thin layer) 크로마토그래피 상에 스미어(smear)에 의하여 시각화되는, 일부 가용성(soluble) 탄수화물들를 유리시키고(liberates), 그리고 카르보하이드라제(carbohydrase) 처리는 참조에 비교된 산물에서 존재하는 가용성(soluble) 탄수화물들 및 NSP의 양들을 변화시킨다는 것이 분명하다.
표 3:
효소-처리된 산물 및 그것의 처리되지 않은(untreated) 참조(reference), 각각의 가용성(soluble) 탄수화물들의 함량에 더하여 가용성(soluble)/불용성(insoluble) NSP의 함량들.
실시예 8:
대두(soya bean) 밀(meal) (SBM) 및 해바라기(sunflowe) 상에 카르보하이드라제(carbohydrase)로 생물-전환
이 바이오매스는 콩 종류들(pulses)로부터 단백질들 및 다당류들을 포함한다
8.1 인큐베이터
인큐베이터는 2.0 m2의 총 부피를 가진 파일럿 스케일 세로의(vertical) 반응장치(reactor)였다.
8.2 방법
40 ℃에서 30 kg/h 물, 8.8 kg/h 대두(soya bean) 밀(meal), 12.5 kg/h 해바라기(sunflower) 밀(meal), 0.03 kg/h 카르보하이드라제(carbohydrase) (Novozymes으로부터 Ronozyme VP), 및 0.88 kg/h H2SO4 의 계속되는 주입(inlet) 양이 적용되었다. 배양 혼합물의 비율 습식(wet) 벌크(bulk) 밀도(density)/건조(dry) 벌크(bulk) 밀도(density)은 0.80 이었다.
배출 양은 반응장치(reactor 내에서 충전(filling)의 변함없는 수준을 유지하도록 조정되었고, 충전(filing) 수준은 16 시간의 총 가공 시간을 내도록 세트되었다. 세로의(vertical) 반응장치(reactor)를 떠난(liaving) 후 즉시, 산물은 99 ℃ 에서 15 분(min) 동안 열 처리되었고 공기 건조가 이어졌다.
8.3 산물에 대한 테스트 절차
효소-처리된 산물 및 그것의 처리되지 않은(untreated) 참조(reference), 90 g 대두(soya bean) 밀(meal) + 60 g 해바라기(sunflower) 밀(meal)이 Englyst et al. 1994 의 방법을 이용하여 가용성(soluble)/불용성(insoluble) 녹말이 아닌(non-starch) 다당류들(polysaccharides) (NSP)에 대하여 분석되었다.
참조들: Englyst HN, Quigley ME, and Hudson GJ; Analyst, 1994, Vol 119, pp. 1497-1509.
8.4 결과들
NSP 분석의 결과들이 표 4에 보여진다. 공정(processing)이 NSP 분획들(fractions)의 양들을 변화시킨다는 것이 분명하다.
표 4: 효소-처리된 산물 및 그것의 처리되지 않은 참조, 각각의 가용성(soluble) 탄수화물들의 함량들에 더하여, 가용성(soluble)/불용성(insoluble) NSP의 함량들.
실시예 9
큰 스케일 생물전환
인큐베이터:
사용된 반응장치(reactor)는 7.3 m의 효과적인 높이 및 4.3 m의 지름을 가진 세로의(vertical) 실린더(cylinder)였다.
세로의(vertical) 반응장치(reactor)의 꼭대기에서, 원료(feed) 혼합물은 반응장치(reactor)의 중앙에 가까운 위치에 떨어진다. 고른 분포를 위하여, 스크래퍼(scraper) 블레이드(blade) 또는 레벨(level) 암(arm)이 반응장치(reactor)의 주위 위에(over) 주입(inlet) 원료(feed) 혼합물을 분포시킨다.
반응장치(reactor)의 바닥에서, 산물은 반응장치(reactor)의 꼭대기에서(on) 펼처진 임의의 입자들에 대하여 균일한 체류(residence) 시간을 달성하기 위하여 수단에 의하여 추출되었다.
균일한 플러그 흐름 테스트
반응장치(reactor)의 주입(inlet) 및 배출(outlet) 수단들이 12 시간의 예상된 체류(residence) 시간을 달성하기 위하여 조정되었다. 균일한 분포 시간을 입증하기 위하여, 불활성(inert) 추적자(tracer) 물질(substance)가 원료(feed) 혼합물에 첨가되었다. 실험에서 사용된 원료(feed) 혼합물은 143 mg/kg 쯤 건조물(dry matter)의 철의 천연(natural) 함량을 가졌다 (= 오프셋(off-set) 농도(concentration)); 그러므로, 황산철(iron sulphate) (FeSO4)은 572 mg Fe/kg 총 건조물(dry matter)의 총 철(iron) 함량과 같은 1167 mg FeSO4/kg 원료(feed) 혼합물 건조물(dry matter)의 농도에서 추적자로서 이용되었다. 시간 0 시간에서, FeSO4 가 60 분의 기간 동안 반응장치(reactor)에 투여된(dosed) 원료(feed) 혼합물에 첨가되었다. 샘플들은 매 20 분 이동되었고(drawn), 건조되었고, 철(iron)의 함량에 대하여 분석되었고, 그리고 주입(inlet) 원료(feed) 혼합물에 FeSO4 를 투여한 후 FeSO4 풍부(enriched) 산물이 반응장치(reactor)를 12-13 시간 남겨놓고(leave), 그리고 355 mg/kg Fe의 최대 농도가 시작 후 12.5 시간에서 발견되었다.
Claims (23)
- 하기 단계들을 포함하는 기질(substrate)의 고체 변환 산물을 생산하는 방법:
● 선택적으로(optionally) 잠두들(fava beans), 완두콩들(peas), 해바라기 종자들(seeds), 루핀(lupine), 곡물들, 및/또는 풀들(grasses)로부터 유래한 탄수화물들 및 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 가진 추가의 혼합물에서, 대두, 유채 종자(rape seed), 또는 그것의 혼합물들로부터 유래한 탄수화물들 및 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함하는 바이오매스의 기질(substrate)을 준비하는 단계,
● 효소 제제(preparation) 또는 효소 제제들(preparations)의 조합과 상기 기질(substrate)을 혼합하고 그리고 0.60 부터 1.45 까지의 습식 벌크 밀도의 건조 벌크 밀도에 대한 비율, 및 30 중량% 부터 70 중량% 까지의 수분 함량을 가진 초기 배양 혼합물을 제공하는 양으로 물을 첨가하는 단계;
● 20 - 70 ℃의 온도에서 0.15 - 240 시간 동안 상기 초기 배양 혼합물을 배양하고; 그리고 배양된 혼합물로부터 고체 변환 산물을 회수하는 단계;
배양 단계는 상기 고체 변환 산물을 위한 배출(outlet) 수단(means) 및 첨가물들(additives) 및 상기 혼합물을 위한 주입(inlet) 수단(means)을 가진 세로의(vertical), 교반되지 않는(non-agitated) 배양 탱크에서 지속적인 플러그(plug)-흐름(flow) 공정으로서 수행되는 것을 더 포함한다.
- 제 1항에 있어서,
예컨대 분해(disintegration), 밀링(milling), 플레이킹(flaking), 열 처리, 압력 처리, 초음파(ultrasonic) 처리, 열수(hydrothermal) 처리, 또는 산 또는 알칼리(alkaline) 처리의 수단에 의한, 화학적 또는 물리적 전-처리와 같은, 그것이 상기 효소 제제(preparation) 또는 효소 제제들(preparations)의 상기 조합과 혼합되기 전에, 바이오매스의 상기 기질(substrate)의 전-처리를 더 포함하는, 방법.
- 제 1항 및 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초기 배양 혼합물은 2 내지 150 시간, 3 내지 120 시간, 5 내지 90 시간, 8 내지 72 시간, 또는 12 내지 48 시간과 같은, 1 내지 180 시간 동안 배양되는, 방법.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이오매스의 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량%와 같은, 상기 바이오매스의 적어도 20 중량%는 선택적으로(optionally) 탈지(defatted) 대두(soya), 선택적으로(optionally) 탈지(defatted) 유채 종자들(rape seeds), 또는 그것의 혼합물들로부터 유래한 탄수화물들 및 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)을 포함하는, 방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이오매스는 올리고당들 및/또는 다당류들을 포함하고, 그리고 선택적으로(optionally) 예컨대 오일 함유(bearing) 식물들의 종자들(seeds)로부터, 오일들 및 지방들을 추가로 포함하는, 방법.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
바이오매스의 상기 기질(substrate), 또는 상기 초기 배양 혼합물은 임의의 살아있는 효모를 포함하지 않는, 방법.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
바이오매스의 상기 기질(substrate), 또는 상기 초기 배양 혼합물은 이미 쓴(spent 맥주(brewer's) 효모 및 이미 쓴(spent) 증류기(distiller's) 효모 및 빵(baker's) 효모 및 와인 생산으로부터의 이미 쓴(spent) 효모를 포함하는, 사카로마이세스(Saccharomyces) 세레비지에(cerevisiae) 균주들 중에서 선택되는 임의의 살아있는 효모를 포함하지 않는, 방법.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
기질(substrate)의 상기 고체 변환 산물은 상기 바이오매스로부터 유래하는 단백질성(proteinaceous) 물질(matter) and 탄수화물들의 변환의, 또는 탄수화물들의 변환의, 또는 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)의 변환(transformation)의 산물인, 방법.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
바이오매스의 기질의 상기 고체 변환 산물은 오일 함유(bearing) 식물들의 종자들(seeds) 및/또는 곡물들(cereals), 및/또는 콩 종류들(pulses)로부터 유래한 단백질성(proteinaceous) 물질(matter) 및 탄수화물들의 변환의, 또는 탄수화물들의 변환의, 또는 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)의 변환(transformation)의 산물인, 방법.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
바이오매스의 기질(substrate)의 상기 고체 변환 산물은 대두(soya), 완두콩(pea), 루핀(lupine), 해바라기(sunflower), 밀(wheat), 옥수수(maize), 또는 유채(rape) 종자(seed)로부터 유래한 단백질성(proteinaceous) 물질(matter) and 탄수화물들의 변환(transformation)의, 또는 탄수화물들의 변환(transformation)의, 또는 단백질성(proteinaceous) 물질(matter)의 변환(transformation)의 산물인, 방법.
- 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 효소 제제(preparation), 또는 효소 제제들(preparations)의 조합은 프로테아제들, 펩티다제들(peptidases), 피타제들(phytases), 카르보하이드라제들(carbohydrases), 리파제(lipase), 및 옥시도리덕타제(oxidoreductase)로부터 선택된 하나 이상의 효소들을 포함하는, 방법.
- 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 효소 제제(preparation), 또는 효소 제제들(preparations)의 조합은, 예컨대 자일라나제(xylanase), 만나나제(mannanase), 또는 글루카나제(glucanase)인, α-갈락토시다제, 아밀라제(amylase), 아밀로글루코시다제(amyloglucosidase), 펙티나제(pectinase), 셀룰라제(cellulase), 및 헤미(hemi)-셀룰라제들(cellulases)로부터 선택되는 하나 이상의 카르보하이드라제들(carbohydrases)을 포함하는, 방법.
- 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
바이오매스의 상기 기질(substrate)의 상기 효소 제제(preparation), 또는 효소 제제들(preparations)의 상기 조합에 대한 건조물(dry matter) 비율은 1,000:1, 10,000:1, 50,000:1, 100,000:1. 500,000:1, 1,000,000:1, 5,000,000:1, 10,000,000:1, 50,000,000:1, 또는 100,000,000:1 과 같은, 2:1 부터 100,000,000:1 까지인, 방법.
- 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
물은 0.70, 0.75, 0.80, 0.85, 0.90, 0.95, 1.00, 1.10, 1.15, 1.20, 1.25, 1.30, 또는 1.35 과 같은, 0.65 부터 1.40 까지의 습식(wet) 벌크(bulk) 밀도(density)의 건조(dry) 벌크(bulk) 밀도(density)에 대한 비율을 갖는 초기 배양 혼합물을 제공하는 양으로 바이오매스의 상기 기질에 첨가되는, 방법.
- 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초기 배양 혼합물에서 물 함량은 40%, 45%, 50 %, 55 %, 60 %, 또는 65 %와 같은, 35 중량% 부터 70 중량%인, 방법.
- 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
식물 요소들 및 유기 및 무기 가공(processing) 제제들(agents)로부터 선택되는 하나 이상의 가공조제들(processing aids)은 상기 초기 배양 혼합물에 그리고/또는 바이오매스의 상기 기질에 첨가되는, 방법.
- 제 16항에 있어서,
α-갈락토시다제가 상기 초기 배양 혼합물에 그리고/또는 바이오매스의 상기 기질에 첨가되는, 방법.
- 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
α-갈락토시다제 제제(preparation)는 바이오매스의 기질의 g. 건조물(dry matter) 당(pr.) 예컨대 1 부터 10 까지, 2 부터 8 까지, 3 부터 6 까지, 또는 4 부터 5 까지 α-갈락토시다제 단위들(units)인, 바이오매스의 기질의 g. 건조물(dry matter) 당 0.5 부터 25 까지 α-갈락토시다제 단위들과 같은, 바이오매스의 기질의 g. 건조물(dry matter) 당(pr.) 0.05 부터 50 까지 α-갈락토시다제 단위들의 양으로 초기 배양 혼합물에 그리고/또는 바이오매스의 기질에 첨가되는, 방법.
- 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
세로의(vertical), 교반되지 않는(non-agitated) 배양 탱크가 닫힌(closed)것을 더 포함하는, 방법.
- 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 교반되지 않는(non-agitated) 배양 탱크는 세로의(vertical), 직사각형의(oblong) 원통형의(cylindrical) 또는 다면체의(polyhedral) 타입의 것인, 방법.
- 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 교반되지 않는(non-agitated) 배양 탱크의 위쪽(upper) 부분(part)의 영역(area)은 아래쪽(lower) 부분(part)의 영역보다 적고, 즉 탱크는 원뿔(conical) 형상인, 방법.
- 제 1항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 교반되지 않는(non-agitated) 배양 탱크는 절연(insulating) 매팅(matting) 또는 열(thermal) 딤플(dimple) 자켓(jacket) 및 탱크에서 온도를 통제하기 위한 수단을 갖는, 방법.
- 제 1항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배양 탱크의 충전(filling) 정도는 변함없이(constant) 유지되는, 방법.
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