RU2816892C2 - Процесс с вертикальным пробковым потоком для биоконверсии с использованием микроорганизмов - Google Patents
Процесс с вертикальным пробковым потоком для биоконверсии с использованием микроорганизмов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816892C2 RU2816892C2 RU2020123071A RU2020123071A RU2816892C2 RU 2816892 C2 RU2816892 C2 RU 2816892C2 RU 2020123071 A RU2020123071 A RU 2020123071A RU 2020123071 A RU2020123071 A RU 2020123071A RU 2816892 C2 RU2816892 C2 RU 2816892C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microorganisms
- biomass
- combination
- live
- living
- Prior art date
Links
- 244000005700 microbiome Species 0.000 title claims abstract description 100
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 18
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims abstract description 83
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 49
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims abstract description 33
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims abstract description 32
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 claims abstract description 24
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 claims abstract description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 19
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 17
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 17
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 17
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims abstract description 11
- 235000011293 Brassica napus Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims abstract description 5
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000002778 food additive Substances 0.000 claims abstract 5
- 235000012041 food component Nutrition 0.000 claims abstract 5
- 239000005417 food ingredient Substances 0.000 claims abstract 5
- 235000021055 solid food Nutrition 0.000 claims abstract 5
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 35
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 30
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 29
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 claims description 20
- 108010030291 alpha-Galactosidase Proteins 0.000 claims description 19
- 102000005840 alpha-Galactosidase Human genes 0.000 claims description 19
- 241000192001 Pediococcus Species 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 241000186660 Lactobacillus Species 0.000 claims description 15
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 claims description 14
- 229940039696 lactobacillus Drugs 0.000 claims description 14
- 241000894007 species Species 0.000 claims description 12
- 241000194017 Streptococcus Species 0.000 claims description 10
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 claims description 9
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 claims description 9
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 8
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 8
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 8
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 claims description 8
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 8
- 241000186000 Bifidobacterium Species 0.000 claims description 7
- 241000194033 Enterococcus Species 0.000 claims description 7
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 7
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 7
- 241000194036 Lactococcus Species 0.000 claims description 7
- 240000004713 Pisum sativum Species 0.000 claims description 7
- 235000010582 Pisum sativum Nutrition 0.000 claims description 7
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 7
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 6
- 240000006677 Vicia faba Species 0.000 claims description 6
- 235000010749 Vicia faba Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000002098 Vicia faba var. major Nutrition 0.000 claims description 6
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 6
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 claims description 5
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 claims description 5
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 5
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims description 5
- 235000020238 sunflower seed Nutrition 0.000 claims description 5
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 241000555281 Brevibacillus Species 0.000 claims description 4
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 claims description 4
- 241000219745 Lupinus Species 0.000 claims description 4
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 claims description 4
- 241000186429 Propionibacterium Species 0.000 claims description 4
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 claims description 4
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 235000014593 oils and fats Nutrition 0.000 claims description 2
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 claims 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 7
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 240000006024 Lactobacillus plantarum Species 0.000 description 60
- 235000013965 Lactobacillus plantarum Nutrition 0.000 description 60
- 229940072205 lactobacillus plantarum Drugs 0.000 description 60
- 241000193749 Bacillus coagulans Species 0.000 description 42
- 229940054340 bacillus coagulans Drugs 0.000 description 42
- 235000019764 Soybean Meal Nutrition 0.000 description 41
- 239000004455 soybean meal Substances 0.000 description 41
- 239000000047 product Substances 0.000 description 35
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 20
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 19
- 241000194108 Bacillus licheniformis Species 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 17
- 241000186605 Lactobacillus paracasei Species 0.000 description 16
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 16
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 16
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 16
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 15
- 235000019779 Rapeseed Meal Nutrition 0.000 description 14
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 14
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 14
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 14
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 14
- 239000004456 rapeseed meal Substances 0.000 description 14
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 13
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 13
- 239000000306 component Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 229940093915 gynecological organic acid Drugs 0.000 description 9
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 9
- 241000193399 Bacillus smithii Species 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 241001134770 Bifidobacterium animalis Species 0.000 description 7
- 241000194031 Enterococcus faecium Species 0.000 description 7
- 241000186841 Lactobacillus farciminis Species 0.000 description 7
- 244000057717 Streptococcus lactis Species 0.000 description 7
- 235000014897 Streptococcus lactis Nutrition 0.000 description 7
- 229940118852 bifidobacterium animalis Drugs 0.000 description 7
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000208818 Helianthus Species 0.000 description 6
- 241000186869 Lactobacillus salivarius Species 0.000 description 6
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 6
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 6
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 6
- 235000019197 fats Nutrition 0.000 description 6
- 235000021374 legumes Nutrition 0.000 description 6
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 6
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- -1 ethanol Chemical class 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 101000718529 Saccharolobus solfataricus (strain ATCC 35092 / DSM 1617 / JCM 11322 / P2) Alpha-galactosidase Proteins 0.000 description 4
- NNISLDGFPWIBDF-MPRBLYSKSA-N alpha-D-Gal-(1->3)-beta-D-Gal-(1->4)-D-GlcNAc Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](NC(=O)C)C(O)O[C@H](CO)[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 NNISLDGFPWIBDF-MPRBLYSKSA-N 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 4
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 4
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000520130 Enterococcus durans Species 0.000 description 3
- 241000194032 Enterococcus faecalis Species 0.000 description 3
- 241000626621 Geobacillus Species 0.000 description 3
- 241001468175 Geobacillus thermodenitrificans Species 0.000 description 3
- 240000001046 Lactobacillus acidophilus Species 0.000 description 3
- 235000013956 Lactobacillus acidophilus Nutrition 0.000 description 3
- 241000186840 Lactobacillus fermentum Species 0.000 description 3
- 241000197632 Lactobacillus formosensis Species 0.000 description 3
- 108010084695 Pea Proteins Proteins 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 3
- 229940032049 enterococcus faecalis Drugs 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229940039695 lactobacillus acidophilus Drugs 0.000 description 3
- 229940012969 lactobacillus fermentum Drugs 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 235000019702 pea protein Nutrition 0.000 description 3
- 238000010563 solid-state fermentation Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 241000222120 Candida <Saccharomycetales> Species 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000192132 Leuconostoc Species 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MUPFEKGTMRGPLJ-RMMQSMQOSA-N Raffinose Natural products O(C[C@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O[C@@]2(CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O1)[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 MUPFEKGTMRGPLJ-RMMQSMQOSA-N 0.000 description 2
- UQZIYBXSHAGNOE-USOSMYMVSA-N Stachyose Natural products O(C[C@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O[C@@]2(CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O1)[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO[C@@H]2[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O2)O1 UQZIYBXSHAGNOE-USOSMYMVSA-N 0.000 description 2
- 235000019772 Sunflower meal Nutrition 0.000 description 2
- 102000004357 Transferases Human genes 0.000 description 2
- 108090000992 Transferases Proteins 0.000 description 2
- MUPFEKGTMRGPLJ-UHFFFAOYSA-N UNPD196149 Natural products OC1C(O)C(CO)OC1(CO)OC1C(O)C(O)C(O)C(COC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)O)O1 MUPFEKGTMRGPLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Natural products OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 2
- 235000011850 desserts Nutrition 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 2
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 206010016766 flatulence Diseases 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 2
- MUPFEKGTMRGPLJ-ZQSKZDJDSA-N raffinose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO[C@@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O2)O)O1 MUPFEKGTMRGPLJ-ZQSKZDJDSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 235000021067 refined food Nutrition 0.000 description 2
- 235000021309 simple sugar Nutrition 0.000 description 2
- UQZIYBXSHAGNOE-XNSRJBNMSA-N stachyose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO[C@@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO[C@@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O3)O)O2)O)O1 UQZIYBXSHAGNOE-XNSRJBNMSA-N 0.000 description 2
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 2
- LDVVTQMJQSCDMK-UHFFFAOYSA-N 1,3-dihydroxypropan-2-yl formate Chemical compound OCC(CO)OC=O LDVVTQMJQSCDMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZIIUUSVHCHPIQD-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-trimethyl-N-[3-(trifluoromethyl)phenyl]benzenesulfonamide Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C)=C1S(=O)(=O)NC1=CC=CC(C(F)(F)F)=C1 ZIIUUSVHCHPIQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NOIRDLRUNWIUMX-UHFFFAOYSA-N 2-amino-3,7-dihydropurin-6-one;6-amino-1h-pyrimidin-2-one Chemical compound NC=1C=CNC(=O)N=1.O=C1NC(N)=NC2=C1NC=N2 NOIRDLRUNWIUMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXRKCOCTEMYUEG-UHFFFAOYSA-N 5-aminoisoindole-1,3-dione Chemical compound NC1=CC=C2C(=O)NC(=O)C2=C1 PXRKCOCTEMYUEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010011619 6-Phytase Proteins 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 description 1
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 description 1
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 description 1
- 241000203069 Archaea Species 0.000 description 1
- 241000228212 Aspergillus Species 0.000 description 1
- 241000193833 Bacillales Species 0.000 description 1
- 241000282472 Canis lupus familiaris Species 0.000 description 1
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 1
- 241000238424 Crustacea Species 0.000 description 1
- 206010012735 Diarrhoea Diseases 0.000 description 1
- 239000001692 EU approved anti-caking agent Substances 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 1
- 102000002464 Galactosidases Human genes 0.000 description 1
- 108010093031 Galactosidases Proteins 0.000 description 1
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 1
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 1
- IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N Inositol-hexakisphosphate Chemical compound OP(O)(=O)O[C@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H]1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N 0.000 description 1
- 235000013628 Lantana involucrata Nutrition 0.000 description 1
- 102000004856 Lectins Human genes 0.000 description 1
- 108090001090 Lectins Proteins 0.000 description 1
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 description 1
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 description 1
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 description 1
- 235000010689 Lufa Nutrition 0.000 description 1
- 235000006677 Monarda citriodora ssp. austromontana Nutrition 0.000 description 1
- 240000007673 Origanum vulgare Species 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 241001494479 Pecora Species 0.000 description 1
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 1
- 102000015439 Phospholipases Human genes 0.000 description 1
- 108010064785 Phospholipases Proteins 0.000 description 1
- IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N Phytic acid Natural products OP(O)(=O)OC1C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010059820 Polygalacturonase Proteins 0.000 description 1
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 1
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 1
- 244000178231 Rosmarinus officinalis Species 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 229930182558 Sterol Natural products 0.000 description 1
- 241000194020 Streptococcus thermophilus Species 0.000 description 1
- 240000002657 Thymus vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000007303 Thymus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 241000223259 Trichoderma Species 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- SXQXMCWCWVCFPC-UHFFFAOYSA-N aluminum;potassium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Al+3].[K+].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O SXQXMCWCWVCFPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000433 anti-nutritional effect Effects 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 235000004458 antinutrient Nutrition 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 235000008429 bread Nutrition 0.000 description 1
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 244000309466 calf Species 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 210000001072 colon Anatomy 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N dihydroxy(oxo)silane Chemical compound O[Si](O)=O IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000015071 dressings Nutrition 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- BEFDCLMNVWHSGT-UHFFFAOYSA-N ethenylcyclopentane Chemical compound C=CC1CCCC1 BEFDCLMNVWHSGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010093305 exopolygalacturonase Proteins 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229930003935 flavonoid Natural products 0.000 description 1
- 235000017173 flavonoids Nutrition 0.000 description 1
- 150000002215 flavonoids Chemical class 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005456 glyceride group Chemical group 0.000 description 1
- 108010002430 hemicellulase Proteins 0.000 description 1
- 229940059442 hemicellulase Drugs 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 235000015243 ice cream Nutrition 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000787 lecithin Substances 0.000 description 1
- 235000010445 lecithin Nutrition 0.000 description 1
- 239000002523 lectin Substances 0.000 description 1
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000006872 mrs medium Substances 0.000 description 1
- 239000006916 nutrient agar Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 235000009048 phenolic acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000007965 phenolic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 229940085127 phytase Drugs 0.000 description 1
- 235000002949 phytic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000467 phytic acid Substances 0.000 description 1
- 229940068041 phytic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000006041 probiotic Substances 0.000 description 1
- 235000018291 probiotics Nutrition 0.000 description 1
- 235000020991 processed meat Nutrition 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 235000019833 protease Nutrition 0.000 description 1
- 235000019419 proteases Nutrition 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229930182490 saponin Natural products 0.000 description 1
- 235000017709 saponins Nutrition 0.000 description 1
- 150000007949 saponins Chemical class 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000004334 sorbic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014347 soups Nutrition 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000003702 sterols Nutrition 0.000 description 1
- 150000003432 sterols Chemical class 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000004809 thin layer chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000001585 thymus vulgaris Substances 0.000 description 1
- UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N triformin Chemical compound O=COCC(OC=O)COC=O UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002753 trypsin inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к пищевой промышленности. Описан способ производства твердого продукта, выбранного из твердого кормового или пищевого ингредиента, или твердой пищевой добавки, включающий получение субстрата биомассы, включающей углеводы и белковое вещество, происходящие из семян соевых бобов, семян рапса или их смесей, причем по меньшей мере 20 мас.% указанной биомассы включают углеводы и белковое вещество, происходящие из семян соевых бобов, семян рапса или их смесей, смешивание указанного субстрата с живым микроорганизмом или комбинацией живых микроорганизмов, выбранных из бактерий, причем живой микроорганизм или комбинация живых микроорганизмов не являются или не включают живые дрожжи, и добавление воды в количестве, которое обеспечивает начальную смесь для инкубации, имеющую содержание воды от 30 до 70 мас.% и отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности от 0,60 до 1,45, инкубацию указанной начальной смеси для инкубации в течение 2-180 ч при температуре 15-70°С и извлечение конечных продуктов, при этом стадию инкубации выполняют как непрерывный процесс в равномерном пробковом потоке в вертикальном реакторе для инкубации без перемешивания с приспособлениями для впуска указанной смеси и добавок и приспособлениями для выпуска указанного твердого продукта, а перемещение биомассы опосредовано гравитационной силой. Изобретение позволяет осуществлять эффективный и быстрый способ биоконверсии биомассы, чтобы произвести биопродукты, включающие органические кислоты, из дешевых источников углеводов, в промышленном масштабе. 35 з.п. ф-лы, 23 табл., 11 пр.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к твердому субстрату, способу биоконверсии для получения ценного твердого продукта трансформации субстрата, причем биоконверсию осуществляют с использованием одного или нескольких микроорганизмов с применением непрерывного процесса с пробковым потоком в вертикальном реакторе без перемешивания, где перемещение опосредуется гравитационной силой.
Предпосылки создания изобретения
Существует потребность в биопродуктах, которые главным образом можно использовать как продукт питания или корм или в качестве ингредиентов в продукте питания или корме. Основными элементами в таких продуктах являются белки, жиры и углеводы. Подходящей биомассой для таких продуктов являются масличные сельскохозяйственные культуры, такие как масличные, зерновые и бобовые. Зерновые культуры имеют содержание белка, относительно сухого вещества, до 15%, например, пшеница, и бобовые имеют содержание белка до 40%, например, соевые бобы.
Подобная потребность существует в отношении разработки биопродуктов, включающих органические соединения, такие как органические кислоты, например, муравьиная кислота, уксусная кислота, пропионовая кислота, масляная кислота, молочная кислота и янтарная кислота, или спирты, такие как этанол, которые можно получить рентабельным путем хорошо известными способами с использованием микроорганизмов видов, которые продуцируют одно или несколько органических соединений как продукт метаболизма биоконверсии углеводов.
Виды молочнокислых бактерий продуцируют органическую кислоту, в частности, молочную кислоту и уксусную кислоту, как основной конечный продукт их метаболизма при биоконверсии углеводов. Видами молочнокислых бактерий являются, в частности, но без ограничения, Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactococcus, Enterococcus, Streptococcus и Weisella.
Другие виды микроорганизмов также продуцируют кислоты как свои конечные продукты метаболизма при биоконверсии углеводов. Такими видами, которые продуцируют органическую кислоту, являются, в частности, но без ограничения, кислотообразующие Bacillus, Bifidobacterium, Brevibacillus, Propionibacterium, Candida, Clostridium и Geobacillus.
Общей проблемой, связанной в особенности с бобами и плодами и семенами бобовых как источников биопродукта и органических кислот, является содержание неусвояемых олигосахаридов, таких как стахиоза и раффиноза, вызывающих метеоризм и диарею при ферментации в толстой кишке.
Недорогими способами инкубации, известными в технике, являются процессы ферментации твердого вещества или в твердом состоянии (SSF), выполняемые с низким содержанием воды. Процесс заключается в том, что твердый увлажненный субстрат инокулируют подходящими микроорганизмами и оставляют для биоконверсии в условиях регулируемой температуры на некоторый период времени.
Обычно субстрат инкубируют в горизонтальных слоях без перемешивания; один из примеров этого процесса известен как процесс с кодзи. Периодические процессы также выполняют с использованием средств для перемешивания.
Непрерывные SSF процессы также описаны в литературе с использованием следующих биореакторов: реактор с механическим перемешиванием, реактор с вращающимся внутри цилиндром и трубчатый реактор для непрерывного процесса. Одним из примеров трубчатого реактора для непрерывного процесса является транспортер типа шнекового транспортера.
В US 4735724 раскрывается вертикальный башенный реактор без перемешивания и процесс расщепления биоразлагаемой части сырья метанпродуцирующими микроорганизмами. Способ отличается тем, что имеется отвод жидкости из средней или нижней зоны в верхнюю часть башни.
В ЕР 2453004 В1 раскрывается способ анаэробной ферментации органического материла в закрытом реакторе и нисходящая подача сырья в реактор под действием гравитации. Способ отличается тем, что подвергающуюся ферментации массу перемешивают путем альтернативного возрастания давления образующегося газа и резкого сброса давления образующегося газа.
Целью настоящего изобретения является усовершенствованный способ производства твердого продукта трансформации субстрата биомассы в процессе биоконверсии в вертикальном пробковом потоке, выполняемом с использованием одного или нескольких подходящих микроорганизмов.
Другой целью является способ, который можно выполнять в большем реакторе, но более простой конструкции, чем конструкция уровня техники.
Еще одной целью является эффективный и быстрый способ биоконверсии биомассы, в частности, соевых бобов или семян рапса или их смесей, для того, чтобы произвести биопродукты, включающие органические соединения, такие как органические кислоты, например, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту, молочную кислоту и янтарную кислоту, и спирты, из дешевых источников углеводов.
Эти цели реализуются способом по настоящему изобретению.
Сущность изобретения
Соответственно, в одном аспекте настоящее изобретение относится к способу производства твердого продукта трансформации субстрата, включающему следующие стадии:
- получение субстрата биомассы, включающей углеводы и белковое вещество, происходящие из соевых бобов, семян рапса или их смесей, необязательно в дополнительной смеси с углеводами и белковым веществом, происходящими из бобов фава, гороха, семян подсолнечника, люпина, зерновых и/или трав;
- смешивание указанного субстрата с живыми микроорганизмами или комбинацией живых микроорганизмов, причем живые микроорганизмы или комбинация живых микроорганизмов не являются живыми дрожжами, и добавление воды в количестве, которое обеспечивает начальную смесь для инкубации, имеющую содержание воды от 30% до 70%, и отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности в полученной смеси от 0,60 до 1,45;
- инкубация указанной начальной смеси для инкубации в течение 1-240 часов при температуре 15-70°С; и извлечение влажного твердого продукта трансформации из инкубированной смеси;
также включающему, что стадию инкубации выполняют как непрерывный процесс в пробковом потоке в вертикальном реакторе для инкубации без перемешивания с приспособлениями для впуска указанной смеси и добавок и приспособлениями для выпуска указанного твердого продукта трансформации.
В способе по настоящему изобретению для обработки биомассы используется гравитационная сила для перемещения/движения биомассы во время инкубации/биоконверсии. Хотя использование силы тяжести для транспортировки вообще является простым, требуется тщательный выбор условий реакции для конкретной цели, как в случае процесса с пробковым потоком в настоящем изобретении.
Обычно, когда содержание воды повышается, смесь для инкубации имеет склонность к уплотнению за счет уменьшения объема пустот, так что это негативно влияет на поведение при переносе. Когда определенное количество воды достигается, смесь уплотняется до степени, когда перенос за счет гравитационной силы прекращается. Материал может прилипнуть к стенкам реактора, или может начаться его седиментация, и равномерный пробковый поток разрушается, что приводит к колеблющемуся времени пребывания биомассы.
Кроме того, если биоконверсию выполняют при повышенном давлении, что может случиться под действием силы тяжести, реакция инкубации имеет склонность к замедлению.
Решение проблемы, связанной с переносом смеси для инкубации за счет гравитационной силы, согласно настоящему изобретению должно включать использование реактора для инкубации, определенного в формуле изобретения, причем поток материала можно поддерживать настолько высоким и равномерным, что условия пробкового потока достигаются и сохраняются. Скорость потока регулируют приспособлениями на впуске и выпуске и размерами (отношение ширины к высоте) реактора.
Кроме того, решение согласно настоящему изобретению должно обеспечивать баланс содержания воды в смеси для инкубации такой, чтобы действие воды на поверхности частиц было достаточным для реакционного процесса. Это достигается путем поддержания отношения мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности субстрата на низком уровне и в определенных пределах, как определено в п.1.
Конкретнее, авторы настоящего изобретения обнаружили, что необходимого равномерного процесса можно достичь, используя начальную смесь для инкубации, имеющую содержание воды от 30 мас.% до 70 мас.% и отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности от 0,60 до 1,45. В комбинации с указанным, вертикальная конструкция для процесса пробкового потока может обеспечить равномерный пробковый поток и гарантировать одно и то же время переработки смеси для инкубации. Кроме того, способ по настоящему изобретению проводят без перемешивания. Если содержание воды превышает приблизительно 70 мас.%, биомасса не может удерживать воду, и смесь для инкубации становится взвесью, имеющей водную фазу и твердую фазу. Эти две фазы не текут с одинаковыми скоростями потока, и равномерный пробковый поток не получится, и смесь для инкубации может прилипать к стенкам инкубатора. Содержание воды более приблизительно 70 мас.% приведет к отношению мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности, превышающему 1,45, которое согласно изобретению является верхним пределом.
Вертикальная конструкция является менее затратной по вложениям, чем горизонтальная конструкция, из-за ее большей пропускной способности в единой производственной линии. Она также требует меньше затрат для поддержания из-за меньшего числа механических движений. Использование реактора без перемешивания также вносит вклад в снижение эксплуатационных затрат.
Таким образом, способ по настоящему изобретению дает возможность организовать эффективный и быстрый способ, в котором микроорганизм может размножаться в жидкой фазе и выполнять биоконверсию дешевых источников углеводов.
Способ по настоящему изобретению эффективен, в частности, если субстрат биомассы обработан предварительно до того, как его смешивают с живым микроорганизмом или комбинацией живых микроорганизмов, поскольку предварительная обработка улучшает доступ микроорганизмов к компонентам в биомассе, которые должны быть трансформированы. Предварительную обработку обычно выполняют путем химической или физической обработки, например, посредством разрушения, перемалывания, расплющивания, тепловой обработки, обработки под давлением, обработки ультразвуком, гидротермической обработки или обработки кислотой или щелочью.
Способ по изобретению можно использовать для получения твердого продукта трансформации субстрата, который представляет собой продукт трансформации углеводов и/или белков, происходящих из указанной биомассы. Такие твердые продукты трансформации можно использовать, например, в переработанном продукте питания или в качестве ингредиента в продукте питания или корме или в качестве ингредиента косметического или фармацевтического продукта или пищевой добавки.
Определения
В контексте настоящего изобретения следующие далее термины предназначены для включения указанного далее, если в описании не определено иное.
Термины «примерно», «около», «приблизительно» или «~» предназначены для того, чтобы показать, например, обычно выраженную изменчивость измерения в технике, которая может иметь величины порядка, например, +/- 1, 2, 5, 10, 20 или даже 50%.
Термин «включающий» следует интерпретировать как определяющий наличие установленной(ых) части(ей), стадии(ий), особенности(ей), композиции(ий), химиката(ов) или компонента(ов), но не исключающий наличие одной или нескольких дополнительных частей, стадий, особенностей, композиций, химикатов или компонентов. Например, композиция, включающая химическое соединение, может, таким образом, включать другие химические соединения, и т.д..
Процесс с пробковым потоком
В этом типе непрерывного процесса реакционная смесь течет через, например, трубчатый или многогранный (polyhedral) реактор с ограниченным обратным смешиванием. Поток является ламинарным потоком, в котором состав реакционной смеси меняется вдоль осевого направления реактора, или однородным потоком массы.
Биомасса
Включает биологический материал как продуцированный фотосинтезом, так и материал, который можно использовать в качестве сырья в промышленном производстве. В таком контексте термин «биомасса» относится к растительному материалу в форме семян, зерен, бобов, трав, например, бобов и гороха, и т.д., и их смесям, в частности, плодов и семян бобовых. Кроме того, биомасса, включающая бобы, особенно применима из-за содержания и состава белков.
Субстрат биомассы можно разрушить путем предварительной обработки, такой как химическая или физическая предварительная обработка, например, посредством измельчения, перемалывания, расплющивания, тепловой обработки, обработки давлением, обработки ультразвуком, гидротермической обработки или обработки кислотой или щелочью.
Биоконверсия/Инкубация
Это процесс выращивания культур микроорганизмов на субстрате для определенной цели, например, выращивания микроорганизма на углеводе для продуцирования органических кислот или спиртов.
Твердый продукт трансформации субстрата
Вообще, общую обработку биомассы путем инкубации с микроорганизмами можно разделить на четыре типа:
- продуцирование биомассы - клеточного материала;
- продуцирование внеклеточных компонентов - химических соединений, метаболитов, таких как кислоты, ферментов;
- продуцирование внутриклеточных компонентов - ферментов и т.д.;
- трансформация субстрата - продуктом является трансформированный субстрат.
В контексте настоящего изобретения термин «твердый продукт трансформации субстрата» относится к продукту, образующемуся в результате инкубации выбранной биомассы с живым микроорганизмом и, необязательно, вспомогательной переработки.
Объемная плотность
Объемная плотность является параметром, важным для физического поведения биомассы, которая имеет форму порошка, гранул и т.п.. Параметр определяется как отношение массы к объему и может быть измерен, например, в г/мл. Он не является присущим свойством, но может изменяться в зависимости от переработки и может быть использован как показатель структурных изменений. Плотность материала определяют, помещая фиксированный объем материала в мерную чашку и определяя массу, или определяя массу измеренного объема порошка. С помощью такого теста можно определить указанные далее свойства.
Объемная плотность (также известная как насыпная плотность) = масса/объем в исходном сухом состоянии, в г/мл или кг/м3.
Мокрая объемная плотность (также известная как общая плотность) = отношение общей массы (Ms+Ml) к ее общему объему;
Ms=масса твердых веществ, и Ml=масса жидкостей.
Таким образом, в контексте настоящего изобретения «сухая объемная плотность» представляет собой измеренную объемную плотность биомассы без добавления воды, а именно объемную плотность/насыпную плотность. «Мокрая объемная плотность» представляет собой объемную плотность, измеренную после добавления определенного количества воды.
Обычно объемную плотность измеряют в соответствии с Международными стандартами ISO 697 и ISO 60, но в силу природы веществ это неприемлемо в настоящем контексте. Отдельный используемый метод описан в примерах.
Олигосахариды и полисахариды
Олигосахарид представляет собой полимер сахарида, содержащий по меньшей мере два компонента простых сахаров. Полисахариды представляет собой полимеры сахаридов, содержащие несколько компонентов простых сахаров, также известные как сложные углеводы. Примеры включают полисахариды накопления, такие как крахмал, и структурные полисахариды, такие как целлюлоза.
Углеводы
Включают моно-, ди-, олиго- и полисахариды.
Белковые материалы
Включают органические соединения со значительным содержанием белков из аминокислот, выстроенных в одну или несколько цепей. При длине цепи приблизительно до 50 аминокислот соединение называют пептидом; при более высокой молекулярной массе органическое соединение называют полипептидом или белком.
Жиры
Включают сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Одна молекула глицерина может быть этерифицирована одной, двумя и тремя молекулами жирной кислоты с образованием моноглицерида, диглицерида или триглицерида, соответственно. Обычно жиры состоят главным образом из триглицеридов и небольших количеств лецитинов, стеролов и т.д.. Если жир является жидкостью при комнатной температуре, его обычно называют маслом. В отношении масел, жиров и родственных продуктов в данном контексте, ссылка делается на «Physical and Chemical Characteristics of Oils, Fats and Waxes», AOCS, 1996, а также на «Lipid Glossary 2», F.D. Gunstone, The Oily Press, 2004.
Глицериды
Включают моно-, ди- и триглицериды.
Микроорганизмы
Микроорганизмы представляют собой организмы, которые являются микроскопическими, что делает их слишком маленькими, чтобы человек мог видеть их невооруженным глазом. Микроорганизмы включают бактерии, грибы, археи, протисты и вирусы. Большинство микроорганизмов являются одноклеточными организмами, но существуют одноклеточные протисты, которые видимы для глаза человека, а некоторые многоклеточные виды являются микроскопическими. Микроорганизмы живут почти всюду на Земле, где есть жидкая вода, включая горячие источники, на дне океана и глубоко в горных породах в земной коре. В таких условиях обитания живут экстремофилы.
В контексте настоящего изобретения микроорганизмы не включают живые дрожжи.
Молочнокислые бактерии
(Или лактобациллы) являются родом грамположительных с низким DC (содержание гуанина-цитозина), кислототолерантных бактерий, как правило, неспорообразующих, недышащих (non-respiring), в форме палочек или кокков бактерий, которые разделяют обычные метаболические и физиологические характеристики. Эти бактерии, которые обычно обнаруживают в разлагающихся растениях и молочных продуктах, продуцируют молочную кислоту как основной конечный продукт метаболизма при биоконверсии углеводов. Молочнокислые бактерии являются видами микроорганизмов, которые продуцируют органические кислоты, такие как молочная кислота и уксусная кислота, как продукты метаболизма при биоконверсии углеводов. Видами являются, в частности, но без ограничения перечисленным, Lactobacillus, Pediococcus, Lactococcus, Enterococcus, Weisella, Streptococcus и Leuconostoc.
Другие виды
В контексте настоящего изобретения термин «другие виды» относятся к наиболее релевантным другим видам бактерий в связи с изобретением. Они включают ряд видов, которые при биоконверсии углеводов также продуцируют как продукты метаболизма органические кислоты, такие как молочная кислота и уксусная кислота, но обычно в меньшей степени, чем молочнокислые бактерии.
В контексте настоящего изобретения иные виды бактерий, чем молочнокислые, включают, но без ограничения перечисленным, Bacillus, Bifidobacterium, Brevibacillus, Propionibacterium, Clostridium и Geobacillus.
Bacillus являются видами рода Bacillales. Бактерии являются грамположительными в форме палочек и образуют эндоспоры в стрессовых условиях. Некоторые штаммы используют как пробиотики.
Вспомогательные агенты для обработки
1. Ферменты
Фермент(ы) представляет(ют) собой весьма большой класс белковых веществ со способностью действовать как катализаторы. Обычно они делятся на шесть классов, и основными классами, соответствующими объему данного изобретения, могут быть трансферазы, которые переносят функциональные группы, или гидролазы, которые гидролизуют различные связи. Типичные примеры могут включать протеазу(ы), пептидазу(ы), (α-)галактозидазу(ы), амилазу(ы), глюканазу(ы), пектиназу(ы), гемицеллюлазу(ы). фитазу(ы), липазу(ы), фосфолипазу(ы), трансферазу(ы), целлюлазу(ы) и оксидоредуктазу(ы).
2. Растительные компоненты и органические вещества для обработки
Некоторыми из функциональных свойств, которые являются важными в настоящем контексте, являются антиоксидантное антибактериальное действие, свойства смачивания и стимуляция ферментативной активности.
Список растительных компонентов для модуляции растворимых углеводов огромен, но наиболее важными являются следующие: розмарин, тимьян, орегано, флавониды, фенольные кислоты, сапонины и α- и β-кислоты из высушенных шишек хмеля, например, α-лупулиновая кислота.
Кроме того, органические кислоты, например, сорбиновая, пропионовая, молочная, лимонная и аскорбиновая кислота, и их соли для регулирования величины рН, консервации и свойств комплексообразования являются частью этой группы вспомогательных агентов для обработки.
3. Неорганические вспомогательные агенты для обработки
Включают неорганические композиции, например, средства против слеживания и агенты, улучшающие текучесть конечного продукта, например, алюмосиликат калия, и т.д..
Включаются неорганические кислоты, например, хлороводородная кислота.
Обработанные пищевые продукты
Включают молочные продукты, переработанные мясные продукты, сладости, десерты, десерты из мороженого, консервы, сублимированную еду, заправки, супы, полуфабрикаты, хлеб, торты и т.д.
Обработанные корма
Включают готовые к употреблению корма для животных, таких как поросята, телята, домашняя птица, пушные звери, овцы, кошки, собаки, рыба и ракообразные, и т.д..
Фармацевтические продукты
Включают продукты типично в форме таблеток или гранулированной форме, содержащих один или несколько биологически активных ингредиентов, предназначенные для лечения и/или облегчения симптомов заболевания или состояния. Кроме того, фармацевтические продукты включают фармацевтически приемлемые эксципиенты и/или носители. Твердые продукты, раскрытые в настоящем описании, очень хорошо подходят для применения в качестве фармацевтически приемлемого ингредиента в таблетке или грануле.
Косметические продукты
Включают продукты, предназначенные для личной гигиены, а также улучшения внешнего вида, такие как кондиционеры и средства для ванн.
Подробное описание изобретения
В первом воплощении способа по изобретению по меньшей мере 20 мас.% биомассы, например, по меньшей мере 30 мас.%, по меньшей мере 40 мас.%, по меньшей мере 50 мас.%, по меньшей мере 60 мас.%, по меньшей мере 70 мас.%, по меньшей мере 80 мас.% или по меньшей мере 90 мас.% составляет белковое вещество, происходящее из необязательно обезжиренной сои. Соя также может быть лущеной.
Во втором воплощении способа по изобретению по меньшей мере 20 мас.% биомассы, например, по меньшей мере 30 мас.%, по меньшей мере 40 мас.%, по меньшей мере 50 мас.%, по меньшей мере 60 мас.%, по меньшей мере 70 мас.%, по меньшей мере 80 мас.% или по меньшей мере 90 мас.% составляет белковое вещество, происходящее из необязательно обезжиренных семян рапса.
В третьем воплощении способа по изобретению биомасса включает белковое вещество, происходящее из необязательно обезжиренной сои, в количестве от 5 мас.% до 95 мас.%, в смеси с белковым веществом, происходящим из необязательно обезжиренных семян рапса, в количестве от 95 мас.% до 5 мас.%, необязательно дополнительно смешанное с белковым веществом, происходящим из бобов фава, гороха, семян подсолнечника и/или зерновых, в количествах, доводящих общее количество белкового вещества до 100 мас.%.
В любом из воплощений изобретения биомасса, включающая белковое вещество, может также включать олигосахариды и/или полисахариды, и/или также включает масла и жиры, например, из семян масличных растений.
В любом из воплощений изобретения твердый продукт трансформации субстрата может представлять собой продукт трансформации углеводов, в частности, олигосахаридов и полисахаридов, и/или белкового вещества, происходящих из указанной биомассы, такой как продукт трансформации бобов, таких как соя, горох, люпин, семян подсолнечника и/или зерновых, таких как пшеница или кукуруза, или из семян масличных растений, например, семян рапса.
В любом из воплощений изобретения живой микроорганизм или смесь живых микроорганизмов может представлять собой один или несколько микроорганизмов, которые могут продуцировать из углеводов одно или несколько органических соединений, таких как органические кислоты, например, муравьиная кислота, уксусная кислота, пропионовая кислота, масляная кислота, молочная кислота и янтарная кислота, или спирты, например, этанол.
В любом из воплощений изобретения живой микроорганизм или комбинация живых микроорганизмов может представлять собой микроорганизм(ы), продуцирующие(е) одну или несколько органических кислот.
В любом из воплощений изобретения живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов можно выбрать из следующего перечня видов:
- Lactobacillus,
- Lactococcus,
- Streptococcus,
- Pediococcus,
- Enterococcus,
- Leuconostoc,
- Weisella,
- Bifidobacterium,
- Bacillus,
- Brevibacillus,
- Propionibacterium,
- Clostridium,
- Trichoderma,
- Candida,
- Aspergillus.
В любом из воплощений изобретения живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов можно выбрать из штаммов Lactobacillus, и смесь можно инкубировать при температуре 15-50°С.
В любом из воплощений изобретения живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов можно выбрать из штаммов Lactobacillus, Pediococcus, Enterococcus, Lactococcus, Streptococcus и Weisella, и смесь можно инкубировать при температуре 15-50°С.
В любом из воплощений изобретения живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов можно выбрать из штаммов Bacillus, и смесь можно инкубировать при температуре 20-60°С.
В любом из воплощений изобретения живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов можно выбрать из штаммов Bifidobacterium, и смесь можно инкубировать при температуре 20-45°С.
В любом из вышеуказанных воплощений воду добавляют к указанному субстрату в количестве, которое обеспечивает начальную смесь для инкубации, имеющую отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности от 0,65 до 1,40, такое как 0,70, 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00, 1,10, 1,15, 1,20, 1,25, 1,30 или 1,35.
В любом из вышеуказанных воплощений живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов используют в количестве 103-1011 КОЕ (колониеобразующие единицы) на г указанного субстрата биомассы, таком как 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109 или 1010 КОЕ/г субстрата биомассы. Теперь специалист может выбрать подходящее количество в зависимости от выбранных условий процесса, таких как размер реактора, время и температура процесса, применяемые микроорганизмы, и продукта трансформации, который получают.
В любом из воплощений изобретения воду добавляют к субстрату в количестве, обеспечивающем отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности в субстрате от примерно 0,60 до 1,45, такое как от примерно 0,65 до примерно 1,40, например, 0,70, 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00, 1,10, 1,15, 1,20, 1,25, 1,30 или 1,35.
В любом из воплощений изобретения по меньшей мере 40 мас.% биомассы, например, по меньшей мере 50 мас.%, по меньшей мере 60 мас.%, по меньшей мере 70 мас.%, по меньшей мере 80 мас.% или по меньшей мере 90 мас.%, могут включать белковое вещество, происходящее из необязательно обезжиренных семян рапса, в то время как воду можно добавлять к субстрату в количестве, обеспечивающем отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности в субстрате от примерно 0,65 до примерно 1,10, такое, как 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00 или 1,05.
В любом из воплощений изобретения один или несколько вспомогательных агентов для обработки, выбранных из ферментов, растительных компонентов и органических и неорганических вспомогательных агентов, можно добавлять к субстрату биомассы и/или к начальной смеси для инкубации.
В любом из воплощений изобретения степень заполнения указанного реактора для инкубации может оставаться постоянной. Это будет приводить к равномерному потоку.
В любом из воплощений изобретения вспомогательный агент для обработки, выбранный как препарат α-галактозидазы, можно добавлять к субстрату биомассы и/или к начальной смеси для инкубации в количестве от 0,05 до 50 единиц α-галактозидазы на г сухого вещества субстрата биомассы, например, от 0,5 до 25 единиц α-галактозидазы на г сухого вещества субстрата биомассы, например, от 1 до 10, от 2 до 8, от 3 до 6 или от 4 до 5 единиц α-галактозидазы на г сухого вещества субстрата биомассы.
В любом из воплощений изобретения инкубацию можно выполнять в анаэробных условиях. Анаэробные условия облегчаются настоящим изобретением.
В любом из воплощений изобретения содержание воды в смеси для инкубации может составлять от 35 мас.% до 70 мас.%, например, 40 мас.%, 45 мас.%, 50 мас.%, 55 мас.%, 60 мас.% или 65 мас.%. Таким образом, содержание воды в начальной смеси не превышает 70 мас.%, и оно может изменяться, например, от 40% до 65%, от 45% до 60%, от 48% до 52% или от 50% до 55%, например, составлять 49, 50, 51, 52, 53 или 54%.
В любом из воплощений изобретения смесь инкубируют в течение 1-240 часов при 15-70°С. Теперь специалист знает, как оптимизировать время реакции и температуру реакции в связи с другими условиями реакции, такими как выбор микроорганизмов. Так, температура может изменяться, например, в пределах 20-65°С, 25-60°C, 30-55°C, 35-50°C или 40-45°C; и время реакции можно выбрать, например, как 2-180 часов, такое, как 5-150 часов, 7-120 часов, 10-80 часов, 20-60 часов или 28-48 часов, при любом из упомянутых в настоящем описании температурных интервалов.
В любом из воплощений изобретения твердый продукт трансформации субстрата может быть высушен, необязательно с последующим измельчением.
В любом из воплощений изобретения смесь субстрата может быть инкубирована в течение времени и при температуре, достаточных для инактивации микроорганизмов, антипитательных факторов и фермента(ов), если использованы частично или полностью и если желательно.
В любом из воплощений изобретения реактор для инкубации без перемешивания может быть закрытым.
В любом из воплощений изобретения реактор для инкубации без перемешивания может быть вертикального, вытянутоцилиндрического типа или типа многогранника. Преимуществом использования такого типа является то, что он компактный, и так как реактор без перемешивания, отсутствуют эксплуатационные расходы и расходы на обслуживание оборудования для перемешивания.
В любом из воплощений изобретения площадь в верхней части указанного реактора для инкубации без перемешивания может быть меньше, чем в нижней части, т.е., реактор имеет коническую форму. Преимуществом этого является то, что возрастает эффект скольжения, так что можно использовать биомассу с пониженной текучестью.
В любом из воплощений изобретения реактор для инкубации без перемешивания может иметь изоляцию матами или охлаждающую рубашку (thermal dimple jacket) и приспособления для регулирования температуры в реакторе для инкубации.
Твердый продукт трансформации субстрата по изобретению можно высушить до содержания воды не более 15 мас.%, 13 мас.%, 10 мас.%, 6 мас.%, 4 мас.% или 2 мас.% и он, необязательно, в измельченной форме.
Твердый продукт по изобретению может представлять собой продукт трансформации белкового вещества и/или углеводов, происходящих из указанной биомассы. Твердый продукт трансформации может иметь пониженное содержание антипитательных факторов, таких как ингибиторы трипсина, антигены, вызывающие метеоризм олигосахариды, например, стахиоза и раффиноза; фитиновой кислоты и лектина.
Твердый продукт по изобретению может включать по меньшей мере 40 мас.% белкового вещества от массы сухого вещества, происходящего из сои.
Твердый продукт по изобретению может включать по меньшей мере 40 мас.% белкового вещества от массы сухого вещества, происходящего из семян рапса.
Твердый продукт по изобретению может включать белки в количестве 30-65 мас.% от массы сухого вещества, происходящего из частей растений сои, семян рапса или подсолнечника или их смесей.
Наконец, изобретение относится к продукту питания, корму, косметическому или фармацевтическому продукту или пищевой добавке, содержащим от 1 мас.% до 99 мас.% твердого продукта трансформации, полученного согласно изобретению.
ПРИМЕРЫ
ОТНОШЕНИЕ ПЛОТНОСТЕЙ
Пример 1
Отношение мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность для предпочтительных субстратов на основе различных биомасс
1.1. Биомассы, используемые в процедуре
Соя
Используемая соя представляет собой обезжиренную соевую муку (SBM).
Кукуруза
Используемая кукуруза представляет собой цельную кукурузу, измельченную на молотковой дробилке с ситом 3,5 мм.
Пшеница
Используемая пшеница представляет собой цельную пшеницу, измельченную на молотковой дробилке с ситом 3,5 мм.
Подсолнечник
Используемый подсолнечник представляет собой муку из подсолнечного жмыха (SSM).
Семена рапса
Используемые семена рапса представляют собой муку из рапсового жмыха (RSM).
Бобы фава
Используемые бобы являются цельными бобами фава.
Гороховый белок
Используемый гороховый белок представляет собой концентрат горохового белка.
1.2. Описание процедуры
Биомассу и воду в количествах, указанных в таблице далее, смешивают в закрытом контейнере в течение десяти минут с последующим пятиминутным уравновешиванием.
После этого материал выгружают в мерную 500-мл чашку, и определяют ее массу, взвешивая чашку и вычитая массу чашки как тары.
Объемную плотность вычисляют как масса/исходный объем в кг/м3.
Используемой сухой объемной плотностью является измеренная объемная плотность биомассы без добавления воды.
Мокрой объемной плотностью является объемная плотность биомассы с добавленной водой.
Отношение вычисляют как мокрая объемная плотность, деленная на сухую объемную плотность. Содержание влаги в биомассах определяют путем высушивания до постоянной массы.
После добавления воды влажность в смеси определяют путем вычисления.
1.3. Результаты
Результаты для 100% сои и смесей с 80% сои приводятся далее в таблице.
| Соя | Кукуруза | Пшеница | Подсолнечник | Семена рапса | Бобы фава | Горох | Вода в г | Влажность в % | Объемная плотность кг/м3 |
Отношение |
| 1000 г | 0 | 10,9 | 665 | - | ||||||
| 1000 г | 100 | 19,0 | 638 | 0,96 | ||||||
| 1000 г | 250 | 28,7 | 500 | 0,75 | ||||||
| 1000 г | 450 | 38,6 | 476 | 0,72 | ||||||
| 1000 г | 750 | 49,1 | 470 | 0,71 | ||||||
| 1000 г | 900 | 53,1 | 572 | 0,86 | ||||||
| 1000 г | 1100 | 57,6 | 655 | 0,98 | ||||||
| 1000 г | 1400 | 62,9 | 715 | 1,07 | ||||||
| 1000 г | 1900 | 69,3 | 889 | 1,34 | ||||||
| 800 г | 200 г | 0 | 11,4 | 703 | - | |||||
| 800 г | 200 г | 450 | 38,9 | 617 | 0,88 | |||||
| 800 г | 200 г | 900 | 53,4 | 634 | 0,90 | |||||
| 800 г | 200 г | 1900 | 69,4 | 1008 | 1,43 | |||||
| 800 г | 200 г | 0 | 11,7 | 694 | - | |||||
| 800 г | 200 г | 450 | 39,1 | 580 | 0,84 | |||||
| 800 г | 200 г | 900 | 53,5 | 623 | 0,90 | |||||
| 800 г | 200 г | 1900 | 69,5 | 960 | 1,38 | |||||
| 800 г | 200 г | 0 | 10,4 | 683 | - | |||||
| 800 г | 200 г | 450 | 38,2 | 554 | 0,81 | |||||
| 800 г | 200 г | 900 | 52,9 | 598 | 0,88 | |||||
| 800 г | 200 г | 1900 | 69,1 | 926 | 1,36 | |||||
| 800 г | 200 г | 0 | 11,3 | 711 | - | |||||
| 800 г | 200 г | 100 | 19,4 | 576 | 0,81 | |||||
| 800 г | 200 г | 250 | 29,0 | 514 | 0,72 | |||||
| 800 г | 200 г | 450 | 38,8 | 483 | 0,68 | |||||
| 800 г | 200 г | 750 | 49,3 | 490 | 0,69 | |||||
| 800 г | 200 г | 900 | 53,3 | 597 | 0,84 | |||||
| 800 г | 200 г | 1100 | 57,8 | 528 | 0,74 | |||||
| 800 г | 200 г | 1900 | 69,4 | 908 | 1,28 | |||||
| 800 г | 200 г | 0 | 11,1 | 691 | - | |||||
| 800 г | 200 г | 450 | 38,7 | 569 | 0,82 | |||||
| 800 г | 200 г | 900 | 53,2 | 605 | 0,88 | |||||
| 800 г | 200 г | 1900 | 69,3 | 941 | 1,36 | |||||
| 800 г | 200 г | 0 | 11,2 | 703 | - | |||||
| 800 г | 200 г | 450 | 38,7 | 488 | 0,69 | |||||
| 800 г | 200 г | 900 | 53,2 | 728 | 1,04 | |||||
| 800 г | 200 г | 1900 | 69,4 | 964 | 1,37 | |||||
Результаты для смесей 60% и 40% сои с кукурузой, подсолнечником и семенами рапса, а также для 100% семян рапса приводятся далее в таблице.
| Соя | Кукуруза | Подсолнечник | Семена рапса | Вода | Влажность в % | Объемная плотность кг/м3 | Отношение |
| 600 г | 400 г | 0 г | 11,8 | 703 | - | ||
| 600 г | 400 г | 250 г | 29,5 | 651 | 0,93 | ||
| 600 г | 400 г | 450 г | 39,2 | 626 | 0,89 | ||
| 600 г | 400 г | 750 г | 49,6 | 631 | 0,90 | ||
| 600 г | 400 г | 900 г | 53,6 | 666 | 0,95 | ||
| 600 г | 400 г | 1100 г | 58,0 | 723 | 1,03 | ||
| 600 г | 400 г | 1400 г | 63,3 | 796 | 1,13 | ||
| 600 г | 400 г | 0 г | 10,0 | 644 | - | ||
| 600 г | 400 г | 100 г | 18,2 | 530 | 0,82 | ||
| 600 г | 400 г | 250 г | 28,0 | 435 | 0,68 | ||
| 600 г | 400 г | 450 г | 37,9 | 433 | 0,67 | ||
| 600 г | 400 г | 750 г | 48,6 | 436 | 0,68 | ||
| 600 г | 400 г | 900 г | 52,6 | 480 | 0,75 | ||
| 600 г | 400 г | 1100 г | 57,1 | 449 | 0,70 | ||
| 600 г | 400 г | 1400 г | 62,5 | 616 | 0,96 | ||
| 600 г | 400 г | 0 г | 11,7 | 643 | - | ||
| 600 г | 400 г | 100 г | 19,7 | 560 | 0,82 | ||
| 600 г | 400 г | 250 г | 29,4 | 502 | 0,78 | ||
| 600 г | 400 г | 450 г | 39,1 | 503 | 0,78 | ||
| 600 г | 400 г | 750 г | 49,5 | 492 | 0,77 | ||
| 600 г | 400 г | 900 г | 53,5 | 516 | 0,80 | ||
| 600 г | 400 г | 1100 г | 57,9 | 545 | 0,85 | ||
| 600 г | 400 г | 1400 г | 63,2 | 655 | 1,02 | ||
| 400 г | 600 г | 0 г | 12,3 | 718 | - | ||
| 400 г | 600 г | 250 г | 29,9 | 636 | 0,89 | ||
| 400 г | 600 г | 450 г | 39,5 | 638 | 0,89 | ||
| 400 г | 600 г | 750 г | 49,9 | 666 | 0,93 | ||
| 400 г | 600 г | 900 г | 53,8 | 721 | 1,00 | ||
| 400 г | 600 г | 1100 г | 58,2 | 802 | 1,12 | ||
| 400 г | 600 г | 1400 г | 63,5 | 988 | 1,38 | ||
| 400 г | 600 г | 0 г | 9,5 | 654 | - | ||
| 400 г | 600 г | 100 г | 17,7 | 535 | 0,82 | ||
| 400 г | 600 г | 250 г | 27,6 | 422 | 0,65 | ||
| 400 г | 600 г | 450 г | 37,6 | 487 | 0,74 | ||
| 400 г | 600 г | 750 г | 48,3 | 491 | 0,75 | ||
| 400 г | 600 г | 900 г | 52,4 | 512 | 0,78 | ||
| 400 г | 600 г | 1100 г | 56,9 | 585 | 0,89 | ||
| 400 г | 600 г | 1400 г | 62,3 | 612 | 0,94 | ||
| 400 г | 600 г | 0 г | 12,1 | 658 | - | ||
| 400 г | 600 г | 100 г | 20,1 | 556 | 0,84 | ||
| 400 г | 600 г | 250 г | 29,7 | 471 | 0,72 | ||
| 400 г | 600 г | 450 г | 39,4 | 458 | 0,70 | ||
| 400 г | 600 г | 750 г | 49,8 | 486 | 0,74 | ||
| 400 г | 600 г | 900 г | 53,7 | 486 | 0,74 | ||
| 400 г | 600 г | 1100 г | 58,1 | 531 | 0,81 | ||
| 400 г | 600 г | 1400 г | 63,4 | 605 | 0,92 | ||
| 0 г | 1000 г | 0 г | 12,9 | 616 | - | ||
| 0 г | 1000 г | 100 г | 20,8 | 484 | 0,79 | ||
| 0 г | 1000 г | 250 г | 30,3 | 438 | 0,71 | ||
| 0 г | 1000 г | 450 г | 39,9 | 457 | 0,74 | ||
| 0 г | 1000 г | 750 г | 50,2 | 507 | 0,82 | ||
| 0 г | 1000 г | 900 г | 54,1 | 535 | 0,87 | ||
| 0 г | 1000 г | 1100 г | 58,5 | 585 | 0,95 | ||
| 0 г | 1000 г | 1400 г | 63,7 | 688 | 1,12 | ||
Пример 2
Отношение мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность для субстратов на основе различных биомасс и использованных в экспериментах с различными микроорганизмами
Определение объемной плотности выполняют, помещая некое количество материала (приблиз. 150 мл) в 250-мл мерный цилиндр и считывая объем после выравнивания поверхности путем осторожного встряхивания цилиндра. После этого определяют массу материала. Определение сухих объемных плотностей и мокрых объемных плотностей повторяют три раза.
Результаты суммируют в следующей далее таблице.
| Биомасса | Сухое вещество в мас.% | Отношение плотностей = мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность |
| 100% SBM | 35 | 1,13 |
| 100% SBM | 40 | 0,95 |
| 100% SBM | 42,5 | 0,86 |
| 100% SBM | 52 | 0,85 |
| 100% SBM | 55 | 0,84 |
| 80% SBM+20% RSM | 35 | 1,05 |
| 80% SBM+20% RSM | 42,5 | 0,88 |
| 80% SBM+20% RSM | 52 | 0,78 |
| 60% SBM+40% SSM | 35 | 0,94 |
| 60% SBM+40% SSM | 42,5 | 0,84 |
| 60% SBM+40% SSM | 52 | 0,73 |
ИСПЫТАНИЯ НОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА ИНКУБАЦИИ В ЛАБОРАТОРНОМ МАСШТАБЕ
Следующие далее эксперименты 3-9 являются экспериментами в лабораторном масштабе, проводимыми в указанных далее условиях.
Основа
Основой для последующих испытаний инкубации в лабораторном масштабе является имитация условий в способе по настоящему изобретению.
Материалы и методы
Материалы
Биомассы: соевая мука (SBM), мука из рапсового жмыха (RSM) и мука из подсолнечного жмыха (SSM) - как описано в разделе 1.1.
Вода: обычная водопроводная вода.
Микроорганизмы: используемый(е) микроорганизм является(ются) специфическим(и) для каждого примера. Во всех экспериментах, без указания в конкретном примере, микроорганизмы дозируют в количестве приблизительно 108 КОЕ/г DM. Молочнокислые бактерии и Bifidobacteria выращивают в среде MRS, промывают в 0,9% NaCl и добавляют для инкубации на основании соотношения между OD600 и КОЕ/мл. Количество мл, необходимых для дозы 108 КОЕ/г DM, вычитают из общего количества воды, установленного для каждого примера. В случае штаммов Bacillus большинство из них дозируют в виде сухих препаратов культур, но Geobacillus denitrificans и Bacillus smithii выращивают в питательном бульоне, промывают таким же способом и дозируют таким же способом, как описано для штаммов молочнокислых бактерий.
Микроорганизмы, используемые в примерах, и их происхождение показаны в следующей далее таблице.
| Штамм | Происхождение |
| Lactobacillus plantarum | Pangoo |
| Lactobacillus paracasei 5622 | DSMZ |
| Lactobacillus fermentum | Bio Growing |
| Lactobacillus acidophilus | Bio Growing |
| Lactobacillus delbruckii bulgaricus | Bio Growing |
| Lactobacillus debruckii sunkii 24966 | DSMZ |
| Lactobacillus farciminis | Собственный изолят |
| Lactobacillus formosensis | Собственный изолят |
| Lactobacillus salivarius 20554 | DSMZ |
| Bacillus coagulans | Pangoo |
| Bacillus licheniformis | BioCat |
| Bacillus subtilis | BioCat |
| Bacillus smithii 2319 | DSMZ |
| Lactococcus lactis | Bio Growing |
| Bifidobacterium animalis | Bio Growing |
| Pediococcus acidolactici | Pangoo |
| Enterococcus faecium | Pangoo |
| Enterococcus faecalis | Pangoo |
| Enterococcus durans | Собственный изолят |
| Weisella hellenica | Собственный изолят |
| Streptococcus thermophiles | Bio Growing |
| Geobacillus thermodenitrificans 466 | DSMZ |
DSMZ: Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen
Вспомогательный агент для обработки: α-галактозидаза от Bio-Cat (12500 Е/г). α-Галактозидазу дозируют в 1 мл воды, который вычитают из общего количества добавляемой воды, установленного в таблице для каждого примера.
Используемый экспериментальный метод
Реактор для инкубации
Для того, чтобы имитировать условия инкубации при биоконверсии, где кислород становится недоступным, биоконверсию выполняют в прочных пластиковых мешках, сдавливаемых руками для удаления воздуха и плотно закрываемых ремнем, позволяя еще высвобождаться СО2.
Инкубация
Образцы инкубируют при различных температурах, различном содержании воды и различной длительности по времени, специфическим для каждого примера. Инкубацию останавливают путем нагревания при 100°С в течение 30 мин.
Аналитические методы
Анализ кислот
Анализ проводят в LUFA Oldenburg, Германия, с использованием гидролиза с мембранной фильтрацией и последующего измерения методом ионной хроматографии.
Сахароза и галактоза (сахара)
Содержание сахарозы и галактозы определяют тонкослойной хроматографией.
Неподвижная фаза силикагель 60 (Merck 1.05553.0001).
Подвижная фаза 120 мл н-бутанола, 80 мл пиридина и 60 мл деминерализованной воды.
Пятна визуализируют жидкостью, состоящей из смеси 335 мл ацетона, 8 мл анилина и 60 мл фосфорной кислоты с 8 г дифениламина.
Концентрацию сахара определяют путем сравнения с известными стандартами.
рН
Величину рН измеряют в 10% растворах DM с HQ 411d от HACH.
КОЕ
КОЕ определяют по разрастанию по пластинке, используя пластинки агара MRS для молочнокислых бактерий и питательный агар для штаммов Bacillus.
Пример 3
Проверка различно продуцирующих организмов (LAB) при 20°С в различных соотношениях с сухим веществом
Организация эксперимента
| Штамм | Сухое вещество, мас.% | Уровень инокуляции, КОЕ/г DM | SBM (88% DM), г |
α-Галактозидаза мг | Вода, мл |
| Lactobacillus salivarius | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
| Lactobacillus debruckii sunkii | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
| Lactobacillus plantarum | 35 | 1*108 | 113,6 | 120 | 172 |
| Lactobacillus plantarum | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
| Lactobacillus plantarum | 52 | 1*108 | 113,6 | 120 | 79 |
| Lactobacillus paracasei | 35 | 1*108 | 113,6 | 120 | 172 |
| Lactobacillus paracasei | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
Образцы инкубируют при 20°С на термостатической водяной бане.
Результаты
После 44-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие рост, конверсию сахаров и продуцирование кислот.
| Штамм | DM, % | Молочная кислота % от DM | Уксусная кислота % от DM | Все кислоты % от DM | pH | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | Сахаро за % от DM | Галактоза % от DM |
| Lactobacillus plantarum | 35 | 4,9 | 1,2 | 6,1 | 4,9 | 3*1010 | 0 | 0 |
| Lactobacillus plantarum | 42,5 | 3,7 | 1,3 | 5,0 | 5,2 | 2*1010 | 0 | 0 |
|
Lactobacillus
Plantarum |
52 | 3,2 | 0,9 | 4,1 | 5,2 | 2*1010 | 0 | 0 |
После 166-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие рост, конверсию сахаров и продуцирование кислот.
| Штамм | DM % |
Молочная кислота % от DM |
Уксусная кислота % от DM |
Все кислоты % от DM |
pH | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | Сахароза % от DM |
Галактоза % от DM |
| Lactobacillus salivarius | 42,5 | 3,4 | 1,0 | 4,4 | 4,9 | 9,5*109 | 0,5 | 1,6 |
| Lactobacillus debruckii sunkii | 42,5 | 3,7 | 0,5 | 4,2 | 4,9 | 3,9*109 | 0 | 1,6 |
| Lactobacillus plantarum | 35 | 7,3 | 1,1 | 8,4 | 4,5 | 2,0*1010 | 0 | 0 |
| Lactobacillus plantarum | 42,5 | 5,7 | 1,1 | 6,8 | 4,7 | 2,3*1010 | 0 | 0 |
| Lactobacillus plantarum | 52 | 5,1 | 1,2 | 6,3 | 4,8 | 2,2*1010 | 0 | 0 |
| Lactobacillus paracasei | 35 | 4,7 | 0,8 | 5,5 | 4,8 | 1,9*1010 | 6 | 0 |
| Lactobacillus paracasei | 42,5 | 3,2 | 0,6 | 3,8 | 4,8 | 1,8*1010 | 6 | 0 |
В этом эксперименте часть сахаров еще остается связанной в олигосахаридах даже через 166 часов. Потенциал продуцирования кислот в связи с этим больший, чем получен в этом испытании.
Пример 4
Проверка различно продуцирующих организмов (LAB) при 30°С при 40% DM
Организация эксперимента
| Штамм | Сухое вещество мас.% | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | SBM (88% DM), г |
α- Галактозидаза мг | Вода мл |
| Lactobacillus plantarum | 40 | 1*108 | 68,2 | 72 | 82 |
| Lactococcus lactis | 40 | 1*108 | 68,2 | 72 | 82 |
| Enterococcus faecium | 40 | 1*108 | 68,2 | 72 | 82 |
Образцы инкубируют при 30°С на термостатической водяной бане.
Результаты
После 45-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие рост, конверсию сахаров и продуцирование кислот.
| Штамм | DM % |
Молочная кислота % от DM |
Уксусная кислота % от DM |
Все кислоты % от DM |
pH | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | Сахароза % от DM |
Галактоза % от DM |
| Lactobacillus plantarum | 40 | 6,2 | 1,1 | 7,3 | 4,6 | 1*1010 | 0 | 1,4 |
| Lactococcus lactis | 40 | 3,7 | 0,9 | 4,6 | 4,8 | 1*1010 | 1,8 | 1,8 |
| Enterococcus faecium | 40 | 5,1 | 1,4 | 6,5 | 4,8 | 2*1010 | 0,4 | 1,4 |
После 69-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие конверсию сахаров и продуцирование кислот (КОЕ не определяют).
| Штамм | DM % |
Молочная кислота % от DM |
Уксусная кислота % от DM |
Все кислоты % от DM |
pH | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | Сахароза % от DM |
Галактоза % от DM |
| Lactobacillus plantarum | 40 | 7,0 | 1,0 | 8,0 | 4,5 | 0 | 0,5 | |
| Lactococcus lactis | 40 | 4,3 | 1,2 | 5,5 | 4,6 | 1,8 | 1,2 | |
| Enterococcus faecium | 40 | 5,8 | 1,3 | 7,1 | 4,6 | 0 | 0,6 |
Пример 5
Проверка различно продуцирующих организмов при 37°С в различных соотношениях с сухим веществом
Организация эксперимента
| Штамм | № эксп. | Сухое вещество мас.% | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | SBM (88% DM) г |
α- Галактозидаза мг |
Вода мл |
| Lactobacillus plantarum | 1 | 35 | 1*108 | 113,6 | 120 | 172 |
| Lactobacillus plantarum | 2 | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
| Lactobacillus plantarum | 3 | 42,5 | 1*108 | 113,6 | Не добавляли | 122 |
| Lactobacillus plantarum | 4 | 42,5 | 1*107 | 68,2 | 72 | 73 |
| Lactobacillus plantarum | 5 | 42,5 | 1*109 | 68,2 | 72 | 73 |
| Lactobacillus plantarum | 6 | 52 | 1*108 | 113,6 | 120 | 79 |
| Lactobacillus paracasei | 7 | 35 | 1*108 | 113,6 | 120 | 172 |
| Lactobacillus paracasei | 8 | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
| Lactobacillus paracasei | 9 | 52 | 1*108 | 113,6 | 120 | 79 |
| Bacillus coagulans | 10 | 35 | 1*108 | 68,2 | 72 | 103 |
| Bacillus coagulans | 11 | 42,5 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
| Bacillus coagulans | 12 | 42,5 | 1*108 | 113,6 | Не добавляли | 122 |
| Bacillus coagulans | 13 | 42,5 | 1*107 | 68,2 | 72 | 73 |
| Bacillus coagulans | 14 | 55 | 1*108 | 68,2 | 72 | 41 |
| Bacillus licheniformis | 15 | 35 | 1*108 | 68,2 | 72 | 103 |
| Bacillus licheniformis | 16 | 42,5 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
| Bacillus licheniformis | 17 | 55 | 1*108 | 68,2 | 72 | 41 |
| Bacillus subtilis | 18 | 35 | 1*108 | 68,2 | 72 | 103 |
| Bacillus subtilis | 19 | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
| Bacillus subtilis | 20 | 55 | 1*108 | 68,2 | 72 | 41 |
| Lactobacillus fermentum | 21 | 42,5 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
| Lactobacillus acidophilus | 22 | 42,5 | 6*107 | 68,2 | 72 | 73 |
| Lactobacillus delbruckii bulgaricus | 23 | 42,5 | 2*107 | 68,2 | 72 | 73 |
| Lactobacillus farciminis | 24 | 42,5 | 6*106 | 68,2 | 72 | 73 |
| Lactobacillus formosensis | 25 | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
| Lactococcus lactis | 26 | 42,5 | 4*107 | 68,2 | 72 | 73 |
| Bifidobacterium animalis | 27 | 42,5 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
| Pediococcus acidolactici | 28 | 42,5 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
| Enterococcus faecium | 29 | 42,5 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
| Enterococcus faecalis | 30 | 42,5 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
| Enterococcus durans | 31 | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
| Weisella hellenica | 32 | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
|
Lactobacillus salivarius +
Lactobacillus paracasei |
33 | 42,5 | 1*108 и 3*107 |
113,6 | 120 | 122 |
| Streptococcus thermophilus+Bifidobacterium animalis | 34 | 42,5 | 5*107 и 5*107 |
113,6 | 120 | 122 |
|
Pediococcus acidolactici +
Lactobacillus plantarum |
35 | 42,5 | 5*107 и 5*107 |
113,6 | 120 | 122 |
|
Lactobacillus farciminis +
Lactobacillus plantarum |
36 | 42,5 | 5*107 и 5*107 |
113,6 | 120 | 122 |
| Lactobacillus plantarum+sucrose (5% of DM) | 37 | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
Результаты
После 18,5-20-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие рост, конверсию сахаров и продуцирование кислот.
| Штамм | № эксп. | DM % |
Молочная кислота % от DM |
Уксусная кислота % от DM | Все кислоты % от DM |
pH | Инокуляция КОЕ/г DM | Сахароза % от DM | Галактоза % от DM |
| Lactobacillus plantarum | 1 | 35 | 6,1 | 1,2 | 7,3 | 4,6 | nd | 1 | 2 |
| Lactobacillus plantarum Инок. 108 КОЕ/г |
2 | 42,5 | 5,3 | 1,2 | 6,5 | 4,7 | nd | 1 | 2 |
| Lactobacillus plantarum Инок. 107 КОЕ/г |
4 | 42,5 | 5,5 | 1,2 | 6,7 | 5,0 | nd | 2 | 2 |
| Lactobacillus plantarum Инок. 109 КОЕ/г |
5 | 42,5 | 6,5 | 1,2 | 7,7 | 4,8 | nd | 1 | 2 |
| Lactobacillus plantarum | 6 | 52 | 4,7 | 1,1 | 5,8 | 4,8 | nd | 2 | 2 |
| Lactobacillus paracasei | 7 | 35 | 5,3 | 0,1 | 5,4 | 4,4 | nd | 2 | 2 |
| Lactobacillus paracasei | 8 | 42,5 | 4,5 | 0,1 | 4,6 | 4,5 | nd | 2,6 | 2 |
| Bacillus coagulans Инок. 108 КОЕ/г |
11 | 42,5 | 4,5 | 1,4 | 5,9 | 5,3 | 8*109 | 2,5 | 2 |
| Bacillus coagulans Инок. 107 КОЕ/г |
13 | 42,5 | 3,6 | 1,4 | 5,0 | 5,4 | 7*109 | 2,5 | 2 |
| Lactobacillus farciminis (без 1) | 24 | 42,5 | 4,2 | 0,1 | 4,3 | 4,8 | nd | 4 | 3,5 |
| Lactococcus lactis | 26 | 42,5 | 3,0 | 2,0 | 5,0 | 5,0 | nd | 2 | 2 |
| Bifidobacterium animalis | 27 | 42,5 | 4,1 | 2,0 | 6,1 | 5,0 | nd | 2 | 2 |
| Pediococcus acidolactici | 28 | 42,5 | 3,7 | 1,5 | 5,2 | 5,1 | nd | 2 | 2 |
| Enterococcus faecium | 29 | 42,5 | 5,4 | 1,4 | 6,8 | 5,1 | nd | 2 | 2 |
|
Lactobacillus salivarius +
Lactobacillus paracasei |
33 | 42,5 | 5,1 | 0,1 | 5,2 | 4,4 | nd | 2 | 2 |
| Streptococcus thermophiles+Bifidobacterium animalis | 34 | 42,5 | 4,1 | 1,9 | 6,0 | 4,9 | nd | 2 | 2 |
|
Pediococcus acidolactici +
Lactobacillus plantarum |
35 | 42,5 | 5,4 | 1,2 | 6,6 | 4,7 | nd | 1 | 2 |
|
Lactobacillus farciminis +
Lactobacillus plantarum |
36 | 42,5 | 6,0 | 0,9 | 6,9 | 4,5 | nd | 1 | 2 |
| Lactobacillus plantarum+сахароза | 37 | 42,5 | 5,3 | 1,1 | 6,4 | 4,7 | nd | 6 | 2 |
nd: не определялось
После 42,5- и 44-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие рост, конверсию сахаров и продуцирование кислот.
| Штамм | № эксп. | DM % |
Молочная кислота % от DM |
Уксусная кислота % от DM | Все кислоты % от DM | pH | Инокуляция КОЕ/г DM | Сахароза % от DM |
Галактоза % от DM |
| Lactobacillus plantarum | 1 | 35 | 7,3 | 1,0 | 8,3 | 4,4 | 1*1010 | 0 | 1,4 |
| Lactobacillus plantarum Инок. 108 КОЕ/г |
2 | 42,5 | 6,8 | 1,2 | 8,0 | 4,4 | 1*1010 | 0 | 1,8 |
| Lactobacillus plantarum (без α-gal) | 3 | 42,5 | 3,6 | 1,2 | 4,8 | 5,1 | 5*109 | 0 | 0 |
| Lactobacillus plantarum Инок. 107 КОЕ/г |
4 | 42,5 | 7,3 | 1,5 | 8,8 | 4,6 | nd | 0 | 1,1 |
| Lactobacillus plantarum Inoc: 109 КОЕ/г |
5 | 42,5 | 7,9 | 1,1 | 9,0 | 4,6 | nd | 0 | 1,25 |
| Lactobacillus plantarum | 6 | 52 | 6,6 | 1,2 | 7,8 | 4,5 | 1*1010 | 0 | 1,8 |
| Lactobacillus paracasei | 7 | 35 | 7,2 | 0,1 | 7,3 | 4,1 | 3*1010 | 0 | 2,4 |
| Lactobacillus paracasei | 8 | 42,5 | 6,6 | 0,1 | 6,7 | 4,2 | 2*1010 | 0,5 | 2,6 |
| Lactobacillus paracasei | 9 | 52 | 5,3 | 0,1 | 5,4 | 4,4 | 2*1010 | 3 | 3 |
| Bacillus coagulans | 10 | 35 | 6,9 | 1,2 | 8,1 | 4,5 | nd | 0 | 1,3 |
| Bacillus coagulans Инок. 108 КОЕ/г |
11 | 42,5 | 8,2 | 1,3 | 9,5 | 4,6 | 4*109 | 0,4 | 1 |
| Bacillus coagulans (без α-gal) | 12 | 42,5 | 5,5 | 1,2 | 6,7 | 4,7 | 2*109 | 0 | 0 |
| Bacillus coagulans Инок. 107 КОЕ/г |
13 | 42,5 | 7,3 | 1,3 | 8,6 | 4,7 | 3*109 | 0,5 | 1 |
| Bacillus coagulans | 14 | 55 | 3,7 | 0,8 | 4,5 | 5,1 | nd | 2 | 2 |
| Bacillus licheniformis | 15 | 35 | 2,7 | 0,0 | 2,7 | 5,1 | nd | 2,5 | 4 |
| Bacillus licheniformis | 16 | 42,5 | 0,8 | 0,0 | 0,8 | 6,0 | nd | 2,5 | 4 |
| Bacillus licheniformis | 17 | 55 | 0,2 | 0,0 | 0,2 | 6,4 | nd | 2,7 | 3,3 |
| Bacillus subtilis | 18 | 35 | 2,4 | 0,1 | 2,5 | 5,1 | nd | 3 | 4 |
| Bacillus subtilis | 19 | 42,5 | 2,5 | 0,9 | 3,4 | 5,3 | 3*109 | 3,6 | 2,6 |
| Bacillus subtilis | 20 | 55 | 0,5 | 0,1 | 0,6 | 6,0 | nd | 5 | 2 |
| Lactobacillus fermentum | 21 | 42,5 | 4,6 | 2,1 | 6,7 | 4,9 | 5*1010 | 1 | 1 |
| Lactobacillus acidophilus | 22 | 42,5 | 4,2 | 0,2 | 4,4 | 4,7 | 4*109 | 1 | 1 |
| Lactobacillus delbruckii bulgaricus | 23 | 42,5 | 3,7 | 1,7 | 5,4 | 5,2 | 8*109 | 3,3 | 2,5 |
| Lactobacillus farciminis | 24 | 42,5 | 7,9 | 0,3 | 8,2 | 4,2 | 5*109 | 0,8 | 2,8 |
| Lactobacillus formosensis | 25 | 42,5 | 6,5 | 0,2 | 6,7 | 4,2 | 3*109 | 0,5 | 2 |
| Lactococcus lactis | 26 | 42,5 | 4,0 | 2,3 | 6,3 | 4,8 | 8*109 | 0,8 | 1 |
| Bifidobacterium animalis | 27 | 42,5 | 4,5 | 2,1 | 6,6 | 4,9 | 6*109 | 1 | 0,8 |
| Pediococcus acidolactici | 28 | 42,5 | 6,9 | 1,5 | 8,4 | 4,6 | 9*109 | 0,5 | 0,7 |
| Enterococcus faecium | 29 | 42,5 | 7,6 | 1,5 | 9,1 | 4,6 | 7*109 | 0,5 | 0,7 |
| Enterococcus faecalis | 30 | 42,5 | 5,8 | 1,5 | 7,3 | 4,7 | 9*109 | 0,3 | 0,3 |
| Enterococcus durans | 31 | 42,5 | 2,7 | 0,2 | 2,9 | 4,9 | 2*109 | 3 | 2 |
| Weisella hellenica | 32 | 42,5 | 4,1 | 1,6 | 5,7 | 4,9 | 3*109 | 1 | 1 |
|
Lactobacillus salivarius +
Lactobacillus paracasei |
33 | 42,5 | 6,2 | 0,1 | 6,3 | 4,2 | 1*1010 | 1 | 1,9 |
| Streptococcus thermophiles+Bifidobacterium animalis | 34 | 42,5 | 5,1 | 2,0 | 7,1 | 4,8 | 8*1010 | 0,2 | 1 |
|
Pediococcus acidolactici +
Lactobacillus plantarum |
35 | 42,5 | 6,9 | 1,2 | 8,1 | 4,4 | 1*1010 | 0 | 1 |
|
Lactobacillus farciminis +
Lactobacillus plantarum |
36 | 42,5 | 7,4 | 1,0 | 8,4 | 4,4 | 9*109 | 0 | 1.4 |
| Lactobacillus plantarum+sucrose | 37 | 42,5 | 6,5 | 1,0 | 7,5 | 4,4 | 1*1010 | 4 | 2.2 |
nd: не определялось
После 116-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие рост, конверсию сахаров и продуцирование кислот.
| Штамм | № эксп. | DM % |
Молочная кислота % от DM |
Уксусная кислота % от DM |
Все кислоты % от DM |
pH | Сахароза % от DM | Галактоза % от DM |
| Bacillus coagulans | 10 | 35 | 7,7 | 1,2 | 8,9 | 4,3 | 0 | 0 |
| Bacillus coagulans | 11 | 42,5 | 7,7 | 1,2 | 8,9 | 4,3 | 0,1 | 0,5 |
| Bacillus coagulans | 14 | 55 | 4,8 | 0,7 | 5,5 | 4,8 | 1,2 | 1,6 |
| Bacillus licheniformis | 15 | 35 | 2,5 | 0,1 | 2,6 | 4,8 | 0,3 | 3,5 |
| Bacillus licheniformis | 16 | 42,5 | 1,7 | 0,1 | 1,8 | 5,5 | 2 | 3,3 |
| Bacillus licheniformis | 17 | 55 | 0,4 | 0,1 | 0,5 | 6,3 | 2,9 | 3,3 |
| Bacillus subtilis | 18 | 35 | 1,6 | 0,1 | 1,7 | 4,9 | 0 | 3,5 |
| Bacillus subtilis | 19 | 42,5 | 1,4 | 0,1 | 1,5 | 5,1 | 1,5 | 3,5 |
| Bacillus subtilis | 20 | 55 | 0,8 | 0,2 | 1,0 | 5,9 | 5 | 3 |
Пример 6
Проверка различно продуцирующих организмов при 44°С при 40% DM
Организация эксперимента
| Штамм | Сухое вещество мас.% | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | SBM 88% DM, г |
α- Галактозидаза мг | Вода мл |
| Lactobacillus plantarum | 40 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
| Pediococcus acidolactici | 40 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
| Bacillus coagulans | 40 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
| Bacillus licheniformis | 40 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
| Bacillus subtilis | 40 | 1*108 | 68,2 | 72 | 73 |
Образцы инкубируют при 44°С на термостатической водяной бане.
Результаты
После 20-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие рост, конверсию сахаров и продуцирование кислот.
| Штамм | DM % |
Молочная кислота % от DM |
Уксусная кислота % от DM |
Все кислоты % от DM |
pH | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | Сахароза % от DM |
Галактоза % от DM |
| Lactobacillus plantarum | 40 | 5,1 | 0,2 | 5,3 | 4,8 | Nd | 3 | 2,5 |
| Pediococcus acidolactici | 40 | 4,7 | 0,2 | 4,9 | 4,8 | Nd | 3 | 3 |
| Bacillus coagulans | 40 | 4,4 | 0,1 | 4,5 | 5,0 | 2*1010 | 2 | 2,5 |
| Bacillus licheniformis | 40 | 1,1 | 0,0 | 1,1 | 6,0 | 2*108 | 2,5 | 3,6 |
| Bacillus subtilis | 40 | 0,7 | 0,2 | 0,9 | 6,0 | 1*109 | 6,5 | 3,8 |
Nd: не определялось
После 44-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие рост, конверсию сахаров и продуцирование кислот (КОЕ не определяли).
| Штамм | DM % |
Молочная кислота % от DM |
Уксусная кислота % от DM |
Все кислоты % от DM |
pH | Сахароза % от DM |
Галактоза % от DM |
| Lactobacillus plantarum | 40 | 6,8 | 0,3 | 7,1 | 4,4 | 3 | 2,2 |
| Pediococcus acidolactici | 40 | 6,6 | 0,3 | 6,9 | 4,4 | 2 | 1,5 |
| Bacillus coagulans | 40 | 7,2 | 0,2 | 7,4 | 4,4 | 0,5 | 1,0 |
| Bacillus licheniformis | 40 | 1,5 | 0,1 | 1,6 | 5,9 | 1 | 2,9 |
| Bacillus subtilis | 40 | 1,3 | 0,1 | 1,4 | 5,7 | 4,5 | 2,9 |
Пример 7
Проверка различно продуцирующих организмов при 52°С при 52% DM
Организация эксперимента
| Штамм | Сухое вещество мас.% | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | SBM (88% DM) г |
α- Галактозидаза мг | Вода мл |
| Bacillus smithii | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 172 |
| Bacillus smithii | 42,5 | 1*108 | 113,6 | Не добавляют | 172 |
| Bacillus licheniformis | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 172 |
| Bacillus licheniformis | 42,5 | 1*108 | 113,6 | Не добавляют | 172 |
| Bacillus coagulans | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 172 |
Образцы инкубируют при 52°С на термостатической водяной бане.
Результаты
После 116,5-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие рост, конверсию сахаров и продуцирование кислот.
| Штамм | DM % |
Молочная кислота % от DM |
Уксусная кислота % от DM |
Все кислоты % от DM |
pH | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | Сахароза % от DM |
Галактоза % от DM |
|
| Bacillus smithii | 42,5 | 3,3 | 0,1 | 3,4 | 5,2 | 1*106 | 4 | 2 | |
| Bacillus smithii (без α-gal) | 42,5 | 2,2 | 0,1 | 2,3 | 5,3 | Nd | 2 | 0 | |
| Bacillus licheniformis | 42,5 | 3,8 | 0 | 3,8 | 5,4 | 5*107 | 3 | 2 | |
| Bacillus licheniformis (без α-gal) | 42,5 | 2,7 | 0 | 2,7 | 5,5 | Nd | 0,5 | 0 | |
| Bacillus coagulans | 42,5 | 1,8 | 0,2 | 2,0 | 4,9 | 4*108 | 1,5 | 1,5 | |
Nd: не определялось
Пример 8
Проверка различно продуцирующих организмов при 60°С
Организация эксперимента
| Штамм | Сухое вещество мас.% | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | SBM (88% DM) г |
α- Галактозидаза мг | Вода мл |
| Bacillus coagulans | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
| Bacillus smithii | 42,5 | 1*108 | 113,6 | 120 | 122 |
| Geobacillus thermodenitrificans | 35 | 1*108 | 113,6 | 120 | 172 |
Образцы инкубируют при 60°С в инкубаторе.
Результаты
После 44,5- и 116,5-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие рост, конверсию сахаров и продуцирование кислот.
| Штамм | Время инокуляции, часы | DM % |
Молочная кислота % от DM | Уксусная кислота % от DM | Все кислоты % от DM | pH | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | Сахароза % от DM | Галактоза % от DM |
| Bacillus coagulans | 116,5 | 42,5 | 1,3 | 0,2 | 1,5 | 5,3 | 6*106 | 7 | 4 |
| Bacillus smithii | 116,5 | 42,5 | 0,8 | 0,4 | 1,2 | 5,7 | 5*106 | 7 | 4 |
| Geobacillus thermodenitrificans | 44,5 | 35 | 2,0 | 0,2 | 2,2 | 5,2 | 9*107 | 8 | 4 |
Пример 9
Биоконверсия различных биомасс
Инкубация при 37°С в течение 42,5-45,5 часов.
| Штамм | Сухое вещество мас.% | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | SBM (88% DM) г |
RSM (88% DM)г |
SSM (91% DM)г |
α- Галактозидаза мг | Вода мл |
| Lactobacillus plantarum | 35 | 1*108 | 113,6 | - | - | 120 | 172 |
| Lactobacillus plantarum | 42,5 | 1*108 | 113,6 | - | - | 120 | 122 |
| Lactobacillus plantarum | 52 | 1*108 | 113,6 | - | - | 120 | 79 |
| Lactobacillus plantarum | 35 | 1*108 | 90,1 | 22,8 | - | 120 | 172 |
| Lactobacillus plantarum | 42,5 | 1*108 | 90,1 | 22,8 | - | 120 | 122 |
| Lactobacillus plantarum | 52 | 1*108 | 90,1 | 22,8 | - | 120 | 79 |
| Lactobacillus plantarum | 35 | 1*108 | 67,8 | - | 43,8 | 120 | 174 |
| Lactobacillus plantarum | 42,5 | 1*108 | 67,8 | - | 43,8 | 120 | 124 |
| Lactobacillus plantarum | 52 | 1*108 | 67,8 | - | 43,8 | 120 | 81 |
| Bacillus coagulans | 35 | 1*108 | 68,2 | - | - | 72 | 103 |
| Bacillus coagulans | 42,5 | 1*108 | 113,6 | - | - | 120 | 122 |
| Bacillus coagulans | 55 | 1*108 | 68,2 | - | - | 72 | 41 |
| Bacillus coagulans | 35 | 1*108 | 90,1 | 22,8 | - | 120 | 172 |
| Bacillus coagulans | 42,5 | 1*108 | 90,1 | 22,8 | - | 120 | 122 |
| Bacillus coagulans | 52 | 1*108 | 90,1 | 22,8 | - | 120 | 79 |
| Bacillus coagulans | 35 | 1*108 | 67,8 | - | 43,8 | 120 | 174 |
| Bacillus coagulans | 42,5 | 1*108 | 67,8 | - | 43,8 | 120 | 124 |
| Bacillus coagulans | 52 | 1*108 | 67,8 | - | 43,8 | 120 | 81 |
Результаты
После 42,5-45,5-часовой инкубации получают приведенные далее результаты, показывающие рост, конверсию сахаров и продуцирование кислот.
| Штамм | DM % |
Биомасса | Молочная кислота % от DM | Уксусная кислота % от DM | Все кислоты % от DM |
pH | Уровень инокуляции КОЕ/г DM | Сахароза % от DM | Галактоза % от DM |
| Lactobacillus plantarum | 35 | SBM | 7,2 | 0,1 | 7,3 | 4,1 | 3*1010 | 0 | 2,4 |
| Lactobacillus plantarum | 42,5 | SBM | 6,8 | 1,2 | 8,0 | 4,4 | 1*1010 | 0 | 1,8 |
| Lactobacillus plantarum | 52 | SBM | 6,6 | 1,2 | 7,8 | 4,5 | 1*1010 | 0 | 1,8 |
| Lactobacillus plantarum | 35 | SBM/ RSM |
7,3 | 0,9 | 8,2 | 4,4 | 5*109 | 0 | 1 |
| Lactobacillus plantarum | 42,5 | SBM/ RSM |
6,8 | 1,0 | 7,8 | 4,4 | 5*109 | 0 | 1 |
| Lactobacillus plantarum | 52 | SBM/ RSM |
5,9 | 0,9 | 6,8 | 4,5 | 7*109 | 0,8 | 1 |
| Lactobacillus plantarum | 35 | SBM/ SSM |
6,5 | 0,7 | 7,2 | 4,4 | 4*109 | 0 | 1 |
| Lactobacillus plantarum | 42,5 | SBM/ SSM |
6,3 | 0,7 | 7,0 | 4,4 | 4*109 | 0 | 1 |
| Lactobacillus plantarum | 52 | SBM/ SSM |
5,7 | 0,7 | 6,4 | 4,4 | 4*109 | 0,8 | 1 |
| Bacillus coagulans | 35 | SBM | 6,9 | 1,2 | 8,1 | 4,5 | Не опр. | 0 | 1,3 |
| Bacillus coagulans | 42,5 | SBM | 6,5 | 1,3 | 7,8 | 4,5 | 7*109 | 0 | 0,5 |
| Bacillus coagulans | 55 | SBM | 3,7 | 0,8 | 4,5 | 5,1 | Не опр. | 2 | 2 |
| Bacillus coagulans | 35 | SBM/ RSM |
7,2 | 0,9 | 8,1 | 4,4 | 2*109 | 0 | 0,5 |
| Bacillus coagulans | 42,5 | SBM/ RSM |
6,3 | 1,0 | 7,3 | 4,4 | 3*109 | 0,3 | 0,8 |
| Bacillus coagulans | 52 | SBM/ RSM |
5,6 | 0,9 | 6,5 | 4,5 | 2*109 | 1 | 1 |
| Bacillus coagulans | 35 | SBM/ SSM |
6,1 | 0,7 | 6,8 | 4,4 | 2*109 | 0 | 0 |
| Bacillus coagulans | 42,5 | SBM/ SSM |
5,8 | 0,7 | 6,5 | 4,4 | 5*109 | 0,3 | 0,5 |
| Bacillus coagulans | 52 | SBM/ SSM |
4,7 | 0,7 | 5,4 | 4,6 | 3*109 | 1 | 1 |
Пример 10
Биоконверсия в пилотном масштабе
Инкубатор
Инкубатор представляет собой лабораторный вертикальный реактор с общим объемом 2,0 м3. Инкубатор снабжен температурным зондом на впуске, а также на выпуске.
Смесь для инкубации
В инкубатор загружают предварительно нагретую смесь 250 кг соевой муки (88% DM), 264 г α-галактозидазы от Bio-Cat (12500 Е/г), сухого препарата Bacillus coagulans для достижения конечного уровня инокуляции 1*107 клетки/г DM и 268 литров водопроводной воды. Отношение мокрая объемная плотность/сухая объемная плотность в смеси для инкубации составляет 0,88. Это приводит к DM 42,5% в смеси для инкубации.
Процедура испытания
После заполнения реактора его продувают газом N2 для того, чтобы избавиться от О2. Биомассу инкубируют в течение 60 часов при 37°С.
Результаты
Через 60 часов получают продукт, включающий 7,5% от DM молочной кислоты и 1,3% от DM уксусной кислоты.
Величина рН падает до 4,6.
Пример 11
Биоконверсия в крупном масштабе
Инкубатор
Используемый реактор представляет собой вертикальный цилиндр с эффективной высотой 7,3 м и диаметром 4,3 м.
В верхней части вертикального реактора поступающую смесь загружают почти по центру реактора. Для равномерного распределения поступающая во впускное отверстие смесь распределяется по периметру реактора ножом скрепера или планирной штангой.
Продукт извлекают в донной части реактора, добиваясь постоянного времени пребывания для любого разброса частиц в верхней части реактора.
Проверка равномерности пробкового потока
Впускные и выпускные приспособления реактора регулируются для достижения ожидаемого времени пребывания 12 часов. Для того, чтобы удостовериться в постоянном времени распределения, в загружаемую смесь добавляют инертное индикаторное вещество. Загружаемая смесь, используемая в эксперименте, имеет естественное содержание железа около 143 мг/кг сухого вещества (= начальная концентрация); поэтому в качестве индикатора используют сульфат железа (FeSO4) в концентрации 1167 мг FeSO4/кг сухого вещества загружаемой смеси, что равно общему содержанию железа 572 мг Fe/кг всего сухого вещества. В момент времени 0 часов FeSO4 добавляют в загружаемую смесь, подаваемую в реактор в течение 60 минут. Образцы берут каждые 20 минут, сушат и анализируют на содержание железа, и обнаруживают, что обогащенный FeSO4 продукт выходит из реактора через 12-13 часов после добавления FeSO4 в смесь, загружаемую во впускное отверстие, а максимальную концентрацию Fe 355 мг/кг обнаруживают через 12,5 часов от начала эксперимента.
Claims (54)
1. Способ производства твердого продукта, выбранного из твердого кормового или пищевого ингредиента, или твердой пищевой добавки, где способ включает следующие стадии:
- получение субстрата биомассы, включающей углеводы и белковое вещество, происходящие из семян соевых бобов, семян рапса или их смесей, причем по меньшей мере 20 мас.% указанной биомассы включают углеводы и белковое вещество, происходящие из семян соевых бобов, семян рапса или их смесей;
- смешивание указанного субстрата с живым микроорганизмом или комбинацией живых микроорганизмов, выбранных из бактерий, причем живой микроорганизм или комбинация живых микроорганизмов не являются или не включают живые дрожжи, и добавление воды в количестве, которое обеспечивает начальную смесь для инкубации, имеющую содержание воды от 30 до 70 мас.% и отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности от 0,60 до 1,45;
- инкубация указанной начальной смеси для инкубации в течение 2-180 ч при температуре 15-70°С, и
- извлечение из инкубированной смеси указанного твердого продукта, выбранного из твердого кормового или пищевого ингредиента, или твердой пищевой добавки, полученного в результате инкубации белкового вещества и/или углеводов, происходящих из указанной биомассы, с указанным живым микроорганизмом или комбинацией живых микроорганизмов, выбранных из бактерий, причем живой микроорганизм или комбинация живых микроорганизмов не являются или не включают живые дрожжи;
также включающий, что стадию инкубации выполняют как непрерывный процесс в равномерном пробковом потоке в вертикальном реакторе для инкубации без перемешивания с приспособлениями для впуска указанной смеси и добавок и приспособлениями для выпуска указанного твердого продукта, и
где перемещение биомассы опосредовано гравитационной силой.
2. Способ по п. 1, где указанная биомасса дополнительно смешана с углеводами и белковым веществом, происходящими из семян бобов фава, семян гороха, семян подсолнечника, семян люпина и/или семян зерновых.
3. Способ по п. 1 или 2, также включающий предварительную обработку указанного субстрата биомассы до его смешивания с указанным живым микроорганизмом или указанной комбинацией живых микроорганизмов, такую как химическая или физическая предварительная обработка, например, посредством разрушения, перемалывания, расплющивания, тепловой обработки, обработки под давлением, обработки ультразвуком, гидротермической обработки или обработки кислотой или щелочью.
4. Способ по любому из пп. 1-3, причем по меньшей мере 30 мас.% указанной биомассы, например, по меньшей мере 40 мас.%, по меньшей мере 50 мас.%, по меньшей мере 60 мас.%, по меньшей мере 70 мас.%, по меньшей мере 80 мас.% или по меньшей мере 90 мас.% указанной биомассы включают углеводы и белковое вещество, происходящие из соевых бобов, семян рапса или их смесей.
5. Способ по п. 4, где указанная биомасса включает углеводы и белковое вещество, происходящие из обезжиренных и/или лущеных соевых бобов, обезжиренных семян рапса или их смесей.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, где указанная биомасса включает олигосахариды и/или полисахариды.
7. Способ по п. 6, где указанная биомасса дополнительно включает масла и жиры, например, из семян масличных растений.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, где твердый кормовой или пищевой ингредиент, или твердая пищевая добавка, получены в результате инкубации углеводов и/или белкового материала, происходящих из семян соевых бобов, семян рапса или их смесей, в дополнительной смеси с материалом, происходящих из бобов, и/или зерновых, и/или из семян масличных растений.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, где твердый кормовой или пищевой ингредиент, или твердая пищевая добавка, получены в результате инкубации белкового вещества и/или углеводов, происходящих из семян соевых бобов, семян рапса или их смесей, в дополнительной смеси с материалом, происходящих из семян гороха, люпина, подсолнечника, пшеницы, кукурузы или семян рапса.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем живой микроорганизм или комбинация живых микроорганизмов представляет собой один или несколько микроорганизмов, которые могут продуцировать одно или несколько органических соединений.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем живой микроорганизм или комбинация живых микроорганизмов представляет собой один или несколько микроорганизмов, которые могут продуцировать одну или несколько органических кислот, например муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту, молочную кислоту и янтарную кислоту, из углеводов.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем живой микроорганизм или комбинация живых микроорганизмов представляет собой один или несколько микроорганизмов, которые могут продуцировать один или несколько спиртов, например этанол, из углеводов.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем живой микроорганизм или комбинация живых микроорганизмов представляет собой один или несколько микроорганизмов, продуцирующих органические кислоты.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов выбирают из следующего перечня видов:
- Lactobacillus,
- Lactococcus,
- Streptococcus,
- Pediococcus,
- Enterococcus,
- Leuconostoc,
- Weisella,
- Bifidobacterium,
- Bacillus,
- Brevibacillus,
- Propionibacterium,
- Clostridium.
15. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов выбирают из штаммов Lactobacillus, и причем начальную смесь для инкубации инкубируют при температуре 15-50°С.
16. Способ по любому из пп. 1-14, причем живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов выбирают из штаммов Pediococcus, и причем начальную смесь для инкубации инкубируют при температуре 15-50°С.
17. Способ по любому из пп. 1-14, причем живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов выбирают из штаммов Enterococcus, и причем начальную смесь для инкубации инкубируют при температуре 15-50°С.
18. Способ по любому из пп. 1-14, причем живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов выбирают из штаммов Lactococcus, и причем начальную смесь для инкубации инкубируют при температуре 15-50°С.
19. Способ по любому из пп. 1-14, причем живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов выбирают из штаммов Streptococcus, и причем начальную смесь для инкубации инкубируют при температуре 15-50°С.
20. Способ по любому из пп. 1-14, причем живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов выбирают из штаммов Weisella, и причем начальную смесь для инкубации инкубируют при температуре 15-50°С.
21. Способ по любому из пп. 1-15, причем живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов выбирают из одного или нескольких штаммов Lactobacillus, Pediococcus, Enterococcus, Lactococcus, Streptococcus и Weisella, и причем начальную смесь для инкубации инкубируют при температуре 15-50°С.
22. Способ по любому из пп. 1-14, причем живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов выбирают из штаммов Bacillus, и причем начальную смесь для инкубации инкубируют при температуре 20-60°С.
23. Способ по любому из пп. 1-14, причем живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов выбирают из штаммов Bifidobacterium, и причем начальную смесь для инкубации инкубируют при температуре 20-45°С.
24. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем указанную начальную смесь для инкубации инкубируют в течение 2-150 ч, 5-150 ч, 7-120 ч, 10-80 ч, 20-60 ч или 28-48 ч.
25. Способ по любому из пп. 1-3, причем воду добавляют к указанному субстрату биомассы в количестве, которое обеспечивает начальную смесь для инкубации, имеющую отношение мокрой объемной плотности к сухой объемной плотности от 0,65 до 1,40, такое как 0,70, 0,75, 0,80, 0,85, 0,90, 0,95, 1,00, 1,10, 1,15, 1,20, 1,25, 1,30 или 1,35.
26. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем содержание воды в указанной начальной смеси для инкубации составляет от 35 до 70 мас.%, такое как 40%, 45%, 50%, 55%, 60% или 65%.
27. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем указанный живой микроорганизм или комбинацию живых микроорганизмов используют в количестве 103-1011 КОЕ (колониеобразующие единицы) на г указанного субстрата биомассы, таком как 104, 105, 106, 107, 108, 109 или 1011 КОЕ на г субстрата биомассы.
28. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем к субстрату биомассы и/или к начальной смеси для инкубации добавляют один или несколько вспомогательных агентов для обработки, выбранных из ферментов, растительных компонентов и органических или неорганических агентов для обработки.
29. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем к субстрату биомассы и/или к начальной смеси для инкубации добавляют α-галактозидазу.
30. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем препарат α-галактозидазы добавляют к субстрату биомассы и/или к начальной смеси для инкубации в количестве от 0,05 до 50 единиц α-галактозидазы на г сухого вещества субстрата биомассы, таком как от 0,5 до 25 единиц α-галактозидазы на г сухого вещества субстрата биомассы, например от 1 до 10, от 2 до 8, от 3 до 6 или от 4 до 5 единиц α-галактозидазы на г сухого вещества субстрата биомассы.
31. Способ по любому из предшествующих пунктов, также включающий то, что вертикальный реактор для инкубации без перемешивания является закрытым.
32. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем указанную инкубацию выполняют в анаэробных условиях.
33. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем указанный реактор для инкубации без перемешивания является вертикальным, вытянутоцилиндрическим или типа многогранника.
34. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем площадь верхней части указанного реактора для инкубации без перемешивания меньше, чем площадь нижней части, т.е. реактор имеет форму конуса.
35. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем указанный реактор для инкубации без перемешивания имеет изоляцию матами или охлаждающую рубашку и приспособления для регулирования температуры в реакторе.
36. Способ по любому из предшествующих пунктов, причем степень заполнения указанного реактора для инкубации поддерживают постоянной.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP17210105.7 | 2017-12-22 | ||
| EP17210105 | 2017-12-22 | ||
| PCT/EP2018/086282 WO2019122181A1 (en) | 2017-12-22 | 2018-12-20 | Vertical plug-flow process for bio-conversion employing microorganisms |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020123071A RU2020123071A (ru) | 2022-01-24 |
| RU2816892C2 true RU2816892C2 (ru) | 2024-04-08 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA42753C2 (ru) * | 1996-07-29 | 2001-11-15 | Михайло Борисович Кравченко | Способ для переработки твердой биомассы и устройство для его осуществления |
| WO2013050456A1 (en) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | Hamlet Protein A/S | Method for the simultaneous production of ethanol and a fermented, solid product |
| EP2453004B1 (fr) * | 2010-11-10 | 2014-11-05 | Yves Bertrand | Procédé et installation de méthanisation de matière organique à haute teneur en solides |
| EP3101136A1 (en) * | 2014-01-28 | 2016-12-07 | Cj Cheiljedang Corporation | Bacillus sp. strain having improved fermented soybean meal productivity, and method for preparing fermented soybean meal by using same |
| RU2626541C2 (ru) * | 2008-04-30 | 2017-07-28 | Ксилеко, Инк. | Переработка биомассы |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA42753C2 (ru) * | 1996-07-29 | 2001-11-15 | Михайло Борисович Кравченко | Способ для переработки твердой биомассы и устройство для его осуществления |
| RU2626541C2 (ru) * | 2008-04-30 | 2017-07-28 | Ксилеко, Инк. | Переработка биомассы |
| EP2453004B1 (fr) * | 2010-11-10 | 2014-11-05 | Yves Bertrand | Procédé et installation de méthanisation de matière organique à haute teneur en solides |
| WO2013050456A1 (en) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | Hamlet Protein A/S | Method for the simultaneous production of ethanol and a fermented, solid product |
| EP3101136A1 (en) * | 2014-01-28 | 2016-12-07 | Cj Cheiljedang Corporation | Bacillus sp. strain having improved fermented soybean meal productivity, and method for preparing fermented soybean meal by using same |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| TISSEYRE B. et al. Conception and characterization of a continuous plug flow bioreactor, Bioprocess Engineering, 1995, Vol.13, pp.113-118. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100537740C (zh) | 代谢活性微生物及其生产方法 | |
| CN108366582A (zh) | 饲料添加剂组合物 | |
| TWI422681B (zh) | 高免疫調節活性之乳酸菌培養方法 | |
| Wirunpan et al. | Survival and shelf life of Lactobacillus lactis 1464 in shrimp feed pellet after fluidized bed drying | |
| Dumitru et al. | Preliminary characterisation of Bacillus subtilis strain use as a dietary probiotic bio-additive in weaning piglet | |
| CN102123615A (zh) | 通过胃肠道中微生物的营养物温度诱导递送 | |
| US11564404B2 (en) | Vertical plug-flow process for bio-conversion employing microorganisms | |
| Choi et al. | Characterization of Bacillus mojavensis KJS-3 for industrial applications | |
| RU2816892C2 (ru) | Процесс с вертикальным пробковым потоком для биоконверсии с использованием микроорганизмов | |
| KR20200101382A (ko) | 생물-전환을 위한 세로의 플러그-흐름 공정 | |
| CN108251309B (zh) | 一种菌剂及其在降解玉米赤霉烯酮中的应用 | |
| EP3481960B1 (en) | Vertical plug-flow process for simultaneous production of ethanol and a fermented, solid transformation product of the substrate | |
| Kannika et al. | Enhanced production rate of probiotic Enterococcus faecium A028 by repeated batch solid-state fermentation and its survival under hot air drying with cell-protective agents | |
| Petruláková et al. | Evaluation of legumes as a substrate for probiotic strain Lactobacillus rhamnosus GG | |
| RU2817795C2 (ru) | Процесс с вертикальным потоком для биоконверсии биомассы, включающей ферменты | |
| Kumar et al. | Effect of different concentrations of thermoprotectant on microencapsulation of Lactobacillus rhamnosus GG by spray-drying, and its effect on physicochemical properties and viability. | |
| dos Santos Wanderley et al. | Microencapsulation of Yarrowia lipolytica: cell viability and application in vitro ruminant diets | |
| Dangang et al. | Effects of Lactococcus lactis sp. on nutritional value of formulated non-dairy complementary foods from Irish Potato, Mungbean, Red Kidney Bean and Papaya | |
| Tominaga et al. | Lactic acid fermentation of saccharified solution from rice flour | |
| Faksakul et al. | Drying kinetics model of fermented soybean meal using hot air-drying | |
| Tasminto et al. | Effect of purple sweet potato levels (Ipomoea batatas L.) carbohydrate sources on fermentation kinetics and lactic acid production by Lactobacillus paracasei | |
| Epishkina et al. | NOVEL CEREAL-BASED BEVERAGES FERMENTED WITH PROBIOTIC STRAIN Lactobacillus plantarum 8-RA-3 | |
| Wirunpan et al. | Agriculture and Natural Resources | |
| Karetkin et al. | Submerged Heterogeneous Fermentation of Lactic Acid Bacteria | |
| Lomthong et al. | Drying Kinetics Model of Fermented Soybean Meal Using Hot Air-Drying |