方法

专利名称：方法
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本发明涉及处理单细胞物质以生产具有改进的功能特性的产物的方法。具体地，本发明涉及均化单细胞物质，例如含水细菌浆的方法，其中使该物质在控制温度的条件下经受压降处理。
近来，更多关注已集中于开发可掺入人类和/或动物消耗的食物中的新蛋白来源上。现在已经提出了许多不同的含蛋白的物质，作为人类食品和动物饲料中更常规来源的蛋白如鱼粉、豆制品和血浆的替代物。这些物质包括单细胞微生物如包含高含量蛋白的真菌、酵母和细菌。这些可以通过单细胞繁殖并且已经开发了几种通过在烃或其它底物上培养单细胞微生物而制备蛋白的生物合成方法。目前应用最广的含蛋白的微生物(也称为“单细胞蛋白”)是由真菌或酵母得到的那些。
单细胞蛋白物质能够直接用在食物中，例如作为喷雾干燥的产物使用。但是，它们在人类和动物食品中的广泛应用性受到了它们的功能特性的限制。例如，这些具有很低的胶凝和乳化特性以及有限的油结合能力。
为了改进单细胞蛋白物质，特别是用于人类食品中的蛋白物质的特性，已提出了几种方法。例如，US-A-3843807(Standard Oil Company)描述了织构处理(texturizing)包含蛋白的单细胞微生物的方法，其中包含完整细胞和破碎细胞的混合物的含水酵母糊被挤出。接下来的加热和干燥步骤得到具有所需特性如咀嚼性、脆性和耐水中分散性的产物，从而使得这种产物特别适于用作人类食品添加剂，例如在香肠和汉堡包混合料中。具有改进的功能特性的单细胞蛋白也可以通过热处理含水酵母浆而得到(参见US-A-4192897，Standard Oil Company)。经热处理的产物在人类食物如色拉调料、墨西哥卷调味混合料、stroganoff调味汁(以酸奶油、肉汤、蘑菇等烹调的)和匹萨调味汁中增强了香味并且增加了光滑口感。
随着越来越多地使用含蛋白的微生物作为传统蛋白质来源的替代物，因此持续需要可供选择的改进或改变这类物质的功能特性以使得这些物质更适于用在各种食物中的方法。
现已发现单细胞蛋白的功能特性能够通过使这些物质经受均化方法而改变和/或改进，特别是经受能够使细胞破裂或破碎的机械方法，例如高压均化法，其中含蛋白的单细胞物质经历压降。所得的均化后的产物具有改进的功能特性，如在人类和动物食物中用作营养蛋白时的凝胶形成、水结合、油结合和乳化特性。
因此，一方面，本发明提供了赋予单细胞蛋白物质改进的功能特性的方法，所述方法包括均化单细胞蛋白的水浆的步骤。由这种方法生产的均化的蛋白物质形成了本发明的另一个方面。
均化可以使用任何常规的方式进行。优选，均化使用高压均化器，例如使单细胞物质经历能够实施细胞破裂的压力改变，优选压降而进行。通常，物质可以经过40MPa-120MPa(400-1200巴)的压降，更优选50MPa-110MPa(500-1100巴)，例如60MPa-100 MPa(600-1000巴)的压降。通常，压降是瞬时的。
更具体地，本发明提供了赋予单细胞蛋白物质改进的功能特性的方法，所述方法包括下列步骤(a)制备单细胞物质的含水浆液；(b)将该浆液经过能够破碎细胞的压降，例如40MPa-120MPa的压降，更优选50MPa-110MPa，例如60MPa-100MPa的压降，由此产生均化的产品；(c)任选地干燥该均化的产物。
在又一个方面中，本发明提供了已均化的单细胞蛋白物质或由单细胞物质得到的含蛋白均化物(homogenate)，优选均匀的细菌生物质。
在本发明中所使用的术语“已均化的”或“均化物”等意指已经使成为或变得均匀的任何产物，优选经历过均化方法的产物。术语“均匀的”意指细胞组分的任何基本上均一的分散体、悬浮液或乳液。一般而言，同质性程度至少60％或者更优选至少70％或80％的任何产物可以被认为是基本上均匀的。基本上均匀的分散体、悬浮液或乳液例如可以具有超过90％、优选超过95％的同质性程度。
典型地，本发明的均化法将涉及到呈可流动的含水糊或浆形式的微生物单细胞物质的处理。通常，所述形式基本上由完整细胞组成，但也可以存在一定比例的已破裂的细胞。
单细胞生物如细菌由大量的极小的细胞组成，每个细胞均包含蛋白，这些蛋白包封在细胞壁结构中。细胞壁相对较坚硬，用来提供机械支持作用。在本发明的均化过程中，微生物细胞壁被破碎，从而由该细胞结构内释放出一部分蛋白。这例如可以通过一系列对单细胞物质的加压和去除压力的操作而实现。均化可以通过对物质加高达150MPa(1500巴)的压力，优选高达140MPa(1400巴)的压力，例如高达120MPa(1200巴)的压力。但是，相信确定该方法的有效性的实际压降和典型的压降在40MPa-120MPa，更优选50MPa-110MPa，例如60MPa-100MPa的范围内。
典型地，该方法将在控制温度的条件下在工业均化器，例如可由APVRannie，Denmark得到的匀化器中进行，优选温度小于50℃，特别优选为25-50℃，例如25-35℃。
其他本领域已知的方法可以用于进行本发明的均化。例如，均化可以通过使单细胞物质经受能够使细胞壁破裂的剪切力而进行。这可以使用混合器而实现，在混合器中使物质通过一个区域，在该区域内由相对运动的表面产生剪切力作用于所述物质。一般地，剪切力将在移动的表面之间产生，例如旋转的表面和静止的表面，即如WO 99/08782中描述的转子-定子。
其他已知的用在细胞机械式破碎法中的技术例如高速球研磨法可以用于进行均化。也可以使用超声法。
可以用本发明的方法处理任何单细胞蛋白物质。但是，优选的微生物包括细菌和酵母。任何允许用在食品中的细菌或酵母都可以使用并且合适的物种可以容易地由本领域普通技术人员选择。特别优选地，用在本发明中的单细胞蛋白物质将是微生物培养物，其组成为甲烷营养型细菌，并任选混合有一种或多种异养细菌，尤其优选甲烷营养型细菌和异养型细菌的混合。用于本发明中的术语“甲烷营养型”包含任何使用甲烷或甲醇进行生长的细菌。术语“异养”用来指使用除甲烷或甲醇以外的有机底物进行生长的细菌。
方便地说，单细胞物质可以通过发酵法制得，所述方法包括将氧和合适的底物如液态或气态烃、醇或碳水化合物，例如甲烷、甲醇或天然气，以及营养矿物溶液加入包含微生物的管状反应器中。许多这类方法是本领域中已知并描述过的。
具体优选用在本发明中的是由在烃部分或天然气上发酵得到的单细胞物质。特别优选的是天然气发酵得到的单细胞蛋白。随着在发酵器中微生物浓度的增加，抽出一部分反应物或肉汤，并通过本领域公知的技术分离出微生物，所述技术例如离心和/或超滤。便利地，在这样的发酵方法中，连续地从发酵器中抽取肉汤，并且肉汤中的细胞浓度为1％-5％重量，例如约3％重量。
由两种或多种微生物得到的单细胞物质可以用本发明的方法进行处理。尽管这些可以在相同或不同的发酵器中生产，但是通常这些将在相同的发酵条件下在相同的发酵器中生产。由不同的发酵过程生产的物质可以在按照本发明的方法均化前掺混在一起。
优选的用在本发明中的细菌包括荚膜甲基球菌(Methylococcuscapsulatus)(Bath)，这是一种嗜热细菌，最初是由在Bath(England)的温泉(hotsprings)中分离出来，在The National Collections of Industrial and MarineBacteria，Aberdeen，Scotland保藏为NCIMB 11132。荚膜甲基球菌(Bath)在约45℃时生长最佳，但也可以在37℃-52℃进行生长。它是一种革兰氏阴性、非运动型球型细胞，通常成对出现。细胞内膜排列为I型甲烷营养菌特有的泡囊盘(vesicular discs)束。荚膜甲基球菌(Bath)从遗传上讲是没有已知的质粒的非常稳定的生物。它能够利用甲烷或甲醇进行生长，并且利用氨、硝酸盐或分子氮作为氮源进行蛋白合成。
其它适用于本发明的细菌包括异养细菌Alcaligenes acidovorans DB3(菌株NCIMB 12387)、强固芽孢杆菌(Bacillus firmus)DB5(菌株NCIMB13280)和短芽孢杆菌(Bacillus brevis)DB4(菌株NCIMB 13288)，其中每种在约45℃的温度时生长最佳。
A.acidovorans DB3是革兰氏阴性需氧的运动型杆菌，属于假单胞菌科，能够利用乙醇、乙酸酯、丙酸酯和丁酸酯进行生长。短芽孢杆菌DB4是革兰氏阴性的能形成芽孢的需氧杆菌，属于芽孢杆菌属，能够利用乙酸酯、D-果糖、D-甘露糖、核糖和D-塔格糖。强固芽孢杆菌DB5是革兰氏阴性的能形成芽孢的运动型需氧杆菌，属于芽孢杆菌属，能够利用乙酸酯、N-乙酰基-葡糖胺、柠檬酸酯、葡糖酸盐、D-葡萄糖、甘油和甘露醇。
合适的用在本发明方法中的酵母可以选自糖酵母属(Saccharomyces)和假丝酵母属(Candida)。
使用天然气作为唯一碳源和能源的发酵方法的一个实例描述在EP-A-306466(Dansk Bioprotein)。这个方法是以在甲烷上生长的甲烷营养细菌荚膜甲基球菌的连续发酵为基础进行的。空气或纯氧用于氧合，氨用作氮源。除了这些底物外，细菌培养物典型地还需要水、磷酸盐(例如，磷酸)和几种矿物质，可以含有镁、钙、钾、铁、铜、锌、锰、镍、钴和钼，通常以硫酸盐、氯化物或硝酸盐的形式加以利用。所有用在生产单细胞物质中的矿物质都应该是食品质量级的。
尽管天然气的组成会随着不同的产气区域而变化，但是天然气的主要组成为甲烷。通常，可以期望天然气包含约90％的甲烷、约5％的乙烷、约2％的丙烷和某些高级烃。在天然气的发酵过程中，甲烷被甲烷营养细菌氧化产生生物质和二氧化碳。甲醇、甲醛和甲酸是代谢中间产物。甲醛以及在某种程度上的二氧化碳被吸收至生物质中。但是，甲烷营养细菌不能使用包含碳-碳键的底物进行生长，并且天然气中的剩余组分，即乙烷、丙烷和某些高级烃被甲烷营养细菌氧化以生产相应的羧酸(例如，乙烷被氧化成乙酸)。这些产物能够抑制甲烷营养细菌，因此重要的是它们的浓度在生产生物质的过程中保持很低，优选低于50mg/l。解决该问题的一个方案是联合使用一种或多种能够利用甲烷营养细菌产生的代谢物的异养细菌。这种细菌也能够利用通过细胞溶胞释放到发酵肉汤中的有机物质。这一点对于避免形成泡沫很重要，而且还可以用来将培养物被不希望存在的细菌污染的危险降至最小。甲烷营养细菌和异养细菌的混合得到稳定的收率高的培养物。
在生产单细胞物质的过程中，发酵混合物的pH通常被调节为约6-7，例如至6.5±0.3。用于进行pH调节的合适的酸/碱易于由本领域普通技术人员进行选择。特别适于用在这方面的是氢氧化钠和硫酸。在发酵过程中，发酵器中的温度优选应保持在40-50℃范围内，最优选为45℃±2℃。
特别优选用在本发明中的是包含甲烷营养细菌荚膜甲基球菌(Bath)(菌株NCIMB 11132)，以及异养细菌Alcaligenes acidovorans DB3(菌株NCIMB12387)和强固芽孢杆菌DB5(菌株NCIMB 13280)的微生物培养物，任选还含有短芽孢杆菌DB4(菌株NCIMB 13288)。A.acidovorans DB3的作用是利用通过荚膜甲基球菌(Bath)由天然气中的乙烷和丙烷产生的乙酸盐和丙酸盐。A.acidovorans DB3可占所得生物质的总细胞量的高达10％，例如约6％-8％。短芽孢杆菌DB4和强固芽孢杆菌DB5的作用是利用培养基中的溶胞产物和代谢物。通常，短芽孢杆菌DB4和强固芽孢杆菌DB5在连续发酵过程中均占细胞计数的小于1％。
合适的用于制备单细胞物质的发酵器是线圈型(loop)的那些，如描述在Dansk Bioprotein的EP-A-306466、EP-A-418187和DK 1404/92中的那些，或者空气升液反应器(air-lift reactors)。具有静止搅拌器的线圈型发酵器的气力利用率高(例如高达95％)，这是因为发酵器的活塞-流特征。气体沿线圈在几个位点引入，保持与液体接触，直到它们分离进入线圈端部的顶部空间。使用2-3％生物质(基于干重)和稀释率0.02-0.50h-1，例如0.05-0.25h-1可以实现连续发酵。
其它发酵器也可以用于制备单细胞物质，这些包括管状的和搅拌槽型发酵器。
理想地是，天然气发酵制得的生物质将包含60-80％重量的粗蛋白；5-20％重量的粗脂肪；3-10％重量的灰分；3-15％重量的核酸(RNA和DNA)；10-30g/kg磷；高达350mg/kg铁；以及高达120mg/kg铜。特别优选的是，生物质将包含68-73％，例如约70％重量的粗蛋白；9-11％，例如约10％重量的粗脂肪；5-10％，例如约7％重量的灰分；8-12％，例如约10％重量的核酸(RNA和DNA)；10-25g/kg磷；高达310mg/kg铁；以及高达110mg/kg铜。所含蛋白的氨基酸谱应当在营养上有利，且其中更重要的氨基酸半胱氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、赖氨酸、色氨酸、精氨酸含量高。通常，这些的存在量可以分别是约0.7％、3.1％、5.2％、7.2％、2.5％和6.9％(以基于氨基酸总量的百分率表示)。一般地，脂肪酸将主要包含饱和的棕榈酸(约50％)和单不饱和的棕榈油酸(约36％)。产物中的矿物质通常包含高含量的磷(约1.5％重量)，钾(约0.8％重量)和镁(约0.2％重量)。
一般地，由连续发酵法得到的单细胞蛋白物质要经过离心和过滤，例如超滤，过程以在均化前除去绝大部分所存在的水并形成含水糊或浆。在离心过程中，生物质的干物料含量通常增加约2-15％重量，例如至约12％重量。超滤，可以在40-50℃，例如42-46℃实施，进一步浓缩生物质，使产物中包含10％-30％，优选15％-25％，例如15％-22％重量的单细胞物质。超滤中使用的排阻大小通常在约100000道尔顿范围内。
超滤后，通过例如将来自超滤单元的浓缩蛋白浆经过热交换器而冷却生物质，优选至10-30℃，例如至15℃，然后将其以恒定温度在缓冲槽中保留，例如1-24小时，优选5-15小时，例如5-12小时，温度为10-20℃，更优选为5-15℃，pH为5.5-6.5。
均化可以在常规的高压均化器中进行，其中细胞可以首先通过加压例如高达150MPa(150巴)的压力而破碎，然后去除均化器内部的压力。优选，应用到生物质上的总压降将在40MPa-120MPa(400-1200巴)，例如约80MPa(800巴)。压降可以是步降，即这可以包含一个或多个步骤，尽管通常将包含一个或两个步骤，优选一个步骤。当均化是通过两步进行时，优选第二步中的压降应当小于均化器中总压降的1/5，优选小于1/10，例如约1/20。均化中物质的温度应优选不超过50℃。
本发明所述的均化过程制造的产物包括，优选基本上由破碎的细胞物质组成。例如破碎的细胞物质的存在量为至少80％，优选至少90％重量。通常，该产物是相对粘稠的包含水溶性和颗粒状细胞组分的蛋白浆。尽管这可以作为添加剂直接用在食品中，但是这通常进行进一步加工以从产物中除去过量的水。对任何附加的干燥步骤的选择将取决于均化后产物中水的含量以及最终产物所需的湿度。
通常，将产物通过本领域已知的喷雾干燥技术进行进一步加工。可以使用任何常规的具有或不具有流化床单元的喷雾干燥器，例如可从APVAnhydro(Denmark)得到的3-SPD型喷雾干燥器。优选，喷雾干燥器中空气入口的温度可以是约300℃，出口温度可以是约90℃。优选，所得产物的水含量为约2-10％重量，例如6-8％重量。所得产物的通常粒径为0.1-0.5mm。
特别优选地，均化步骤后立即进行喷雾干燥。或者，可以是必须的或者也确实是需要的，在进一步加工前，储存或保持均化产物，例如储存或保持在储存或缓冲槽中。在这样的情况下，已发现储存产物的条件可以降低喷雾干燥后最终产物的胶凝特性。已均化物质的胶凝特性可以通过将其储存在低于20℃的温度和小于7的pH值，优选小于6.5的pH值，特别优选是在5.5-6.5，例如5.8-6.5的pH值范围内而保持。在这些条件下，产物可以储存高达24小时，而胶凝特性没有实质损失。
在又一个方面中，本发明因此提供了保持已均化的单细胞蛋白物质的功能特性的方法，所述方法包括在低于20℃的温度和小于约6.5的pH值时储存所述物质的步骤。
根据本发明的方法生产的产物具有特别的所需特性，从而使得这些产物特别适于用在人类和动物食品中，这些产物或者可以单独使用，或者可以与其它蛋白来源结合使用。特别地，与最初的单细胞蛋白物质相比，均化产物具有改进的功能特性，如凝胶形成、水结合、油结合和乳化特性。例如，本发明的产物当与常规的食物级产物，特别是多糖如藻酸盐和/或角叉菜聚糖(karragenates)混合时显示具有改进的凝胶形成作用。此外，改进的油结合能力在将产物与油如豆油或鱼油混合时观察到。典型地，根据本发明制得的均化产物的15％(w/w)溶液可以显示具有在1000-2000Pa范围内，例如约1500Pa的凝胶强度(弹性模数)。
在另一个方面，本发明因此提供了如本发明所描述的均化的单细胞蛋白物质作为胶凝剂、乳化剂或作为油或水的结合剂在制备食物或饲料产物中的应用。
本发明的产物特别适于用作食品中的功能蛋白，特别是在当用作动物饲料和宠物食物中的天然血浆的替代物时更是如此。当用在宠物食物中时，可以在产物中加入附加的成分，如脂肪、糖、盐、调味剂、矿物质等。然后可以将该产物制成外观和质地上类似天然肉块的大块的形式。本发明的产物具有其它的优点，即容易配制成包含所需的营养物质，这是容易被动物消化的，并且对动物而言是美味的。
本发明的产物还可以具有其它用途，作为肉制品(例如肉丸子)中增稠剂(texturant)，作为替代物代替常规用作新鲜肉中的增量剂(extender)的血浆蛋白质以增加重量和体积，作为乳化剂(例如在调味料中等)，以及在焙烤产物中以增强面团性。
当用在食品中时，均化物质的通常用量为1-10％重量，优选最高达5％重量。确切的比例将取决于物质的所需功能，并且是本领域普通技术人员能够容易确定的。通常，当用作胶凝剂时，它的存在量为高达20％重量，例如5-10％重量(基于产物的干物料含量)。
在其它的方面中，本发明因此提供了食物级产物或添加剂，例如动物饲料或宠物食物，包含本文所述的均化的单细胞物质。
在又一个方面中，本发明提供了宠物食物，包括成块的本文所述的均化的单细胞物质。
现在将结合附

图1描述本发明的优选的实施方案，其中图1示意性地表示了用于制备本发明的均化的单细胞物质中的设备。
参考图1，荚膜甲基球菌(Bath)NCIMB 11132是在发酵器1中，在铵/无机盐培养基(AMS)中、45℃、pH6.5和0.15h-1的稀释率下，通过天然气的连续发酵而制得的。每升AMS培养基中包含下列10mg NH3，75mgH3PO4·2H2O，380mg MgSO4·7H2O，100mg CaCl2·2H2O，200mg K2SO4，75mgFeSO4·7H2O，1.0mg CuSO4·5H2O，0.96mg ZnSO4·7H2O，120μg CoCl2·6H2O，48μg MnCl2·4H2O，36μg H3BO3，24μg NiCl2·6H2O和1.20μgNaMoO4·2H2O。氧是限制因子。
发酵器中填充有已在125℃热灭菌10秒的水。根据消耗调节加入不同的营养物质。在2-3％生物质(基于干重)操作进行连续发酵。
连续收集所得的单细胞物质。然后，将其经过离心机2进行离心操作，在离心机中干物料含量增加2％-15％重量。所得的含水的生物质被转移到储存罐(未显示)中进行保存，例如在5-15℃的温度下。
使用具有100000道尔顿排阻尺寸的超滤单元3将细菌生物质继续浓缩成包含15-22％重量生物质的产物。超滤中的温度通常保持在40-50℃。超滤后，通过将来自超滤单元的浓缩的蛋白浆通过热交换器(未显示)来冷却生物质，例如至10-30℃。此后，蛋白浆以恒定温度保持在缓冲槽(未显示)中。所得的产物是稳定的没有不希望存在的细菌污染物的培养物。
为了将水的使用降至最小并将废水的量减至最小，在进行短时间的热处理后，将来自离心机2和/或超滤单元3的水返回发酵器中。
细菌生物质的均化是在工业高压均化器4中进行的。来自缓冲槽的蛋白浆泵压连续通过均化器，在均化器中细胞通过加压和立即释放压力而破碎。均化器中的总压降通常为60MPa-100MPa(600-1000巴)。均化过程中，温度优选保持在低于50℃。
均化后，相对粘稠的包含水溶性和颗粒状细胞组分的蛋白浆在喷雾干燥器5中喷雾干燥。在入口空气温度为约300℃和出口温度约90℃的喷雾干燥得到水含量为6-8％重量的最终产物。
所得的均化蛋白在加热到高于60℃的温度并接下来冷却到环境温度时形成蛋白浓度为7.5-15％重量的不同凝胶。凝胶形成的合适条件包括5.7-7.0的pH值，其中pH值是通过使用浓度为50-200mmol的缓冲液如磷酸盐或柠檬酸盐缓冲液控制的。
当均化的产物与多糖如淀粉、藻酸盐和ι-和κ-角叉菜聚糖混合时，观察到改进的凝胶形成作用。向产物(7.5-15％)的pH值为5-7.5的0.1-2.0％的氯化钾水溶液中加入0.5-1.0％重量的角叉菜聚糖显著地改变了凝胶强度，表明产物和多糖之间协同增效相互作用。类似的在流变学和凝胶形成之间的协同效果已在混合该产物和各种淀粉源(用量为最终淀粉浓度的3-10％)如包含各种量的直链淀粉和支链淀粉的化学改性淀粉和纯化淀粉时观测到。
均化产物的乳化特性通过将在pH值5-7的氯化钠溶液中的蛋白(2-4％)和豆油(20-40％最终浓度)混合时得到验证。该溶液在thurrax掺混器中混合20秒，加入微流化器中在70MPa(700巴)压力下制备乳液之前，通过微流化器回收四次乳液。由均化产物制得的乳液还可以通过在混合起始物质之前加入黄原胶(例如用量为0.1-0.5％重量)而稳定化。
均化物质的油结合能力通过将该产物与浆中的油如豆油或鱼油混合而验证，例如在3ml豆油中混合0.5g均化的产物，接下来在环境温度下温育30分钟。因为吸收油，所以产物的重量会增加50-80％。
下文的非限定性实施例用来进一步说明本发明。
实施例1-制备均化的生物质在线圈型发酵器中通过在铵/无机盐培养基(AMS)中在45℃、pH6.5以及稀释率0.15h-1时，连续需氧发酵天然气而制得包含荚膜甲基球菌(Bath)(菌株NCIMB 11132)、Alcaligenes acidovorans DB3(菌株NCIMB 12387)和强固芽孢杆菌DB5(菌株NCIMB 13280)的微生物培养物。每升AMS培养基中包含下列10mg NH3，75mg H3PO4·2H2O，380mg MgSO4·7H2O，100mgCaCl2·2H2O，200mg K2SO4，75mg FeSO4·7H2O，1.0mg CuSO4·5H2O，0.96mgZnSO4·7H2O，120μg CoCl2·6H2O，48μg MnCl2·4H2O，36μg H3BO3，24μgNiCl2·6H2O和1.20μg NaMoO4·2H2O。
发酵器中填充有已在125℃热灭菌10秒的水。根据消耗调节加入不同的营养物质。在2-3％生物质(基于干重)操作进行连续发酵。
连续收集具有下列特征的单细胞物质组成(％产物中) 矿物质粗蛋白*66 磷1.0％粗脂肪 9 氯0.7％灰分 7 硫0.5％水 6 钙0.4％粗纤维 1 钾0.4％镁0.2％无N的提取物11 钠0.1％合计 100 铁200ppm
铜 90ppm锌 15ppm氨基酸(％产物中) 砷 0.05ppm赖氨酸4.3 硒 0.02ppm蛋氨酸1.9 铅 0.0002ppm胱氨酸0.4 镉 0.00002ppm苏氨酸3.1 汞 ＜0.02ppm色氨酸1.5亮氨酸5.2异亮氨酸 3.2 维生素 mg/kg缬氨酸4.2 烟酸 123酪氨酸2.8 核黄素B2 69苯丙氨酸 3.1 肌醇 28组氨酸1.7 维生素B1 11精氨酸4.1丙氨酸4.9天冬氨酸 6.2 能量 MJ/kg谷氨酸7.3 总能量 22.1甘氨酸3.4脯氨酸3.0丝氨酸2.5 其它数据合计 62.8 颜色 浅棕色味道 中性粒径 100-300ppm*基于干重粗蛋白含量约是70％生物质在工业连续离心机中以3000rpm的转速离心，接下来使用具有排阻大小为100000道尔顿的的膜进行超滤。所得的产物然后在工业均化器中(压降1000巴(100MPa)；入口温度15℃)进行均化，产生本发明的均化生物质。
实施例2-均化后生物质的特性2.1凝结/凝胶凝结测量为随着蛋白变成热变性的弹性模量(G’)的增加。这可以使用均化生物质在0.2M Na-磷酸盐(pH 7.2)中的15％(w/w)溶液而在Paar PhysicaUDS200流变仪上进行。仪器在恒定的应力(1×10-3Pa)和频率(1Hz)下测定G’，而温度的变化如下20至90℃ 10分钟90℃ 5分钟90至20℃ 5分钟20℃ 2分钟实施例1中所得产物的结果显示在附图2中。均化生物质的凝结在60-70℃时开始。随着温度增加到90℃，观察到弹性模量增加了10-20倍。而当温度保持在90℃时，弹性模量仅观察到微小增加。冷却到20℃，弹性模量再增加10倍。
2.2乳化2.2.1无稳定作用实施例1制备的均化的生物质悬浮在1.5％NaCl中，剧烈搅拌以破碎颗粒。根据需要调节pH(例如至pH 6.5)，搅拌溶液1小时。将溶液和豆油合并，使用Ytron-MS混合器MSU.G.C.AA型在全速混合3分钟，制得乳液。将乳液转移到试管中，记录油或水的分离。对于已加热的乳液，将试管浸在沸水浴中30分钟。
实施例1的均化的生物质得到稳定的不分离出油相的乳液。但是，在低粘度体系中会分出乳油(creaming)。
2.2.2有稳定作用使用黄原胶作为稳定剂。通过在环境温度下搅拌过夜而将黄原胶溶解在1.5％NaCl中。然后如2.2.1所述，使用0.5％和0.25％的黄原胶制备均化的生物质乳液。
使用黄原胶增加粘度得到没有分出乳油，保持稳定长达几个星期的乳液。加热不会破坏乳液。但是，出现均化生物质的凝结，可以观察到凝结物之间出现水分离。对于大多数乳液而言，通过轻轻搅拌，能够中断凝结模式，由此保持稳定的乳液。
稳定的均化后的生物质乳液能够在不同的pH值时制得。酸性pH值与加热联合可产生一些乳油，最可能的原因是黄原胶的分解，并因此降低了粘度。
根据本发明的均化的生物质可以产生包含多达80％油的水包油乳液。增加油的浓度至85％逆转了该乳液，得到油包水乳液。
2.3脂肪/油吸收通过悬浮0.5g的实施例1的均化的生物质在3ml豆油中，接下来在环境温度下温育超过30分钟，而测定脂肪吸收(adsorption)。在小于10μm的过滤器上过滤上述悬浮液，测量吸收到油不溶性物质上的油量(以克表示)。
测定实施例1的均化生物质和几种市售蛋白*的脂肪/油吸收，结果示于附图3中。可以看到本发明的产物比测试的其它市售蛋白更有效的结合脂肪。
(*“血浆”＝来自APC Europe的AP 820喷雾干燥的动物血浆；“鱼粉”＝来自Nordsildmel A/S的LT 3012鱼粉(fish meal)；“Soya Kons Danpro A”和“Soya Kons Danpro A-02”＝来自Central SoyaAarhus A/S的豆浓缩物)。
2.4水吸收制备实施例1的均化产物的2.5％悬浮液并剧烈混合以破碎颗粒。使用1M NaOH或1M HCl调节pH值至4、6和8，在环境温度下，再搅拌悬浮液60分钟。然后将所得的悬浮液在SS-34转子上用10,000×g离心30分钟。
倒掉上清液，通过将该管头朝下倒置10分钟而除去过量的水。测量沉淀物的湿重，然后在105℃干燥过夜。测量沉淀物的干重。
测定水吸收，或者为水不溶性沉淀物吸收的水量(以克表示)(水结合)或吸收到总蛋白上的水(以克表示)(水吸收)。结果显示在下表1中表1-水吸收
从表1中可以看出本发明的均化生物质的不溶部分吸收其重量约4-6倍的水，蛋白部分吸收其重量约2-2.5倍的水。
2.5溶解度蛋白溶解度(solubility)能够以类似于水吸收性的实验确定，但是测定的是上清液中的可溶蛋白。测定的实施例1的均化生物质和几种市售蛋白*的结果示于附图4中(*“血浆”＝来自APC Europe的AP 820喷雾干燥的动物血浆；“鱼粉”＝来自Nordsildmel A/S的LT 3012鱼粉(fish meal))。
结果显示本发明产物的溶解度取决于pH值酸性pH得到低溶解度；碱性pH得到高溶解度。在弱酸溶液中，本发明的产物的行为如同胶体颗粒并且就是这些胶体特性成为主流。
权利要求
1.赋予单细胞蛋白物质改进的功能特性的方法，所述方法包括均化单细胞蛋白的含水浆的步骤。
2.根据权利要求1的方法，其中均化是将单细胞物质经过40MPa-120MPa(400-1200巴)的总压降而进行的。
3.根据权利要求1或2的方法，还包括干燥所得的均化产物的步骤。
4.根据权利要求1的赋予单细胞蛋白物质改进的功能特性的方法，所述方法包括下列步骤(a)制备单细胞物质的含水浆液；(b)将该浆液经过40MPa-120MPa(400-1200巴)的总压降，由此产生均化的物质；(c)任选地干燥该均化的产物。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中均化是在小于50℃的温度，优选25-50℃，例如25-35℃的温度进行的。
6.根据权利要求2-5中任一项的方法，其中所述压降是步降的。
7.根据权利要求6的方法，其中所述压降是作为两步法进行的，包括其中第二步中压降小于总压降的1/5的第一步和第二步。
8.根据前述任一项权利要求的方法，其中所得的均化产物是通过喷雾干燥而干燥的。
9.根据前述任一项权利要求的方法，其中在喷雾干燥之前，均化的产物在小于20℃的温度和低于约6.5的pH值下保持在储存槽中。
10.根据前述任一项权利要求的方法，其中所述单细胞蛋白物质包含细菌或酵母。
11.根据权利要求10的方法，其中所述单细胞蛋白物质是微生物培养物，包含甲烷营养细菌，任选地结合有一种或多种异养细菌。
12.根据权利要求11的方法，其中所述微生物培养物包含甲烷营养细菌和异养细菌。
13.根据权利要求12的方法，其中所述微生物培养物包含甲烷营养细菌荚膜甲基球菌(Bath)(菌株NCIMB 11132)，以及异养细菌Alcaligenesacidovorans DB3(菌株NCIMB 12387)和强固芽孢杆菌DB5(菌株NCIMB13280)的混合物，任选还包含短芽孢杆菌DB4(菌株NCIMB 13288)。
14.根据前述任一项权利要求的方法，其中所述单细胞物质是对烃部分或天然气发酵得到的。
15.通过上述任一项权利要求得到的已均化的单细胞蛋白物质。
16.已均化的单细胞蛋白物质，例如均匀的细菌生物质。
17.根据权利要求16所述的均化的单细胞蛋白物质，包含甲烷营养细菌荚膜甲基球菌(Bath)(菌株NCIMB 11132)，以及异养细菌Alcaligenesacidovorans DB3(菌株NCIMB 12387)和强固芽孢杆菌DB5(菌株NCIMB13280)的混合物，任选还含有短芽孢杆菌DB4(菌株NCIMB 13288)。
18.食物级产物或添加剂，例如动物饲料或宠物食物，包含根据权利要求15-17中任一项的单细胞物质。
19.宠物食物，包含成块的如权利要求15-17中任一项要求保护的单细胞物质。
全文摘要
本发明提供了赋予单细胞蛋白物质改进的功能特性的方法，所述方法包括下列步骤单细胞蛋白，例如在天然气上发酵而得到的单细胞蛋白物质的水浆进行匀浆。所得已匀浆的蛋白物质具有突出的功能特性并且发现在食品的制备中具有特别的用途，例如作为胶凝剂或乳化剂使用。
文档编号C12N1/20GK1426460SQ0180514
公开日2003年6月25日 申请日期2001年2月15日 优先权日2000年2月16日
发明者阿里尔德·约翰尼森, 冈纳·克莱普, 简·拉森, 艾纳·莫恩 申请人:诺弗姆公司