用于共同制备乙醇和真菌蛋白的生物方法技术

本发明专利技术涉及由碳水化合物给料(例如谷类)共同制备和分离真菌蛋白和乙醇。本发明专利技术还提供用于由碳水化合物给料共同制备真菌蛋白的发酵系统。

Biological process for the co preparation of ethanol and fungal proteins

The present invention relates to the preparation and separation of fungal proteins and ethanol from carbohydrate feed (e.g. Cereals). The present invention also provides a fermentation system for the preparation of fungal proteins by carbohydrate feeding.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于共同制备乙醇和真菌蛋白的生物方法
本专利技术涉及由碳水化合物给料(例如谷类)共同制备和分离真菌蛋白和乙醇。本专利技术还提供用于由碳水化合物给料共同制备真菌蛋白的发酵系统。
技术介绍
畜牧业满足了对肉类和乳制品的快速增长的消费者导向的需求，并且使用大约70％的用于放牧和饲料作物生产的全部全球农业用地。然而，增长的人口和对肉类和乳制品的变化的饮食偏好将会对全球农业用地产生增加的需求。生物技术为以较低环境影响更高效率地制备的肉类替代品提供了一些可能性。明显的实例是通过葡萄糖糖浆的需氧发酵制备的真菌蛋白(Quorn)。其目前作为(相对昂贵的)健康素食替代物销售。其较高的成本与精制原料(葡萄糖糖浆)的使用有关，并且高固定成本与专用适度产量的工厂的投资成本有关，并且能量成本与需氧发酵有关。家畜饲料主要包含提供大多数碳水化合物的谷类(玉米、小麦)，连同为最佳营养提高蛋白质含量的蛋白质增强物(主要来源豆粕)。大约40％的谷物用作家畜饲料。大豆的农业产率通常明显低于谷类。从谷物原料发酵通常将碳水化合物转化，剩下在蛋白质中浓缩的干酒糟及其可溶物(distillerdriedgrainswithsolubles,DDGS)残余物。其在家畜饲料中用作高蛋白质组分，然而其较低的可消化性限制了其混合比。全球生物乙醇产量超过6千万tepa，2个主要来源是谷类(尤其是转化其产量的大约40％的美国玉米)和巴西甘蔗的发酵。来自谷类(玉米/小麦)的生物乙醇的经济(排除政府激励)和环境益处是微乎其微的。存在与关于陆地使用和能源安全的食物v燃料压力有关的明显的政治问题。US4447534描述了使用酵母制备乙醇的方法，其中生长条件的控制可以增加酵母和因此的衍生自酵母的单细胞蛋白质的收率。Silva等人(WasteManagement,31(2011),108-114)描述了借助酵母菌如酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和近平滑假丝酵母(Candidaparapsilosis)使用酒精生产的残余物和用于蛋白质生产的生物乙醇的方法。单细胞蛋白形式酵母可用作用于动物饲料的补充蛋白质的来源。WO2009/079183描述了用于改善在谷粒发酵制备酒精之后残留的饲料废料产物的营养品质的方法。可以用能够将纤维素和/或半纤维素分解为一种或多种糖类并且进而使用一种或多种糖增殖的微生物将废料产物发酵。因为微生物含有蛋白质，它们的增殖用于增加废料产物的蛋白质含量。虽然描述了包括细菌、酵母菌和真菌在内的各种微生物，但是不存在在废料产物的分离中提供任何单细胞蛋白的教导。将会理想的是能够提供一种系统，其可以被调整为能够在其他材料的分离中制备真菌蛋白和乙醇二者，同时任选能够基于所需要求如普遍的经济和/或社会经济担忧而改变每种副产物的量。提供用于分离的真菌蛋白和/或乙醇的制备、任选共同制备的方法在本专利技术的目的之内。专利技术概述在第一方面中，提供一种能够由碳水化合物给料制备和分离来源于丝状真菌的真菌蛋白和乙醇的综合系统。碳水化合物给料可以是混合的或单一的给料。将根据以上理解的是，可以交换真菌蛋白和乙醇制备的顺序，以使得可以在真菌蛋白之前制备乙醇，并且反之亦然。然而，在本专利技术的优选实施方案中，首先制备真菌蛋白，接着制备乙醇。如上所述，本专利技术的方法和系统就可以制备的真菌蛋白或乙醇的量而言是综合的和可控的。通过用于获得真菌蛋白或乙醇的底物和生长条件(尤其是氧含量)的控制，可以以可控方式改变所制备的真菌蛋白或乙醇的量。因此，例如，取决于普遍的商业要求，可以改变根据本专利技术制备的真菌蛋白与乙醇的比率。这可以手动、半自动或完全自动实现。例如，在自动或半自动过程中，用户可以向用户可编程接口中指出或输入例如所需的真菌蛋白与乙醇的比率，并且之后系统可以控制底物通量和生长条件，从而实现所需的真菌蛋白与乙醇的比率。如在本文中所提及的真菌蛋白应被理解为由丝状真菌如包括Fusariumvenenatum的镰刀菌属(Fusarium)物种具体制备的单细胞蛋白的形式。单一给料可以包含多种可代谢底物，通常为一种或多种含有碳水化合物的底物。优选地，给料包含一种或多种谷物材料。本专利技术的系统可以与可能需要为真菌蛋白制备过程和乙醇制备过程提供的单独的给料的非综合系统相区别。真菌蛋白可以通过底物材料的需氧消化获得。乙醇可以通过底物材料的厌氧发酵制备，尽管任选地，可以在厌氧消化期间存在需氧消化的初期阶段从而允许能够生成乙醇的一种或多种微生物的生长。在一个实施方案中，用于在制备真菌蛋白和乙醇中使用的一种或多种微生物是不同的。在这样的实施方案中，能够制备真菌蛋白的一种或多种微生物是镰刀菌属物种，如Fusariumvenenatum并且能够制备乙醇的一种或多种微生物是酵母菌属物种，如酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)。专利技术人已经观察到，对于单一类型的微生物来说，可以能够制备真菌蛋白和之后的乙醇二者。因此，在一个实施方案中，本专利技术的综合方法采用单一类型的微生物以制备真菌蛋白和乙醇二者。这样的单一类型的微生物可以是镰刀菌属物种如F.venenatum或多个物种。在另一个方面中，提供一种用于由谷物材料共同制备真菌蛋白和乙醇的综合方法，所述方法包括下列步骤：a)提供包含一种或多种谷物材料的含水的可发酵培养液；b)用微生物使所述含水的可发酵培养液的至少一部分发酵，从而分别获得真菌蛋白或乙醇并且获得部分发酵的培养液；c)将真菌蛋白或乙醇与所述部分发酵的培养液分开/分离；d)用微生物使所述部分发酵的培养液的至少一部分任选地与未发酵的含水的可发酵培养液的一部分一起发酵，从而分别获得乙醇或真菌蛋白并且获得废发酵残余物；和e)将乙醇或真菌蛋白与所述废发酵残余物分离。所述部分发酵的培养液可以来源于已经经历了初期发酵的初期发酵培养液从而制备真菌蛋白或乙醇。部分发酵的培养液能够被发酵从而制备第二产物，即乙醇或真菌蛋白，这取决于已经首先制备了什么。将会根据以上理解的是，可以交换真菌蛋白和乙醇制备的顺序，以使得可以在真菌蛋白之前制备乙醇，并且反之亦然。然而，在本专利技术的优选实施方案中，首先制备真菌蛋白，接着制备乙醇。本专利技术的方法可以以分批、连续或半连续方式进行。所述方法还可以包括将废发酵残余物(也被称为酒糟(stillage))分开以获得湿固体级分和可溶性级分的步骤。可以将可溶性级分浓缩并且可以将所得浆液与湿固体级分合并，可以将其干燥从而获得被称为干酒糟及其可溶物(DriedDistillersGrainswithSolubles，DDGS)的物质。通常，所述一种或多种谷物材料可以包括小麦、玉米、大麦、水稻、高粱、荠麦、燕麦、黑麦等。谷物可以是食品级品质的或者事实上可以是不再适用于人类消耗的物质。可以使用前述实例中的一种，或者可以在本专利技术中采用包含两种以上类型的谷类的混合物。本专利技术并非意在限于可以采用的一种类型或多种类型的谷物，并且这可以仅取决于当时的普遍的经济因素和/或地理因素和因此的可得性因素。可以对一种或多种谷物材料进行碾磨、研磨和/或切割处理，从而将谷物材料分解为较小片段并且还可以释放可以存在于谷物中的蛋白质、糖类和其他材料中的一些。可以将分解的材料与水混合至例如170-500比50g/L的浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够由碳水化合物给料制备和分离丝状真菌蛋白和乙醇的综合方法或系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.22 GB 1418739.71.一种能够由碳水化合物给料制备和分离丝状真菌蛋白和乙醇的综合方法或系统。2.一种用于由谷物材料共同制备真菌蛋白和乙醇的综合方法或系统，所述方法包括下列步骤：a)提供包含一种或多种谷物材料的含水的可发酵培养液；b)用微生物使所述含水的可发酵培养液的至少一部分发酵，从而分别获得真菌蛋白或乙醇并且获得部分发酵的培养液；c)将真菌蛋白或乙醇与所述部分发酵的培养液分开；d)用微生物使所述部分发酵的培养液的至少一部分任选地与未发酵的含水的可发酵培养液的一部分一起发酵，从而分别获得乙醇或真菌蛋白并且获得废发酵残余物；和e)将乙醇或真菌蛋白与所述废发酵残余物分离。3.根据权利要求1或2所述的方法或系统，其中所述真菌蛋白和乙醇使用F.venenatum分别通过需氧消化和厌氧发酵制备。4.根据任一项前述权利要求所述的方法或系统，其中真菌蛋白和乙醇在2步发酵过程中制备，其中所述给料在第一步中部分转化并且其中在所述步骤中的每一个中控制运行条件以优先促成一种或另一种产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽安娜·法赞达，克雷格·约翰斯顿，布莱恩·麦克尼尔，
申请(专利权)人：斯特拉斯克莱德大学，
类型：发明
国别省市：英国,GB