用于从乳清或糖蜜获得蛋白质的方法技术

本发明专利技术涉及获得蛋白质浓缩物的方法，包括采用马克斯克鲁维酵母使乳清的乳糖成分或任何可发酵的甜味液体发酵。

Method for obtaining protein from whey or molasses

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从乳清或糖蜜获得蛋白质的方法专利技术目的根据本文件公开的本专利技术的目的是保护用于发酵乳糖和糖蜜以获得单细胞生物质的方法，所公开的方法允许获得用于在食品工业中的应用的50％至90％的范围内的高蛋白值的产品。背景生物技术是跨学科的应用科学分支，其将化学、生物学、生物化学、工程学和微生物学结合在一起以克服实际问题，包括优化成本和产量。生物技术的主要目标之一是改善对大量农业来源有机废物的处理和使用，试图寻找将这些污染源转化为从经济和工业角度来看有用的衍生材料的替代方法。致力于解决此问题的生物技术的最重要切入点之一是使用微生物作为工业过程的一部分，其中将廉价的或工业废弃底物用作选定微生物的能源，以合成新的商业价值化合物。许多是通过废弃底物的生物技术利用获得的衍生有机化合物。一些以微生物代谢活动的终产物或中间产物的形式获得，其被分泌在培养基中或在细胞之后工业提取(甲醇、甲烷、乙醇、B族复合维生素、乳酸和谷氨酸、类胡萝卜素、木糖醇等)。还可行的是产品本身就是微生物生物质，并构成高蛋白质含量的食物来源。在十九世纪末期，首先在纯作物中分离出用于食品生产(面包店、制备酒精饮品、乳制品工业等)的微生物。这种发展迅速导致人们对某些微生物、其活动及其产物(例如氨基酸、维生素、醇等)之间的关系有了更好的了解。当前，随着生物技术的巨大进步，微生物正越来越多地取代传统的方法，例如生产酶和维生素。这个领域引起了极大的兴趣，因为在不久的将来，随着人口迅速增长，但土壤和牲畜却没有增加，我们将发现缺少用于人类和动物饲料的蛋白质的问题。解决这一问题的可能性之一是可以满足全球某些饲养需求的微生物。可能地，微生物最重要的潜在用途不是作为整体饮食，而是作为维生素蛋白质补充剂。寻找获得用于人类和动物使用的富含维生素、氨基酸和微量元素的蛋白质产品的可能性是当前的关注点。可以为此目的实现的选择是微生物的作物，例如使用富含乳清或富碳水化合物的液体作为作物培养基。以这种方式，使用富含发酵所必需的基本元素的乳清组合物，进而有助于解决由于其高生物需氧量或生化需氧量(BOD)而产生其成分的生态问题。为了获得这种产品，需要选择使用存在的碳水化合物例如乳糖(乳清的主要成分)作为其生长的碳源的微生物。在这些情况下，由于其组成和特征，最常见的选择是酵母。世界人口的增长以及源自世界、尤其是中国和印度的繁荣的最佳饮食抑制了地球：估计到2050年，现今生产的作物和食物将翻一番。从1900年到2050年，仅150年墨西哥的人口就从0.113亿增加至1.75亿；世界人口从20亿增加到90亿，从目前的70亿再增加20亿。农业和畜牧业是造成地球污染的主要原因，而不是工厂和汽车。直到现在，我们相信人类在其生产粮食方面面临的巨大成本：全球变暖、温室气体排放、水储备的高消耗、生物多样性的损失以及由于泄漏而对河流和湖泊的污染。当前的生产模式应受到限制，以防止会导致生态灭绝的无序增长。使食物翻倍以养活人类的需要要求改变食物范式并且尊重环境。在全球70亿人口中，有34％(24亿)是贫困的，并且大部分食物匮乏。在墨西哥，食物的费用为每人每天45美元。这样，一个四口之家每月仅在食物上花费5,400.00美元。国家统计和地理研究所(INEGI/ENIEH)2012年的研究确定每个家庭的月收入：·DecilI：2,332美元·DecilII：3,931美元·DecilIII：5,244美元这表明DecylI和II省略了1或2次食物，而DecylIII的所有收入均用于食物。换句话说，3500万墨西哥人每天都在与饥饿作斗争。改变生产方式(利用生物技术)并生产出大量质量优良、价格低廉的高营养食品似乎是一个很好的选择。传统的生产方式无助于养活人类的目的，并将继续成为世界污染的主要问题，是食品工业的重要组成部分，产生含有高碳水化合物水平的残留物，将有机废物倒入下水道并对环境造成严重污染。这种废物产生难闻的气味，导致严重的疾病并损害土壤的肥力和水的质量。根据尼尔森(Nielsen)2015年的报告，对高蛋白产品的需求将继续增长，迄今为止，市场报道，购买者的第三方正在积极寻找高蛋白产品。饮食中较难获得的宏量营养素之一是蛋白质(蛋白质是进食中最昂贵的元素，因为其由动物来源的食物和某些蔬菜提供的)。工业过程倾向于用具有较低成本的碳水化合物和脂肪代替这种宏量成分，从而达到拟仿产品价格。结果是热量的摄入，不利于均衡饮食。表1.蛋白质缺乏对婴儿发育的影响FAO建议每千克体重摄入0.8到1.2克蛋白质。蛋白质是所有生物的细胞中发挥多种功能的物质。它们构成了组织基本结构的一部分，维持了细胞中所有必要的化学反应的连续且均匀地进行：·它们构成组织(肌肉、肌腱、皮肤、毛发、指甲、神经系统、生殖系统)的基本结构的一部分。·它们具有调节和代谢功能(营养素吸收，血液中氧和脂肪的运输，有毒或有害物质的失活)。·限定每个生物身份的元素，因为它们是遗传密码(DNA)结构的基础。·它们是免疫系统和识别外来生物体的系统的重要组成部分。·它们有助于将酶和营养素质转运至细胞。·它们是现代不同疾病的治疗的运载体。蛋白质是由碳、氢、氧和氮原子组成的有机大分子，也可以包含硫、磷原子，并在较小程度上包含铁、铜、镁和碘，从而将它们分组以形成被称为氨基酸的化学结构。蛋白质的变性对应于蛋白质三级结构的丧失，变性的蛋白质具有相同的非常开放的构象，并且与溶剂的相互作用最大，从而使水溶性蛋白质在变性后时不易溶于水而沉淀。变性可以通过温度变化、pH值变化而产生，并且在某些情况下可以恢复，这一过程称为复性。蛋白质的“生物学价值”是仅存在于动物来源的蛋白质中的一组必需氨基酸。其通过向人类提供所有必需氨基酸的能力来定义。蛋白质的组成与人体蛋白质的相似性越高，蛋白质的生物质量就越大。实际上，母乳是可与饮食中其它蛋白质的生物学价值相比较的模式。并非所有摄入的蛋白质都会被消化或吸收。某种蛋白质的净利用率或蛋白质净供应量是含氮量与生物体保留量之间的关系。通常，建议健康成年人每天摄入40至60克蛋白质。FAO建议每千克体重每日0.8到1.2的值。在生长、怀孕或哺乳期间增加。·在成长中，需求是成年人的两倍或三倍。·这取决于肠道、肾脏的健康状况，因为通过粪便和尿液对氮的吸收或损失程度不同。·包括消耗的蛋白质的生物学价值。表2.蛋白质功能。类型实例功能定位酶脂肪酸合成酶催化脂肪酸的合成保留卵清蛋白蛋白转运血红蛋白携带氧进入血液血液中的保护抗体阻止外来物质激素胰岛素调节葡萄糖代谢结构胶原蛋白肌腱、软骨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在充分描述了我的专利技术之后，我认为它是新颖的，因此要求保护我的专有财产，其内容 包含在以下条款中。 /n使用马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)发酵乳糖和/或糖蜜以从甜乳清、酸乳清或任何可发酵的含糖液体或高淀粉水中获得单细胞生物质的方法，其特征在于包括以下步骤：/n1.接收乳清；/n2.送至冷却压机，在那里温度降低至约4℃；/n3.将产物保存在具有恒定搅拌且约4℃的料仓中；/n4.将产物通过阀组和泵排出，以送至巴氏灭菌器平衡罐，在那里脱脂并在85℃的温度下保持约15秒；/n5.将产物送至超滤膜平衡罐；/n6.将渗透物送至储罐，并通过进料管线向所述储罐添加50％w/v营养素；/n7.将来自所述储罐的产物通过泵送至罐，并且从阀组送至板式交换器平衡罐，以使产物在85℃的温度下保持1分钟，然后将温度降至约40℃；/n8.将产物送至发酵罐，在那里设备准备好控制待注入的空气体积，其必须保持在每升糖稀释液约1.5升空气的比例，pH为在5.6至4.6的范围内，搅拌保持在约200rpm，温度为在39℃至41℃的范围内，并且通过添加二氧化硅来控制泡沫的产生，将培养基用磷酸溶液酸化，以及用50％的氢氧化钠溶液碱化；/n9.将产物通过泵送至倾析器或通过喷嘴的离心机中，以便将产物分离为生物质和澄清物；/n10.将澄清物送至储罐，从其中将等同于约5％生产体积泵送至平衡桶，其余部分储存用于其最后的纳滤和反渗透处理以回收水；/n11.澄清化所产生的生物质通过泵送至肺罐，通过用六偏磷酸钠(1g/升)缓冲的水溶液稀释以除去碳水化合物；/n12. I.-将溶液通过泵送至通过倾析或通过喷嘴的离心机分离，从其中将生物质通过泵送至第一酶处理，并且将澄清物送至纳滤和反渗透处理；/n13..在酶处理罐中，将生物质稀释至10％总固体含量，通过板式交换器并将温度升至约68℃；/n14.一旦达到稀释，将pH升高至6.8，使其保持一小时，完成此之后，将其利用泵通过板式交换器并且将温度升至约80℃，通过添加氢氧化钠将pH值调节至8.0，对于每千克溶解在10％水中的基于干重的生物质添加1.5g颗粒中性纤维素酶，保持15分钟；/n15.将溶液通过泵送至通过倾析或通过喷嘴的离心机分离，并且将生物质通过泵送至第二酶处理，并且将澄清物送至蛋白化肉汤罐储存，其中具有3％的总固体含量；/n16.在第二酶处理罐中，将生物质稀释至10％总固体含量，通过板式交换器以将温度升至约60℃；/n17.一旦达到稀释，将pH升高至6.8，保持一小时，完成后，通过泵通过板式交换器以将温度升至80℃，通过添加氢氧化钠将pH值调节至8.0，对于每千克溶解在10％水中的基于干重的生物质，添加1.5g颗粒中性纤维素酶和浓碱性蛋白酶，从而保持15分钟；/n18..-将溶液通过泵送至通过倾析或通过喷嘴的离心机分离，并且将生物质通过泵送至第二酶处理，并且将澄清物送至蛋白化肉汤罐储存，其含有2.8％的总固体；/n19.在第三酶处理罐中将生物质稀释至10％的总固体含量，通过板式交换器使温度升至60℃；/n20.一旦达到稀释，用磷酸将pH降至4.5持续1小时，完成后，通过泵通过板式交换器以将温度升至80℃，通过添加氢氧化钠将pH值调节至8.0，对于每千克基于干重的生物质添加1.5g浓纤维素酶AL2X，保持15分钟；/n21.将溶液通过泵送至通过倾析或通过喷嘴的离心机分离，并且将生物质通过泵送至收集容器，并且将澄清物送至蛋白化肉汤罐储存；/n22.在储罐中，核实固体和蛋白质的含量，适当地用氢氧化钠或磷酸将pH调节在6.8至7.0，并保持搅拌；然后将其送至膜过滤系统以去除盐并增加蛋白质含量；/n-将其通过泵送至超滤系统；/n23.将截留物送至肺罐，在那里核实蛋白质、碳水化合物、盐含量和pH，立即进行纳滤；/n24.下一步是进行电渗析，同时除去核酸，并且在此阶段进行巴氏灭菌，一旦完成，将其送至蒸发处理；/n25..-将浓缩产物在160℃至最高180℃的入口温度和60℃至80℃的出口温度下进行喷雾干燥；/n26.-最终装袋并储存；/n27.-在超滤和纳滤系统中，将截留物通过泵送至肺罐，在那里保持蒸发，在此阶段通过板交换在60℃加热，将渗透物送至肺罐，以能够与其余的生物质澄清液和生物质洗涤水一起积累，以便稍后送至超滤和反渗透。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170616 MX MX/a/2017/0080261.在充分描述了我的发明之后，我认为它是新颖的，因此要求保护我的专有财产，其内容
包含在以下条款中。
使用马克斯克鲁维酵母(Kluyveromycesmarxianus)发酵乳糖和/或糖蜜以从甜乳清、酸乳清或任何可发酵的含糖液体或高淀粉水中获得单细胞生物质的方法，其特征在于包括以下步骤：
1.接收乳清；
2.送至冷却压机，在那里温度降低至约4℃；
3.将产物保存在具有恒定搅拌且约4℃的料仓中；
4.将产物通过阀组和泵排出，以送至巴氏灭菌器平衡罐，在那里脱脂并在85℃的温度下保持约15秒；
5.将产物送至超滤膜平衡罐；
6.将渗透物送至储罐，并通过进料管线向所述储罐添加50％w/v营养素；
7.将来自所述储罐的产物通过泵送至罐，并且从阀组送至板式交换器平衡罐，以使产物在85℃的温度下保持1分钟，然后将温度降至约40℃；
8.将产物送至发酵罐，在那里设备准备好控制待注入的空气体积，其必须保持在每升糖稀释液约1.5升空气的比例，pH为在5.6至4.6的范围内，搅拌保持在约200rpm，温度为在39℃至41℃的范围内，并且通过添加二氧化硅来控制泡沫的产生，将培养基用磷酸溶液酸化，以及用50％的氢氧化钠溶液碱化；
9.将产物通过泵送至倾析器或通过喷嘴的离心机中，以便将产物分离为生物质和澄清物；
10.将澄清物送至储罐，从其中将等同于约5％生产体积泵送至平衡桶，其余部分储存用于其最后的纳滤和反渗透处理以回收水；
11.澄清化所产生的生物质通过泵送至肺罐，通过用六偏磷酸钠(1g/升)缓冲的水溶液稀释以除去碳水化合物；
12.I.-将溶液通过泵送至通过倾析或通过喷嘴的离心机分离，从其中将生物质通过泵送至第一酶处理，并且将澄清物送至纳滤和反渗透处理；
13..在酶处理罐中，将生物质稀释至10％总固体含量，通过板式交换器并将温度升至约68℃；
14.一旦达到稀释，将pH升高至6.8，使其保持一小时，完成此之后，将其利用泵通过板式交换器并且将温度升至约80℃，通过添加氢氧化钠将pH值调节至8.0，对于每千克溶解在10％水中的基于干重的生物质添加1.5g颗粒中性纤维素酶，保持15分钟；
15.将溶液通过泵送至通过倾析或通过喷嘴的离心机分离，并且将生物质通过泵送至第二酶处理，并且将澄清物送至蛋白化肉汤罐储存，其中具有3％的总固体含量；
16.在第二酶处理罐中，将生物质稀释至10％总固体含量，通过板式交换器以将温度升至约60℃；
17.一旦达到稀释，将pH升高至6.8，保持一小时，完成后，通过泵通过板式交换器以将温度升至80℃，通过添加氢氧化钠将pH值调节至8.0，对于每千克溶解在10％水中的基于干重的生物质，添加1.5g颗粒中性纤维素酶和浓碱性蛋白酶，从而保持15分钟；
18..-将溶液通过泵送至通过倾析或通过喷嘴的离心机分离，并且将生物质通过泵送至第二酶处理，并且将澄清物送至蛋白化肉汤罐储存，其含有2.8％的总固体；
19.在第三酶处理罐中将生物质稀释至10％的总固体含量，通过板式交换器使温度升至60℃；
20.一旦达到稀释，用磷酸将pH降至4.5持续1小时，完成后，通过泵通过板式交换器以将温度升至80℃，通过添加氢氧化钠将pH值调节至8.0，对于每千克基于干重的生物质添加1.5g浓纤维素酶AL2X，保持15分钟；
21.将溶液通过泵送至通过倾析或通过喷嘴的离心机分离，并且将生物质通过泵送至收集容器，并且将澄清物送至蛋白化肉汤罐储存；
22.在储罐中，核实固体和蛋白质的含量，适当地用氢氧化钠或磷酸将pH调节在6.8至7.0，并保持搅拌；然后将其送至膜过滤系统以去除盐并增加蛋白质含量；
-将其通过泵送至超滤系统；
23.将截留物送至肺罐，在那里核实蛋白质、碳水化合物、盐含量和pH，立即进行纳滤；
24.下一步是进行电渗析，同时除去核酸，并且在此阶段进行巴氏灭菌，一旦完成，将其送至蒸发处理；
25..-将浓缩产物在160℃至最高180℃的入口温度和60℃至80℃的出口温度下进行喷雾干燥；
26.-最终装袋并储...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斐尔·德拉韦尔塔·贝尼特斯，
申请(专利权)人：蛋白食品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：墨西哥;MX