在藻类中过量产生血红素的方法及由此而来的组合物技术

本发明专利技术提供了组合物及用于从过量产生血红素的藻类产生组合物的方法。还提供了使过量产生血红素的藻类生长的方法、从藻类培养物分离含血红素部分的方法以及用藻类产生的血红素制备食品的组合物和方法。本发明专利技术提供了藻株和选择过量产生血红素的藻株的方法。还提供了组合物，其包括含有由藻类产生的血红素的可食用组合物。

Method of excess heme production in algae and resultant composition

【技术实现步骤摘要】
在藻类中过量产生血红素的方法及由此而来的组合物
技术介绍
随着工业化动物农业的出现，动物肉的消费量持续增加。占迄今为止产生的温室气体的18％以上，动物农业是导致气候变化的主要原因之一。除土地使用外，动物农业还需要大量的淡水，这种资源越来越难以获取。据估计，产生一磅牛肉需要1799加仑的淡水，以及产生一磅猪肉需要576加仑的水。将其与产生1磅大豆需要216加仑的淡水或产生1磅玉米需要108加仑进行比较。产生动物肉所需的淡水强度是动物消耗的植物生长所需的水和动物将其消耗的食物转化为实际肉类的低效率的结果。为了解决动物肉消费的可持续性和伦理问题，食品工业一直在积极地尝试开发与肉制品一样的味道、触感和气味的基于植物的替代品。然而，目前许多基于植物的替代品尚未能够渗透到更大的食品和消费市场。通常，这些替代品由基于植物的材料组成，所述材料被挤压出以产生结实的质地以改善口感并随后与各种调料和香气混合形成化合物以改善这些产品的味道和气味。不幸的是，这些替代品在很大程度上吸引了已经致力于素食/素食生活方式的消费者，而不是那些习惯于吃肉的消费者。为了提高食品生态系统的可持续性，必须开发出吸引目前更喜欢肉的消费者的产品。通过产生下一代植物产品，可以大大减少动物农业产生的温室气体的贡献和水需求。最近的进展证明了使用从宿主生物中纯化的含血红素的蛋白质以使产品的味道和香气特征更接近于肉的味道和香气特征的潜力。据认为，来自含血红素的蛋白质的血红素负责赋予肉制品“肉的”的味道和香气。然而，含血红素的蛋白质的可用来源昂贵且技术上集中，限制了它们的效用。例如，已经从大豆根中提取了血红素结合蛋白、豆血红蛋白，但是这种方法证明是昂贵的，使得将它掺入肉替代品中经济上不太可行。酵母，毕赤酵母(Pichiapastoris)已经被设计成表达血红素结合蛋白，例如具有用于产生血红素分子的另外8种酶途径。该方法仍然需要在将其掺入成品之前，将血红素结合蛋白从表达宿主中纯化出来，该方法由于经济限制而限制了潜在积极影响。除了经济效益差外，该产品还经过基因改造，使其对许多消费者不太有吸引力，因为这些消费者选择食用不是基因工程的食物。
技术实现思路
为了解决与将血红素掺入到产品中的当前方法相关的经济和消费者问题，本文提供了组合物和用于从过量产生血红素的藻类产生此类组合物的方法。血红素过量产生的藻类可以在没有昂贵的纯化方法的情况下掺入成品中。本文还提供了生长血红素过量产生的藻类的方法、从藻类培养物分离含血红素部分的方法以及用藻类产生的血红素制备食品的组合物和方法。本文提供了株系和选择过量产生血红素的株系的方法。还提供了组合物，包括含有由藻类产生的血红素的可食用组合物。在一些实施方案中，所述组合物适合作为食物配料，并且包括来自过表达(即过量产生)血红素的藻类株系的制剂。在一些实施方案中，制剂是来自藻类株系的生物质。在一些实施方案中，制剂是来自藻类株系的经分层(fractionated)的生物质。在一些实施方案中，经分层的生物质是富含血红素的组分(fraction)。在一些实施方案中，富含血红素的组分也富含蛋白质。在一些实施方案中，来自过表达血红素的藻类株系的制剂是藻类培养物的细胞外组分。在一些制剂的实施方案中，将制剂从蛋白质中纯化。在一些实施方案中，来自过表达血红素的藻类株系的制剂赋予组合物红色或类似于红色的颜色。在一些实施方案中，制剂赋予组合物肉或类似肉的味道。在一些实施方案中，制剂赋予组合物肉或类似肉的质地。在一些实施方案中，该组合物用作食品中的配料。在一些实施方案中，食品是清洁的肉、经培养的肉、合成肉，基于植物的肉或基于非动物细胞的肉。在一些实施方案中，用于制剂的藻类是衣藻(Chlamydomonas)种。本文还提供了产生血红素组合物的方法。在一些实施方案中，该方法包括使藻类培养物生长，其中藻类是血红素过量产生者，并从培养物中分离血红素组合物。在一些实施方案中，藻类通过需氧发酵生长。在一些实施方案中，该方法中使用的藻类含有叶绿体。在一些实施方案中，血红素生物合成发生在叶绿体中。在本文提供的方法和组合物的一些实施方案中，藻类缺乏产生叶绿素的能力。在一些实施方案中，藻类缺乏产生功能性Mg-螯合酶的能力。在一些实施方案中，藻类缺乏功能性ChlD1、ChlD2或ChlDH基因产物。在一些实施方案中，藻类缺乏功能性光依赖性原叶绿素酸酯。在一些实施方案中，藻类缺乏功能性光非依赖性原叶绿素酸酯。在一些实施方案中，藻类缺乏功能性ChlB、ChlL或ChlN基因产物。在本文提供的方法和组合物的一些实施方案中，藻类过表达选自由以下项组成的组的基因：谷氨酰-tRNA还原酶、谷氨酰-1-半醛转氨酶、ALA脱氢酶、胆色素原脱氨酶、UPGIII合酶、UPGIII脱羧酶、CPG氧化酶、PPG氧化酶和亚铁螯合酶。在一些实施方案中，本文的方法和组合物中使用的藻类通过交配(mating)产生，并且其中衍生的株系是红色或类似于红色的颜色。在一些实施方案中，通过诱变产生藻类。在一些实施方案中，交配或诱变产生红色或类似于红色的颜色的藻类，其用于组合物和产生组合物的方法。在产生血红素组合物的方法的一些实施方案中，血红素作为藻类生物质的一部分被分离。在一些实施方案中，血红素包含在经分层的藻类生物质中。在一些实施方案中，经分层的生物质也富含蛋白质。在一些实施方案中，含血红素的组合物从藻类培养物的细胞外培养基中分离。在一些实施方案中，该方法包括将血红素组合物与藻类蛋白质分离。在一些实施方案中，组合物由缺乏类胡萝卜素的藻类产生。在用于产生血红素组合物的方法的一些实施方案中，藻类是衣藻(Chlamydomonas)种。在一些实施方案中，该藻类是莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)。在本文方法的一些实施方案中，用于该方法的血红素过表达藻类株系是通过将相同条件下在黑暗中比野生型藻类生长得更快的株系与已经表现出红色或类似于红色的颜色的株系交配而获得。在一些实施方案中，血红素过量产生者藻类是通过将缺乏类胡萝卜素的株系与表现出红色或类似于红色的颜色的株系交配而产生的株系。在一些实施方案中，通过诱变第一起始株系并选择在黑暗中比第一起始株系生长更快的第二株系来产生血红素过量产生者藻类。在一些实施方案中，通过诱变第一起始株系并选择缺乏一种或更多种类胡萝卜素的第二株系来产生血红素过量产生者藻类。本文的方法可用于提供血红素组合物，其用作食品或食物配料。在一些实施方案中，血红素组合物赋予产品或其一部分红色或类似于红色的颜色。在一些实施方案中，血红素组合物赋予产品或其一部分肉或类似肉的味道。在一些实施方案中，血红素组合物赋予产品或其一部分肉或类似肉的质地。本文的方法还可用于提供经分离的血红素(诸如通过从藻类中纯化)。在一些实施方案中，产生的组合物包括使用缺乏类胡萝卜素的藻类。本文还提供了产生含血红素的组合物的方法，其包括以下步骤：(a)在黑暗条件下培养藻类株系，其中，所述培养在黑暗中进行，其中所述株系不产生叶绿素或者减少叶绿素的产生，和(b)收集藻类培本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.适合作为食物配料的组合物，所述组合物包含来自过表达血红素的藻类株系的制剂。/n

【技术特征摘要】
20181108 US 62/757,5341.适合作为食物配料的组合物，所述组合物包含来自过表达血红素的藻类株系的制剂。


2.权利要求1所述的组合物，其中，所述制剂是来自藻类株系的生物质。


3.权利要求2所述的组合物，其中，所述制剂是来自藻类株系的经分层的生物质。


4.权利要求3所述的组合物，其中，所述经分层的生物质包含富含血红素的组分。


5.权利要求4所述的组合物，其中，所述富含血红素的组分进一步包含富含蛋白质的组分。


6.权利要求1所述的组合物，其中，所述制剂是藻类培养物的细胞外组分。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其中，所述制剂从蛋白质中纯化。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，其中，所述制剂赋予所述组合物红色或类似于红色的颜色。


9.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物，其中，所述制剂赋予所述组合物肉或类似肉的味道。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物，其中，所述制剂赋予所述组合物肉或类似肉的质地。


11.根据权利要求1-10中任一项的组合物，其中，所述藻类是衣藻属(Chlamydomonassp.)。


12.权利要求11所述的组合物，其中，所述衣藻属是莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)。


13.一种食品，所述食品包含根据权利要求1-12中任一项所述的含血红素的制剂。


14.权利要求13所述的食品，其中，所述食品包括清洁的肉、经培养的肉、合成肉、基于植物的肉或基于非动物细胞的肉。


15.一种产生血红素组合物的方法，所述方法包括：使藻类培养物生长，其中，所述藻类是血红素过量产生者；并从所述培养物中分离出血红素组合物。


16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述藻类通过需氧发酵生长。


17.权利要求15或16所述的方法，其中，所述藻类含有叶绿体。


18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其中，血红素生物合成发生在叶绿体中。


19.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，其中，所述藻类缺乏产生叶绿素的能力。


20.根据权利要求15-19中任一项所述的方法，其中，所述藻类缺乏产生功能性Mg-螯合酶的能力。


21.根据权利要求15-20中任一项所述的方法，其中，所述藻类缺乏功能性ChlD1、ChID2或ChlDH基因产物。


22.根据权利要求15-21中任一项所述的方法，其中，所述藻类缺乏功能性光依赖性原叶绿素酸酯。


23.根据权利要求15-22中任一项所述的方法，其中，所述藻类缺乏功能性光非依赖性原叶绿素酸酯。


24.根据权利要求15-23中任一项所述的方法，其中，所述藻类缺乏功能性ChlB、ChlL或ChlN基因产物。


25.根据权利要求15-24中任一项所述的方法，其中，藻类过表达选自由以下项组成的组的基因：谷氨酰-tRNA还原酶、谷氨酰-1-半醛转氨酶、ALA脱氢酶、胆色素原脱氨酶、UPGIII合酶、UPGIII脱羧酶、CPG氧化酶、PPG氧化酶和亚铁螯合酶。


26.根据权利要求15-25中任一项所述的方法，其中，所述藻类通过交配产生，并且其中，所得到的株系为红色或类似于红色的颜色。


27.根据权利要求15-26中任一项所述的方法，其中，所述藻类通过诱变产生。


28.根据权利要求15-27中任一项所述的方法，其中，所述藻类为红色或类似于红色的颜色。


29.根据权利要求15-28中任一项所述的方法，其中，经分离的血红素组合物是藻类生物质。


30.权利要求29所述的方法，其中，所述经分离的血红素组合物是经分层的藻类生物质。


31.权利要求30所述的方法，其中，所述经分离的血红素组合物是富含蛋白质的经分层藻类生物质。


32.根据权利要求15-28中任一项所述的方法，其中，从所述藻类培养物的所述细胞外培养基中分离经分离的血红素组合物。


33.根据权利要求15-32中任一项所述的方法，其中，经分离的血红素组合物从藻类蛋白质分离。


34.根据权利要求15-33中任一项所述的方法，其中，所述藻类缺乏类胡萝卜素。


35.根据权利要求15-34中任一项所述的方法，其中，所述藻类是衣藻属。


36.根据权利要求15-35中任一项所述的方法，其中，所述藻类是莱茵衣藻。


37.根据权利要求15-36中任一项所述的方法，其中，所述血红素过表达的藻类株系是通过将相同条件下在黑暗中比野生型藻类生长得更快的株系与已经表现出红色或类似于红色的颜色的株系交配而产生。


38.根据权利要求15-36中任一项所述的方法，其中，所述血红素过量产生者是通过将缺乏类胡萝卜素的株系与表现出红色或类似于红色的颜色的株系交配而产生的...

【专利技术属性】
技术研发人员：米勒·特朗，约翰·埃里克·迪顿，布劳克·麦金利·亚当斯，迈克尔·帕特里克·玛菲尔德，阿曼达·隆格，奥斯卡·冈萨雷斯，乔恩·汉森，
申请(专利权)人：特里同阿盖亚创新公司，
类型：发明
国别省市：美国;US