[發明專利]用于使用微生物之生物轉化的垂直活塞流工藝

在審

• 申請號: 201880081601.6
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN111491523A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 萊拉·提魯普;約納坦·阿倫斯·迪科;卡特里內·維德·埃勒加德;斯蒂格·維克托·彼得森;斯文·安德烈亞斯·格勒夫
• 申請（專利權）人: 哈姆雷特蛋白質有限公司
• 主分類號: A23L11/30
• 分類號: A23L11/30;A23J1/14;A23J3/14;A23J3/16;B01J19/24;A23L33/135;A23L33/17;A23K10/12;A61K36/48;A23K10/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 鄭斌;劉振佳

本發明涉及用于產生底物之固體轉化產物的方法，其包括以下步驟：·制備生物質底物，其包含來源于大豆、油菜籽、或其混合物的碳水化合物和蛋白質性物質，所述生物質底物任選地還與來源于蠶豆、豌豆、向日葵籽、羽扇豆、谷類和/或禾本科植物的碳水化合物和蛋白質性物質混合；·將所述底物與活微生物或活微生物之組合混合，并添加水，其量提供含水量為按重量計30％至70％的初始孵育混合物和所得混合物中0.60至1.45的濕堆密度與干堆密度比值，所述活微生物或活微生物的混合物不是活酵母；·將所述初始孵育混合物在15至70℃的溫度下孵育1至240小時，并且在此之后從孵育混合物中回收濕固體轉化產物；所述方法還包括：孵育步驟在立式非攪拌式孵育罐中按照連續活塞流工藝進行，所述孵育罐具有用于所述混合物和添加劑的入口裝置和用于所述固體轉化產物的出口裝置。

技術領域

本發明涉及用于產生底物之有價值固體轉化產物的固體底物生物轉化方法，其中所述生物轉化在立式非攪拌式罐(vertical，non-agitated tank)中通過連續活塞流(plugflow)工藝通過使用一種或更多種合適的微生物進行，其中運輸由重力介導。

背景技術

需要主要可用作食品或飼料或者用作食品或飼料中成分的生物產品。這樣的產品中的基本成分是蛋白質、脂肪和碳水化合物。對于這樣的產品合適的生物質是油料作物，例如油籽、谷類和豆科作物(legumes)。基于干物質，谷類具有高至15％的蛋白質含量(例如在小麥中)，并且豆科作物具有高至40％的蛋白質含量(例如在大豆中)。

類似地，需要開發包含有機化合物(例如有機酸(例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸和琥珀酸)或醇(例如乙醇))的生物產品，所述生物產品和有機化合物可以使用微生物屬(microorganism genera)以公知的工藝以經濟有效的方式來產生，所述微生物屬產生一種或更多種有機化合物作為碳水化合物生物轉化的代謝產物。

乳酸菌屬產生有機酸，特別是乳酸和乙酸，作為其碳水化合物生物轉化的主要代謝終產物。特別地，乳酸菌屬是但不限于：乳桿菌屬(Lactobacillus)、明串珠菌屬(Leuconostoc)、片球菌屬(Pediococcus)、乳球菌屬(Lactococcus)、腸球菌屬(Enterococcus)、鏈球菌屬(Streptococcus)和魏斯氏菌屬(Weisella)。

另一些微生物屬也產生酸作為其碳水化合物生物轉化的代謝終產物。特別地，產生有機酸的這樣的屬是但不限于：產生酸的芽孢桿菌屬(Bacillus)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)、短芽孢桿菌屬(Brevibacillus)、丙酸桿菌屬(Propionibacterium)、念珠菌屬(Candida)、梭菌屬(Clostridium)和地芽孢桿菌屬(Geobacillus)。

尤其涉及來自豆科作物的豆類(pulse)和果實以及籽作為生物產品和有機酸的來源的一個普遍問題是難消化的寡糖(例如水蘇糖和棉子糖)的含量，這些寡糖當在結腸中發酵時引起氣脹和腹瀉。

本領域已知的低成本孵育方法是以低含水量進行的固體底物或固態發酵(SSF)方法。該方法由以下組成：用合適的微生物接種固體濕潤底物并在溫度控制的條件下生物轉化一段時間。

通常來說，在不攪拌的情況下將底物在平板上分批孵育；該方法的一個實例被稱為Koji方法。分批方法也使用攪拌裝置進行。

在文獻中還描述了連續SSF方法，其使用以下生物反應器：攪拌罐、轉筒和管式流動反應器。管式流動反應器的一個實例是螺旋輸送機類型。

US 4 735 724公開了一種非混合立式塔式厭氧消化器和用于通過產生甲烷的微生物來消化原料中的可生物降解部分的方法。該方法的特征在于，將液體從塔的中間面積或下部面積收回到頂部。

EP 2 453 004 B1公開了用于在封閉罐中對有機物質進行厭氧發酵并且在重力的作用下在罐中自頂向下進料的方法。該方法的特征在于，通過交替地提高產物氣體的壓力和突然釋放產物氣體的壓力來攪動發酵物質。