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真菌生物质的生产

文献发布时间:2024-01-17 01:27:33



发明领域

本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料(例如,工业和/或农业副流)生产真菌发酵培养基的方法以及相应可获得的发酵培养基,涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法以及相应可获得的真菌生物质,以及涉及可通过使用本发明的即时真菌生物质获得的基于真菌的食品。

发明背景

近年来,从动物生产食品因其不可持续性以及对动物福利的日益关注而受到关注。在气候变化的背景下,已经出现了许多基于植物的肉类替代品,目的是降低CO

使用发酵方法生产食物似乎解决了这些缺点中的几个。其使得能够更好地利用土地,因为发酵罐可以垂直地缩放并且允许在城市或村庄中在当地生产食物。此外,它们每千克产品所需要的水比植物蛋白更少,并且随着过滤和处理技术的持续发展和改进,这些水可以在该过程中再循环。本文公开了使用新型发酵方法生产作为新食品的真菌菌丝体,其中使用木质纤维素材料(例如工业和/或农业副流)作为原料至少部分地生产生长培养基以及最终产物。在这个意义上,本文所述的方法有助于努力构建循环经济,其中工业、食物和农业废物减少到最少并且资源使用到它们的最大程度。真菌发酵相对于常规植物分离物生产的另一个优点在于所获得的原材料-真菌生物质,该原材料本身已经具有期望的纤维质地并带来了平衡营养概况,不仅具有完整蛋白质,而且具有膳食纤维、维生素和微量营养素,其为消费者提供健康产品。特别地,使用从来自已知可食用蘑菇的子实体分离的菌丝体另外带来了该组特有的典型的蘑菇鲜味,在物种(例如羊肚菌、松露或双孢菇)之间稍微不同,并且使得能够生产具有非常短的成分列表的清洁且可口的产品。

DE10201410884描述了一种用于对木质素除臭的方法,该方法包括用超临界流体或超临界流体混合物提取木质纤维素底物的步骤。

DE102016110653涉及包含真菌菌丝体的食品/发酵产品。

CN101838673A公开了在补充有水稻酒糟的液体发酵培养基中发酵担子菌门(Basidomycota)家族的真菌。

CN1078872A公开了一种用于制备饮料的方法,该方法包括在发酵培养基中培养真菌,该发酵培养基除其它组分外还包括酒糟。

WO 2017/208255A1涉及通过在包含酒糟的培养基中培养来制备可食用真菌(子囊菌门(Ascomycota)的真菌)的方法。

WO2002090527A1涉及制备可食用真菌(例如镰刀菌属(Fusarium))的方法。

WO2017/181085A1公开了生产真菌菌丝体的某些方法。

WO 2019/046480A1涉及通过使丝状真菌生物垫生长来制备可食用丝状真菌制剂。

RU 2006/126554涉及基于来自酿酒厂釜馏物生产的废物在营养培养基上生产食物和饲料生物质的方法,该方法包括依序培养面包酵母酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)和可食用担子菌(例如选自包括糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus)、肺形侧耳等的组)。

US 5846787公开了用于处理含纤维素材料的方法。

Papadaki(doi:10.3390/microorganisms7070207)公开了通过使用葡萄果渣作为副流进行固态发酵和半液体发酵来培养侧耳属(肺形侧耳(P.pulmonarius)和糙皮侧耳(P.ostreatus))。

Kim Min-Keun等(《韩国真菌学杂志(Korean Journal of Mycology)》,DOI:10.4489/KJM.2012.40.1.049)公开了使用原料的热水性提取物开发用于刺芹侧耳(Pleurotus eryngii)的菌丝体培养的最佳培养基。该方法是用于生产子实体的固态发酵,其中不使用蒸汽。

Platt M.W.等(《欧洲应用微生物与生物技术杂志(Eur.J.Appl.Microbiol.Biotechnol)》,第17卷,第140-142页,1983)公开了通过糙皮侧耳“佛罗里达侧耳(florida)”增加的禾秆降解。所公开的方法是固态发酵。

Beltran-Garcia M.J.等(《墨西哥化学学会杂志(Revista de la SociedadQuimica de Mexico)》,第45卷,第77-81页,2001)公开了来自玉米秸秆的木质素降解产物显著增强担子菌蘑菇菌丝体的径向生长。

文献CN 104 446 687A公开了用于金耳(tremella aurantialba)深层发酵的某些液体培养基。注意到在该文件中公开的来自稻草的提取物不超过最终培养基的4%。

文献CN 108 203 693A公开了某些稻根霉菌(Rhizopus oryzae)种子培养基。

文献KR 2013/0057507公开了某些培养蛹虫草(Cordyceps militaris)的方法。

文献ES 2'370'215公开了真菌培养的某些手段。

文献US 3,576,720公开了从咖啡浆果废料连续生产圆酵母的某些方法。

Sidana Arushdeep等(《中国生物学杂志(Chinese Journal of Biology)》,第2014卷,第1-5页)公开了甘蔗蔗渣作为真菌培养物的潜在培养基。

文献US 9206446公开了从植物生物质的某些提取方法。

发明内容

特别期望的是利用木质纤维素材料,优选地农业和/或工业废料、本文中工业和/或农业副流的手段和方法,因为它们是成本有效的和更可持续的。进一步特别期望导致获得真菌生物质并因此获得食品的方法,该食品具有反映根据FAO定义(www.fao.org,https://en.wikipedia.org/wiki/Complete_protein)的完整蛋白的氨基酸的氨基酸组成。

进一步特别期望的是生产对其它微生物(例如细菌)的污染具有抗性的真菌生物质的方法。因此,可通过使用木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流(即废产物)获得的对细菌污染具有抗性的真菌发酵培养基是特别期望的。

本发明的目的是提供用于生产基于真菌的食品的改进手段和方法,用于从木质纤维素材料,优选地从农业和/或工业副流生产真菌发酵培养基的方法,以及用于生产用于生产基于真菌的食品的真菌生物质的方法和手段。

本文所述的问题通过下文所述的且根据权利要求书所表征的实施方案解决。

本发明概述于以下实施方案中。

在一个实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法包括:(a)水性提取至少一种工业和/或农业副流;以及(b)将(a)中获得的水性提取物与任选的至少一种用于真菌培养的营养补充物组合。

在一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,其中步骤(a)包括用蒸汽预水解的步骤,随后用液体水进行洗涤的步骤。

在另一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,其中在用蒸汽预水解期间,使木质纤维素材料与蒸汽在超过100℃的温度下,优选地在介于150℃与300℃之间的温度下,更优选地在介于160℃与180℃之间的温度下、甚至更优选地在约170℃的温度下接触至多20分钟的时间,优选地介于5分钟与15分钟之间的时间,更优选地介于7.5分钟与15分钟之间的时间。

在另一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,其中用蒸汽预水解后的木质纤维素材料优选地在50℃至100℃的温度下,更优选地在50℃至70℃的温度下、甚至更优选地在50℃至60℃的温度下用液体水洗涤。

在另一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,其中(a)用液体水在介于10巴与220巴之间的压力和介于90℃与374℃之间的温度下进行介于10分钟与200分钟之间的时间。

在另一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,其中(a)用水在介于2.0与12.0之间,优选地介于3.0与10.0之间,更优选地介于4.0与8.0之间,最优选地介于5.0与8.0之间的pH下进行。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法还包括在步骤(b)之前加工在(a)中获得的水性提取物的步骤,如下:

i.优选地通过絮凝或通过用CO

ii.任选地,优选地通过使用特别是选自碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、蛋白酶K和胰蛋白酶的蛋白水解酶,以介于0.01%与5%(w/w)之间的浓度和/或在介于15℃与100℃之间的温度和/或持续介于0.5小时与96小时之间的时间水解i.中获得的蛋白质;

iii.任选地使用半纤维素酶将存在于i.的产物中的C5多糖水解成单糖,特别是木糖和/或阿拉伯糖;以及

iv.将步骤ii.和/或iii.的产物进一步用于步骤(b)中。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,其中(a)包括以下步骤:

(a1)在介于90℃与374℃之间,优选地介于100℃与220℃之间,更优选地介于110℃与180℃之间的温度下,用任选地补充有浓度介于0.1%w/w与1.0%w/w之间的NaOH的水提取该工业和/或农业副流持续介于10分钟至200分钟之间的时间;以及

(a2)在介于120℃与220℃之间,优选地介于120℃与190℃之间的温度下用水提取工业和/或农业副流持续介于5分钟与150分钟之间的时间。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,其中存在于在(a1)中获得的水性提取物中的蛋白质优选地通过絮凝或通过用CO沉淀

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法还包括其中在步骤(b)之前水解存在于在步骤(a1)中获得的水性提取物中的蛋白质的步骤。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法还包括其中在步骤(b)之前任选地使用半纤维素酶将存在于在(a2)中获得的水性提取物中的C5多糖进一步水解成单糖的步骤。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,其中特别是选自木聚糖酶、β-糖苷酶、α-阿拉伯呋喃糖苷酶、α-葡糖醛酸糖苷酶和β-木糖苷酶的半纤维素酶以介于0.01%与5%(w/w)之间的浓度和/或在介于15℃与100℃之间的温度下和/或持续介于0.5小时与96小时之间的时间使用。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法还包括用纤维素酶酶促水解在(a)中获得的固体木质纤维素残余物以及从固体残余物中分离水解的液体产物的步骤(a')。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,其中(a')在介于15℃与100℃之间的温度下,优选地在介于40℃与80℃之间的温度下,和/或在介于3.0与8.0之间的pH下,和/或持续介于10小时与200小时之间的时间进行。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,其中该工业和/或农业副流是固体副流,其中优选地该固体副流选自废谷物、谷麸、棉花、棉籽壳、蔗渣、可可壳、可可、可可荚;棉花和来自向日葵、花生、榛子、棕榈油、橄榄的榨油饼;来自坚果、草和叶废料的壳和皮;木屑、咖啡渣、咖啡皮、咖啡银皮、来自大豆行业的副产物如大豆浆(“豆渣”)和/或油菜籽。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法还包括在步骤(a)之前使用超临界CO

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法还包括在步骤(b)之前除去存在于(a)的水性提取物中和/或任选地存在于(a')的液体产物中的毒性化合物(诸如糠醛和/或羟甲基糠醛)的步骤。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法还包括回收步骤(a')的固体木质素残余物的步骤。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,其中在步骤(b)中进一步补充根据本发明获得的蛋白组合物。

在另一个实施方案中,本发明涉及根据用于从至少一种木质纤维素材料,优选地本发明的工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法获得的蛋白组合物。

在另一个实施方案中,本发明涉及在用于从至少一种木质纤维素材料,优选地本发明的工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法中获得的真菌发酵培养基。

在一个特定实施方案中,本发明涉及真菌发酵培养基,该真菌发酵培养基进一步补充有一种或多种氮源,特别是选自氨、脲、酵母提取物、麦芽提取物、玉米浆和蛋白胨,和/或补充有一种或多种碳源,特别是选自葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、木糖、半乳糖、右旋糖、甘油和糖蜜,和/或补充有痕量元素和/或维生素。

在另一个特定实施方案中,本发明涉及进一步加工成干燥形式的真菌发酵培养基。

在另一个实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,该方法包括:

(a)将本发明的pH调整的真菌发酵培养基提供给适于使真菌菌丝体生长的发酵罐;

(b)培养真菌菌丝体;以及

(c)收回并浓缩真菌生物质以实现介于2%-100%之间的干真菌物质含量。

在一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,其中步骤(b)在介于15℃与40℃之间的温度和/或在介于3.0与8.5之间的pH和/或持续介于12小时与240小时之间的时间进行。

在另一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,其中该至少一种真菌菌株是可食用真菌。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,其中该至少一种真菌菌株选自担子菌门和子囊菌门。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,其中该至少一种真菌菌株选自盘菌亚门(Pezizomycotina)和伞菌亚门(Agaromycotina)。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,其中该至少一种真菌菌株选自盘菌纲(Peziomycetes)、伞菌纲(Agaricomycetes)和粪壳菌纲(Sordariomycetes)。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,其中该至少一种真菌菌株选自盘菌目(Pezizales)、牛肝菌目(Boletales)、鸡油菌目(Cantharellales)、伞菌目(Agaricales)、多孔菌目(Polyporales)、红菇目(Russulales)、木耳目(Auriculariales)、粪壳菌目(Sordoriales)和肉座菌目(Hypocreales)。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,其中该至少一种真菌菌株选自羊肚菌科(Morchellaceae)、块菌科(Tuberaceae)、侧耳科(Pleurotaceae)、伞菌科(Agaricaceae)、小皮伞科(Marasmiaceae)、鸡油菌科(Cantharellaceae)、齿菌科(Hydnaceae)、牛肝菌科(Boletaceae)、亚灰树花菌科(Meripilaceae)、多孔菌科(Polyporaceae)、球盖菇科(Strophariaceae)、离褶伞科(离褶伞科)、口蘑科(Tricholomataceae)、类脐菇科(Omphalotaceae)、泡头菌科(Physalacriaceae)、裂褶菌科(Schizophyllaceae)、硬皮马勃科(Sclerodermataceae)、灵芝科(Ganodermataceae)、绣球菌科(Sparassidaceae)、猴头菌科(Hericiaceae)、刺孢多孔菌科(Bondarzewiaceae)、虫草科(Cordycipitaceae)、木耳科(Auriculariaceae)、粪壳科(Sordoriaceae)、丛赤壳科(Nectriaceae)和牛舌菌科(Fistulinaceae)。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,其中该至少一种真菌菌株是肺形侧耳、糙皮侧耳、金顶侧耳(P.citrinopileatus)或桃红侧耳(P.salmoneostramineus)。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵来生产真菌生物质的方法,其中该至少一种真菌菌株是宽圆羊肚菌(M.esculenta)、黑脉羊肚菌(M.angusticeps)或小羊肚菌(M.deliciosa)。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,其中该至少一种真菌菌株是镶片镰刀菌(F.venenatum)、粗糙丛赤壳菌(N.crassa)或中间丛赤壳菌(N.intermedia)。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,其中深层发酵作为分批、补料分批或连续过程操作。

在又一个特定实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,其中共发酵超过一种真菌菌株。

在另一个实施方案中,本发明涉及根据通过本发明的至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法生产的真菌生物质。

在一个特定实施方案中,本发明涉及根据通过本发明的至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法生产的真菌生物质,其中该真菌菌株选自侧耳科,特别是其中该真菌菌株是肺形侧耳、糙皮侧耳、金顶侧耳或桃红侧耳。

在另一个特定实施方案中,本发明涉及根据通过本发明的至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法生产的真菌生物质,其中该真菌菌株选自羊肚菌科,特别地其中该真菌菌株是宽圆羊肚菌、黑脉羊肚菌或小羊肚菌。

在另一个实施方案中,本发明涉及本发明的真菌生物质在生产基于真菌的食品中的用途。

在一个特定实施方案中,本发明涉及本发明的真菌生物质在生产基于真菌的食品中的用途,其中根据本发明回收的固体木质素残余物进一步用于生产基于真菌的食品。

在另一个特定实施方案中,本发明涉及本发明的真菌生物质在生产基于真菌的食品中的用途,其中根据用于从本发明的至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法回收的固体木质素残余物在进一步用于生产基于真菌的食品之前,例如通过碾磨和/或通过研磨进一步经加工。

在另一个特定实施方案中,本发明涉及本发明的真菌生物质在生产基于真菌的食品中的用途,其中根据用于从本发明的至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法回收的蛋白组合物用于制备基于真菌的食品。

在另一个实施方案中,本发明涉及使用本发明的真菌生物质制备的基于真菌的食品。

在一个特定实施方案中,本发明涉及使用本发明的真菌生物质制备的基于真菌的食品,其中根据用于从本发明的至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法回收的固体木质素残余物用于制备基于真菌的食品。

在一个特定实施方案中,本发明涉及使用本发明的真菌生物质制备的基于真菌的食品,其中根据用于从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法回收的蛋白组合物用于制备基于真菌的食品。

C5多糖在本文中定义为包含C5糖的多糖。

C5多糖级分在本文中定义为优选地至少50%含量的C5糖(其可作为单体存在和/或包含在寡糖和/或多糖中),如理解为C5糖与总糖含量的重量/重量比,更优选地至少65%含量的C5糖。C5糖或戊糖在本文中理解为具有五个碳原子的糖。注意到C5多糖级分可含有其它糖,特别是C6糖(具有6个碳原子的糖,也称为己糖)作为单体和/或包含在多糖和/或寡糖中。

C5复合多糖级分涉及如本文所定义的C5多糖级分,其中至少50%,优选地至少60%,更优选地至少70%,甚至更优选地80%、甚至更优选地至少90%的该C5糖呈多糖和/或寡糖的形式。

多糖在本文中应理解为包含超过1个通过糖苷键彼此连接的糖部分的分子。如本文所用,优选地寡糖是指具有2至20个糖部分的多糖。优选地,多糖具有至少21个糖部分。

食物或饲料产品在本文中定义为适于口服消费的任何产品,优选地食物、饲料、饮料或食物或饲料的补充物。因此,食物或饲料产品应优选地具有其所针对的动物物种可接受的味道。供人类消费的食品优选地具有令人愉快的味道。令人愉快的味道可以例如由测试小组确定。如本领域技术人员所理解的,根据饲料或食品所针对的动物,其将具有不同的形式。

如本文所理解的,功能性食物定义为超出简单营养之外并且具有至少一种特定靶向作用以改善宿主的健康和/或幸福和/或预防宿主的病理状态的任何食物。

如本文所理解的,菌丝体是指从自蘑菇子实体或自真菌的营养部分分离的细胞生长的菌丝团(或生物质)。

包含单糖的多糖:多糖据说包含单糖,其中该单糖共价连接以形成该多糖。水解多糖将产生形成游离形式的该多糖的单糖。多糖的单糖含量因此可通过水解多糖并测量单个单糖的存在来测定。通过测定整个混合物的单糖含量来测定多糖混合物的单糖含量。

如本文所用的术语“多肽”涵盖蛋白质、肽和多肽,其中该蛋白质、肽或多肽可经或可未经翻译后修饰。翻译后修饰可以是例如磷酸化、甲基化、糖基化。

严重程度因子(也称为Ro)在本文中定义为:

其中t

附图说明

图1:用本发明的真菌发酵培养基进行的污染实验的概述。

图2:由通过在参照培养基和根据本发明的培养基上使肺形侧耳的生物质生长而获得的菌丝体制备的肉丸的比较。两个肉丸的配方是相同的;区别仅在于制备中使用的菌丝体。

图3:在一步热提取和两步热提取之后的木质纤维素材料的比较。左侧是当仅热处理一次时酶促水解后的材料,右侧是当预处理两次时水解的材料。我们可以清楚地看到,已预处理两次的材料更“粉末状”,而对于另一种材料,植物材料的纤维结构仍然非常清楚。预处理两次的材料的颜色(更深)也显示我们提取了更多,并且“仅”剩余木质素(非常深)。

图4:该图概述了比较从在根据本发明的方法从废谷物获得的培养基上生长的菌丝体获得的肉丸与从参照培养基获得的肉丸的感觉小组资料。

图5:该图显示热处理的严重程度与来自获得的提取物的蛋白质中赖氨酸和天冬氨酸以及天冬酰胺的百分比之间的关系。该严重程度可用于设定提取物中某些氨基酸的浓度,并因此设定在由此产生的培养基中的浓度。这使得能够产生用于生产设计的真菌生物质的设计的提取物。

具体实施方式

在一个实施方案中,本发明涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法。该方法包括以下步骤:(a)水性提取至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流;以及(b)将(a)中获得的水性提取物与任选的至少一种用于真菌培养的营养补充物组合。

该至少一种木质纤维素材料在本文中优选地定义为包含干植物物质的材料。优选地,该木质纤维素材料包括纤维素、半纤维素和木质素。优选地,该至少一种木质纤维素材料是如本文所定义的至少一种工业和/或农业副流。进一步优选地,该木质纤维素材料优选地为固体。

木质纤维素材料的示例包括废谷物、谷麸、棉花、棉籽壳、蔗渣、可可壳、可可、可可荚;棉花和来自向日葵、花生、榛子、棕榈油、橄榄的榨油饼;来自坚果、草和叶废料的壳和皮;木屑、咖啡渣、咖啡皮、咖啡银皮、油菜籽和来自大豆工业的副产物如大豆浆(“豆渣”)。

该至少一种工业和/或农业副流没有特别限制并且可以是本领域技术人员已知的任何工业和/或农业副流。优选地,该至少一种工业和/或农业副流是指一种工业和/或农业副流。优选地,该工业和/或农业副流是固体副流。如本文所定义,术语固体副流涉及不能作为液体处理(例如不能泵送)的任何副流,这与可作为液体处理并且例如可在不施加机械力的情况下流动的液体副流(例如糖蜜或酒糟)相反。固体副流的非限制性示例在下文中给出。进一步优选地,固体副流选自废谷物、谷麸、棉花、棉籽壳、蔗渣、可可壳、可可、可可荚;棉花和来自向日葵、花生、榛子、棕榈油、橄榄的榨油饼;来自坚果、草和叶废料的壳和皮;木屑、咖啡渣、咖啡皮、咖啡银皮、油菜籽和/或来自大豆工业的副产物如大豆浆(“豆渣”)。甚至更优选地,固体副流是废谷物。

该至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流也可以指超过一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流。例如,它可以指两种、三种、四种或更多种木质纤维素材料,例如工业和/或农业副流。优选地,该至少一种木质纤维素材料,优选地该至少一种工业和/或农业副流包括废谷物。更优选地,该至少一种木质纤维素材料,优选地该至少一种工业和/或农业副流是废谷物。

在本文中,废谷物优选地理解为酿造工业的剩余物或副产物。优选地,废谷物是在捣碎步骤后剩余的材料,并且具有优选地介于10%与30%之间的干物质含量。然而,如本文所述的干物质含量不意味着是限制性的,因为本领域技术人员明了,干物质含量可在例如通过压制、通过干燥或通过本领域技术人员已知的其它方法的预加工中增加。此外,在本发明的范围内还可使用源自其它工业的废谷物(例如作为食料生产的副产品可获得的废谷物)。

应注意,根据所使用的工业和/或农业副流,可获得具有不同性质的提取物和真菌发酵培养基。

本发明人已经令人惊讶地发现,当在培养基的制备中如本文所述使用木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流时,使用在该培养基上生长的生物质制得的所得食品的味道、营养概况或颜色得到改善。

在另一个优选的实施方案中,至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流是可可壳。可可壳在本文中应理解为可可粉生产的剩余物,并且这种材料通常是干燥的(即材料中至少90%的干物质或干生物质)。其包含包围可可豆的壳。当应用本发明的方法、特别是从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法时,可可壳可用于食品生产过程,尽管存在重金属污染使得干粉不适于食品应用的技术偏见。

如本文所用的木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流可优选地经历热和/或机械预处理,优选地在经受如上定义的步骤(a)之前。热和/或机械预处理步骤的目的是提高随后的提取步骤(也称为(a))的效率。

因此,在机械预处理中,将木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流切碎或以其它方式分解成较小的片。该步骤是本领域技术人员已知的,并且基于原料的干物质选择使用的设备和精确的程序。例如,珠磨机、针磨机或导致原料粒度减小的任何其它种类的机械处理可用于本发明的方法中。

此外,因此,使木质纤维素材料,优选地如本文所用的工业和/或农业副流与蒸汽,即与水在超过100℃的温度和超过1巴的压力下接触。该步骤也可称为热预处理步骤,或用蒸汽预水解。

优选地,根据本发明的如本文所定义的木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流经历如上文所定义的用蒸汽预水解。优选地,木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流与蒸汽在超过100℃的温度下,优选地在介于150℃与300℃之间的温度下,更优选地在介于160℃与180℃之间的温度下,甚至更优选地在约170℃的温度下接触至多20分钟的时间,优选地介于5分钟与15分钟之间的时间,更优选地介于7.5分钟与15分钟之间的时间。

优选地,用蒸汽预水解的步骤可在用于生产本发明的真菌发酵培养基的方法的步骤(a)之前进行。然而,还优选的是用于生产根据本发明的真菌发酵培养基的方法的实施方案,其中如上文所定义的用蒸汽的预水解包括在该方法的步骤(a)中。

任选地,如本文所用的木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流可根据选自以下的方法经历预处理:洗涤、溶剂提取、溶剂溶胀、粉碎、碾磨、蒸汽预处理、爆炸性蒸汽预处理、稀酸预处理、热水预处理、碱性预处理、石灰预处理、湿氧化、湿爆炸、氨纤维爆炸、有机溶剂预处理、生物预处理、氨渗滤、超声、电穿孔、微波、超临界CO

任选地,在步骤(a)之前,除去存在于木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流中的水。该步骤优选地在本发明方法的实施方案中进行,其中该至少一种工业和/或农业副流不是废谷物。该方法是本领域技术人员已知的,并且可例如通过使用螺旋压力机(或任何其它合适的压力机)压制副流来进行。替代地,可例如通过使用流化床干燥器干燥木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流。对流烘箱也可用于此目的。优选地,在本发明的方法中,如此获得的水被丢弃并且不进一步用于本发明的方法中。然而,可将其回收并用于洗涤先前经受用蒸汽进行热预水解的材料。

优选地,在步骤(a)之前,木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流可经历脂质提取。可根据本领域技术人员已知的任何方法从木质纤维素材料,优选地从工业和/或农业副流中除去脂质。优选地,如DE10201410884中所述,可通过用超临界CO

根据用于从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法包括水性提取至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流的步骤(a)。在本文中,水性提取优选地理解为用液体水提取。在本发明的方法中,温度和压力优选地选择为使得水呈液态,尽管在某些情况下温度超过100℃。本领域技术人员能够基于水的相图确定是否满足该位置。

如本文所理解的,水性提取至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流的步骤(a)在本领域技术人员已知的合适反应器中进行。将至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流以优选地介于5%与70%重量/体积(w/v)之间,优选地介于10%与55%(w/v)之间的固体载量装载到该反应器中,并用水,优选地用液体水处理。如本文所理解的固体载量定义为干固体副流(所装载的材料)的重量与完全反应体积(包括用于提取的水和至少一种固体副流)的比率,并且优选地以百分比表示。装载材料的重量在本文中应理解为干重。本发明中所需的固体载量取决于所装载的材料和反应器特性。如本领域技术人员所理解的,所装载的材料的量优选地不应影响反应器内部的搅拌和热传递。它还取决于必须回收的液体提取物的量以及其组成。如本文所理解的,反应器可优选地装载至多55%w/v的干木质纤维素生物质(也称为干固体副流)。应注意,在某些实施方案中,替代地,反应器可优选地装载有湿木质纤维素生物质。如本领域技术人员已知的,优选的载量取决于材料,即木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流。例如,废谷物的优选载量为5%至35%,更优选地约10%至20%,而可可壳的优选载量为40%至50%。如本领域技术人员进一步已知的,优选的载量取决于反应器的类型和装载的材料(即副流的类型及其加工)。例如,具有机械搅拌的反应器能够处理比具有磁力搅拌的反应器更高的载量。

如果用蒸汽进行预水解,则反应器仅需要装载木质纤维素材料(例如工业和/或农业副流)。优选地,装载反应器使得对于在用蒸汽预水解之后的洗涤步骤计算如上文所定义的优选固体载量。在本文中应理解,用蒸汽预水解和随后的洗涤步骤(用液体水洗涤)优选地在同一反应器中进行。

优选地,在如本文所述的水性提取步骤中使用的水在介于2巴与220巴之间,更优选地介于10巴与220巴之间的压力下。甚至更优选地,如本文所述的水性提取步骤中使用的水在介于10巴与50巴之间的压力下。甚至更优选地,如本文所述的水性提取步骤中使用的水在介于40巴与50巴之间的压力下。

优选地,如本文所定义的用蒸汽预水解在介于1巴与20巴之间,更优选地介于1巴与10巴之间的压力下进行。如果木质纤维素材料是废谷物,则用蒸汽预水解的蒸汽压力优选地介于4巴与15巴之间。

优选地,如本文所述的水性提取步骤中使用的水在介于90℃与374℃之间的温度下。更优选地,如本文所述的水性提取步骤中使用的水在介于100℃与350℃之间的温度下。甚至更优选地,如本文所述的水性提取步骤中使用的水在介于100℃与250℃之间的温度下。

在某些实施方案中,其中提取在超过180℃的温度下进行,在这些条件下形成的糠醛需要除去并且根据本领域技术人员已知的方法除去。

在一个优选的实施方案中,如本文所述的水性提取步骤中使用的水在介于140℃与180℃之间的温度,和/或介于20巴与50巴之间,优选地介于35巴与50巴之间,更优选地介于40巴与50巴之间的压力下。优选地,提取进行介于10分钟与60分钟之间的时间。注意到,这些条件特别适合于其中至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流是废谷物的实施方案。还注意到,在这些条件下没有观察到糠醛的产生。

在另一个优选的实施方案中,如本文所述的水性提取步骤中使用的水在介于100℃与140℃之间的温度和/或介于2巴与25巴之间的压力下。优选地,提取进行介于10分钟与90分钟之间的时间。注意到,这些条件特别适合于其中至少一种工业和/或农业副流是废可可壳的实施方案。还注意到,在这些条件下没有观察到糠醛的产生。

在本发明的方法中,该至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流的水性提取优选地进行介于10分钟与200分钟之间的时间。更优选地,该至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流的水性提取进行介于10分钟与120分钟之间的时间。最优选地,该至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流的水性提取进行介于10分钟与60分钟之间的时间。优选地,用于提取的水维持呈液体形式。

特别优选的是将用蒸汽预水解与用液体水进行的提取/洗涤步骤组合的提取方法。优选地,木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流与蒸汽在超过100℃的温度下,优选地在介于150℃与300℃之间的温度下,更优选地在介于160℃与180℃之间的温度下,甚至更优选地在约170℃的温度下接触至多20分钟的时间,优选地介于5分钟与15分钟之间的时间,更优选地介于7.5分钟与15分钟之间的时间。然后,将如此处理的固体优选地在50℃至100℃的温度下,更优选地在50℃至70℃的温度下,甚至更优选地在50℃至60℃的温度下用液体水洗涤。在该过程中,优选地在步骤(a)中产生单一提取物。优选地,该提取物是用液体水洗涤的结果,如上文所述。优选地,如本文所定义的洗涤步骤进行介于5分钟与60分钟之间的时间。

优选地,如本文所述的步骤(a)仅包括如上文所述用蒸汽预水解,以及如上文所述用液体水洗涤。

在本发明的一个实施方案中,用于用蒸汽预水解的水可包含稀酸,例如不超过1%w/w的该酸。特别合适的是0.2%w/w或0.4%w/w的H

在本发明的某些实施方案中,步骤(a)可包括如上文所述用蒸汽预水解、如上文所述用液体水洗涤以及用蒸汽预水解的第二步骤,当要进行木质纤维素残余物的进一步加工时,优选地进行该第二步骤(关于第二预水解步骤的效果,也参见图3)。

根据本发明,设定提取条件,特别是提取的温度、压力和时间,使得在水性提取中回收优选地至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%或至少80%的包含在木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流中的糖。优选地,设定提取的时间以及提取步骤的数目,使得在水性提取中回收优选地至少40%,更优选地至少60%的包含在木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流中的C5多糖。如本领域技术人员所理解的,提取的时间可取决于另外的条件,特别是取决于所应用的反应器(特别是在可用搅拌的情况下,如本文所讨论的),以及取决于材料的具体类型(至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流)。

替代地,设定提取条件,特别是提取的温度、压力和时间,使得在水性提取中回收优选地至少10%、至少20%、至少30%、至少40%或至少50%的包含在木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流中的蛋白质。优选地,设定提取的时间以及提取步骤的数目,使得在水性提取中回收优选地至少10%,优选地至少20%,更优选地至少30%的包含在木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流中的蛋白质。

优选地,根据本发明的木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流的水性提取的步骤(a)是在介于2.0与12.0之间,优选地3.0与10.0之间,更优选地4.0与8.0之间,甚至更优选地5.0与8.0之间的pH下用水进行。如本文所理解的,pH值是在1.0巴的压力和25℃的温度下测量,即使提取本身是在如本文所公开的不同条件下进行。优选地,在水与至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流接触之前调整pH。本文还应理解,优选地避免如本文所述向水中添加酸或碱至超过1%的最终浓度。

在用于从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法中,该至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流的水性提取的步骤(a)还可包括超过一个提取步骤。在这种情况下,产生超过一种提取物。优选地,步骤(a)可包括两个提取步骤,在本文中称为(a1)和(a2)。优选地首先进行步骤(a1),其后进行步骤(a2)。

优选地,步骤(a1)包括在介于90℃至374℃之间,更优选地介于100℃与220℃之间,甚至更优选地介于110℃与180℃之间的温度下用水提取木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流。优选地,步骤(a1)包括在介于2巴与220巴之间的压力,更优选地在介于6巴与35巴之间的压力,甚至更优选地在介于20巴与35巴之间的压力下用水提取木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流。步骤(a1)优选地进行介于10分钟与200分钟之间的时间,更优选地介于10分钟与60分钟之间的时间。优选地,本文的水补充有浓度介于0.1%w/w与1.0%w/w之间的NaOH。

在步骤(a1)中获得的提取物、特别是其中水补充有NaOH的提取物优选地含有从木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流提取的蛋白质。在步骤(a1)中获得的提取物也可称为富含蛋白质的提取物。优选地,步骤(a1)中获得的提取物中的蛋白质含量为至少5g/L。通过本领域技术人员已知的任何合适的分离技术将该提取物从木质纤维素材料,优选地固体工业和/或农业副流(其应理解为提取后该材料的剩余物)中分离。优选地,沉降式离心机用于此目的。在该步骤中进一步产生固体残余物,即木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流,其已经经历根据步骤(a1)的水性提取。这种固体产物也可称为固体木质纤维素残余物。

优选地,在步骤(a1)中获得的该提取物包括C5糖作为如本文所定义的(复合)C5多糖。优选地,至少50%的C5糖呈多糖形式,更优选地至少60%的C5糖呈多糖形式,甚至更优选地至少70%的C5糖呈多糖形式,甚至更优选地至少80%的C5糖呈多糖形式,甚至更优选地至少90%的C5糖呈多糖形式。

可进一步加工步骤(a1)中获得的水性提取物。任选地,通过本领域技术人员已知的技术将步骤(a1)中获得的水性提取物与固体残余物分离。任选地,优选地在分离后存在于在(a1)中获得的水性提取物中的蛋白质可通过使用本领域技术人员已知的技术来分离。优选地,存在于在(a1)中获得的水性提取物中的蛋白质可通过絮凝或通过用CO

替代地,本发明的用于从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法可进一步包括其中在步骤(b)之前水解存在于在(a1)中获得的水性提取物中的蛋白质的步骤。为此,将在(a1)中获得的提取物进一步用蛋白水解酶(蛋白酶、肽酶)处理以产生包含氨基酸和/或肽的提取物。水解的时间取决于所期望的产物组成。

在本发明的某些实施方案中,所获得的固体蛋白质产物或包含蛋白质和/或氨基酸和/或肽的提取物可以特别是通过蒸发经浓缩,或者它可经干燥(例如它可经冷冻干燥)以除去过量的液体并且使得产物适于长期储存。

已经根据步骤(a1)经历水性提取的固体残余物、即木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流,优选地废谷物优选地经受如本文所定义的步骤(a2)。优选地,步骤(a2)包括在介于120℃与220℃之间,更优选地介于130℃与200℃之间的温度下用水提取木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流。优选地,步骤(a2)包括在介于1.25巴与220巴之间的压力下,优选地在介于2巴与220巴之间的压力下,更优选地在介于6巴与35巴之间的压力下,甚至更优选地在介于20巴与35巴之间的压力下用水提取木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流。步骤(a1)优选地进行介于5分钟与200分钟之间的时间,优选地介于10分钟与200分钟之间的时间,更优选地介于10分钟与100分钟之间的时间。

如本文所理解的,优选地进行步骤(a2)以制备用于有效水解的纤维素结构。

步骤(a2)中获得的提取物含有从木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流中提取的C5多糖。步骤(a2)中获得的提取物也可称为C5-复合多糖级分。优选地,该级分包含C5糖作为如本文所定义的(复合)C5多糖。优选地,至少50%的C5糖呈多糖形式,更优选地至少60%的C5糖呈多糖形式,甚至更优选地至少70%的C5糖呈多糖形式,甚至更优选地至少80%的C5糖呈多糖形式,甚至更优选地至少90%的C5糖呈多糖形式。通过本领域技术人员已知的任何合适的分离技术将该提取物从固体木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流(优选地从其在提取过程之后的剩余物)中分离。优选地,沉降式离心机用于此目的。如所理解的,提取过程后的该剩余物通常主要由木质素组成。

用于从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法可任选地进一步包括其中在步骤(b)之前任选地使用半纤维素酶将存在于在(a2)中获得的水性提取物中的C5多糖进一步水解成单糖的步骤。如本文所公开的,特别是选自木聚糖酶、β-糖苷酶、α-阿拉伯呋喃糖苷酶、α-葡糖醛酸糖苷酶和β-木糖苷酶的半纤维素酶,以介于0.01%与5%(w/w)之间的浓度和/或在介于15℃与100℃之间的温度下和/或持续介于0.5小时与96小时之间的时间使用。

如本领域技术人员所理解的,如此制备的提取物将不再包含C5多糖,并且C5糖将优选地以水解形式(优选地大部分作为单糖)存在。

如本文所公开的,本发明的用于从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法的步骤(a)可包括以下步骤:

(a1)在介于90℃与374℃之间,优选地介于100℃与220℃之间,更优选地介于100℃与180℃之间的温度下,用任选地补充有浓度介于0.1%w/w与1.0%w/w的NaOH的水提取木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流持续介于5分钟与200分钟之间的时间,优选地介于10分钟至200分钟之间的时间;以及

(a2)在介于120℃与220℃之间,优选地介于130℃与200℃之间的温度下用水提取木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流持续介于5分钟与150分钟之间的时间。

如本领域技术人员已知的,提取条件也可通过严重程度因子来提及和描述。因此,优选地,本发明的用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法的步骤(a)可包括以下步骤:

(a1)用任选地补充有浓度介于0.1%w/w与1.0%w/w之间的NaOH的水提取木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流,优选地,其中提取的温度和时间对应于介于0.7与10.4之间,优选地介于1.0与5.8之间,更优选地介于1.0与4.7之间的严重程度因子,以及

(a2)用水提取木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流,优选地,其中提取的温度和时间对应于介于1.3与5.7之间,优选地介于1.6与5.1之间的严重程度因子。

通过将本发明方法的步骤(a)如本文所定义以两个步骤(a1)和(a2)进行,与单步骤提取相比,C5多糖的回收得到改善。优选地,回收至少15%的如本文所定义的C5多糖。此外,减少了不期望的糠醛的产生。

本发明人已经证明,通过如本文所公开将步骤(a)以两个步骤(a1)和(a2)进行,其后任选的酶促水解步骤的效率得到改善。相应地,图3显示了单次和双重热预处理步骤之后的材料的比较。

在某些实施方案中,水性提取至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流的步骤(a)可分成几个步骤。构成本发明方法的步骤(a)的每个步骤均可如本文所述进行。如提取领域的技术人员已知的,增加构成步骤(a)的步骤的数目可导致增加的提取产率,其在本文中优选地理解为在该过程中回收的多糖和/或回收的蛋白质的更高的总量。在步骤(a')的酶处理之后,多糖回收率的增加也可导致更清洁和更纯的木质素产物。此外,当将一个提取步骤(a)分成几个步骤时,包括糠醛和/或羟甲基糠醛的毒性物质的产生显著减少。

如上所述,可避免糠醛和/或羟甲基糠醛和/或其它不期望的化合物的不期望的存在。此外,不期望的糠醛和/或羟甲基糠醛和/或其它不期望的化合物可例如通过气体汽提、通过异共沸蒸馏或通过液-液提取来除去。任选地,可回收糠醛并用于其它工业应用。

本发明进一步涉及用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法还包括在步骤(b)之前加工在(a)中获得的水性提取物的步骤。

在步骤(b)之前加工在(a)中获得的水性提取物(其在本文中被理解为任选步骤)可优选地包括从(a)的水性提取物中分离蛋白质。适合于该目的并且本领域技术人员已知的任何分离方法可用于本发明的方法中。优选地,优选地通过絮凝或通过用CO

优选地,在生产根据本发明的真菌发酵培养基的方法中,不从提取物、即该方法的产物中分离蛋白质。本发明人已发现将如本文所定义的蛋白质作为氮源保持在培养基中是有益的。如本文所理解的,蛋白质可包括氨基酸、肽和/或蛋白质。

分离蛋白质后,如此获得的溶液含有C5多糖。蛋白质分离后存在于溶液中的C5多糖(优选地呈复合物形式)可任选地至少部分水解为单糖。优选地,半纤维素酶用于此目的。优选地,如本文所公开的,特别是选自木聚糖酶、β-糖苷酶、α-阿拉伯呋喃糖苷酶、α-葡糖醛酸糖苷酶和β-木糖苷酶的半纤维素酶,以介于0.01%与5%(w/w)之间的浓度和/或在介于15℃与100℃之间的温度下和/或持续介于0.5小时与96小时之间的时间使用。在本文中获得的单糖包括木糖和/或阿拉伯糖。如此获得的溶液可任选地进一步用于本发明方法的步骤(b)中。本发明的范围内还包括使用化学试剂的水解,例如通过使用浓度优选地至多0.1M的酸(例如HCl),或通过使用浓度优选地至多0.1M的碱(例如NaOH)。

除了如本文公开的步骤(a)中获得的提取物之外,固体木质纤维素残余物作为提取产物保留。根据本发明,在(a)中获得的固体木质纤维素残余物可进一步用于本发明的方法中或可被丢弃。因此,优选地,本发明的用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法可进一步包括用纤维素酶酶促水解在(a)中获得的固体木质纤维素残余物以及从固体残余物中分离水解的液体产物的步骤(a')。因此,将木素纤维素残余物装载到第二反应器中(优选地以介于5%w/w与50%w/w之间的载量),该木素纤维素残余物在第二反应器中用纤维素酶促水解。优选地,步骤(a')在介于15℃与100℃之间的温度下,更优选地在介于40℃与80℃之间的温度下进行。优选地,步骤(a')在介于3.0与8.0之间的pH下,更优选地在介于4.0与7.0之间的pH下进行。优选地,步骤(a')进行介于10分钟与200小时之间的时间。

用于从本发明的至少一种木质纤维素材料,优选地从至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法可任选地进一步包括回收步骤(a')的固体木质素残余物的步骤。如本文所定义的固体木质素残余物(或固体木质纤维素残余物)可通过使用本领域技术人员已知的方法,例如通过使用沉降式离心机从提取物中分离。

如本领域技术人员已知的,在提取过程期间,特别是在升高温度下的提取过程期间形成的某些化合物对真菌发酵培养基的性能是有害的。此类化合物包括糠醛和/或羟甲基糠醛,并且可统称为毒性化合物。如本文所公开的,通过将步骤(a)以超过一个步骤、例如以步骤(a1)和(a2)进行,如本文所公开的,温度可被控制并保持较低,使得可最小化或避免毒性化合物(如糠醛和/或羟甲基糠醛)的形成。替代地,用于从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种本发明的工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法可优选地进一步包括在本发明方法的步骤(b)之前除去存在于(a)的水性提取物中和/或任选存在于(a')的液体产物中的毒性化合物的步骤。除去毒性糠醛的方法是本领域技术人员已知的。

进一步注意到,使用蒸汽预水解还减少了毒性化合物(如糠醛)的产生,因为这些毒性化合物是挥发性化合物并且用蒸汽被除去。

水性提取步骤(a)可通过本领域技术人员已知的任何技术方法进行。例如,水性提取步骤(或每个步骤)可以分批过程进行。然而,优选地,本发明方法的水性提取步骤(a)以连续提取过程进行,如本领域技术人员已知的。在一个优选的实施方案中,如本文所定义的液体水用于提取包含C5多糖(优选地C5-复合多糖级分)和蛋白质的级分,任选地向其中加入如本文所定义的酶以将多糖至少部分水解成单糖。

如本文所理解的,在本发明方法的步骤(a)中可获得的水性提取物包含C5多糖(优选地呈复合物形式)和蛋白质。

本发明的用于从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法任选地进一步包括步骤(b),其中进一步补充根据本发明获得的步骤(a)的水性提取物。根据本发明获得的步骤(a)的水性提取物可进一步补充有氮源、碳源、痕量元素、维生素和/或蛋白组合物。如本文所定义的氮源优选地选自氨、脲、酵母提取物、麦芽提取物、玉米浆和蛋白胨。更优选地,氮源是氨和/或脲。碳源优选地选自葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、木糖、半乳糖、右旋糖、甘油和糖蜜,更优选地碳源是葡萄糖。如本文所定义的痕量元素可包括例如铁(III)盐、铜(II)盐、锌盐、锰(II)盐、钼盐和/或钴(II)盐。如本文所定义的维生素优选地包括有益于真菌在根据本发明的方法可获得的培养基上生长的维生素,例如叶酸、核黄素、泛酸或生物素。蛋白组合物可进一步用于补充本发明(a)的水性提取物。优选地,优选地通过絮凝或通过用CO

优选地,根据步骤(b),不向步骤(a)的提取物中添加另外的碳源。进一步优选地,根据步骤(b),步骤(a)的提取物优选地补充有至少一种氮源,如上文所述。

优选地,在步骤(a)中获得的提取物占步骤(b)的最终产物的至少50%,更优选地至少70%,甚至更优选地至少90%。应理解,优选地,%值是指在步骤(a)的提取物和步骤(b)的最终产物的水除去之后剩余固体的w/w%。

如本文所理解的,本发明方法的步骤(b)的产物可进一步经加工。任选地,可通过例如喷雾干燥、转鼓式干燥、带式干燥或冷冻干燥除去步骤(b)的产物中所含的水,从而产生干燥的真菌发酵培养基,如本领域技术人员已知的,该干燥的真菌发酵培养基可具有改善的贮存时间。任选地,在本发明方法的范围内,可将本发明的真菌发酵培养基进一步灭菌或巴氏灭菌。任选地,可根据本发明方法获得的真菌发酵培养基可进一步补充例如盐(优选地氯化钠、硝酸钠、硫酸镁、氯化钙、碳酸钙、氯化铵、磷酸氢二铵、硫酸铵、磷酸钾、磷酸二钠和/或磷酸一钠)、抗生素或水。如本文所用的水优选地用于优化培养基中各组分的浓度。

进一步优选地,可优选地通过添加缓冲剂将在本发明的用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法中可获得的真菌发酵培养基的pH设定为期望的值。本发明特别有用的是柠檬酸盐或磷酸盐缓冲液系统。此外,在发酵罐中,可通过添加适当量的脲、NaOH、氨、硫酸、磷酸或盐酸来调整pH。

然而,应当提及的是,在某些实施方案中,在本发明的用于从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法的步骤(a)之后获得的真菌发酵培养基适合于支持真菌发酵并且可在没有其它步骤,优选地也没有步骤(b)的情况下使用。

因此,来自本发明的至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流的真菌发酵培养基优选地在添加固体氮源后使用,如步骤(b)中所定义。

在另一个实施方案中,本发明涉及在本发明的用于从至少一种木质纤维素材料,优选地至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法中可获得的真菌发酵培养基。在本发明的用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法中可获得的本发明的真菌发酵培养基可任选地进一步包括氮源、碳源、痕量元素、维生素和/或蛋白组合物。如本文所定义的氮源优选地选自氨、脲、酵母提取物、麦芽提取物、玉米浆和蛋白胨。更优选地,氮源是氨和/或脲。碳源优选地选自葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、木糖、半乳糖、右旋糖、甘油和糖蜜,更优选地碳源是葡萄糖或木糖。如本文所定义的痕量元素可包括例如铁(III)盐、铜(II)盐、锌盐、锰(II)盐、钼盐和/或钴(II)盐。如本文所定义的维生素优选地包括有益于真菌在可根据如本文所定义的本发明方法获得的培养基上生长的维生素。

优选地,本发明的真菌发酵培养基包括C5多糖。优选地,C5多糖占该培养基中所有糖的至少50%w/w,更优选地,C5多糖占该培养基中所有糖的至少65%w/w,甚至更优选地,C5多糖占该培养基中所有糖的至少80%w/w。这优选地适用于根据本发明制备的培养基,其中还没有进行任选的步骤(a')。

如本文所理解的,C5多糖优选地是本发明的培养基中C5糖的主要形式。C5多糖优选地占该培养基中所有C5糖的超过50%。如本文所理解的,C5多糖形式的C5糖的存在使得它们适于真菌发酵。

在某些实施方案中,C5多糖水解成单糖。优选地,根据任选的步骤(a')。在这种情况下,真菌发酵培养基包括C5糖。优选地,C5糖占该培养基中所有糖的至少10%w/w,更优选地,C5糖占该培养基中所有糖的至少20%w/w,甚至更优选地,C5糖占该培养基中所有糖的至少30%w/w。

本发明的真菌发酵培养基可任选地如本文所定义进一步经加工。特别地,在本发明的范围内,如本文所述的真菌发酵培养基可进一步加工成干燥形式。为此,可通过例如喷雾干燥、带式干燥、转鼓式干燥或冷冻干燥除去可根据本发明获得的真菌发酵培养基中所含的水,从而产生干燥的真菌发酵培养基,如本领域技术人员已知的,该干燥的真菌发酵培养基可具有改善的贮存期限。任选地,在本发明方法的范围内,本发明的真菌发酵培养基可进一步经灭菌。

如本文公开的真菌发酵培养基可用于真菌发酵。因此,如本文公开的真菌发酵培养基可用于生产本发明的真菌生物质的方法中。因此,在另一个实施方案中,本发明涉及通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法。

通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的该方法包括以下步骤:

(a)将可根据本发明的方法获得的pH调整的真菌发酵培养基提供给适于使真菌菌丝体生长的发酵罐;

(b)培养真菌菌丝体;以及

(c)收回并浓缩真菌生物质以实现介于2%-100%之间的干真菌生物质含量。

干真菌生物质还被理解为干燥后、在除去过量的水后的真菌生物质,该过量的水可在不破坏细胞的情况下除去。真菌生物质中的干真菌生物质含量定义为如本文所定义的干真菌生物质重量与步骤(c)中获得的干燥前的真菌生物质重量之间的比率。

如本文所理解的,深层发酵或深层真菌发酵定义为在液体培养基中培养真菌。如本领域技术人员已知的,深层真菌发酵的替代方案是表面真菌发酵,也称为固态真菌发酵。根据本领域技术人员已知的方法,将液体真菌发酵培养基(本文中理解为本发明的已经在溶液或悬浮液中进行了pH调整(参见下文)的真菌发酵培养基)置于封闭容器(本文中优选地发酵罐)中,该容器通常进行灭菌以杀死可能干扰真菌生长的生物体。将如本文所定义的至少一种真菌菌株的接种物引入容器(本文优选地发酵罐)中,并且至少在需氧真菌的情况下,将空气吹入容器中。容器(本文中为发酵罐)的内容物优选地根据本领域技术人员已知的方法搅拌,并且优选地可整合到发酵罐设计中。搅拌使得存在于培养基中的营养素和氧气与正在发酵的物质(本文中为至少一种真菌菌株)连续接触,并且优选地,将温度和pH控制在适于真菌的水平。在一定时间后,通常在介于1天至12天之间(此取决于发酵的类型、真菌和精确的发酵条件等)之后,可收获真菌生物质。(如本领域技术人员所指出的,本文给出的时间安排可能不一定适用于连续发酵的情况)。然而如本领域技术人员已知的,混合也可通过搅拌以外的其它方法实现,这也可影响真菌细胞的形态,以及导致真菌细胞经受剪切应力。如本文所理解的,混合方法并不意味着是限制性的,并且本领域技术人员已知的任何可应用的方法都落入本发明的范围内。

在通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法的第一步骤中,将可根据本发明的方法获得的pH调整的真菌发酵培养基提供给适于使真菌菌丝体生长的发酵罐。合适的发酵罐是本领域技术人员已知的。例如,具有用于降低剪切应力的特定搅拌器的合适搅拌罐或气升式发酵罐在本发明的范围内是有用的。真菌发酵培养基应理解为可根据本发明和本文公开的方法获得的培养基。

如本文所理解的,在本发明的某些实施方案中,真菌发酵培养基可进一步经灭菌。如本领域技术人员已知的,灭菌可通过将培养基暴露于升高的温度一定时间段来进行。通常,其在介于150℃与200℃之间的温度下进行介于30秒与10分钟之间的时间。然而,如本文所述的条件并不意味着限制本发明的范围。

在该方法的下一步骤步骤(b)中,培养真菌菌丝体。优选地,步骤(b)在介于15℃与40℃之间的温度下进行。通常,在整个过程中维持恒定的温度,如本领域技术人员已知的,该温度可选择用于特定真菌菌株的最佳生长。例如,在糙皮侧耳的情况下,步骤(b)优选地在介于25℃与30℃之间的温度下进行。进一步优选地,步骤(b)在介于3.0与8.5之间的pH下进行。培养基的pH可在本发明的真菌发酵培养基的生产方法的范围内,和/或在本发明的真菌生物质生产方法的步骤(a)的范围内调整。如本领域技术人员所理解的,pH的选择可取决于待培养的真菌菌株,或取决于待从生长中排除的潜在污染菌株。进一步优选地,步骤(b)进行介于12小时与240小时之间的时间。然而如本领域技术人员所理解的,如果步骤(b)作为连续过程进行,则其优选地不限于240小时。

如本文所理解的,生长条件(例如包括pH、真菌发酵培养基和/或温度)的选择可影响真菌菌丝体的生长、真菌细胞的代谢和/或真菌是生长为团块还是菌丝体。

在通过本发明的至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法的范围内,应理解,该至少一种真菌菌株是可食用真菌。可食用真菌在本文中应理解为可由哺乳动物(优选地人)作为食物消费而不引起任何不良反应的真菌。不良反应在本文中定义为食物中毒或会妨碍消费的不期望的味道性质。可食用真菌在本文中不限于其子实体(蘑菇),而是真菌的其它部分(例如菌丝体)也可被认为是可食用蘑菇。

在通过本发明的至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法中,该至少一种真菌菌株选自担子菌门和子囊菌门。

根据本发明,该至少一种真菌菌株可选自担子菌门。优选地,可选自担子菌门的该至少一种真菌菌株可以是选自伞菌亚门的真菌菌株。如本文所定义,选自伞菌亚门的真菌菌株可以是选自伞菌纲的真菌菌株。优选地,选自伞菌纲的真菌菌株可以是选自牛肝菌目、鸡油菌目、伞菌目、多孔菌目、红菇目和木耳目的真菌菌株。

如本文所定义,选自牛肝菌科的真菌菌株优选地是宽美味牛肝菌(B.edulis)。

在某些实施方案中,选自伞菌纲的真菌菌株可以是选自多孔菌目的真菌菌株。优选地,如本文所定义,选自多孔菌目的真菌菌株可以是选自亚灰树花菌科、多孔菌科、灵芝科、绣球菌科的真菌菌株。

如本文所定义,选自亚灰树花菌科的真菌菌株优选地为灰树花菌(G.frondosa)。如本文所定义,选自多孔菌科的真菌菌株优选地选自猪苓多孔菌(P.umbellatus)和硫磺菌(L.sulphureus)。如本文所定义,选自绣球菌科的真菌菌株优选地荷仙菇(S.crispa)。

优选地,选自伞菌纲的真菌菌株可以是选自鸡油菌目的真菌菌株。进一步优选地,选自鸡油菌目的真菌菌株可以是选自鸡油菌科和齿菌科的菌株。如本文所定义,选自鸡油菌科的菌株可以是灰喇叭菌(C.cornucopioides)或金鸡油菌(C.cibarius),优选地金鸡油菌。如本文进一步定义的,选自齿菌科的菌株可以是卷边齿耳(H.repandum)。

替代地,选自伞菌纲的真菌菌株可以是选自牛肝菌目的真菌菌株。优选地,如本文所定义,选自牛肝菌目的真菌菌株可以是选自牛肝菌科和硬皮马勃科的真菌菌株。

替代地,选自伞菌纲的真菌菌株可以是选自红菇目的真菌菌株。进一步优选地,如本文所定义,选自红菇目的真菌菌株可以是选自猴头菌科和刺孢多孔菌科的真菌菌株。优选地,选自红菇目的真菌菌株是选自猴头菌科的真菌菌株,优选地选自刺猬状猴头菌(H.erinaceus)和珊瑚状猴头菌(H.coralloides)。进一步优选地,选自刺孢多孔菌科的真菌菌株是伯克利刺孢多孔菌(B.berkeleyi)。

替代地,选自伞菌纲的真菌菌株可以是选自木耳目的真菌菌株,更优选地选自木耳科的真菌菌株。优选地,选自木耳科的真菌菌株是厚质木耳(A.auricula-judae)。

优选地,在本发明的方法中,该至少一种真菌菌株选自伞菌目。因此,选自伞菌目的至少一种真菌菌株可选自块菌科、侧耳科、伞菌科、小皮伞科、球盖菇科、离褶伞科、口蘑科、类脐菇科、泡头菌科、裂褶菌科和牛舌菌科。

如本文所定义,选自小皮伞科的真菌菌株优选地是香菇(L.edodes)。如本文进一步定义的,选自球盖菇科的真菌菌株优选地是选自茶树菇(A.aegerita)和烟色垂幕菇(H.capnoides)的真菌菌株。如本文进一步定义的,选自离褶伞科的真菌菌株优选地是印度离褶伞(C.Indica)。如本文进一步定义的,选自口蘑科的真菌菌株优选地是选自小斑玉蕈(H.tesselatus)和紫丁香蘑(C.nuda)的真菌菌株。如本文进一步定义的,选自类脐菇科的真菌菌株优选地是雷蘑(C.gigantean)。如本文进一步定义的,选自泡头菌科的真菌菌株优选地是金针菇(F.velutipes)。如本文进一步定义的,选自裂褶菌科的真菌菌株优选地是白腐菌(S.commune)。如本文进一步定义的,选自牛舌菌科的真菌菌株优选地是肝色牛舌菌(F.hepatica)。

选自伞菌目的根据本发明的至少一种真菌菌株可选自块菌科。优选地,选自块菌科的根据本发明的真菌菌株是白块菌(T.magnatum)、夏块菌(T.estivum)、钩状块菌(T.uncinatum)、印度块菌(T.indicum)、棕红块菌(T.rufum)或黑胞块菌(T.melanosporum),更优选地是黑胞块菌和白块菌。

更优选地,选自伞菌目的至少一种真菌菌株可以是选自侧耳科的真菌菌株。甚至更优选地,本发明的至少一种真菌菌株是选自肺形侧耳、糙皮侧耳、金顶侧耳和桃红侧耳,更优选地选自肺形侧耳或糙皮侧耳,最优选地肺形侧耳的真菌菌株。

根据本发明的至少一种选自伞菌目的真菌菌株可以选自伞菌科。优选地,如本文所定义的选自伞菌科的真菌菌株是双孢蘑菇(A.bisporus)或姬松茸(A.blazei),更优选地双孢蘑菇。

根据本发明,该至少一种真菌菌株可选自子囊菌门。优选地,可选自子囊菌门的该至少一种真菌菌株可以是选自盘菌亚门的真菌菌株。如本文所定义,选自盘菌亚门的真菌菌株可选自盘菌纲。优选地,在本发明的范围内,选自盘菌纲的真菌菌株可以是选自盘菌目的真菌菌株。

进一步优选地,如本发明的生产真菌生物质的方法中所定义的至少一种真菌菌株可选自盘菌目。优选地,选自盘菌目的真菌菌株可选自羊肚菌科。优选地,选自羊肚菌科的真菌菌株是宽圆羊肚菌、黑脉羊肚菌或小羊肚菌。

替代地,选自子囊菌门的至少一种真菌菌株可以是选自粪壳菌纲的真菌菌株。优选地,至少一种如本文所定义的选自粪壳菌纲的菌株可以是选自肉座菌目的真菌菌株。进一步优选地,选自肉座菌目的真菌菌株可以是选自虫草科的真菌菌株。甚至进一步优选地,选自虫草科的真菌菌株是选自蛹虫草和冬虫夏草(C.sinensis)的真菌菌株。替代地,选自肉座菌目的真菌菌株可以是优选地选自丛赤壳科的真菌菌株。进一步优选地,选自丛赤壳科的真菌菌株可以是镰刀菌属菌株。在另一个实施方案中,选自粪壳菌纲的真菌菌株可以是选自粪壳菌科的真菌菌株。进一步优选地,选自粪壳菌科的真菌菌株可以是链孢霉属(Neurospora)菌株。

如本文所公开的,在通过本发明的至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法中,该至少一种真菌菌株可选自盘菌亚门和伞菌亚门。

如本文进一步公开的,在用于通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的本发明的方法中,该至少一种真菌菌株优选地选自盘菌纲、伞菌纲和粪壳菌纲。

如本文进一步公开的,在通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的本发明方法中,该至少一种真菌菌株优选地选自盘菌目、牛肝菌目、鸡油菌目、伞菌目、多孔菌目、红菇目、木耳目、粪壳菌目和肉座菌目。

如本文进一步公开的,在通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的本发明的方法中,该至少一种真菌菌株优选地选自羊肚菌科、块菌科、侧耳科、伞菌科、小皮伞科、鸡油菌科、齿菌科、牛肝菌科、亚灰树花菌科、多孔菌科、球盖菇科、离褶伞科、口蘑科、类脐菇科、泡头菌科、裂褶菌科、硬皮马勃科、灵芝科、绣球菌科、猴头菌科、刺孢多孔菌科、虫草科、木耳科和牛舌菌科。

如本文进一步公开的,在通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的本发明方法中,该至少一种真菌菌株优选地是肺形侧耳、糙皮侧耳、金顶侧耳或桃红侧耳,甚至更优选地肺形侧耳或糙皮侧耳。

如本文进一步公开的,在通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的本发明的方法中,该至少一种真菌菌株优选地是宽圆羊肚菌、黑脉羊肚菌或小羊肚菌。

通过本发明的至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法不限于单个真菌菌株的发酵。如本文所述,共发酵超过一种真菌菌株也包括在本发明内。用于共发酵的菌株的选择取决于它们的相容性,并且可由本领域技术人员进行。

在通过本发明的至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法中,深层发酵可作为分批、补料分批或连续过程操作。这三种主要的发酵方法是本领域技术人员已知的,并且不同之处在于材料从/向发酵容器的流出和流入。

分批过程的特征在于没有材料流入发酵容器中。在分批过程中,在培养开始时提供所有营养素,而在随后的生物过程中不再添加任何营养素。在整个生物过程期间,除了气体、酸和碱之外,不添加额外的营养素。然后生物过程持续直到营养素被消耗完。该策略适用于快速实验,诸如菌株表征或营养培养基的优化。这种便利方法的缺点是生物质和产物产率是有限的。由于碳源和/或氧转移通常是限制因素,因此微生物长时间不处于指数生长期。在以分批模式运行的生物过程结束后,仅收获生物质或培养基并对其进行适当处理以获得期望的产物。从生物反应器的角度来看,该过程被清洁和灭菌步骤重复中断,并且生物质仅分阶段产生。

在补料分批过程中,可将底物、营养素和其它物质加入发酵容器中,以延长可能的培养时间或增加产率等。在培养期间进料的优点是其允许实现更高的总体产物量。在特定的生长条件下,微生物和/或细胞恒定地加倍并因此遵循指数生长曲线。因此,在某些实施方案中,进料速率也可以指数方式增加。通常,例如通过硅酮管将底物从供应瓶泵送到培养容器中。使用者可在任何时间手动设定进料(线性、指数、脉冲方式),或当满足特定条件时(诸如当达到特定生物质浓度时或当营养素耗尽时)添加营养素。补料分批过程提供了宽范围的控制策略,并且也适合于高度专门的应用。然而,它可增加加工时间并且潜在地导致通过毒性副产物的积累的抑制。

优选地,在本发明的方法中,深层发酵作为连续过程操作。在分批生长期之后,建立关于特定组分的平衡(也称为稳态)。在这些条件下,当除去新鲜培养基时,加入同样多的新鲜培养基(恒化器)。这些生物过程称为连续培养,并且当过量的营养素由于例如酸或乙醇累积或过度加热而将导致抑制时是特别适合的。该方法的其它优点包括减少的产物抑制和改善的时空产率。当除去培养基时,收获细胞,这就是流入和流出速率必须小于微生物的倍增时间的原因。替代地,细胞可以多种方式(例如,在旋转过滤器中)保留,这称为灌注。在连续过程中,与补料分批过程相比,生物反应器的时空产率甚至可以进一步改善。然而,长的培养时段也增加了污染和培养物长期变化的风险。在本发明的方法中,如本文所讨论的,由于在本发明方法的步骤(a)中获得的提取物优选地包含按重量计比C6多糖更多的C5多糖,因此培养基优选地支持真菌而非例如细菌的生长,并且因此特别适合于连续发酵方法。这优选地是其中不进行本发明方法的步骤(a')的情况。此外,在本发明的方法中,如本文所讨论的,由于在本发明方法的步骤(a)中获得的提取物优选地包含C5多糖,因此培养基优选地支持真菌而非例如细菌的生长,并且因此特别适用于连续发酵方法。此外,如本文所理解的,提供包含C6多糖的真菌发酵培养基将促进能够产生纤维素酶的真菌菌株的生长,该真菌菌株能够在作为碳源的C6多糖上生长。三种最常见类型的连续培养是恒化器(单一生长限制底物的添加速率控制细胞增殖)、恒浊器(细胞数-浊度或光密度的间接测量,其需要额外的传感器但由实时反馈驱动,控制液体的添加和除去)和灌注(这种类型的连续生物加工模式基于将细胞保留在生物反应器中或将细胞再循环回到生物反应器中;提供新鲜培养基,并以相同速率除去无细胞上清液)。

在另一个实施方案中,本发明涉及根据通过本发明的至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法生产的真菌生物质。优选地,真菌生物质包含选自侧耳科的真菌菌株的真菌细胞,特别是其中真菌菌株是肺形侧耳、糙皮侧耳、金顶侧耳或桃红侧耳,更优选地选自肺形侧耳或糙皮侧耳。在另一个实施方案中,优选地,该真菌生物质包含选自羊肚菌科的真菌菌株的真菌细胞,其中该真菌菌株是宽圆羊肚菌、黑脉羊肚菌或小羊肚菌。然而,本发明的真菌生物质不限于单一真菌菌株。如本文所述,将超过一种真菌菌株共发酵以产生本发明的真菌生物质也包括在本发明内。用于共发酵的菌株的选择取决于它们的相容性,并且可由本领域技术人员进行。此外,用于共包含在本发明的真菌生物质中的菌株的选择取决于它们的性质和设想的应用,以及它们的生长速率,如本文所公开的。

本发明的真菌生物质优选地具有介于10%与60%(w/w)之间的蛋白质含量。如本文进一步公开的,本发明的真菌生物质优选地具有介于20%与60%(w/w)之间的纤维含量。

在另一个实施方案中,本发明涉及本发明的真菌生物质在生产基于真菌的食品中的用途。因此,本发明还涉及可如本文所述获得的基于真菌的食品。本发明的基于真菌的食品可以本领域技术人员已知的任何形式制备。例如,本发明的基于真菌的食品可采取球(即肉丸替代物)、饺子、素食肠、肉类替代牛排、肉类替代碎肉制品、用于制备三明治的肉类替代产品等形式。

本发明人已经显示,在本发明的培养基上生长的本发明的生物质更暗,因此非常类似于从在参照培养基上的生长可获得的生物质的肉末(见图2)。本发明人已经显示,在如下示例性情况下尤其如此:其中本发明的培养基在本发明的真菌发酵培养基的生产方法中可获得,其中如本文所述的步骤(a)仅包括如上文所述的用蒸汽预水解和如上文所述的用液体水洗涤。本发明人还显示,这是其中木质纤维素材料(例如工业和/或农业副流)是废谷物的情况。因此,本发明人已经显示,通过将利用蒸汽步骤的木质纤维素材料的预水解引入用于制备该培养基的方法中来影响所获得的食品的味道、外观和/或营养概况,并且该味道、外观和/或营养概况还可取决于所使用的特定木质纤维素材料。

用水提取可可壳以获得的提取物和生物质组合物也显示出类似的效果,该提取物和生物质组合物不同于在参照培养基或来自废谷物的提取物上获得的那些(参见实施例4和其中的表10、表11和表12)。

根据本发明的食品可以例如是营养补充物。营养补充物可以是液体或固体的形式,诸如丸剂、锭剂或片剂。例如,本发明的营养补充物可以是蛋白质补充物和/或碳水化合物补充物。

如本文所理解的食品可以是乳制品,例如酸奶、乳饮料和冰淇淋。如本文所理解的食品还可涉及海鲜产品(例如蟹饼、鱼糕、金枪鱼、鲑或虾)的不同实施方案。

食品可以是组织化食品或织构化食品。因此,本发明的食品包含人每日摄入所必需的不能重新合成的所有氨基酸。此外,本发明的织构化食物产品优选地是耐热的、耐煮沸的并且适于烹饪。例如,如本文所述,本发明的基于真菌的食品可以是肉类替代产品。应注意,优选地,肉类替代产品是组织化食品或织构化食品。还注意到,织构化食品的结构改善了消费者对织构化食品的可接受性。进一步注意到,本发明的真菌生物质的固有纤维结构对于在不使用常规的织构化方法(诸如挤出)的情况下生产织构化食品或组织化食品可能是有益的。

在一个特定实施方案中,使用可根据本发明的方法获得的真菌生物质生产的基于真菌的食品进一步补充有根据本发明的用于生产真菌发酵培养基的方法获得的固体木质素残余物。换句话说,根据本发明的用于生产真菌发酵培养基的方法获得的固体木质素残余物进一步用于生产基于真菌的食品。根据本发明的用于生产真菌发酵培养基的方法获得的固体木质素残余物可在本发明的基于真菌的食品的生产中用作食物添加剂、用作调质剂或用作芳香载体。特别地,本发明包括在本发明的基于真菌的食品中包含固体木质素残余物至介于0%w/w与30%w/w之间的干固体木质素残余物的含量。如本文所理解的,根据本发明的用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法获得的固体木质素残余物可以在进一步用于生产基于真菌的食品之前,例如通过碾磨和/或通过研磨或通过使用本领域技术人员已知的其它方法经进一步加工。因此,木质素也可进一步经官能化。

本发明的基于真菌的食品可经进一步加工和/或补充。例如,根据本领域技术人员已知的方案,本发明的基于真菌的食品可进一步补充水、盐、油和/或香料。进一步加工还可包括食品的热和高压处理(特别用于高压巴氏灭菌)、酿造、煮沸、烘焙、油炸、发酵和/或干燥。如本领域技术人员已知的,可添加防腐剂以延长本发明的食品的保质期。

根据本发明,根据本发明的从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法获得的蛋白组合物可进一步用于制备基于真菌的食品。换句话说,使用本发明的真菌生物质制备的基于真菌的食品还补充有根据本发明的用于从至少一种木质纤维素材料,优选地工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法获得的蛋白组合物。

在不脱离本发明的范围的情况下,本发明的各种修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。尽管已经结合具体的优选的实施方案描述了本发明,但应理解,所要求保护的本发明不应当不适当地限于这些具体实施方案。实际上,本发明旨在涵盖对于相关领域的技术人员而言显而易见的用于实施本发明的所述模式的各种修改。

以下实施例仅用于说明本发明,不应理解为以任何方式限制由所附权利要求限定的本发明的范围。

对于热提取,使用3g材料用水分分析仪(160℃直至恒重)测定木质纤维素材料的干物质。基于所获得的干物质,通过称重所需量的材料并其后将其引入反应器中来调整反应器载量。然后添加水以将反应器填充至其最终工作体积,并将橡胶密封环置于反应器外壳的顶部。然后将配备有压力计和温度探针的盖子紧密地关闭以避免泄漏,然后用氮气对反应器加压直至达到期望的操作压力。之后,在软件中设定期望的温度、压力和保留时间,并开始提取。在实验期间,不断地监测和调节温度和压力。

在提取结束时,通过将反应器浸没在冷水中来冷却反应器,或者对于较大的反应器,使用冷却夹套来冷却反应器。一旦温度降低到低于30℃,通过缓慢打开排气阀使反应器减压,并且一旦压力达到大气压就打开盖子。在连续提取过程的情况下,在从反应器中提取之后使用热交换器冷却混合物。然后通过压滤或用沉降式离心机分离固相和液相(提取物)。然后将液体提取物在4℃下短时间储存或在-20℃下冷冻以长时间储存。将剩余的经处理的固体木质纤维素材料进一步进行酶促水解以从纤维素回收葡萄糖。

使用水分分析仪(在160℃下温育直至恒重)确定在如部分“木质纤维素材料的热提取”中所述的处理之后回收的木质纤维素材料的干物质,并且如本文针对热处理所述调整载量。然后将材料装载到反应容器中,并根据材料中的纤维素含量并遵循制造商的指导添加酶混合剂(来自诺维信(Novozymes)的Ctec2和Ctec3)。然后将酶和纤维素材料的混合物在60℃的温度和6.0的pH下温育介于10小时与200小时之间的时间。通过搅拌器或通过在温育箱中温育容器来确保混合物的均质性。温育后,使用冰浴、反应容器的冷却夹套或在连续过程的情况下使用热交换器将反应混合物快速冷却。最后,通过压滤或离心分离液体和固体级分。富含木质素的固体级分在分析前储存在4℃下,而澄清的液体级分用于发酵实验。

对于C5提取物,即如根据部分“木质纤维素材料的热提取”可获得的,在分析之前将样品用盐酸(最终浓度4%w/w)在121℃下水解60分钟以能够定量作为单糖的回收的C5糖。水解后,然后将提取物的pH设定为5.5以避免损害HPLC柱。然后使用Metacarb 87C柱(300x 7.8mm,美国加利福尼亚州帕洛阿尔托瓦里安公司(Varian Inc,Paolo Alto,CA,USA))作为固定相和超纯水作为流动相,用Agilent HPLC 1200系统测量如根据部分“木质纤维素材料的水解”可获得的来自C6提取物的单糖和来自如上所述的C5提取物的单糖。在85℃的温度下以0.6mL min

通过在HPLC测量之前用6M HCl在105℃下水解提取物样品24小时来确定从木质纤维素材料提取的蛋白质的氨基酸概况。随后在氮气流下蒸发水解产物并再悬浮于200μMα-氨基丁酸酯中,后者用作内标。最终使用配备有反相柱Gemini 5μC18 110A(150x 4.6mm,德国阿沙芬堡的菲罗门公司(Phenomenex,Aschaffenburg,Germany))作为固定相的Agilent1200HPLC系统(德国瓦尔德布龙的安捷伦科技公司(Agilent technologies,Waldbronn,Germany))通过荧光检测来测量制备的样品中的氨基酸浓度。不同蛋白氨基酸的分离依赖于在整个测量过程中流动相组成的逐渐变化,根据充分定义的梯度概况不同地混合洗脱液A(40mM NaH2PO4,pH 7.8)和洗脱液B(45%甲醇、45%乙腈、10%水)。此外,在40℃下以1mLmin

表1:用于氨基酸的分离和定量的方法-在测量期间改变流动相的组成以通过梯度洗脱实现分离。洗脱液A:40mM NaH

在操作之前,将反应器用蒸汽预热直至达到操作温度。在预热阶段期间,必须除去由蒸汽与冷反应器接触而产生的冷凝物。

将材料称重并装载于金属筒中(分批处理)或使用螺旋进料器(连续处理)的反应器中。以恒定注入蒸汽将材料预处理期望的停留时间,通过将压力控制器设定为对应于期望温度的蒸汽压力来控制反应器内的温度。在连续处理的情况下,以螺旋输送反应器的转速控制停留时间。

在达到停留时间后,从反应器中回收材料,记录其重量和水分含量以进一步继续下一处理过程(提取)。

在单独的单元中进行提取,将蒸汽预处理的材料与温水(约50℃-60℃)以期望的比率混合以实现一定的固体载量。在分离液体和固体级分之前,通过搅拌罐持续混合约20分钟。

将固体-液体混合物泵送到压机中,在压机中在约4巴的恒定压力下分离两个级分。回收液体水解产物(富含C5糖)以及固体级分(富含纤维素和木质素)用于进一步处理。

然后可用酶进一步处理固体级分以将纤维素转化为C6糖。

热提取后获得的液体提取物直接用作生长培养基,与另外的化合物(5.9g/lK

使用由葡萄糖、含有镁、铁、锰、锌、铜和钙的痕量溶液组成的参照培养基以及作为氮源的酵母提取物生产用于与从提取物生产的生物质进行比较的参照生物质。使用磷酸盐缓冲液将培养基的pH调整至6.5,并将烧瓶在30℃下温育5天。

肉丸由菌丝体生物质形成并在锅中油炸。将每个经过训练的小组成员进行盲试,并连续接受由来自标准培养基的菌丝体制备的肉丸和来自废谷物的肉丸。在该第一阶段期间,他们定义了他们在两个肉丸中识别的感官属性。随后,他们一起讨论了这些属性并选择了共同的属性,每个小组成员都可将这些共同的属性与这些肉丸的相同味道和香味相关联以比较它们。然后开始第二阶段,小组成员现在根据所选的属性评价肉丸,并对每个属性打介于0与5之间的评分。在不同的日子重复该阶段以增加数据的统计相关性,并且计算评分的平均值并绘制在蜘蛛网图上。

使用RGB系统和颜色分析仪在肉丸上的20个不同位置确定颜色。用于10次测量的位置对于所有肉丸都是相同的。然后使用这些测量值的平均值来比较肉丸的颜色。

根据如部分“木质纤维素材料的热提取”中所概述的一般方案,使用如下表2中所定义的十种不同条件对废谷物进行提取实验,并且随后使用方案“真菌生物质的培养”生产生物质。

来自这些实验的C5多糖级分和蛋白质级分的回收率以及每个装载的固体副流的生物质生产的产率(出于比较目的的标准化)概述在表3中。用于测定糖含量的方法描述于“糖和糠醛含量的分析”中。

根据本文在部分“氨基酸含量的分析”中所述的一般程序对提取物进行氨基酸含量的分析。结果概述在表4中。注意到所获得的提取物的特征在于高甲硫氨酸含量以及高酪氨酸含量。氨基酸组成还似乎取决于提取条件。赖氨酸含量尤其倾向于随着热处理的严重程度降低而增加,而天冬氨酸含量倾向于遵循相反的趋势(图5)。因此,应用不同的处理将使得能够产生不同的发酵培养基,并且因此对于其后获得的生物质产生不同的蛋白质概况。

根据部分“木质纤维素材料的水解”中所述的方法处理在实施例1的废谷物(本文中为废谷物)的热提取之后回收的固体木质纤维素材料。如“糖和糠醛含量的分析”中所述测定的C6-多糖级分的回收以及从使用如方案“真菌生物质的培养”中所述进行的这些提取物的发酵试验获得的生物质(表示为每%装载的固体用于比较目的)概述在表5中。

使用如表6中所定义的四种不同的两步方案对废谷物进行提取实验。在步骤1之后,进行四个不同的步骤2--步骤2-1、步骤2-2、步骤2-3和步骤2-4。根据如部分“木质纤维素材料的热提取”中所概述的一般方案进行提取实验。如表6中可见,其中第二步(步骤2)在较高温度下进行的两步方案允许更好的蛋白质回收率(比较步骤2-1和步骤2-2)。注意到所获得的提取物的特征在于高甲硫氨酸含量。还注意到,第二次提取能够将蛋白质回收率提高高达78.5%并且将C5回收率提高几乎100%,因此在大多数情况下提供用于发酵的合适培养基,如表6中列出的生物质回收率(表示为每%装载的固体副流用于比较目的)所示。

对第一次和第二次热预处理(仅步骤2-1和步骤2-2)后获得的提取物进行氨基酸分析,并且结果示于表7中。如对于一步提取的实验所观察到的,我们可看到蛋白质的氨基酸概况根据提取条件而变化,并且因此可通过调整参数来微调。该特征对于调整用于某些真菌生长的培养基组成和改变发酵后获得的生物质的组成是特别令人感兴趣的。特别地,我们观察到对于天冬氨酸/天冬酰胺和赖氨酸与实施例1相同的严重程度和浓度之间的关系。

根据如部分“木质纤维素材料的热提取”中所概述的一般方案,使用如下表8中所定义的八种不同条件对可可壳进行提取实验。

关于糖(包括C5糖)的回收率以及可获得的生物质(表示为每%装载的固体副流用于比较目的)的数据(如上文包括的一般方案“糖和糠醛含量的分析”和“真菌生物质的培养”中进行的测量)概述在表9中。另外,在根据表8的条件热提取后获得的预处理的木质纤维素残余物的酶促水解按照方案“木质纤维素材料的水解”进行,并且随后根据方案“真菌生物质的培养”生产菌丝体。利用提取的C6糖的这些生长实验的结果也报告在表9中。

从在热处理后获得的提取物(包括微量营养素和常量营养素)上生长的菌丝体获得的生物质组成的进一步数据分别显示在表10和表11中。该数据清楚地显示,用于制备发酵培养基的木质纤维素材料的性质显著影响所产生的菌丝体的最终组成,因此不同的木质纤维素副流将使得能够产生用于开发不同食品的不同生物质。

表12中比较了如本文所述从可可壳获得的培养基和如实施例1所述从废谷物获得的培养基的氨基酸组成。显示培养基的氨基酸组成可能取决于所使用的木质纤维素材料。

根据如部分“木质纤维素材料的热提取”中所概述的一般方案,使用如下表13中所定义的4种不同条件对橄榄饼进行提取实验。

关于糖(包括C5糖)的回收率以及可获得的生物质(表示为每%装载的固体副流用于比较目的)的数据概述在表14中。类似于前面的实施例,使用方案“糖和糠醛含量的分析”来定量糖和糠醛,其后使用方案“真菌生物质的培养”对获得的提取物进行发酵。提取和发酵的结果概述在表14中。另外,表14还显示了从对水解产物的发酵获得的生物质(表示为每%装载的固体副流用于比较目的),该水解产物是在热预处理的橄榄饼的酶促水解(方案“木质纤维素材料的水解”)之后获得的。

实施例6-污染测试

培养基制备所需的所有化学品均购自Carl Roth(德国卡尔斯鲁厄(Karlsruhe,Germany))、VWR(德国达姆施塔特(Darmstadt,Germany))、Merck KGaA(德国达姆施塔特)或Sigma-Aldrich(德国施泰因海姆)。

通过称重根据表15的不同化合物并且其后将它们溶解在水中来制备用于制备琼脂平板的培养基。如实施例1条件2制备描述为C5提取物的根据本发明的培养基。C5完全是指进一步补充有5.9g/l K

根据上文所述的一般方案对废谷物进行使用液体水的提取实验,其中将0.2%w/w或0.4%w/w的H

类似于前面的实施例,使用方案“糖和糠醛含量的分析”来定量C5糖的回收率和糠醛浓度,其后使用方案“真菌生物质的培养”对获得的提取物进行发酵。提取和发酵的结果概述在表17中。

如方案“使用蒸汽热预处理和提取木质纤维素生物质”中所述,使用蒸汽预水解对废谷物进行提取实验。预水解的实验条件列于表18中。糖和糠醛分析的结果(方案“糖和糠醛含量的分析”)以及从使用所得提取物的发酵(方案“真菌生物质的培养”)获得的生物质(以每%装载的固体副流表示用于比较目的)提供在表19中。

将蒸汽预水解和用水回收后留下的预处理的固体材料回收,进行第二次预水解,最后如“”中所述进行酶促水解。所测试的条件列于表20中。

关于C6糖的回收率以及可获得的生物质的数据(如上文包括的一般方案“糖和糠醛含量的分析”和“真菌生物质的培养”中进行的测量)概述在表21中。为了比较目的,将它们标准化为用于实验的固体载量。

如方案“用不同来源的菌丝体生产的肉丸的感官评价”中所述制备和评价肉丸,并且结果概述在表23和图4中。可看出,来自废谷物的肉丸的特征为比来自标准发酵方法的它们的对应物更具鲜味和更具泥土味(蘑菇),并且来自副流的提取物的使用对于目标应用显示显著优点。

类似地,所获得的肉丸的颜色和外观概述在表23和图2中,并且显示在来自废谷物的提取物上生长的肉丸是明显更暗的颜色,其比使用来自对照培养基发酵的菌丝体生产的肉丸更接近肉类。因此,在来自废谷物的提取物上生长菌丝体产生了令人惊讶的效果,即提供了更好的味道和外观用于肉类替代产品。预计对于类似组成的副流可预计类似的效果,并且具有不同组成的副流肯定会产生其它令人惊讶的效果。

*由5名小组成员进行感官评价

根据如部分“木质纤维材料的热提取”中所概述的一般方案,使用如下表24中所定义的4种不同条件对小麦麸皮进行提取实验。

本发明的其它实施方案公开于以下编号的条目中:

1.一种用于从至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法包括:

(a)水性提取该至少一种工业和/或农业副流;以及

(b)将(a)中获得的水性提取物与任选的至少一种用于真菌培养的营养补充物组合。

2.根据条目1所述的方法,其中(a)用水在介于2巴与220巴之间的压力和介于90℃与374℃之间的温度下进行介于10分钟与200分钟之间的时间。

3.根据条目1或2所述的方法,其中(a)用水在介于2.0与12.0之间,优选地介于3.0与10.0之间,更优选地介于4.0与8.0之间,最优选地介于5.0与8.0之间的pH下进行。

4.根据前述条目中任一项所述的方法,该方法还包括在该步骤(b)之

前加工在(a)中获得的该水性提取物的步骤,如下:

i.优选地通过絮凝或通过用CO

ii.任选地,优选地通过使用特别是选自碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、蛋白酶K和胰蛋白酶的蛋白水解酶,以介于0.01%与5%(w/w)之间的浓度和/或在介于15℃与100℃之间的温度和/或持续介于0.5小时与96小时之间的时间水解i.中获得的蛋白质;

iii.任选地使用半纤维素酶将存在于i.的产物中的C5多糖水解成单糖,特别是木糖和/或阿拉伯糖;以及

iv.将步骤ii.和/或iii.的产物进一步用于步骤(b)中。

5.根据条目1所述的方法,其中(a)包括以下步骤:

(a1)在介于90℃与374℃之间,优选地介于100℃与220℃之间,更优选地介于100℃与180℃之间的温度下,用任选地补充有浓度介于0.1%w/w与1.0%w/w之间的NaOH的水提取该工业和/或农业副流持续介于10分钟至200分钟之间的时间;以及

(a2)在介于120℃与220℃之间,优选地介于130℃与200℃之间的温度下用水提取该工业和/或农业副流持续介于5分钟与150分钟之间的时间。

6.根据条目5所述的方法,其中优选地通过絮凝或通过用CO2沉淀来分离存在于在(a1)中获得的该水性提取物中的蛋白质。

7.根据条目5或6所述的方法,该方法还包括在该步骤(b)之前水解存在于在步骤(a1)中获得的该水性提取物中的蛋白质的步骤。

8.根据条目5至7中任一项所述的方法,该方法还包括如下步骤:其中在该步骤(b)之前,任选地使用半纤维素酶将存在于在(a2)中获得的该水性提取物中的C5多糖进一步水解成单糖。

9.根据条目8所述的方法,其中特别是选自木聚糖酶、β-糖苷酶、α-阿拉伯呋喃糖苷酶、α-葡糖醛酸糖苷酶和β-木糖苷酶的半纤维素酶,以介于0.01%与5%(w/w)的浓度和/或在介于15℃与100℃之间的温度下和/或持续介于0.5小时与96小时之间的时间使用。

10.根据前述条目中任一项所述的方法,该方法还包括用纤维素酶酶促水解在(a)中获得的固体木质纤维素残余物以及从固体残余物中分离水解的液体产物的步骤(a')。

11.根据条目10所述的方法,其中(a')在介于15℃与100℃之间的温度和/或在介于3.0与8.0之间的pH下和/或持续介于10小时与200小时之间的时间进行。

12.根据前述条目中任一项所述的方法,其中该工业和/或农业副流是固体副流,其中优选地该固体副流选自废谷物、谷麸、棉花、棉籽壳、蔗渣、可可壳、可可、可可荚;棉花和来自向日葵、花生、榛子、棕榈油、橄榄的榨油饼;来自坚果、草和叶废料的壳和皮;木屑、咖啡渣、咖啡皮、咖啡银皮、油菜籽和/或来自大豆工业的副产物如大豆浆(“豆渣”)。

13.根据前述条目中任一项所述的方法,该方法还包括在该步骤(a)之前使用超临界CO

14.根据前述条目中任一项所述的方法,该方法还包括在步骤(b)之前除去存在于(a)的该水性提取物中和/或任选地存在于(a')的该液体产物中的毒性化合物(诸如糠醛和/或羟甲基糠醛)的步骤。

15.根据前述条目中任一项所述的方法,该方法还包括回收步骤(a')的固体木质素残余物的步骤。

16.根据前述条目中任一项所述的方法,其中在步骤b中进一步补充根据项目4、6或7所述获得的蛋白组合物。

17.一种根据条目4、6或7所述获得的蛋白组合物。

18.一种根据条目1至16中任一项所述的方法获得的真菌发酵培养基。

19.根据条目18所述的真菌发酵培养基,该真菌发酵培养基进一步补充有一种或多种氮源,特别是选自氨、脲、酵母提取物、麦芽提取物、玉米浆和蛋白胨,和/或补充有一种或多种碳源,特别是选自葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、木糖、半乳糖、右旋糖、甘油和糖蜜,和/或补充有痕量元素和/或维生素。

20.根据条目18或19所述的真菌发酵培养基,该真菌发酵培养基进一步加工成干燥形式。

21.一种通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,

该方法包括:

(a)向适于使真菌菌丝体生长的发酵罐中提供根据条目18至20中任一项所述的pH调整的真菌发酵培养基;

(b)培养真菌菌丝体;以及

(c)收回并浓缩该真菌生物质以实现介于2%-100%之间的干真菌生物质含量。

22.根据条目21所述的方法,其中步骤(b)在介于15℃与40℃之间的温度和/或在介于3.0与8.5之间的pH下和/或持续介于12小时与240小时之间的时间进行。

23.根据条目21或22所述的方法,其中该至少一种真菌菌株是可食用真菌。

24.根据条目21至23中任一项所述的方法,其中该至少一种真菌菌株选自担子菌门和子囊菌门。

25.根据条目21至24中任一项所述的方法,其中该至少一种真菌菌株选自盘菌亚门和伞菌亚门。

26.根据条目21至25中任一项所述的方法,其中该至少一种真菌菌株选自盘菌纲、伞菌纲和粪壳菌纲。

27.根据条目21至26中任一项所述的方法,其中该至少一种真菌菌株选自盘菌目、牛肝菌目、鸡油菌目、伞菌目、多孔菌目、红菇目、木耳目、粪壳菌目和肉座菌目。

28.根据条目21至27中任一项所述的方法,其中该至少一种真菌菌株选自羊肚菌科、块菌科、侧耳科、伞菌科、小皮伞科、鸡油菌科、齿菌科、牛肝菌科、亚灰树花菌科、多孔菌科、球盖菇科、离褶伞科、口蘑科、类脐菇科、泡头菌科、裂褶菌科、硬皮马勃科、灵芝科、绣球菌科、猴头菌科、刺孢多孔菌科、虫草科、木耳科、粪壳菌科、丛赤壳科和牛舌菌科。

29.根据条目21至28中任一项所述的方法,其中该至少一种真菌菌株是肺形侧耳、糙皮侧耳、金顶侧耳或桃红侧耳,或者其中该至少一种真菌菌株是宽圆羊肚菌、黑脉羊肚菌或小羊肚菌。

30.根据条目21至29中任一项所述的方法,其中该深层发酵作为分批、补料分批或连续过程操作。

31.根据条目21至30中任一项所述的方法,其中共发酵超过一种真菌菌株。

32.一种真菌生物质,该真菌生物质根据条目21至31中任一项所述的方法生产。

33.根据条目32所述的真菌生物质,其中该真菌菌株选自侧耳科,特别是其中该真菌菌株是肺形侧耳、糙皮侧耳、金顶侧耳或桃红侧耳,或者其中该至少一种真菌菌株选自羊肚菌科,特别是其中该真菌菌株是宽圆羊肚菌、黑脉羊肚菌或小羊肚菌。

34.根据条目32或33所述的真菌生物质在生产基于真菌的食品中的用途。

35.根据条目34所述的用途,其中根据条目15回收的固体木质素残余物进一步用于生产该基于真菌的食品。

36.根据权利要求35所述的用途,其中根据条目15回收的固体木质素残余物在进一步用于生产该基于真菌的食品之前通过碾磨和/或通过研磨进一步加工。

37.根据条目34至36中任一项所述的用途,其中根据条目17回收的该蛋白组合物用于制备该基于真菌的食品。

38.一种使用条目32或33所述的真菌生物质制备的基于真菌的食品。

39.根据条目38所述的基于真菌的食品,其中根据条目15回收的固体木质素残余物用于制备该基于真菌的食品。

40.根据条目38或39所述的基于真菌的食品,其中根据条目17回收的该蛋白组合物用于制备该基于真菌的食品。

本发明的其它实施方案公开于以下编号的段落中:

1.一种用于从至少一种工业和/或农业副流生产真菌发酵培养基的方法,该方法包括:

(a)水性提取该至少一种工业和/或农业副流;以及

(b)将(a)中获得的水性提取物与任选的至少一种用于真菌培养的营养补充物组合。

2.根据段落1所述的方法,其中(a)用水在介于2巴与220巴之间的压力和介于90℃与374℃之间的温度下进行介于10分钟与200分钟之间的时间,

并且/或者

其中(a)用水在介于2.0与12.0之间,优选地介于3.0与10.0之间,更优选地介于4.0与8.0之间,最优选地介于5.0与8.0之间的pH下进行。

3.根据前述段落中任一项所述的方法,该方法还包括在该步骤(b)之前加工在(a)中获得的该水性提取物的步骤,如下:

i.优选地通过絮凝或通过用CO

ii.任选地,优选地通过使用特别是选自碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、蛋白酶K和胰蛋白酶的蛋白水解酶,以介于0.01%与5%(w/w)之间的浓度和/或在介于15℃与100℃之间的温度和/或持续介于0.5小时与96小时之间的时间水解i.中获得的蛋白质;

iii.任选地使用半纤维素酶将存在于i.的产物中的C5多糖水解成单糖,特别是木糖和/或阿拉伯糖;以及

iv.将步骤ii.和/或iii.的产物进一步用于步骤(b)中。

4.根据段落1所述的方法,其中(a)包括以下步骤:

(a1)在介于90℃与374℃之间,优选地介于100℃与220℃之间,更优选地介于100℃与180℃之间的温度下,用任选地补充有浓度介于0.1%w/w与1.0%w/w之间的NaOH的水提取该工业和/或农业副流持续介于10分钟至200分钟之间的时间;以及

(a2)在介于120℃与220℃之间,优选地介于130℃与200℃之间的温度下用水提取该工业和/或农业副流持续介于5分钟与150分钟之间的时间,

优选地,其中存在于在(a1)中获得的该水性提取物中的蛋白质优选地通过絮凝或通过用CO

任选地还包括在该步骤(b)之前水解存在于在(a1)中获得的该水性提取物中的蛋白质的步骤,

任选地还包括在该步骤(b)之前任选地使用半纤维素酶将存在于在(a2)中获得的该水性提取物中的C5多糖进一步水解成单糖的步骤,优选地,其中特别是选自木聚糖酶、β-糖苷酶、α-阿拉伯呋喃糖苷酶、α-葡糖醛酸糖苷酶和β-木糖苷酶的半纤维素酶,以介于0.01%与5%(w/w)之间的浓度和/或在介于15℃与100℃之间的温度和/或持续介于0.5小时与96小时之间的时间使用;

5.根据前述段落中任一项所述的方法,该方法还包括用纤维素酶酶促水解在(a)中获得的固体木质纤维素残余物以及从固体残余物中分离水解的液体产物的步骤(a'),优选地,其中(a')在介于15℃与100℃之间的温度和/或在介于3.0与8.0之间的pH和/或持续介于10小时与200小时之间的时间进行。

6.根据前述段落中任一项所述的方法,其中该工业和/或农业副流是固体副流,其中优选地该固体副流选自废谷物、谷麸、棉花、棉籽壳、蔗渣、可可壳、可可、可可荚;棉花和来自向日葵、花生、榛子、棕榈油、橄榄的榨油饼;来自坚果、草和叶废料的壳和皮;木屑、咖啡渣、咖啡皮、咖啡银皮、油菜籽和/或来自大豆工业的副产物如大豆浆(“豆渣”)。

7.根据前述段落中任一项所述的方法,该方法还包括在该步骤(a)之前使用超临界CO

并且/或者

该方法还包括在步骤(b)之前除去存在于(a)的该水性提取物中和/或任选地存在于(a')的该液体产物中的毒性化合物(诸如糠醛和/或羟甲基糠醛)的步骤,

并且/或者

该方法还包括回收步骤(a')的固体木质素残余物的步骤。

8.一种根据段落3或4所述获得的蛋白组合物。

9.一种根据段落1至7中任一项所述的方法获得的真菌发酵培养基,该真菌发酵培养基进一步补充有一种或多种氮源,特别是选自氨、脲、酵母提取物、麦芽提取物、玉米浆和蛋白胨,和/或补充有一种或多种碳源,特别是选自葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、木糖、半乳糖、右旋糖、甘油和糖蜜,和/或补充有痕量元素和/或维生素。

10.一种通过至少一种真菌菌株的深层发酵生产真菌生物质的方法,该方法包括:

(a)向适于使真菌菌丝体生长的发酵罐中提供权利要求9所述的pH调整的真菌发酵培养基;

(b)培养真菌菌丝体;以及

(c)收回并浓缩该真菌生物质以实现介于2%至100%之间的干真菌生物质含量,优选地,其中步骤(b)在介于15℃与40℃之间的温度和/或在介于3.0与8.5之间的pH和/或持续介于12小时与240小时之间的时间进行。

11.根据段落10所述的方法,其中该至少一种真菌菌株是可食用真菌,优选地,其中该至少一种真菌菌株选自担子菌门和子囊菌门,更优选地,其中该至少一种真菌菌株选自盘菌亚门和伞菌亚门,甚至更优选地,其中该至少一种真菌菌株选自盘菌纲、伞菌纲和粪壳菌纲,甚至更优选地,其中该至少一种真菌菌株选自盘菌目、牛肝菌目、鸡油菌目、伞菌目、多孔菌目、红菇目、木耳目、粪壳菌目和肉座菌目,甚至更优选地,其中该至少一种真菌菌株选自羊肚菌科、块菌科、侧耳科、伞菌科、小皮伞科、鸡油菌科、齿菌科、牛肝菌科、亚灰树花菌科、多孔菌科、球盖菇科、鸡油菌目、口蘑科、类脐菇科、泡头菌科、裂褶菌科、硬皮马勃科、灵芝科、绣球菌科、猴头菌科、刺孢多孔菌科、虫草科、木耳科、粪壳菌科、丛赤壳科和牛舌菌科,最优选地,其中该至少一种真菌菌株是肺形侧耳、糙皮侧耳、金顶侧耳或桃红侧耳,或者其中该至少一种真菌菌株是宽圆羊肚菌、黑脉羊肚菌或小羊肚菌。

12.根据段落10或11所述的方法,其中该深层发酵作为分批、补料分批或连续过程操作,

并且/或者

其中共发酵超过一种真菌菌株。

13.一种根据段落10至12中任一项所述的方法生产的真菌生物质,优选地,其中该真菌菌株选自侧耳科,特别是其中该真菌菌株是肺形侧耳、糙皮侧耳、金顶侧耳或桃红侧耳,或者其中该至少一种真菌菌株选自羊肚菌科,特别是其中该真菌菌株是宽圆羊肚菌、黑脉羊肚菌或小羊肚菌。

14.根据段落13所述的真菌生物质在生产基于真菌的食品中的用途。

15.一种使用段落13所述的真菌生物质制备的基于真菌的食品。

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