处理生物质以生产寡糖的方法和相关组合物与流程

技术特征：
1.一种形成用于人食用的成分的方法，所述方法包括：(a)从生物质中分离一种或多种可溶性多糖；(b)使剩余的生物质与一种或多种酶接触以形成一种或多种寡糖；(c)分离所述一种或多种寡糖；和(d)将来自步骤(a)的一种或多种可溶性多糖的一部分与来自步骤(c)的一种或多种寡糖的一部分结合以形成所述成分。2.根据权利要求1所述的方法，还包括纯化经分离的一种或多种可溶性多糖。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括纯化经分离的一种或多种寡糖。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括处理所述生物质以溶解所述一种或多种可溶性多糖。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括纯化经分离的一种或多种可溶性多糖。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述处理包括热化学处理。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述热化学处理包括热水处理或热碱处理中的至少一种。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述热碱处理使用ph为10至14的碱。9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，其中所述热碱处理使用氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钙、氢氧化钙、硫酸铵、氢氧化铵或氨水中的至少一种。10.根据权利要求4至9中任一项所述的方法，其中所述处理在30℃至180℃的温度下进行。11.根据权利要求4至10中任一项所述的方法，其中所述处理进行10分钟至24小时。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中在步骤(d)之前干燥所述一种或多种可溶性多糖和/或所述一种或多种寡糖。13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中在步骤(d)之后干燥所述一种或多种可溶性多糖和/或所述一种或多种寡糖。14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述成分在水中可溶解。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述成分在水中的溶解度为在50℃下每100g水至少80g所述成分。16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，还包括将所述成分与液体组合以形成液体成分。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述液体成分的粘度类似于玉米糖浆的粘度。18.根据权利要求16所述的方法，其中所述液体成分的粘度类似于高果糖玉米糖浆的粘度。19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中所述液体成分的每克卡路里比玉米糖浆或高果糖玉米糖浆更低。20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中所述液体成分的血糖指数比玉米糖浆或高果糖玉米糖浆更低。21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，其中所述液体包含水。22.根据权利要求16至21中任一项所述的方法，其中所述液体成分包含至少20％干重
的所述至少一种寡糖和至少2％干重的所述至少一种多糖。23.根据权利要求16至22中任一项所述的方法，其中所述液体成分的粘度为5cps至100,000cps、8,000cps至100,000cps、10,000cps至50,000cps或15,000cps至25,000cps。24.根据权利要求16至23中任一项所述的方法，其中所述液体成分包含至少2％干重的木聚糖。25.根据权利要求16至24中任一项所述的方法，其中所述液体成分包含至少2％干重的甘露聚糖。26.根据权利要求16至25中任一项所述的方法，其中所述液体成分包含至少2％干重的纤维素衍生物。27.根据权利要求16至26中任一项所述的方法，其中所述液体成分的多糖浓度为0.1％至50％w/v。28.根据权利要求16至27中任一项所述的方法，其中所述液体成分包含多糖和寡糖的量的比例为1:100至1:1。29.根据权利要求1至28中任一项所述的方法，其中所述一种或多种可溶性多糖包含甘露聚糖、木聚糖、混合键葡聚糖、木质纤维素、半纤维素、纤维素衍生物、壳聚糖或木葡聚糖中的至少一种。30.根据权利要求29所述的方法，其中所述纤维素衍生物包含乙酸纤维素、羟乙基纤维素或羟甲基纤维素中的至少一种。31.根据权利要求1至30中任一项所述的方法，其中所述生物质包含甘蔗生物质、玉米生物质、小麦生物质、硬木生物质或软木生物质中的至少一种。32.根据权利要求1至31中任一项所述的方法，其中所述一种或多种寡糖包含以下中的至少一种：i)聚合度(dp)为2至6的纤维寡糖；ii)dp为2至12的木寡糖；iii)dp为3至15的阿拉伯木寡糖；iv)dp为2至12的甘露寡糖；v)dp为2至5的混合键葡聚糖寡糖；vi)dp为4至12的木葡聚糖寡糖；或vii)dp为2至12的壳寡糖。33.根据权利要求32所述的方法，其中所述成分包含(i)至(vii)中列出的寡糖中的至少两种。34.根据权利要求33所述的方法，其中所述成分包含相对于彼此比例为1:9至1:1的至少两种寡糖。35.一种用于人食用的组合物，其包含：可溶性多糖；和寡糖，所述寡糖包含以下中的至少一种：(i)聚合度(dp)为2至6的纤维寡糖；(ii)dp为2至12的木寡糖；(iii)dp为2至12的甘露寡糖；
(iv)dp为3至15的阿拉伯木寡糖；(v)dp为2至5的混合键葡聚糖寡糖；或(vi)dp为2至12的壳寡糖，其中所述组合物包含低于5％干重的可溶性多糖。36.根据权利要求35所述的组合物，其中所述组合物基本上不含不溶性多糖。37.根据权利要求35或权利要求36所述的组合物，其中所述组合物在水中可溶解。38.根据权利要求37所述的组合物，其中所述组合物在水中的溶解度为在50℃下每100g水至少80g所述组合物。39.根据权利要求35至38中任一项所述的组合物，其中所述组合物还包含液体，从而形成液体成分。40.根据权利要求39所述的组合物，其中所述液体是水。41.根据权利要求39或权利要求40所述的组合物，其中所述液体成分包含至少20％干重的所述至少一种寡糖和至少2％干重的所述至少一种多糖。42.根据权利要求39至41中任一项所述的组合物，其中所述液体成分的粘度为5cps至100,000cps、8,000cps至100,000cps、10,000cps至50,000cps或15,000cps至25,000cps。43.根据权利要求39至42中任一项所述的组合物，其中所述液体成分包含至少2％干重的木聚糖。44.根据权利要求39至43中任一项所述的组合物，其中所述液体成分包含至少2％干重的甘露聚糖。45.根据权利要求39至44中任一项所述的组合物，其中所述液体成分包含至少2％干重的纤维素衍生物。46.根据权利要求39至45中任一项所述的组合物，其中所述液体成分的多糖浓度为0.1％至50％w/v。47.根据权利要求39至46中任一项所述的组合物，其中所述液体成分包含多糖和寡糖的量的比例为1:100至1:1。48.根据权利要求35至47中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种可溶性多糖包含甘露聚糖、木聚糖、混合键葡聚糖、木质纤维素、半纤维素、纤维素衍生物、壳聚糖或木葡聚糖中的至少一种。49.根据权利要求48所述的组合物，其中所述纤维素衍生物包含乙酸纤维素、羟乙基纤维素或羟甲基纤维素中的至少一种。50.根据权利要求35至49中任一项所述的组合物，其中所述生物质包含甘蔗生物质、玉米生物质、小麦生物质、硬木生物质或软木生物质中的至少一种。51.根据权利要求35至50中任一项所述的组合物，其中所述一种或多种寡糖包含以下中的至少一种：i)聚合度(dp)为2至6的纤维寡糖；ii)dp为2至12的木寡糖；iii)dp为3至15的阿拉伯木寡糖；iv)dp为2至12的甘露寡糖；v)dp为2至5的混合键葡聚糖寡糖；
vi)dp为4至12的木葡聚糖寡糖；或vii)dp为2至12的壳寡糖。52.根据权利要求51所述的组合物，其中所述组合物包含(i)至(vii)中列出的所述寡糖中的至少两种。53.根据权利要求52所述的组合物，其中所述成分包含相对于彼此比例为1:9至1:1的至少两种寡糖。54.一种生产用于人食用的成分的方法，所述方法包括：(a)对生物质施用物理预处理以减小所述生物质的平均尺寸；(b)对经物理预处理的生物质施用温和预处理，所述温和预处理包括：(i)在水溶液中温育经物理预处理的生物质以溶解来自经物理预处理的生物质的单糖和/或二糖；和(ii)从所述水溶液中除去溶解的单糖和/或二糖的一部分；(c)对经温和预处理的生物质施用强预处理以提高所述生物质的消化性；(d)在溶液或悬浮液中，使一种或多种多糖切割酶与经强预处理的生物质接触以形成一种或多种寡糖；和(e)富集所述溶液或悬浮液以增加所述一种或多种寡糖的浓度以形成所述成分。55.根据权利要求54所述的方法，其中所述温和预处理为温育循环。56.根据权利要求54或权利要求55所述的方法，其中所述强预处理是热化学处理，所述热化学处理包括在酸性溶液或碱性溶液之一中温育所述经温和预处理的生物质。57.根据权利要求54至56中任一项所述的方法，其还包括在步骤(b)(ii)中从温育溶液中除去至少25％或50％的溶解的单糖和/或二糖。58.根据权利要求54至57中任一项所述的方法，其中步骤(c)后所述经强预处理的生物质组合物包含少于10％w/w的单糖。59.根据权利要求54至58中任一项所述的方法，其还包括从所述溶液或悬浮液中纯化所述一种或多种寡糖。60.根据权利要求54至57所述的方法，其中步骤(c)后所述经强预处理的生物质组合物包含少于20％w/w的单糖。61.根据权利要求54至60中任一项所述的方法，其还包括重复步骤(b)。62.根据权利要求61所述的方法，其中将步骤(b)进行两次、三次、四次或五次。63.根据权利要求54至62中任一项所述的方法，其还包括重复步骤(c)。64.根据权利要求63所述的方法，其中将步骤(c)进行两次、三次、四次或五次。65.根据权利要求54至64中任一项所述的方法，其还包括浓缩步骤(b)中除去的溶解的单糖和/或二糖的一部分。66.根据权利要求54至64中任一项所述的方法，其还包括弃去在步骤(b)中除去的溶解的单糖和/或二糖的一部分。67.根据权利要求54至66中任一项所述的方法，其中在步骤(b)中除去的溶解的单糖和/或二糖的一部分不与步骤(e)的所述一种或多种寡糖的一部分组合以形成成分。68.根据权利要求54至67中任一项所述的方法，其中所述成分包含少于15％干重的单糖。
69.根据权利要求54至68中任一项所述的方法，其中所述成分包含少于50％干重的二糖。70.根据权利要求54至69中任一项所述的方法，其中所述成分基本上不含单糖。71.根据权利要求54至70中任一项所述的方法，其中所述成分基本上不含二糖。72.根据权利要求54至71中任一项所述的方法，其中所述一种或多种寡糖包含以下中的至少一种：i)聚合度(dp)为2至6的纤维寡糖；ii)dp为2至12的木寡糖；iii)dp为3至15的阿拉伯木寡糖；iv)dp为2至12的甘露寡糖；v)dp为2至5的混合键葡聚糖寡糖；vi)dp为4至12的木葡聚糖寡糖；或vii)dp为2至12的壳寡糖。73.根据权利要求72所述的方法，其中所述成分包含(i)至(vii)中列出的所述寡糖中的至少两种。74.根据权利要求73所述的方法，其中所述成分包含相对于彼此比例为1:9至1:1的至少两种寡糖。75.根据权利要求70至74中任一项所述的方法，其中所述成分包含占i-vii的全部寡糖的总干重w/w的小于50％总干重w/w的蔗糖、麦芽糖、乳糖、葡萄糖、果糖或半乳糖中的至少一种。76.根据权利要求54至74中任一项所述的方法，其中所述单糖和/或二糖包含蔗糖、麦芽糖、乳糖、葡萄糖、果糖或半乳糖中的至少一种。77.根据权利要求53至76中任一项所述的方法，其中除所述单糖和/或二糖之外，步骤(b)还溶解一种或多种有机酸。78.根据权利要求77所述的方法，其中所述一种或多种有机酸包含草酸、酒石酸、琥珀酸、甲酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸或乙酸中的至少一种。79.根据权利要求78所述的方法，其中草酸、酒石酸、琥珀酸、甲酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸和乙酸的总重量大于步骤b中溶解和除去的部分中的蔗糖、麦芽糖、乳糖、葡萄糖、果糖和半乳糖的总重量的10％。80.根据权利要求54至76中任一项所述的方法，其中步骤(a)的所述物理预处理包括对所述生物质进行切削、砍碎、碾磨、球磨、研磨、修整或混合中的至少一种。81.根据权利要求54至80中任一项所述的方法，其中步骤(b)的所述温和预处理在包含水的水溶液中进行。82.根据权利要求54至81中任一项所述的方法，其中步骤(b)的所述温和预处理在5℃至150℃的温度下进行。83.根据权利要求54至82中任一项所述的方法，其中步骤(b)的所述温和预处理进行15分钟至1小时。84.根据权利要求54至83中任一项所述的方法，其中步骤(c)的所述强预处理包括在酸性溶液或碱性溶液中加热经温和预处理的生物质。
85.根据权利要求84所述的方法，其中所述加热在50℃至150℃的温度下进行。86.根据权利要求84或权利要求85所述的方法，其中所述加热进行30分钟至4小时。87.根据权利要求54至86中任一项所述的方法，其中步骤(c)包括在ph为8至11的碱性溶液中处理经温和预处理的生物质。88.根据权利要求87所述的方法，其中所述碱性溶液包含氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钙、氨水、硫酸铵或氢氧化铵中的至少一种。89.根据权利要求54至88中任一项所述的方法，其中步骤(c)包括在ph为4至6的酸性溶液中处理经温和预处理的生物质。90.根据权利要求89所述的方法，其中所述酸性溶液包含硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、乙酸、马来酸、富马酸或草酸中的至少一种。91.根据权利要求54至90中任一项所述的方法，其中所述生物质包含甘蔗、玉米秸秆、玉米芯、麦麸、麦秸、硬木或软木中的至少一种。92.根据权利要求54至91中任一项所述的方法，其中所述生物质包含纤维素、甲壳素、壳聚糖、木聚糖、木葡聚糖、混合键葡聚糖、甘露聚糖或木质纤维素中的至少一种。93.根据权利要求54至92中任一项所述的方法，其中所述一种或多种多糖切割酶包含纤维素酶、木聚糖酶、木葡聚糖酶、内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、甘露聚糖酶、地衣聚糖酶，或裂解多糖单加氧酶(lpmo)中的至少一种。94.根据权利要求54至92中任一项所述的方法，其中所述一种或多种多糖切割酶包含aa9、aa10、aa11、aa13、aa14或aa15中的至少一种。95.根据权利要求54至92中任一项所述的方法，其中所述一种或多种多糖切割酶由丝状真菌诸如里氏木霉制备。96.根据权利要求54至95中任一项所述的方法，其中所述一种或多种多糖切割酶可操作地连接到催化模块。97.根据权利要求54至95中任一项所述的方法，其中所述一种或多种多糖切割酶可操作地连接到非催化模块。98.根据权利要求97所述的方法，其中所述非催化模块为碳水化合物结合模块。99.一种用于人食用的水溶性组合物，其包含以下寡糖中的至少一种：i)聚合度(dp)为2至6的纤维寡糖；ii)dp为2至12的木寡糖；iii)dp为3至15的阿拉伯木寡糖；iv)dp为2至12的甘露寡糖；v)dp为2至5的混合键葡聚糖寡糖；vi)dp为4至12的木葡聚糖寡糖；或vii)dp为2至12的壳寡糖；和以下单糖或二糖中的至少一种：蔗糖、麦芽糖、乳糖、果糖或半乳糖，其中所述单糖或二糖的总干重占dp为2至12的寡糖的总干重的小于10％。100.根据权利要求99所述的组合物，其中所述成分包含(i)至(vii)中列出的所述寡糖中的至少两种。101.根据权利要求99或权利要求100所述的组合物，其中所述成分还包含以下有机酸
中的至少一种：草酸、酒石酸、琥珀酸、甲酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸或乙酸。102.根据权利要求101所述的组合物，其中所述成分包含所述有机酸中的至少两种。103.根据权利要求99至102中任一项所述的组合物，其包含(i)至(vii)中列出的相对于彼此比例为1:9至1:1的所述寡糖中的至少两种。104.一种组合物，其包含选自以下的至少一种单糖或二糖：葡萄糖、果糖或蔗糖；选自以下的至少一种有机酸：草酸、酒石酸、琥珀酸、甲酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸或乙酸，其中所述有机酸的总重量大于所述单糖或二糖总重量的10％。105.一种生产用于人食用的成分的方法，所述方法包括：(a)对生物质施用物理预处理以减小所述生物质的平均尺寸；(b)对经物理预处理的生物质施用温和预处理，所述温和预处理包括：(i)在水溶液中温育经物理预处理的生物质以溶解来自经物理预处理的生物质的单糖和/或二糖；和(ii)从所述水溶液中除去溶解的单糖和/或二糖的一部分；(c)对经温和预处理的生物质施用强预处理以溶解多糖并增加植物生物质的消化性；(d)从所述生物质中分离一种或多种溶解的多糖；(e)使剩余的生物质与一种或多种酶接触以形成一种或多种寡糖；(f)分离所述一种或多种寡糖；和(g)将来自步骤(d)的一种或多种可溶性多糖的一部分与来自步骤(f)的一种或多种寡糖的一部分结合以形成所述成分。

技术总结
本文提供了形成用于人食用的成分的方法。该方法可包括从生物质中分离一种或多种可溶性多糖、从生物质产生一种或多种寡糖、以及将一种或多种分离的可溶性多糖与产生的寡糖结合以形成成分。还提供了预处理生物质的方法。该方法可包括对生物质施用物理预处理、对经物理预处理的生物质施用温和预处理、以及对经温和预处理的生物质施用强预处理。还提供了用于人食用的成分。人食用的成分。人食用的成分。


技术研发人员：托马斯
受保护的技术使用者：剑桥糖质科学有限公司
技术研发日：2020.08.14
技术公布日：2022/7/10