CN109923201A - 制备谷物提取物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由谷物制备麦汁的方法，包括以下步骤：提供包含非发芽谷物的麦碎；通过使麦碎与水以及与α‑淀粉酶、蛋白酶和助滤酶接触制备混合物，以在温育后产生麦浆；将所述混合物在45至55℃下温育10至30分钟的时段，在60至70℃下温育20至40分钟的时段，并且在80至90℃下温育5至15分钟的时段；过滤麦浆以获得液体麦汁；以及收集麦汁。

Description

制备谷物提取物的方法
技术领域
本发明涉及将原谷物糖化以制备麦汁(wort)的方法。本发明还涉及α-淀粉酶、蛋白酶和多种助滤酶的组合用于由非发芽谷物制备麦汁的用途。
背景技术
用于制备麦芽提取物的酿造过程在本领域中已为人所熟知。
麦芽通过受控的发芽由谷物粒诸如大麦制备。酶由谷粒在发芽期间生成。这些酶能够将高分子量物质诸如淀粉、蛋白质和脂肪降解成低分子物质诸如糖，主要包括葡萄糖、果糖、麦芽糖、麦芽三糖、氨基酸和脂肪酸。覆盖淀粉颗粒料的细胞壁组分也被水解，这有利于糖化过程期间的糖提取。
向谷物粒中添加水，达到约60％的总固体，以执行受控的发芽。受控的发芽还涉及用调节空气进行受控的通风。例如，可能发现原大麦的水含量为14％。在制麦期间，水分含量升高到42％至46％(浸泡)。在几天内，通过受控的通风，在15℃至19℃下发生发芽。
发芽被“焙焦”中断。焙焦是干燥发芽谷物以实现高于95％的干物质含量的步骤。例如，在大约70℃的温度下，将发芽大麦干燥至高于95％的干物质含量，以保持酶的活性水平。然后可储存发芽大麦(即“麦芽”)。
将麦芽压碎成“麦碎”。除压碎的麦芽之外，麦碎还可含有一种或多种助剂，诸如树薯淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉或稻淀粉。将麦碎与水混合以形成“麦浆”。糖化是将麦浆中的淀粉转化为发酵性糖和未发酵性糖的过程。为了激活用于降解蛋白质和碳水化合物的内源性酶，糖化过程通常在一段时间内于不同温度下进行。这些内源性酶包括可降解淀粉和细胞壁物质的α-淀粉酶、β-淀粉酶、β-葡聚糖酶和木聚糖酶。
因此，麦芽的制备是非常耗能和耗水的过程。这些步骤反映出与原谷物粒诸如大麦相比发芽谷物的较高成本。
在糖化过程期间，可添加外源性酶以加速反应并且能够更好地控制酿造过程。糖化即将结束时，可将温度升高到75至80℃。糖化后，在诸如麦浆过滤或“纯净”的过滤步骤中，从谷粒中滤出所得的液体。从过滤步骤中得到的液体称为“麦汁”。可随后将麦汁浓缩和/或干燥，以形成麦芽提取物糊状物或粉末。
WO 2013/167573描述制备包含高水平游离氨基酸的麦汁的方法。该方法包括以下步骤：(a)在存在包含α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、支链淀粉酶、木聚糖酶和脂肪酶的外源性酶时，使包含大麦的组合物糖化；以及(b)在糖化期间或在糖化完成后，向所述组合物中添加至少两种不同的外源性蛋白酶，一种蛋白酶具有内切蛋白酶活性，并且另一种蛋白酶具有外肽酶活性。该方法允许在麦汁中的高水平的游离氨基酸，而这是酵母在酿造过程的后续步骤中进行最佳发酵所需的。
US 2015/118355 A1描述采用多种酶(包括外源性蛋白酶，诸如内切蛋白酶和外切蛋白酶)制备包含高水平游离氨基酸的麦汁的方法。特别地，该方法可用于制备酵母发酵型饮料，因为酵母需要包含糖和氮的营养化合物的存在。氮的来源包括氨基酸。根据此文档，有趣的是增加麦汁中游离氨基酸的水平，因为这导致显著改善的酵母生长。
将酶应用于非发芽谷物也是已知的。WO 2009/074650或EP 2222831B1描述了用于制备啤酒酿造用麦汁的方法。该方法包括：(a)在外源性(添加)酶和内源性β-淀粉酶为活性的温度下，通过糖化麦碎来获得麦浆；(b)使麦浆与外源性酶接触，外源性酶包含：α-淀粉酶活性、支链淀粉酶活性、蛋白水解活性和β-葡聚糖酶活性；以及(c)将麦浆捣碎并过滤以获得麦汁。麦碎包含至少70重量％的非发芽谷物和小于30重量％的发芽谷物，非发芽谷物包含β-淀粉酶活性。
EP 2499227描述了糖化方法，该方法包括提供包含麦芽和助剂的麦碎；以及使麦碎与支链淀粉酶、α-淀粉酶和麦芽糖α-淀粉酶和/或β-淀粉酶接触，以制备麦汁。公开了包含支链淀粉酶、α-淀粉酶和麦芽糖α-淀粉酶和/或β-淀粉酶的酶组合物，以及这些酶在酿造中的用途。
EP 2346978描述了制备麦汁的方法。该方法包括以下步骤：将麦碎与水混合，添加脱支酶，将所述混合物在58至68℃下静置10至40分钟的时段，将所述混合物在72至80℃下静置5至20分钟的时段，以及将麦汁与固体组分分离。在pH 5.0下，脱支酶在64℃下的10分钟时段内具有高于60％的酶活性。
WO 2015/032850 A1涉及减少酿造过程中的粘度的方法，包括以下步骤：(a)用麦芽和助剂制备麦浆，以及(b)将阿拉伯呋喃糖酶GH43添加到麦浆中。粘度减少允许在酿造过程中的下游过滤步骤更快。
US 2012/0090413 A1涉及用于确定啤酒的可滤性的方法。
在这些综述中，Cinelli et al 2015“A brief review on the emergingtechnology of ethanol product by cold hydrolysis of raw starch”,Fuel 150(2015)721-9(Cinelli等人，2015年，“原淀粉冷水解的乙醇产物新兴技术简述”，《燃料》，第150期，2015年，第721-729页)作者列举了若干种用作辅酶的酶混合物。
然而，在酿造工业中设计用于加工原大麦的可商购获得的酶混合物不能完全满足麦芽提取中的可滤性和提取物收率的需要。特别地，希望能够快速地从麦浆的固体组分中过滤麦汁。还希望能够增加麦浆的提取收率。
此外，现有技术中描述的方法的目的是尽可能增加出葡萄糖收率，因为其直接影响出酒精收率。然而，生成高量的单糖诸如葡萄糖可能对麦汁的营养组成有负面影响。因此，为了改善麦汁的营养组成，还希望增加提取收率且不生成过多的糖，诸如葡萄糖。
因此，本领域一直需要提供使绿色大麦制麦的方法，该方法导致减少足迹，特别是减少水和能量消耗，并且消除传统的制麦过程且改善提取过程的成本竞争力，以及改善营养组成。本发明涉及此类方法以及所选择的酶制剂的用途。
发明内容
发明人发现，将主要制麦酶(α-淀粉酶、蛋白酶和助滤酶)组合，与含有更多种酶并表现出更高酶活性的现有技术解决方案相比，可导致改善的制备效率和缩短的过滤时间。特别地，将水解的半纤维素溶解于麦汁中，但不显著增加总固体含量。
因此，在一个方面，本发明提供由谷物制备麦汁的方法，包括以下步骤：
a)提供包含非发芽谷物的麦碎；
b)通过使麦碎与水以及与α-淀粉酶、蛋白酶和助滤酶接触制备混合物，其中助滤酶包括至少一种选自β-葡聚糖酶、木聚糖酶或半纤维素酶或它们的混合物的酶，以在温育后产生麦浆；
c)将所述混合物在45至55℃下温育10至30分钟的时段；
d)将所述混合物在60至70℃下温育20至40分钟的时段；
e)将所述混合物在80至90℃下温育5至15分钟的时段；
f)过滤麦浆以获得液体麦汁；以及
g)收集麦汁。
在另一方面，本发明涉及包含α-淀粉酶、蛋白酶和助滤酶的组合物的用途，用于由非发芽谷物粒制备谷物麦汁，其中所述助滤酶包括至少一种选自β-葡聚糖酶、木聚糖酶或半纤维素酶或它们的混合物的酶，并且其中所述助滤酶不包含或不表现出支链淀粉酶活性。
附图说明
图1示出了在具有或没有另外的蛋白酶的情况下，由用非发芽大麦制备的麦浆的为时间的函数的过滤体积，其中非发芽大麦用商购的酶混合物水解，实施例1对此进一步说明。
图2示出了由用发芽(曲线A)和非发芽大麦(曲线B至I)制备的麦浆的为时间的函数的浓麦汁的过滤体积，其中发芽和非发芽大麦用若干种的酶组合水解，实施例1和实施例2对此进一步说明。
图3示出了由用发芽(曲线A)和非发芽大麦(曲线B至I)制备的麦浆的为时间的函数的淡麦汁的过滤体积，其中发芽和非发芽大麦用若干种的酶组合水解，实施例1和实施例2对此进一步说明。
具体实施方式
如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”等都应解释为与排他性或穷举性含义相反的包含性含义，也就是说，是“包括但不限于”的含义。
如在本说明书中所用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括多个指代物，除非上下文明确地另外指明。
除非另有说明，否则本说明书中的所有百分比在适用的情况下，都指重量百分比。
除非另有定义，否则所有科技术语都具有并且应当被赋予与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。
本发明提供由谷物粒制备谷物提取物(“麦汁”)的方法。“谷物粒”是指含有淀粉的禾本科种子。谷物粒被用作干燥原料。谷物包括但不限于大麦、小麦、玉米、稻、燕麦和黑麦。
该方法包括提供包含非发芽谷物的麦碎的第一步骤(步骤a)。“非发芽谷物”是指收获和干燥的原谷物粒。在标准制麦过程中，谷物粒将经历发芽步骤。与标准制麦过程相反，在根据本发明的方法中使用的谷粒不经历发芽步骤。非发芽谷物尚未经历制麦过程。使用非发芽谷物的优点在于，它们通常比发芽谷物便宜。然而，为了产生足够的麦汁，它们需要强度更大的处理。
“麦碎”(grist)是指粗磨的谷物粒。麦碎是干燥产物，这意味着它含有的水来自谷物粒和下文提及的任选助剂。麦碎的水含量低于8％，诸如介于0.5％和6％之间，例如约5％。任选地，使用热空气将麦碎干燥到此水分含量。
发明人发现，麦碎的颗粒尺寸分布影响根据本发明的方法的效率。如果麦碎颗粒太大，则糖化步骤将太长，和/或可能对收率有负面影响。收率可通过改善酶与淀粉谷粒的接触来增加。如果麦碎颗粒太小，则它们可能堵塞用于收集麦汁的过滤器，这将增加过滤时间并且还减少收率。在本文中，收率是在麦汁中的总固体和麦碎中的总固体之间的比率。
通过用目尺寸为1.25mm、0.85mm和0.25mm筛网筛分麦碎测量麦碎的颗粒尺寸分布。大于约1.25mm颗粒保留在1.25mm筛网中。小于约1.25mm的颗粒穿过1.25mm筛网，更小的筛网则以此类推。
因此，麦碎包含超过80重量％的穿过1.25mm筛网的颗粒，以及超过50重量％的穿过0.85mm筛网的颗粒。在一个实施方案中，最高达80重量％、优选最高达70重量％的颗粒穿过0.25mm筛网。在一个实施方案中，麦碎包含超过80重量％的穿过1.25mm筛网的颗粒，超过50重量％的穿过0.85mm筛网的颗粒，以及最高达80重量％的穿过0.25mm筛网的颗粒。在一个优选的实施方案中，麦碎包含超过90重量％的穿过1.25mm筛网的颗粒，以及超过60重量％的穿过0.85mm筛网的颗粒。更优选，麦碎包含超过95重量％的穿过1.25mm筛网的颗粒，以及超过60重量％的穿过0.85mm筛网的颗粒。在一个优选的实施方案中，最高达70重量％的颗粒穿过0.25mm筛网。因此，在一个优选的实施方案中，麦碎包含超过95重量％的穿过1.25mm筛网的颗粒，超过60重量％的穿过0.85mm筛网的颗粒，以及最高达70重量％的穿过0.25mm筛网的颗粒。此外，麦碎包含小于10重量％、优选小于5重量％的不穿过1.25mm筛网的颗粒。
例如，在一个实施方案中，麦碎包含超过80重量％的穿过1.25mm筛网的颗粒，超过50重量％的穿过0.85mm筛网的颗粒，最高达80重量％的穿过0.25mm筛网的颗粒，以及小于10重量％的不穿过1.25mm筛网的颗粒。
优选，麦碎包含超过90重量％的穿过1.25mm筛网的颗粒，超过60重量％的穿过0.85mm筛网的颗粒，最高达70重量％的穿过0.25mm筛网的颗粒，以及小于5重量％的不穿过1.25mm筛网的颗粒。
这样的颗粒尺寸分布避免设备诸如过滤器在加工粗磨的谷物粒期间堵塞，同时仍确保足够的尺寸减少，以达到对于工业过程而言不太长的温育时间和过滤时间。
在实施方案中，麦碎包含至少25重量％的非发芽谷物以及最高达100重量％的非发芽谷物。例如，麦碎包含至少50重量％的非发芽谷物，优选至少60重量％的非发芽谷物诸如至少70重量％的非发芽谷物，更优选至少80重量％的非发芽谷物，甚至更优选至少90重量％的非发芽谷物。在一个实施方案中，麦碎包含80至100重量％的非发芽谷物，优选90至100重量％的非发芽谷物，并且更优选95至100重量％的非发芽谷物。在一个实施方案中，麦碎由非发芽谷物组成。
麦碎可包含一部分发芽谷物，诸如小于麦碎的10重量％。然而，发芽谷物增加制备成本。因此，在一个优选的实施方案中，麦碎不包含发芽谷物。“发芽谷物”是指已发芽且已经根据通常已知的制麦过程任选地进行后续干燥的任何谷物粒，特别是大麦。
在麦碎中，谷物(优选非发芽谷物)可包括但不限于大麦、小麦、玉米、稻、燕麦和黑麦。例如，麦碎主要包含大麦。优选，麦碎主要包含非发芽大麦。
麦碎可包含助剂。在本发明的上下文中，“助剂”是除麦碎的主要谷物粒之外的任何另外的淀粉来源。助剂是不发芽的。助剂可用作固体或液体成分或固体和液体成分的混合物，诸如但不限于小麦、大麦、玉米、淀粉、麦芽糖糊精、糖蜜、烘焙谷粒、稻、糖浆和焦糖。助剂可用于微调麦汁的糖组成或为麦汁提供特定风味。
技术人员将理解，麦碎的各种特征可在它们之间自由组合。
根据上下文，“麦芽提取物”是通过水解发芽谷物、非发芽谷物(任选地用助剂)或它们的混合物而获得的液体或粉末。水解步骤之后是水解产物的过滤和浓缩，以获得液体麦芽提取物；以及任选地干燥，以形成糊状或粉末麦芽提取物。根据本发明，麦芽提取物由非发芽谷物或由非发芽谷物和助剂制备。
该方法的后续步骤(步骤b)包括通过使麦碎与水以及与α-淀粉酶、蛋白酶和助滤酶接触制备混合物，以在温育后产生麦浆。助滤酶包括至少一种选自β-葡聚糖酶、木聚糖酶或半纤维素酶或它们的混合物的酶。特别地，蛋白酶和助滤酶可用于改善收率。实际上，淀粉颗粒料由蛋白质基质覆盖并且与多层碳水化合物层组合。需要水解蛋白质基质和碳水化合物层以到达淀粉，并且在麦浆和麦汁中实现足够的收率的水解的淀粉。此外，α-淀粉酶、蛋白酶和助滤酶用于将麦碎的组分水解成可溶水解产物，诸如氨基酸、低聚肽、单糖、二糖或低聚糖。在本发明的上下文中，“一种”α-淀粉酶、“一种”蛋白酶和“一种”助滤酶可包含一种或若干种表现出所需的活性的酶。
混合物的水含量在50至90％的范围内，优选60至60％。例如，混合物的水含量在65至80％的范围内，诸如70至75％。另一方面，如果水含量太低，则可能导致一些酶发生自抑制。当水解产物中的浓度超过酶依赖性阈值时，发生自抑制。水含量越低，达到阈值越快。关于最佳酶处理条件的数据一般由酶供应商提供。另一方面，当水含量过高时，其增加执行水解之后浓度或蒸发麦浆或麦汁所需的能量。反过来，这增加该方法的水和能量足迹。
混合物的水含量主要包括在步骤b期间添加的水。一小部分水含量来自麦碎中存在的水。为了达到所需的混合物的水含量，在添加水之前，测量麦碎的水含量可能是有用的。此类方法是标准方法并且为技术人员所已知。在大多数情况下，可忽略麦碎的水含量，并且混合物的水含量主要对应于步骤b期间添加的水。
α-淀粉酶(EC 3.2.1.1)是在含有三个或更多个(1→4)-α键合D葡萄糖单元的多糖中允许内切水解(1→4)-α-D-糖苷键的酶。它是胰液和唾液的主要组分，是长链碳水化合物诸如淀粉分解成较小单位所需的酶。此处，为了降低麦浆的粘度，α-淀粉酶用于水解糊化淀粉。通常，α-淀粉酶在介于60和70℃之间温度范围以及5.6至6.0的pH下最具活性。在一个实施方案中，α-淀粉酶以麦碎的0.1％至0.3％w/w定量给料，优选麦碎的0.15％至0.2％w/w。诺维信公司(Novozymes)的Termamyl、英联酶公司(AB Enzymes)的Gamalpha以及凯爱瑞公司(Kerry)的Hitempase是合适α-淀粉酶的示例。
蛋白酶是允许水解淀粉颗粒料中的蛋白质以改善α-淀粉酶与淀粉颗粒料的接触的酶。通常，蛋白酶尤其是耐热蛋白酶在介于45和55℃之间的温度范围以及5.0至5.4的pH下最具活性。在一个实施方案中，蛋白酶以麦碎的0.1％至0.3％w/w定量给料，优选麦碎的0.15％至0.25％w/w。英联酶公司(AB Enzymes)的Corolase、凯爱瑞(Kerry)的Bioprotease、Amano公司的ProteAX以及诺维信公司(Novozymes)的碱性蛋白酶和中性蛋白酶是合适的蛋白酶的示例。
适用于本发明的助滤酶是用于水解麦浆中的溶解的且微粒状物质以进一步纯化和澄清麦汁的酶。通常，助滤酶在介于60和70℃之间的温度范围下最具活性。在一个实施方案中，助滤酶以总体麦碎的0.1％至0.2％w/w定量给料。助滤酶水解胶质样化合物，诸如葡聚糖(半纤维素)。这些化合物增加麦汁的粘度并且延长过滤时间。助滤酶的示例包括甘露聚糖酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶和半纤维素酶。优选，助滤酶包括至少一种选自β-葡聚糖酶、木聚糖酶或半纤维素酶或它们的混合物的酶。优选，助滤酶包括β-葡聚糖酶、木聚糖酶和半纤维素酶。此外，助滤酶可包括甘露聚糖酶。例如，助滤酶包括：
-β-葡聚糖酶和木聚糖酶，或
-β-葡聚糖酶和半纤维素酶，或
-木聚糖酶和半纤维素酶，或
-β-葡聚糖酶、木聚糖酶和半纤维素酶。
任选地，助滤酶还包括甘露聚糖酶连同：
-β-葡聚糖酶和木聚糖酶，或
-β-葡聚糖酶和半纤维素酶，或
-木聚糖酶和半纤维素酶，或
-β-葡聚糖酶、木聚糖酶和半纤维素酶。
在一个优选的实施方案中，助滤酶选自β-葡聚糖酶、木聚糖酶或半纤维素酶或它们的混合物，任选地具有甘露聚糖酶。
内切-1,3(4)-β-葡聚糖酶或β-葡聚糖酶(EC 3.2.1.6)是这样的酶，当葡萄糖残基(其还原基涉及要水解的键)本身在C-3处被替代时，该酶水解β-D-葡聚糖中的(1->3)-或(1->4)-键。内切-1,3-β-木聚糖酶或木聚糖酶(EC3.2.1.32)是这样的酶，其推进(1->3)-β-D-木聚糖中的(1->3)-β-D-糖苷键的随机内切水解。半纤维素酶(EC 3.1.1.73)是这样的酶，其水解半纤维素中的阿魏酰基团并且释放出阿魏酸、阿拉伯木聚糖和果胶。β-甘露糖苷酶或甘露聚糖酶(EC 3.2.1.25)是这样的酶，其水解β-D-甘露糖苷中的末端非还原性β-D甘露糖残基。
例如，英联酶公司(AB Enzymes)的Rohalase(甘露聚糖酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、纤维素酶)、诺维信公司(Novozymes)的Ultraflo(β-葡聚糖酶[主要活性]、纤维素酶和木聚糖酶)以及凯爱瑞(Kerry)公司的Bioglucanase HAB(β-葡聚糖酶)是合适的助滤酶。
优选，助滤酶不包含也不表现出支链淀粉酶活性。支链淀粉酶(EC 3.2.1.142)或极限糊精酶是这样的酶，其水解支链淀粉和糖原的α-和β-极限糊精中以及支链淀粉和普鲁兰中的(1->6)-α-D-糖苷键。不需要支链淀粉酶，因为如以下实施例所示，其不改善收率也不改善过滤时间。任何添加到混合物中的酶增加制备成本。
此外，如上所述，支链淀粉酶水解支链淀粉中的1-6键。所得的产物可随后由淀粉酶进一步水解成低分子量糖。因此，这生成葡萄糖和麦芽糖，增加麦汁的糖含量。出于营养原因，不希望增加麦汁的糖含量。当避免支链淀粉酶活性时，支链淀粉中的1-6键不完全水解。因此，水可溶糊精保留时间更长。
在一个优选的实施方案中，α-淀粉酶以麦碎的0.1％至0.3％w/w定量给料，优选麦碎的0.15％至0.2％w/w，和/或蛋白酶以麦碎的0.1％至0.3％w/w定量给料，优选麦碎的0.15％至0.25％w/w，和/或助滤酶以麦碎的0.1％至0.2％w/w定量给料，优选麦碎的0.15％至0.2％w/w。例如，α-淀粉酶以麦碎的0.1％至0.3％w/w定量给料，蛋白酶以麦碎的0.1％至0.3％w/w定量给料，助滤酶以麦碎的0.1％至0.2％w/w定量给料。优选，α-淀粉酶以麦碎的0.15％至0.2％w/w定量给料，蛋白酶以麦碎的0.15％至0.25％w/w定量给料，助滤酶以麦碎的0.15％至0.2％w/w定量给料。
如上所述，蛋白酶的最佳pH在5.0至5.4的范围内，而α-淀粉酶和助滤酶的最佳pH在5.6至6.0的范围内。因此，可以在每种酶的最佳pH下执行后续温育步骤，或确定pH的折衷方案。
例如，在一个实施方案中，使混合物pH达到相应酶的最佳pH后，或在使混合物pH达到相应酶的最佳pH之前，将酶单独添加到混合物中。然而，这增加方法的复杂性，由于每个步骤可能需要pH调节，因此需要将另外的水添加到混合物中，并且其增加卫生方面的风险。
因此，优选的是，使混合物pH达到折衷pH，在该pH下收率最佳，考虑快速淀粉水解和干压饼(即，过滤麦汁后的麦浆残渣)。优选，在温育步骤之前，使混合物的pH达到5.6至5.8。
蛋白酶的最佳工作温度在45和55℃的范围内，而α-淀粉酶和助滤酶的最佳工作温度在60和70℃的范围内。因此，如下文将示，为了达到最佳麦浆和麦汁收率，需要设计温育图。温育包括以下步骤：
(i)将所述混合物在45至55℃下温育10至30分钟的时段；
(ii)将所述混合物在60至70℃下温育20至40分钟的时段；
(iii)将所述混合物在80至90℃下温育5至15分钟的时段。
步骤(i)在大多数蛋白酶的最佳温度下执行。步骤(ii)在α-淀粉酶和助滤酶的最佳温度下执行。一些蛋白酶在步骤(ii)中失活。需要步骤(iii)使水解的混合物(“麦浆”)中的剩余的酶失活。温育结束于步骤(iii)。优选，温育开始于步骤(i)，继续(ii)，并且结束于步骤(iii)。此三步骤温育图经过设计，对应于达到不同酶的最佳酶活性的温度。
“麦浆”(mash)是指用酶进行温育后的水解的麦碎。麦浆的水含量介于50重量％和90重量％之间。麦浆含有被称为“麦汁”的液体级分以及固体颗粒。在过滤麦浆后，将固体颗粒压缩成“滤饼”或“压饼”以提取更多麦汁。这是“浓麦汁”。为了增加提取收率，可将水泵送到整个滤饼中，导致“淡麦汁”。优选，使用热水诸如75至80℃下的水来提取淡麦汁。
因此，在温育之后，该方法包括以下步骤：过滤麦浆以获得液体麦汁；以及收集麦汁。优选，该方法包括压制滤饼以便收集更多麦汁的另外的步骤。
因此整个方法可总结如下：由谷物制备麦汁的方法，包括以下步骤：
a)提供包含非发芽谷物的麦碎；
b)通过使麦碎与水以及与α-淀粉酶、蛋白酶和助滤酶接触制备混合物，其中助滤酶包括至少一种选自β-葡聚糖酶、木聚糖酶或半纤维素酶或它们的混合物的酶，以在温育后产生麦浆；
c)将所述混合物在45至55℃下温育10至30分钟的时段；
d)将所述混合物在60至70℃下温育20至40分钟的时段；
e)将所述混合物在80至90℃下温育5至15分钟的时段；
f)过滤麦浆以获得液体麦汁；以及
g)收集麦汁。
该方法可包括将麦汁浓缩至20％或更低的水含量的另外的步骤，优选通过蒸发进行。该方法还可包括干燥麦汁的另外的步骤。因此，作为制备麦芽饮料粉末的成分，麦汁可原样使用，或进行浓缩或干燥。
“麦芽饮料粉末”是任何含有麦芽提取物的饮料粉末，例如，至少15重量％。根据本发明制备的麦汁可用作麦芽饮料粉末诸如可可麦芽饮料粉末的制备成分。“可可麦芽饮料粉末”是包含可可的麦芽饮料粉末。
麦汁不用于发酵过程。发酵过程包括用酵母诸如啤酒酵母发酵，以制造饮料诸如啤酒。发酵过程将葡萄糖和其它碳水化合物转化为醇。
本发明的另一方面涉及包含α-淀粉酶、蛋白酶和助滤酶的酶组合物的用途，用于由非发芽谷物制备谷物麦汁，其中所述助滤酶包括至少一种选自β-葡聚糖酶、木聚糖酶或半纤维素酶或它们的混合物的酶，并且其中所述酶组合物不包含也不表现出支链淀粉酶活性。这一点上文已述。优选，非发芽谷物选自大麦、小麦、玉米、稻、燕麦和黑麦以及它们的混合物，优选大麦。
本领域的技术人员将理解，他们可自由地组合本文所公开的本发明的所有特征。特别地，针对本发明的产物所描述的特征可与本发明的用途组合，反之亦然。另外，可组合针对本发明的不同实施方案所描述的特征。
此外，对于具体的特征如果存在已知的等同物，则应如同在本说明书中明确提到的那样来引入这些等同物。参见附图和非限制性实施例后，本发明的另外的优点和特征将变得显而易见。
实施例1
将具有10％水分含量的非发芽大麦使用具有4mm筛网的锤磨机研磨，然后用2mm筛网进行研磨步骤。所得的麦碎包含约6.5重量％的未穿过1.25mm筛网的颗粒，约30重量％的穿过1.25mm筛网但未穿过0.85mm筛网的颗粒，约40重量％的穿过0.85mm筛网但未穿过0.25mm筛网的颗粒，以及约23.5重量％的穿过0.25mm筛网的颗粒。
通过称量0.666kg的研磨的原大麦和水在麦浆容器中制备混合物，以达到在水中27.25％的总固体。非发芽大麦麦碎与水的混合物重2.20kg。
还用0.631kg研磨的发芽大麦麦碎(5％水分)制备参照混合物，以达到在水中27.25％的总固体。发芽大麦麦碎与水的混合物也重2.20kg。
用氢氧化钠将混合物的pH调节至5.80，以实现等同的实验条件。将4/5的糖化水加热至60℃。将1/5的常温水添加到大麦中，从而在温育图开始处实现50℃的混合物温度。
将第一商购酶混合物(诺维信公司(Novozymes)的OndeaPro)添加到麦碎中(0.2％w/w麦碎)。根据温育特征图，在以下温度下进行非发芽麦碎的水解：在52℃下水解20分钟，然后在72℃下水解30分钟，并且然后在82℃下水解10分钟(总温育时间为60分钟)。对于用发芽大麦制备的参考麦碎，使用在62℃下49分钟和在82℃下24分钟的参考温育图(总温育时间为73分钟)。
由于的加热速率仅为最高达2K/分钟，保持平台期的剩余的时间在52℃下20分钟，在72℃下30分钟以及在82℃下10分钟的温育图。
OndeaPro表现出以下酶活性：支链淀粉酶(主要)、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、内切蛋白酶、α-淀粉酶和脂肪酶。
将所有酶预称量并溶解于30g的水中，然后添加到麦碎中并开始温育图。酶剂量始终基于所称量的麦碎，而非基于总麦浆体积。水解后，将1.9L麦浆送入预热的(80℃)MEURA实验室过滤罐中。
最初，在0.4巴的过滤压力下，在10分钟内收集1L麦汁(浓麦汁)。然后添加1L的75℃下的水。将滤饼放在4.75巴下预压缩1分钟。然后在0.6巴的过滤压力下，在10分钟内收集1L的淡麦汁。在后续实施例中使用相同的过滤图。
通过将蛋白酶添加到酶混物中来执行另外的试验。试验结果示于图1上。曲线B表示仅用OndeaPro获得的结果。曲线a至e表示用OndeaPro(相同剂量)连同0.1％w/w的蛋白酶(碱性蛋白酶2.4L；b碱性蛋白酶BG；c Neutrease；d ProteAX；e Corolase)获得的结果。发芽大麦参照物可在图2和图3中作为曲线A进行比较。图2示出了浓麦汁的过滤。图3示出了淡麦汁的过滤。
这表明添加蛋白酶可显著减少过滤时间。
实施例2
在实施例2中施行与实施例1相同的过程，不同的是在该实施例中使用来自DSM公司的Brewers Compass代替诺维信公司(Novozyme)的OndeaPro。Brewers Compass表现出以下酶活性：α-淀粉酶、内切-1.4-β-淀粉酶和中性内切蛋白酶。结果如图2和图3上的曲线C和D所示。剩余的条件与实施例1相同。
另选地，使用表现出以下酶活性的酶混合物：α-淀粉酶(Gamalpha,Termamyl,Hitempase SXTL)、蛋白酶(Corolase,碱性蛋白酶,Bioprotease,中性蛋白酶)、以及包含β-葡聚糖酶、木聚糖酶和/或半纤维素酶的助滤酶(Rohalase,Bioglucanase,Ultraflo L)。剩余的条件与实施例1相同。这些酶以下表中所示定量给料。表中的参考字母对应于图2和图3的曲线。
例如，酶混合物还可包含0.2％Termamyl(诺维信(Novozymes)，α-淀粉酶)、0.1％Bioglucanase HAB(凯爱瑞(Kerry)，β-葡聚糖酶)和0.1％Corolase(英联酶(AB Enzymes)，热稳定蛋白酶)。
在浓缩和/或干燥之前，可将浓麦汁和淡麦汁组合。通常将浓麦汁和淡麦汁组合以改善收率。
发芽大麦参照物 A
0.2％OndeaPro B
0.4％BrewersCompass C
0.4％BrewersCompass、0.1％碱性蛋白酶BG、0.05％Ultraflo L D
0.2％Gamalpha T400、0.1％Rohalase大麦、0.1％Corolase 2TS E
0.1％Gamalpha T400、0.05％Rohalase大麦、0.05％Corolase 2TS F
0.15％Gamalpha T400、0.075％Rohalase大麦、0.075％碱性蛋白酶 G
0.15％Gamalpha T400、0.075％Rohalase大麦、0.1％中性蛋白酶 H
0.2％Hitempase SXTL、0.1％HAB、0.1％Bioprotease I
实施例3
在糖化结束时，用0.1％碘执行碘测试以测量淀粉水解的完成。对麦汁执行以下分析：糖组成(液相色谱法)、糖含量、蛋白质含量(Kjeldhal方法)、脂肪含量(Soxhlet方法)、灰分和总固体。
分析显示，通过应用本发明的方法，可获得与来自发芽大麦的麦汁具有相同糖组成的麦汁，使得过滤比用标准发芽大麦或用OndeaPro酶或Brewers Compass酶更快，并且可达到相似的收率。
尽管以举例的方式对本发明进行了描述，但应当理解，在不脱离权利要求书中所定义的本发明范围的前提下，可作出变型和修改。

Claims (15)

1.由谷物制备麦汁的方法，包括以下步骤：
a)提供包含非发芽谷物的麦碎；
b)通过使所述麦碎与水以及与α-淀粉酶、蛋白酶和助滤酶接触制备混合物，其中所述助滤酶包括至少一种选自β-葡聚糖酶、木聚糖酶或半纤维素酶或它们的混合物的酶，以在温育后产生麦浆；
c)将所述混合物在45至55℃下温育10至30分钟的时段；
d)将所述混合物在60至70℃下温育20至40分钟的时段；
e)将所述混合物在80至90℃下温育5至15分钟的时段；
f)过滤所述麦浆以获得液体麦汁；以及
g)收集所述麦汁。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述麦碎包含超过80重量％的穿过1.25mm筛网的颗粒，以及超过50重量％的穿过0.85mm筛网的颗粒，任选地最高达80重量％的穿过0.25mm筛网的颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中温育结束于步骤e)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中温育开始于步骤c)，继续步骤d)，并且结束于步骤e)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述麦浆的水含量介于50重量％和90重量％之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述助滤酶包括β-葡聚糖酶和木聚糖酶、或β-葡聚糖酶和半纤维素酶、或木聚糖酶和半纤维素酶、或β-葡聚糖酶、木聚糖酶和半纤维素酶。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，所述方法包括压制滤饼的另外的步骤。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，所述方法包括将所述麦汁浓缩至20％的水含量的另外的步骤，优选通过蒸发进行。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，所述方法包括干燥所述麦汁的另外的步骤。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，所述方法不包括发酵步骤。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述非发芽谷物选自大麦、小麦、玉米、稻、燕麦和黑麦以及它们的混合物，优选大麦。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中：
-所述α-淀粉酶以所述麦碎的0.1％至0.3％w/w定量给料，和/或
-所述蛋白酶以所述麦碎的0.1％至0.3％w/w定量给料，和/或
-所述助滤酶以所述麦碎的0.1％至0.2％w/w定量给料。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述助滤酶不表现出支链淀粉酶活性。
14.包含α-淀粉酶、蛋白酶和助滤酶的酶组合物的用途，用于由非发芽谷物粒制备谷物麦汁，其中所述助滤酶包括至少一种选自β-葡聚糖酶、木聚糖酶或半纤维素酶或它们的混合物的酶，并且其中所述酶组合物不表现出支链淀粉酶活性。
15.根据权利要求14所述的用途，其中所述非发芽谷物选自大麦、小麦、玉米、稻、燕麦和黑麦以及它们的混合物，优选大麦。
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