专利名称：含有奶替代物的非乳制品的制作方法膳食纤维对于健康的有益效果众所周知。由于这种原因，人们对于诸如燕麦和大麦的谷类制造的食品越来越感兴趣。在很多方面，燕麦较其它谷物提供更多的健康益处。燕麦较其它的谷物有较高的蛋白和脂肪含量，另外，燕麦中的蛋白较其它谷物中发现的蛋白有更高的食品价值。燕麦粒也有较高的β-葡聚糖含量，这些葡聚糖据认为能够降低高胆固醇血症的个体的血清胆固醇水平。由于血清胆固醇水平的升高与心脏病风险的提高相关，因此能够在每日膳食中包含β-葡聚糖较高的食品是重要的(正如公开于“患有中度高胆固醇血症的自由活动的人们消费燕麦奶5周降低了血清胆固醇和LDL胆固醇(Consumption of Oat Milk for 5 Weeks LowersSerum Cholesterol and LDL Cholesterol in Free-Living Men withModerate Hypercholesterolemia)，1999，Nutrition & Metabolism 43301-309，其内容此处引作参考)。另外，燕麦含有高含量的可溶性纤维(其大多数为β-葡聚糖)，含有可溶性纤维的食物也表现出降低血清胆固醇浓度。燕麦较其它可比较的谷物还具有较低的碳水化合物，含有相当比例的单和多不饱和脂肪以及很多必需氨基酸和矿物质。燕麦中，大多数营养成分在全燕麦粒中分布相当均匀，而在其它谷物中，营养成分经常集中在谷物的特定部位。这就意味着，当使用燕麦时，只要将皮壳去除，就可以使用全谷粒来制造各种产品。燕麦成分的营养价值已经促使将燕麦或其部分引入到多种不同的食品中。例如，美国专利4,996,063(G.F.Inglett)公开了通过用α-淀粉酶处理碎燕麦产物来制备水溶性膳食纤维组合物。α-淀粉酶起到稀化燕麦淀粉的作用，因此可以使用任何α-淀粉酶。将产生的粉状膳食纤维组合物用作食品添加剂，例如脂肪替代品。但是，这些产品不仅缺乏理想的天然燕麦的香味，而且也失去了燕麦令人愉悦的天然风味。美国专利5,686,123(授权于L.Lindahl等)公开了一种均匀稳定的谷物悬浮液，其具有天然燕麦的风味和香味。所公开的谷物悬浮液的制备方法是在第一步酶处理中用不含葡聚糖酶活性和蛋白酶活性的β-淀粉酶处理燕麦的悬浮液，这特异性产生麦芽糖和麦芽糖糊精单元。然后在第二步酶处理中用不含葡聚糖酶和蛋白酶活性的α-淀粉酶处理悬浮液，而这特异性产生麦芽糖单元。该燕麦悬浮液为奶状产物，可以用作奶的替代品，尤其是为乳糖耐受性差的人们。其还可以在制造冰淇淋、麦片粥、酸奶、奶昔(milkshake)、保健饮料和甜点中用作主料或添加剂。然而该方法由于相继使用了不同的水解酶进行处理而浪费时间，由此增加了生产成本。此外，相继的酶处理排除了当酶同时使用时可能出现的正协同效果。另外，谷物悬浮液的整体粘度和/或糖含量无法得到有效控制或操作。鉴于这些缺点，需要一种谷物分散液，其包括现成的非乳制的全奶替代物以及由其制备的消费品，该谷物分散液可以采用适于谷物淀粉水解的酶制剂以更经济有效和及时的方式制备，同时产生保持天然谷物风味和香味特性的有营养、不含乳糖的谷物分散液，并且其粘度、糖含量以及整体的质感都可以加以调整或修饰以得到优选的终产物，而同时保持降低胆固醇的重要特征。发明概述本发明主要直接涉及含奶替代物的非乳制品。因此本发明的一个主要目是提供通过采用酶制剂以更经济有效和及时的方式水解谷物淀粉所制备的非乳制的谷物分散液。另一个目的是生产有营养的非乳制的不含乳糖的谷物分散液，其保持了天然谷物的风味和香味特性。
本发明的另一个目的是生产谷物分散液，其粘度、糖含量以及整体质感可通过改变酶的相对用量得到控制或操作，而同时保持天然糖、蛋白以及β-葡聚糖的较高含量，所述β-葡聚糖具有降低胆固醇的特性。
本发明的另一个目的是提供现成和消费的非乳制的奶替代物燕麦奶，每种燕麦奶都具有糖和麦芽糖糊精组合物以及与所用酶制剂相关的粘度值，其中燕麦奶可以替代乳制奶直接用来饮用和烹饪，或者所述燕麦奶可被进一步处理用于生产一定范围的产品，包括浓缩和粉状产物，特别是现成的产物，例如冰淇淋和酸奶等等。
上述这些目的可通过非乳制的谷物分散液得以满足，该分散液包括谷物底物悬浮液以及用于酶水解谷物底物悬浮液中的组分的酶组合物，其中经热处理、酶修饰的谷物含有完整的β-葡聚糖、蛋白以及天然糖。非乳制的谷物分散液的制备方法包括如下步骤(i)提供谷物悬浮液；(ii)提供缺乏β-葡聚糖酶和蛋白酶活性但含有α-淀粉酶和β-淀粉酶的淀粉降解酶组合物；以及(iii)通过将α-淀粉酶和β-淀粉酶同时引入到谷物悬浮液，用酶组合物处理谷物悬浮液以提供(a)酶水解加速，以及(b)与相继引入的酶所需要的较大量比较，酶的用量减少。
含有完整β-葡聚糖、蛋白和天然糖的非乳制的现成的奶替代物谷物分散液的制备方法也包括如下步骤(i)提供去壳的和热处理的燕麦悬浮液，其水中燕麦的含量大约5％-20％w/w；(ii)提供缺乏β-葡聚糖酶和蛋白酶活性但含有α-淀粉酶和β-淀粉酶的淀粉降解酶组合物，以及(iii)通过将α-淀粉酶和β-淀粉酶同时引入到谷物悬浮液中，用酶组合物处理谷物悬浮液以提供(a)酶水解加速，以及(b)与相继引入酶所需要的量比较，酶的用量减少，由此保持燕麦谷物的天然风味和香味。
前面讨论的非乳制的现成的谷物分散液可以代替乳制奶产品消费，也可用于烹调和生产其他非乳制品或含乳制品产品，例如酸奶、冰淇淋和其它甜品的制法。这些产品将表征为浓质、乳脂状、均匀的分散液，全部含有完整的β-葡聚糖、蛋白以及天然糖，其中的燕麦分散液或悬浮液含有大约0.1-5.0FAU(如下定义的α-淀粉酶酶活力单位)的α-淀粉酶和大约1400-1600DP°单位(如下面定义的β-淀粉酶酶活力单位)的β-淀粉酶，其中至多只有40％的燕麦淀粉转化为麦芽糖。
非乳制的谷物悬浮液也可用来生产具有低粘度并且含有完整β-葡聚糖、蛋白和天然糖的乳脂分散液，其中的燕麦悬浮液含有大约5.0-10.0FAU的所述α-淀粉酶和大约1400-1600DP°的所述β-淀粉酶，其中有高于40％的燕麦淀粉转化为麦芽糖。
在所有的非乳制的现成的奶替代物燕麦分散液中，α-淀粉酶和β-淀粉酶被同时引入到燕麦悬浮液以提供较短的酶处理时间并且减少所需的酶量。
生产均匀性以及稳定性提高的谷物分散液的方法也可包括在酶处理非乳制的谷物分散液和由此生产的产品，例如冰淇淋、烹饪用奶油、乳脂状风味饮料、酸奶等上进行至少一种精加工过程的步骤。
精加工步骤可用来延长谷物悬浮液或其他现成品的保质期，包括通过离心或滗析去除粗糙颗粒；对酶处理悬浮液进行匀浆；和/或将产物进行超高温处理(UHT)，方法公开于《食品工程和奶制品技术》(FoodEngineering and Daisy Technolog)，H.G.Kessler，Verlay A.Kessler，1981，第6章，第139-207页中，其内容此处引作参考。UHT处理后，产物可被无菌包装。其它延长保质期的代表性方法包括巴斯德灭菌和冷藏直至使用；或者可以将终产品蒸发，接着喷雾干燥，以得到稳定的粉末。优选地，由酶处理悬浮液制备而来的分散液经匀浆、UHT处理后，无菌包装。
在为延长保质期加工之前，可将酶活性从酶处理的悬浮液中终止或悬浮液移走。或者，可以在改进产品保质期的一些加工过程，如在UHT处理中终止酶活性。
此处的非乳制的奶替代物谷物分散液，尤其是同样描述的非乳制的奶替代物，粘性燕麦奶分散液可被用于制备非乳制的冰淇淋。虽然这些冰淇淋包含完整的β-葡聚糖、蛋白和天然糖，这些产物可通过添加营养和风味得到加强，由此提升产品的质量。
非乳制的奶替代物谷物分散液，尤其是非乳制的奶替代物非粘性燕麦奶分散液，也可用作具有天然谷物风味的的营养饮料，无需其它添加剂或进一步加工。但是，如果优选，可以添加水果或其它的香料成分来加强风味和营养价值。
其它市售的重要制法可以采用本发明的非乳制的燕麦奶替代物。代表性例子包括非乳制品、基于燕麦的奶油、生奶油和酪乳。用来生产烹饪用奶油的优选谷物分散液为较低粘度的非乳制的燕麦奶。
本发明的这些和其它的特征和优点将参考下面的描述以及附属权利要求可以得到更好的理解。
优选实施方案的描述为了本发明的目的，在说明书和权利要求中出现的下列术语和表达方式意欲具有下列意思此处所用的“热处理的燕麦产物”是指下面详细描述的去壳并热处理的谷粒(少量)、燕麦片或燕麦粉。
此处所用的“游离酶”是指在悬浮液中自由移动并且不受容量限制或固定到底物的酶。
此处所用的“固定化酶”是指通过不同方法物理法限定的游离酶，这些方法包括但不限于半透膜、中空纤维或超滤膜。
“FAU”为真菌淀粉酶单位的首字母缩写词，是指在“标准化”条件下将一定量的谷物淀粉转化为麦芽糖或麦芽糖浆所需的α-淀粉酶的量。商标名为Myclolase?的α-淀粉酶供应商Genencor International将FAU定义成每小时转化产物中1g可溶性淀粉的酶量，该产物与碘反应后在620nm处与标准色有相同的吸收，其中pH＝5.0，T＝30℃，反应时间＝15-25min。
此处所用的“DP°/ml”定义为β-淀粉酶的酶活单位。商标名为SPEZYME BBA?1500的β-淀粉酶供应商Genencor International将DP°/ml定义为糖化力的水平，它是在0.1ml的5％样品酶制剂溶液中所含的酶量，当样品与100ml的底物在20℃下温育一小时后，它会产生足够的还原糖以还原5ml费林氏溶液。
此处所用的“预加工的谷物悬浮液”是指经过公开于美国专利5,686,123的方法已事先加工的产物。
此处所用的“谷物底物”是指选自谷物粗粉悬浮液、预加工的谷物悬浮液及其混合物悬浮液。
此处所用的“燕麦粉悬浮液”是指含有燕麦粉和/或碎燕麦的悬浮液。
本发明提供了一种酶制剂用于酶水解谷物底物悬浮液的组分，其含有至少一种能够水解α-糖苷键的水解酶。水解酶可选自β-淀粉酶、α-淀粉酶、淀粉葡糖苷酶、支链淀粉酶及其混合物。优选地，当酶制剂含有α-淀粉酶或β-淀粉酶时，其与至少一种其他α-糖苷水解酶混合，更优选地，当酶制剂中有两种或更多种酶混合时，酶同时引入谷物底物悬浮液。
在本发明的优选实施方案中，酶制剂中可以只含有支链淀粉酶；只含有淀粉葡糖苷酶；或者水解酶的几种不同组合，包括β-淀粉酶与支链淀粉酶的混合物；β-淀粉酶、支链淀粉酶和淀粉葡糖苷酶的混合物；β-淀粉酶和α-淀粉酶的混合物；以及α-淀粉酶、β-淀粉酶和淀粉葡糖苷酶的混合物。在只含有一种水解酶或含有与另一种相组合的水解酶的上述任何酶制剂中，还可以含有异构酶，如葡萄糖异构酶。
在只含有一种水解酶或含有与另一种相组合的水解酶的上述任何酶制剂中，还可以含有异构酶，如葡萄糖异构酶。
本发明优选的实施方案提供了一种酶制剂，其含有α-淀粉酶和β-淀粉酶，用于酶水解谷物底物悬浮液中的组分。这些酶能够水解α-糖苷键。可以理解将α-淀粉酶和β-淀粉酶同时引入谷物悬浮液。
一般而言，加入到谷物粗粉悬浮液的谷物可以是任何起始谷物原料，包括但不限于燕麦、大麦、稻米、小麦、玉米、黑麦、高梁、黑小麦和珍珠稗。优选谷物为燕麦。如上所述，燕麦具有消费者认为特别有用的特征，因为它具有大量的高分子量β-葡聚糖，而β葡聚糖是天然水胶体。在用本发明酶制剂进行酶水解生产的悬浮液中，发现β-葡聚糖在燕麦中起固有稳定剂的作用。因此，本发明的谷物悬浮液可以在食品中起增稠，糊化或稳定乳化的作用。
本发明的谷物悬浮液可以用于如公开在美国专利5,686,123的产物相同的应用领域，其作为奶替代物，和作为生产冰淇淋、麦片粥、酸奶、奶昔和甜点的主料和添加剂。
所有的谷物产品，无论其最终状态如何，开始都进行相同的处理。燕麦和其它谷物首先去壳。去壳的谷粒用蒸汽处理使燕麦中固有的酶失活，例如脂酶和过氧化物酶。这些酶对于最终燕麦产物的味道有不良影响，因为它们促进脂类氧化。燕麦尤其富含脂类，特别是富含对氧化敏感的不饱和脂类。去壳和热处理的燕麦谷粒(少量)可被用作终产物的起始材料，或者少量经处理后进一步产生燕麦片或燕麦粉。当少量进行第二次热处理后压榨时，将产生燕麦片(薄片)。当少量燕麦进行第二次热处理后用研磨代替压榨产生燕麦粉。湿研磨可能激发燕麦奶的制备，因为其使得淀粉更易接触到酶。如果将燕麦加以细磨以至可通过0.8-1mm的筛子是有好处的。
任何这些燕麦产物都可用来生产本发明的非乳制的谷物分散液以及现成的燕麦奶。为了方便起见，燕麦以燕麦片的形式使用是优选的，因为它们很容易得到，大袋包装，以及稳定保存，但是少量使用更经济。
如果通过干燥研磨生产燕麦粉，那么就将干的燕麦粉与水混合形成固/液悬浮液。将水持续搅拌的同时加入燕麦，并保持在50-53℃。合适的情况是，浆液或悬浮液中粗粉和水的重量比为大约1∶6-1∶9，其相当于干固体含量的大约10-15％w/w。悬浮液持续搅拌直至粗粉完全分散。浆液pH至少5-8。已发现当加入本发明的酶制剂时这个pH范围是有效的。在这个pH范围内，酶制剂具有可接受的催化活性，并且可以避免使用添加剂来改变pH。
为了移去粗颗粒，悬浮液可以350-450G离心或滗析大约10-15分钟。
然后用缺乏β-葡聚糖酶活性和蛋白酶活性的淀粉降解酶组合物处理水性燕麦悬浮液。酶修饰后生成燕麦奶所需的物理化学和影响感官的特征。酶例如α-淀粉酶和β-淀粉酶的相对添加量依赖于终产物所需的粘度，这将在下面进行描述。
本发明的酶制剂可以将既含直链淀粉又含支链淀粉的谷物淀粉转化为大分子量麦芽糖糊精和各种改性程度的低分子量化合物，如麦芽三糖、麦芽糖和葡萄糖。如，β-淀粉酶可以从直链淀粉和支链淀粉的非还原末端相继水解α-1-4糖苷键，产生裂解产物麦芽糖；α-淀粉酶可以既在直链淀粉又在支链淀粉上水解内部α-1-4糖苷键，产生裂解产物麦芽糖糊精；以及淀粉葡糖苷酶可以水解淀粉非还原端上的α-1，4和1，6糖苷键，释放葡萄糖分子。因此，能够水解α-糖苷键的水解酶的组合将在酶处理的谷物悬浮液中提供多种比例的麦芽糊精/糖。
酶和反应时间的选择决定降解的程度以及产物谱。使用不同的酶制剂产生不同种类的单糖和二糖，所述酶制剂包含至少一种α-糖苷水解酶和/或异构酶的组合。终产物可包含二糖，麦芽糖和单糖，果糖和葡萄糖。例如，一种脱支酶支链淀粉酶以及β-淀粉酶将聚集大量的麦芽糖。淀粉葡糖苷酶和葡萄糖异构酶可以产生果糖和葡萄糖。
通过组合例如β-淀粉酶、α-淀粉酶和淀粉葡糖苷酶，可以将谷物淀粉完全转化为低分子量化合物，例如，葡萄糖。而当仅把葡萄糖异构酶加入到已经含有葡萄糖的谷物底物时，将产生果糖。或者，β-淀粉酶、α-淀粉酶和淀粉葡糖苷酶与葡萄糖异构酶组合的酶制剂也会产生高水平果糖的产物。
当α-淀粉酶和β-淀粉酶同时加入谷物悬浮液时，α-淀粉酶作为催化剂不仅促进β-淀粉酶的反应速率也提高产量。这种协同作用产生富含麦芽糖的燕麦奶，并且使得利用较少量的酶以比酶单独使用时较少的时间就能够产生麦芽糖和麦芽糖糊精单元。相对于β-淀粉酶提高α-淀粉酶的浓度，产生增量的麦芽糖。
酶制剂无论是单一酶还是酶的混合物，都可以通过把游离酶直接引入到谷物底物悬浮液或者将谷物底物悬浮液引入到含固定化酶的容器来处理本发明的谷物底物悬浮液。
通常，游离酶或细胞不能重复使用，因为它们太小不能过滤，而且回收费用昂贵。因此本发明通过将酶变性来完成游离酶的生物催化活性的消除。
使用可溶性或不溶性固定化酶的有效性在于通过膜的选择性来选择性控制底物以及产物，可同时固定许多酶。本发明中使用的固定化酶提供了在连续式反应器中装载和处理谷物粗粉悬浮液的便利。固定化酶的优点包括从无论是批量还是连续式操作中所用的反应混合物中完全回收酶。因此，可以重复使用酶，不会污染终产物，也不需要加热产物以使酶变性。同样，可以使用较大浓度的固定化酶，因为固定化酶可被回收和再利用，从而节省反应时间和/或需要进行反应的容器大小。另一个优点是在终产物中实际上不存在酶，这样酶仅需要以食品加工辅助剂而不是以添加剂报批，即使加热和后来的酶失活不包括在该方法中。
发明人进一步设想，用来制备酶修饰的悬浮液和/或均匀和稳定提高的谷物悬浮液的酶可以包括来自全细胞、细胞器或甚至在发酵过程中用作生物催化剂的微生物的酶。
本发明中，所有条件包括温度、pH以及添加其它的底物，例如酶辅酶因子或缓冲剂，将决定酶的活性以及终产物的产量和质量。从不同来源提取的酶已知可以催化相同的反应。例如，来自真菌生物米曲霉(Aspergillus oryzae)的α-淀粉酶最适pH为4.7，最适温度为50℃，而来自细菌地衣芽孢杆菌(Bacillus lichenformis)的α-淀粉酶的最适pH为7.5，最适温度为90℃。因此可以理解，使操作条件，包括酶量、浆液温度、搅拌时间以及pH值，优化以获得合适粘度的终产物。决定最适参数所用的技术是本领域技术人员公知的并被广泛应用。
用酶制剂在仔细调控的操作温度下处理本发明的谷物底物悬浮液。温度的选择使得酶的性能既具有快的水解率又具有良好的酶稳定性。一般采用大约40℃到低于使该酶或酶的组合物变性的温度，根据酶的不同，优选大约50℃-90℃。较低温度下，酶活可能较低，而较高温度下，酶稳定性可能较低。因此，选择催化反应的温度以优化终产物的生产，同时要保持酶制剂的稳定性。本发明也可适用于热稳定的淀粉降解酶，在这种情况下可调整操作条件以适应这些酶的特征。
将一种水解酶和/或多种水解酶的组合物以足量引入到谷物底物悬浮液，以水解底物悬浮液组分中的α-糖苷键，从而提供所需粘度的终产物。酶的组合物以及每种特异酶的量产生含有不同糖以及各种糖不同量的悬浮液。终产物中高浓度的低分子量糖，例如麦芽糖和葡萄糖，产生低粘度的谷物分散液。相比之下，高浓度的高分子量麦芽糖糊精产生粘性产物，其可用于汤或酸奶，因为它们的密度较大。
因此，改变混合物中酶的种类和量将产生特殊设计的产物。采用酶的特定组合物相比于改变反应时间，或其它不能较大程度影响终产物的反应参数，有助于使反应过程标准化，因此终产物与酶组合物相关。
在实施本发明时，通常有利的是每千克组成谷物底物悬浮液的燕麦或其它谷类材料，使用大约1-100ml的酶制剂。悬浮液可用被选来产生终产物的酶制剂处理，所述终产物的粘度大约如水的粘度或大约10mPas到大约几百mPas，剪切速率为大约500-1000s-1。代表性酶为α-淀粉酶，其将谷物淀粉转化为麦芽糖或麦芽糖浆。α-淀粉酶的活性定义为FAU(真菌淀粉酶单位)。FAU是由商标名为Myclolase的α-淀粉酶供应商Genencor International所定义的，正如上文定义部分所讨论。NovoNordisk以商标名Fungamyl?提供α-淀粉酶，将FAU定义为在pH＝4.7，反应时间＝7-20min时，每小时降解5.26g可溶性淀粉(Merck，Amylum soluble Erg.B.6，批号9947275)的酶量。
由酶修饰燕麦悬浮液所产生的谷物奶的甜度可以通过使用合适的酶制剂来进行调整和/或操作。实际上，本发明的酶制剂可以分几步引入以特制终产物。例如，含有α-淀粉酶和β-淀粉酶的酶制剂可以产生高水平的麦芽糖。采用含有淀粉葡糖苷酶和/或葡萄糖异构酶的酶制剂进行第二步处理，麦芽糖可被转化为葡萄糖和果糖。葡萄糖的产生尤其是果糖的产生较主要含有麦芽糖的悬浮液更甜。含果糖的悬浮液具有的显著优势在于果糖对于糖尿病人没有副作用。
特殊类型的糖不仅影响悬浮液的特性也影响利用此悬浮液生产产品的感官感觉的特性。通过改变糖型，有可能调整悬浮液的功能特性，例如粘度、营养特性以及糖含量的比例，以满足终产物的需要。
在酶修饰的谷物悬浮液中，或者在酶处理的谷物悬浮液中，通过本领域技术人员公知的任何方法，包括变性、离心、层析技术和/或从固定化酶分离悬浮液，可使酶活中断或终止。优选地，通过将谷物悬浮液加热到至少80℃，更优选加热到80-90℃之间终止酶反应。水含量较低时比水含量较高时需要更高温度使酶失活。湿度较大时，较低温度就足以达到相同程度的酶失活。或者，可在最后延长产物保质期的步骤中中断/终止酶活。
使用本发明的谷物悬浮液，通过采用本发明提供的酶制剂处理悬浮液制备均匀和稳定性提高的谷物分散液，其具有天然谷物的芳香和口味并含有完整的β-葡聚糖、蛋白以及天然糖。
代表性最终加工步骤可包括精加工处理，例如通过离心或滗析去除粗颗粒；悬浮液在温度为大约42-45℃，压力为大约200-250bar下，对酶处理的悬浮液进行匀浆；或将产物进行超高温处理(UHT)，方法公开于《食品工程和奶制品技术》(Food Engineering and DaisyTechnolog)，H.G.Kessler，Verlay A.Kessler，1981，第6章，第139-207页，，其内容此处引作参考。UHT处理后，产物可被无菌包装。离心移去不溶物，否则会有沙砾的感觉。匀浆提高润滑的口感并且防止因长期保存出现沉淀。其它延长保质期的方法可以包括巴斯德灭菌杀死腐败微生物，由此延长保质期，冷藏直至使用；或者可以将产品蒸发，接着喷雾干燥，以得到微生物学稳定的粉末，有利于操作和运输。
在一个较优选的实施方案中，谷物底物悬浮液为谷物粗粉悬浮液。通过干磨或湿磨谷物片，或者加热或水处理谷物成粗粉，并将谷物粗粉悬浮在水中而制成谷物粗粉悬浮液。或者，在用酶制剂处理之前，离心或滗析悬浮液以移去粗纤维颗粒。
为了方便起见，谷粒粗粉悬浮液的制备基于市场上生产销售的预糊化的保持燕麦原始口味和香味的燕麦片。燕麦片通过全磨、干磨或湿磨而磨成燕麦片或燕麦粥。在干磨中，燕麦片悬浮在水中，优选温度为50-65℃。在湿磨中，所用的水温同样优选为50-65℃。如果水去离子化则会得到更好的效果。
对于谷物粗粉内所含的大部分淀粉来说，将悬浮液加热到50-65℃会使谷物淀粉糊化，从而更易水解。但是，一些燕麦含有耐受力强的淀粉，它们在这些温度下不糊化，因此不容易被本发明的酶制剂水解。在这种情况下，有利的是首先在第一步酶处理中采用本发明的酶制剂水解非-耐受性淀粉，然后将悬浮液置于较高温度，优选高于100℃下，以使耐受性淀粉糊化。随后将悬浮液冷却到可操作温度和标准条件下。悬浮液再用本发明的酶制剂处理。这种方法将使得几乎所有谷物粗粉悬浮液中的淀粉包括耐受性淀粉得到更完全水解。
在本发明进一步的实施方案中，可以使用预处理的谷物悬浮液。在第一步特异性生成麦芽糖单元并且没有葡聚糖酶和蛋白酶活性的酶处理中，采用β-淀粉酶处理谷物粗粉悬浮液至粘度3-0.1Pas以剪切速率10-100s-1进行。然后在第二步特异性生成麦芽糖单元并且没有葡聚糖酶和蛋白酶活性的酶处理中，采用α-淀粉酶处理上述悬浮液至粘度小于0.5Pas，以剪切速率10-100s-1进行。然后，预处理的谷物悬浮液可用本发明的酶制剂进一步处理。或者，预处理的谷物悬浮液可被匀浆或进行UHT处理。
本发明将在下列非限制性实施例中更详细描述。
实施例1将预糊化的燕麦片在约52-63℃下湿磨，用于制备悬浮液，其中水中磨细的悬浮液的浓度为约10-15％w/v。将含有大麦β-淀粉酶(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA；或Rhodia Ltd，Cheshire，UK)和一种脱支酶支链淀粉酶如Promozyme(Novo Nordisk，Bagsvaerd，丹麦)的本发明的酶制剂以每kg燕麦大约2ml的浓度在约58-61℃下添加到谷物粗粉悬浮液中。酶制剂中的酶浓度分别为每ml约500-1000DP°和约150-300PU(支链淀粉酶单位)。让酶制剂作用1-2小时，或者直至悬浮液的粘度下降至约20-40mPas，剪切速率为700s-1。所得产品中含有大量的麦芽糖。大部分淀粉(大约60％的燕麦)转化成麦芽糖。然后，将悬浮液加热至约85-90℃，使酶失活。将产品滗析以除去过量的不溶性纤维，并且匀浆。或者可以对产品进行UHT处理并且无菌包装，巴氏灭菌并且冷藏直至使用，或者将其蒸发，随后喷雾干燥，以得到稳定的粉末。
实施例2按照实施例1的方法研磨预糊化的燕麦片。将含有大麦β-淀粉酶(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA；或Rhodia Ltd Cheshire，UK)、一种脱支酶支链淀粉酶如Promozyme(Novo Nordisk，Bagsvaerd，Denmark)和淀粉葡糖苷酶如AMG(Novo Nordisk，Bagsvaerd，Denmark)或Optidex(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA)的本发明的酶制剂以每kg燕麦约3-4ml的浓度在约58-61℃下添加到燕麦粉悬浮液中。这些酶在酶制剂中浓度分别为每ml约400-700DP°、约100-200PU(支链淀粉酶单位)和约90-110AGU。让酶制剂作用约1-2小时，或者直至悬浮液的粘度下降至约20-40mPas，剪切速率为700s-1。所得产品中含有大量的葡萄糖。最后，按照实施例1加热和处理悬浮液。
实施例3按照实施例1研磨预糊化的燕麦片。将含有β-淀粉酶(GenencorIntl.，Rochester，NY，USA；或Rhodia Ltd，Cheshire，UK)和内作用型α-淀粉酶如Fungamyl(Novo Nordisk，Bagsvaerd，Denmark)或Mycolase(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA)之混合物的本发明的酶制剂以每kg燕麦大约2ml的浓度在约54-57℃下添加到谷物粗粉悬浮液中。这些酶在酶制剂中的浓度分别为每ml约1400-1600DP°和约30-70FAU(淀粉酶单位)。让酶制剂作用约1小时，或者直至悬浮液的粘度下降至约20-40mPas，剪切速率为约700s-1。大部分燕麦淀粉(60-70％)转化成麦芽糖，以及其余以麦芽糖糊精存在(步骤1)。然后(步骤2)，添加另一种外作用型酶，如淀粉葡糖苷酶AMG(Novo Nordisk，Bagsvaerd，Denmark)或Optidex(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA)，以每kg燕麦大约600AGU(淀粉葡糖苷酶单位)的用量使用。当所需量的葡萄糖已产生时，将反应终止。例如，在添加淀粉葡糖苷酶(葡糖淀粉酶)之后30分钟，悬浮液中含有等量的麦芽糖和葡萄糖，而麦芽糖含量为步骤1之悬浮液的50％。步骤1中的麦芽糖含量高，并且淀粉葡糖苷酶快速水解该底物。随着麦芽糖含量降低，麦芽糖糊精变成优选的底物并且水解还在增加。达到完全转化时，所有的淀粉转化成了葡萄糖。最后，按照实施例1进行加热和处理悬浮液。
实施例4按照实施例1研磨预糊化的燕麦片。将含有大麦β-淀粉酶(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA；或Rhodia Ltd，Cheshire，UK)、α-淀粉酶如Fungamyl(Novo Nordisk，Bagsvaerd，Denmark)或Mycolase(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA)和淀粉葡糖苷酶如AMG(Novo Nordisk，Bagsvaerd，Denmark)或Optidex(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA)的混合物的本发明的酶制剂以每kg燕麦约3-4ml的用量在约54-57℃下添加到悬浮液中。这些酶在酶制剂中的浓度分别为每ml约700-900DP°、约1-35FAU(α-淀粉酶单位)和约200-350AGU。让酶制剂作用约1-2小时，或者直至悬浮液的粘度下降至约20-40mPas，剪切速率为700s-1。最后，按照实施例1加热和处理悬浮液。
实施例5用含有大麦β-淀粉酶(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA；或Rhodia Ltd，Cheshire，UK)和一种脱支酶支链淀粉酶如Promozyme(NovoNordisk，Bagsvaerd，Denmark)的本发明的酶制剂以每kg燕麦约2ml的浓度来处理根据美国专利5,686,123制备的燕麦悬浮液。或者，用脱支酶，例如支链淀粉酶，如Promozyme(Novo Nordisk，Bagsvaerd，Denmark)以每kg燕麦大约800PU的浓度处理悬浮液。其它条件与实施例1相同。所得产品麦芽糖含量高并且基本上不含麦芽糖糊精。
实施例6用与实施例2相同的酶制剂，或者用如实施例3(步骤2)的淀粉葡糖苷酶处理根据美国专利5,686,123制备的燕麦悬浮液。随着水解反应进行，产品中麦芽糖糊精的含量在减少，而葡萄糖的含量在增加。
实施例7向实施例2、3、4和6的任何一种产品中，即向含有葡萄糖的产品中，以每kg燕麦约18-70ml的浓度添加含有淀粉葡糖苷酶(每ml约50-60AGU)，如AMG(Novo Nordisk，Bagsvaerd，Denmark)或Optidex(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA)，和葡萄糖异构酶(每ml约3000 GIU)的本发明的酶制剂，或者仅添加约50,000-200,000GIU(葡萄糖异构酶单位)浓度的葡萄糖异构酶，如Spezyme GI(GenencorIntl.，Rochester，NY，USA)或Sweetzyme(Novo Nordisk，Bagsvaerd，Denmark)。2小时内，25％的葡萄糖转化成了果糖。
实施例8现成的非乳制的稠燕麦奶的制备方法如下。将大约10-15％w/w的燕麦谷物粗粉悬浮在加热到50-60℃的水中。粗粉可以是干磨或湿磨的燕麦，或热或水处理的粗粉。为方便起见，谷类粗粉悬浮液通过使用市场生产销售的预糊化的燕麦片来制备。为了更容易地水解谷物粗粉中的大多数淀粉，将该悬浮液保持在50-65℃以糊化谷物淀粉。然后将含有β-淀粉酶(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA；或RhodiaLtd，Cheshire，UK)，和内作用型α-淀粉酶如Fungamyl(Novo Nordisk，Bagsvaerd，Denmark)或Mycolase(Genencor Intl.，Rochester，NY，USA)的本发明的酶制剂以每kg燕麦约1-3ml的酶浓度在约54-64℃下添加到水性燕麦悬浮液中。α-淀粉酶和β-淀粉酶被同时加入，同时悬浮液保持持续的搅拌。温育的温度保持在53-55℃。
α-淀粉酶和β-淀粉酶的同时加入加速了酶水解，且比分别加入酶时使用较少量的酶。这些酶在酶制剂中的浓度分别为大约1400-1600DP°和大约0.5-2FAU/ml。让这些酶制剂作用于燕麦谷物大约2小时，或者直到乳液的粘度为60,000cP，在10％浓度和4℃下用Brookfield粘度计以0.3rpm进行测定。大约40％的淀粉被转化。因此，由于高分子量麦芽糖糊精的含量高，此产物非常粘稠。
或者在此点上以200bar的压力(匀浆应在160-250bar的范围中进行)和72-75℃的温度下匀浆酶处理的乳产物。然后非乳制的燕麦奶可在137-138℃的温度下间接进行蒸发3-4秒以使该悬浮物灭菌。此灭菌过程杀死细菌和孢子-形成媒介物，并在产物无菌包装之前使添加的酶失活。
所得高粘度的燕麦奶是均一和稳定的，含有完整的β-葡聚糖和蛋白，保留了天然燕麦的口味和香味，具有优异的冷冻/解冻、保水、增稠以及感官感觉(脂肪的口感)的特性，并可用作制备，或作为其它非乳制的燕麦奶悬浮液产品的主料。此燕麦产物所显示的组合特性使其理想地用于例如冷冻甜品或冰淇淋。
实施例9现成的非乳制的燕麦奶悬浮液全脂奶牛奶替代物具有低粘度，其制备按照实施例8的方法进行，除了当β-淀粉酶在酶制剂中的浓度保持在大约1400-1600DP°时，α-淀粉酶的浓度为每ml大约6-8FAU，从而相对于产生低粘度产物麦芽糖，生成低产量的麦芽糖糊精。该乳状燕麦奶悬浮液可用于提供美味和营养的非乳制饮料或用作为制备奶酪、饮料和冰淇淋的主料。
实施例10作为高粘度的非乳制的燕麦奶悬浮液如何可被用作冷冻产品的实施例，制备天然水果风味的冰淇淋。10％w/w的燕麦悬浮液物根据实施例8制备。然后，单独添加8％w/w融化的植物脂肪，例如Akomix(来自Karishamns AB，Karshamn，Sweden)，0.4％w/w乳化剂，例如蒸馏的甘油单酯(Danisco Cultor，Norrkoeping，Sweden)。将脂肪/乳化剂混合物加热到70℃以上以溶解乳化剂。当乳化剂溶解后，向乳化的脂肪中加入7％w/w蔗糖和8％w/w葡萄糖。然后将乳化融化的脂肪/糖混合物加到燕麦悬浮液中。最后该混合物80℃巴氏灭菌25秒。
或者，可将混合物在过夜冷却之前以200 bar匀浆。
调味品例如香草或水果，例如兰莓或菠萝泥可被加到冷却的混合物中。混合物部分冷冻之后，将空气掺入到混合物中以产生大约80％的超限值，其中的超限是冰淇淋的体积超过未冷冻混合物体积的比率。在消费之前，冰淇淋在低于-20℃下硬化。
通过使用实施例8的高粘度的燕麦奶悬浮液制备的冰淇淋，能够保持注入的气泡，这产生冷冻的产物，例如奶油口味/口感的冰淇淋。因为该产品也具有意想不到的冷冻-解冻稳定性，其不需要稳定剂或额外添加蛋白。
实施例11利用实施例9的低粘度的非乳制的燕麦悬浮液，通过向此燕麦奶悬浮液加入10％w/w所需的水果浓缩液，来制备浓的有营养的可口的水果/燕麦奶饮料。然后该混合物90℃巴氏灭菌13秒，并保持在90℃下以200bar匀浆。接着把混合物注入单独的储藏容器，例如玻璃瓶中。或者，产品可冷却到大约4-6℃，然后以无菌的方式注入到容器中。不需要额外的甜味剂、酸、稳定剂或香料就可获得有营养的美味饮料。
实施例12利用实施例9的低粘度的燕麦奶制备的非乳制的燕麦冰淇淋的制备方法是融化8％w/w的植物脂肪，例如Akonix(来自Karishamns AB，Karshamn，Sweden)，向植物脂肪中加入0.4％w/w的乳化剂，例如蒸馏的甘油单酯(来自Danisco Cultor，Morrkoeping，Sweden)。在加入5％w/w蔗糖、5％w/w葡萄糖糖浆和5％w/w葡萄糖之前，将该脂肪/乳化剂混合物加热以溶解乳化剂。按重量计8％的脂肪/糖混合物添加到10％w/w的燕麦奶悬浮液中。接着，最终的混合物80℃巴氏灭菌25秒。
或者，在此点上，混合物可在冷却和加入香料和/或水果之前以200bar进行匀浆。
然后将混合物部分冷冻，注入空气到半冷冻混合物中，以及最终在低于-20℃的温度下硬化。
实施例13含有实施例9的燕麦奶的非乳制的基于燕麦的奶油制品的制备方法是在70℃下融化50％w/w canola油和50％w/w棕榈油的混合物。向融化的油混合物中加入0.4％w/w的乳化剂，例如蒸馏的甘油单酯。在单独的步骤中，把0.05％w/w的盐加入到非粘性的燕麦奶悬浮液中。然后用二级均质机在200bar下对乳化的脂肪和盐化的燕麦奶进行匀浆。然后产物无菌包装，优选3dl包装。
此非乳制的β-葡聚糖悬浮液准备用于奶油制品所需要的制法中。


本发明公开了高效、选择性和经济的方法，用于生产非乳制品的现成的奶替代物的谷物分散液，该分散液具有完整的β－葡聚糖、蛋白和天然糖，同时保持天然谷物的香味和风味。该方法包括用酶制剂处理谷物底物悬浮液，该酶制剂含有至少一种能够水解α－糖苷键的水解酶并且不含葡聚糖酶活性和蛋白酶活性。水解酶可选自α－淀粉酶、β－淀粉酶、淀粉葡糖苷酶和支链淀粉酶，前提条件是当酶制剂中含有α－淀粉酶或β－淀粉酶时，其总是与至少一种其它的α－糖苷水解酶混合。当选择β－淀粉酶和α－淀粉酶时，它们作为混合物使用，即同时引入，用于提供加速的酶水解，从而较单独使用这两种酶所需的酶量降低。除上述水解酶外，本发明的酶制剂中还进一步包含异构酶，例如葡萄糖异构酶。