本发明从含淀粉原料（如碾碎白米和去壳玉米）中制取淀粉水解液和高含量果糖糖浆之方法。 通常，制作淀粉水解液的方法是借助于a-淀粉酶来液化已经加过工的淀粉生料，并使液化物参加用酶糖化（如葡萄糖淀粉酶）的过程。用这种方法生产出的产品，含有大量的单糖葡萄糖成份。含有葡萄糖的糖浆由于其自身可作为一种增甜剂而起作用，并是众多食品的构成成份，因此，这种方法是相当重要的。在生产如高含量果糖糖浆这种产品的过程中，做为中间产物而发挥作用的糖浆也是极为有用的。
一般用于配制淀粉水解液的最初原料是经过加工的淀粉，如玉米淀粉，它是采用将整个玉米加水碾磨的方法制成。
如果用未经加工的含淀粉物质，而不是用经过加工的淀粉，来充作制造淀粉水解液的最初原料，那么，经济收益会大有提高。未经加工的淀粉物质，象被碾碎的白米这样的白米制造过程中的副产品，在一些国家中仰俯即是。
过去，历次使用未经加工的物质做为最初原料的尝试，都不甚成功。含淀粉原料中同时也包含的蛋白质，在淀粉水解的过程中，也被转化为溶解物。这些可溶性蛋白质难以清除并使最终产品也带有其本不该具有的色泽和味道。同时这种杂质对淀粉水解液转化为高含量果糖糖浆也形成干扰。
以前，为利用稻米的水解来制做含葡萄糖糖浆，人们曾企图用淀粉地酸性水解的方法。但是，这种酸处理的办法不仅水解了淀粉，而且在蛋白质也被水解的同时，还合成出非经过极为昂贵的净化过程，否则就极不易被清除的物质。
近来，泰齐（Tegge）和理查特（Richter）提出了利用高粱和碎米作为原材料来生产葡萄糖的方法（Starke 34 386-396〔1982〕）。然而，他们却得出结论，认为如此生产出来的产品之纯度比那些用经过加工的淀粉作为最初材料而制成的产品之纯度要低。并且，即使产品经过广泛的提纯后，也还不适宜于用凝固的葡萄异构酶来转化为果糖糖浆。此后又发现一个更深入一步的方法（霍尔特〔Holt〕等人，美国专利3910820号），即用玉米碎屑作为原淀粉的来源材料。玉米碎屑是将玉米干磨。去掉其纤维和含油物质后得到的。由霍尔特等人发现的方法包括用碎屑用水加热，使其溶解、酸化、过滤，最后再使其糖化的一系列步骤。这样生产出的产品中的蛋白质含量不定，但是在使其转化为果糖糖浆之前，还须将它稍略加工。这种方法须有两个附加的步骤，用a-淀粉酶来完成液化过程，并且由于蛋白质在整个加工过程中的溶解，所以在进行糖化之前，须有一个基本步骤，即将其含有的蛋白质清除掉。
现在，我们发现了一种生产淀粉水解液，但并不使存于未加工淀粉材料中的蛋白质水解的方法。它只需附加一个a-淀粉酶步骤即可，同时，它不须在糖化之前进行过滤以完成清除蛋白质的步骤。
简而言之，本发明的内容可概括为：一种使未被加工的含淀粉原材料转换为含葡萄糖糖浆的方法。该方法包括以下步骤：
（a）在稀释的二氧化硫水溶液中，将含淀粉原料浸泡2～6小时;
（b）将步骤（a）的产物用水冲洗，以清除水解性物质;
（c）用a-淀粉酶对步骤（b）的经过清洗的原料的浆液进行处理，处理时间为足以液化产品中的淀粉;
（d）用葡萄糖淀粉酶在pH为5.0或6.0的条件下，对经过步骤（c）的已液化的淀粉产物进行糖化，糖化时间为足以取得产品中预期的葡萄糖含量。
此外，本发明还提供了一种使含淀粉的原料转化为含麦芽糖糖浆的方法。该方法由下述步骤组成：
（a）在稀释的二氧化硫水溶液中，将含淀粉原料浸泡2～6小时;
（b）将步骤（a）的产物用水冲洗，以清除水溶性物质;
（c）用a-淀粉酶对步骤（b）的经过清洗的原料的浆液进行处理，处理时间为足以液化产物中的淀粉;
（d）用麦精在pH为5.0至6.0的条件下，对经过步骤（c）的已溶解的淀粉产物进行糖化，糖化时间为足以取得产品中预期的麦芽糖量。
本发明之方法可适用于消除了大部分的纤维和脂肪的谷类物质，并特别适用于碾碎白米。清除了大部分的玉米油的玉米碎屑，亦适于该法。
本发明之方法的第一步是，将碾碎白米或其它含淀粉原料浸泡于含有二氧化硫的液体之中。二氧化硫可以气体形式，也可以亚硫酸氢钠溶液形式加入水中。虽然水中的二氧化硫含量并不是严格的，但用高浓度时会致使最终成品带不易消除的颜色，故应加以防止。水中的二氧化硫的含量范围大约为所用浸泡水重量的0.05%至0.2%之间为较好。用于浸泡的溶液，其pH在5.5至6.2之间为较好。pH过低会使蛋白质溶解超过需要;而pH过高，则会使产品出现不应有的颜色。浸泡时的温度应在45℃至60℃之间，最好在50℃左右。应当避免可能引起淀粉胶状的高温。浸泡时间为2～6小时，最好为4小时左右。浸泡时间可以超过上述时间长度，但是，未加工淀粉中的蛋白质会因此被更多地溶解。
当含淀粉原材料被浸泡完毕后，将其用水清洗，以清除水溶物。在水洗前或水洗后，原料可经过碾磨，目的是使其颗粒变小。在原料被液化前，是否将其碾磨并不要紧。然而，碾碎了的原料是会更快的被酶液化的。如果酶液化过程由蒸汽注入加热装置完成，那么原料颗粒之被碾小则通常为必不可少的。商业碾磨器即可完成粉碎工作。进行大批量生产可使用美特萊特（Entoleter）碾磨器。
对经过清洗的含淀粉原料进行液化时，使用a-淀粉酶。液化条件视所用a-淀粉酶而定。如采用瑟白利（Thermamyl）这种抗热性的a-淀粉酶，因为它在温度为100℃情况下具有相当可靠的稳定性，所以及为便利。使用这种酶，液化过程则在呈现100ppm Ca++、pH为6.2的条件下进行。每克含淀粉物加1～2单位的瑟白利即可。用酶液化原料的时间须长至使所有含淀粉物全部完全被液化。一般，在温度为100℃的情况下，这一过程不超过2小时。
经过液化的原料即可用任何一般的糖化酶来糖化。如果目的在于得到高含量葡萄糖糖浆，那么糖化过程即须用葡萄糖淀粉酶并加上足够的时间来完成，以致使原料中的糖类的95%转化为葡萄糖。在温度为60℃、每克含淀粉原料加入0.1至0.2单位的葡萄糖淀粉酶的条件下，完成上述过程需4天时间。如果目的在于生产低蛋白质含量的产品，那么其糖化过程就将在pH值比一般用葡萄糖淀粉酶进行糖化时高的条件下进行。我们发现，如果媒介物的pH值保持在5.0至6.0之间，而不是通常的pH值为4时，糖化过程则在令人满意的比率下进展，并且只有极小的蛋白质被溶解。这个发现对于目前的这种产生滤出极快，而且由于其低可溶蛋白质含量而极易被提纯的葡萄糖糖浆的方法是极为重要的。如用麦芽酶来替代葡萄糖淀粉酶，由本发明之方法产生的溶解淀粉，也可被转化为高含量麦芽糖糖浆。
依本发明之方法生产的糖浆，可用诸如活性碳和离子交换树脂处理等常用方法加以提纯。要进一步，这种高含量葡萄糖的提纯物质，借助于固定化葡萄糖异构酶，也可转化为果糖糖浆。采用本发明之方法生产的产品不会使葡萄糖异构酶纯化，而以往那种依靠从碾碎白米中提取糖浆的办法提取的糖浆却往往导致这样的后果。
本发明之方法在下面的实施例中将得到进一步地发明。其中所有的成份都将以重量单位计算，除非另有注释。这些实施例中的蛋白质值，是用5.95这一数值乘以氮的百分比获得的，而氮的百分比则由克耶达（Kjeldahl）分析决定。其中的灰份值是根据加入硫酸之后样品的燃烧取得的。为分析糖类含量，采用高效液层析，用下述方法分析水解淀粉的样品。首先，将水解淀粉样品中的各种成份用钙型阳离子交换树脂处理的水加以洗提，使之得到染色分析。然后，使用一个可测试不同成份的化学分析仪对被洗提的成份进行测验。全部糖类都用电子集合器进行重要测定。测定的一般程序，请参见美国酿造化学生产协会一九七三年出版的《糖类混合物液层析分析》一书第四十三至四十六页。所用的层析柱为HPX-87，钙质形式。加利福尼亚州、里查蒙得、波利亚第实验室（Bio-Rad Laboratories，Richmond，Carlifornia）。
a-淀粉酶的活性单位用下述方法决定：
用0.025M的氯化钙溶液稀释待分析溶液，以使其最终浓度为每毫升0.25活性单位。把1毫升稀释好的酶溶液中加入到10毫升1%的可溶性淀粉溶液中，该溶液中含有0.03M醋酸缓冲液（pH6.0）和0.03M的氯化钙。在温度为60℃时，反应持续10分钟。然后，将1毫升反应溶液倒入一个容积为100毫升的烧瓶中，此烧瓶中事先装有50毫升的0.02N氯化氢，再加入3毫升的0.05%的碘溶液，此后，将全部液体加水至使其总量为100毫升。测定该液体呈现的兰色，其吸收度为620mm。这样，在1分钟内可分解10毫克淀粉的酶量，定义为1个单位。
1单位＝ (Do-Ds)/(Do) × 50/(10×10) ×（稀释因数）
式中：
Do＝对照溶液的吸收度（加入水而不加酶溶液）。
Ds＝反应溶液的吸收度。
葡萄糖淀粉酶的活性单位用下述方法决定：
由10～20D.Ea-淀粉酶稀释、溶解于水、稀释至100毫升溶剂含4.0克干物质的淀粉样变性玉米，以此溶液为基质。用吸管将恰为50毫升的溶液导入一个容量为100毫升的容量瓶中。再将5.0毫升的1.0摩尔醋酸钠-醋酸缓冲剂加入此烧瓶，缓冲剂的pH为4.3。将烧瓶置于温度为60℃的水浴中，10分钟后加入适量酶制剂。在酶制剂加入120分钟后，将该溶液用0.5N的氢氧化钠调整至酚酞变色点。这时，降低该溶液温度至室温，并使其大量稀释。作为葡萄糖而加以计算的还原糖值，在稀释样品上和无酶制剂对照物上测定。葡萄糖淀粉酶活性由以下方法计算：
A＝（S-B）/（2×E）
式中：
A＝每毫升（或每克）酶制剂的葡萄糖淀粉酶活性单位
S＝每100毫升酶转化样品中的还原糖的克数
B＝每100毫升对照物之中的还原糖的克数
E＝所使用的酶制剂量，毫升（或克）
S不得在每100毫升中超过10克。
实施例1
将巴基斯坦碾碎白米用含有1.52克/升的NaHCO3以温度为50℃的热水搅拌成浆。米量要足以使浆中的米（以干物质计算）30%。使混合物在温度为50℃、pH为5.7～6.1的状态下保持4小时。然后，将其倒入一个韦林氏捣碎器低速碾磨60分钟。再将混合物中的白米用过滤装置滤出，并用蒸馏水冲洗白米。经过冲洗的白米再和蒸馏水混拌，白米在浆液中占30%即可。将该浆液加热至60℃，并用1MNa2CO3使pH调至6.2。加入足够的稀释CaCl2溶液以至使钙的干重为100ppm，并按每克原料干物质配1个单位的a-淀粉酶的比重加入a-淀粉酶。所使用的a-淀粉酶为瑟白利（Thermamyl），它是从康狄克带维尔顿挪威实验室（Novo Laboratories.Wilton，Connecticut）地衣形芽杆菌（Bacillus licheniformis）中提取的。液化过程为，在装有沸水的水溶器中快速搅拌2小时。在此过程中，用蒸馏水补充蒸发了的水量。这时，把水解液降温至60℃，并用1NHCI将pH调整至5.5。以搅拌液中的最初干状物质每一克加0.14单位为标准，加入葡萄糖淀粉酶。糖化过程在60℃的条件下持续96小时。所用葡萄糖淀粉酶为商业用葡萄糖淀粉酶，由黑曲霉（Aspergillus niger）制成。该酶为G-ZYME，是从纽约州纽约市番不拉扎二号的酶制品公司（Enzyme Development Company.2Penn plaza New York N.Y.）购得。当糖化过程完结时，滤出糖浆，去掉固状物，并用少量蒸馏水冲洗固状物。滤出物和清洗物共含有干重为95%的葡萄糖，0.28%的蛋白质和0.24%的灰质。
在比较试验中，上述过程只有一项被赋予变化，即糖化过程在pH4.3的条件下进行。这个pH值通常是用于葡萄糖淀粉酶糖化的。这样制成的水解液中，蛋白质含量为1.14%。灰质含量为0.35%。由于该产品中含可溶性蛋白质过多，因此它很难被提纯。
实施例2
在此例中，实施例1中的步骤，除碾碎白米被商业性玉米屑代替外，其余不变。所用玉米屑为黄色快餐玉米（阳光TM号）。它由伊利诺斯州卡基卡市J.R.肖特公司（J.R.Short Milling Company，Kankakee，Illinois）生产。采用这种方法取得的糖浆，含有干重为95%的葡萄糖，0.22%的蛋白质和0.22%的灰质。在比较试验中，除糖化过程在一般的pH4.3条件下进行外，其余不变，结果蛋白质量为0.44%，灰质为0.30%。这一例子再次说明了，当糖化过程在pH5.5条件下进行时，从未经加工淀粉原料中提取的糖浆，其可溶性蛋白质含量之低令人惊讶的这一事实。
实施例3
实施例1中各步骤，除糖化过程中的葡萄糖淀粉酶被麦精含量达到干固基重的0.12%的麦精取代，其余不变。所用麦精酶为林特钠400（400 Lintner），由纽约州纽约市番布拉扎二号的酶制品公司生产。依此法，在pH5.1的条件下，经72小时糖化后，亦可得到一种高麦芽糖含量的糖浆，此糖浆所含物的干重为麦芽糖57.6%，葡萄糖2.8%。麦芽糖15.6%和高低聚糖24.4%。其蛋白质和灰质含量皆低于0.3%。
实施例4
在下述方法中，从碾碎白米中提取葡萄糖水解液的制备方法是以试验工厂之生产规模为标准的。碾碎白米浸泡于含有起始浓度在800至1000ppm之间的SO2溶液中。加入足够的浸泡溶液以使白米全部得以浸泡，并加热至49℃。用泵将浸泡液循环通过白米4小时后，将白米取出，并用另外的清水将其冲净。再将经过浸泡和清水冲洗的白米置入一个直径为68.6厘米的离心磨中进行碾磨。该磨型号为FM，由康狄克新海纹铁路安全服务公司英特萊特分公司制造。（The Entoleter Division of Safety Railway Service Corp，New Haven，Connecticut）。浆液之中的粗糙颗粒将用0.249×0.686毫米、11型的罗泰克斯滤器（Rotex Screen）滤出，重新用离心磨进行碾磨。该滤器由俄亥俄州辛辛那提罗泰克斯公司制造（Rotex Inc.Cincinatii Ohio）。再将滤好的浆液倒入液化系统。经过碾磨的白米浆液，按每克白米加2个单位的瑟白利a-淀粉酶比例与瑟白利a-淀粉酶混合，并把pH调至6.2，加入CaCl2，使钙的浓度为100ppm。将上述混合物经过蒸汽注入加热器，用直接注入蒸汽的方法使其加热到106℃至108℃，并在该温度下保持6分钟。含有a-淀粉酶的混合物在96℃至98℃条件下保持90分钟。将其pH调至5.5。每克固体加0.18单位的葡萄糖淀粉酶。用葡萄糖淀粉酶完成糖化，在60℃下进行4天。使水解液经过0.5m2的用硅藻土预涂层旋转真空过滤器过滤，并使之通过活性碳漂白。所用过滤器由加利福尼亚州泰克拉克阿曼狄克公司制造（Ametek，Inc.Temecula.California）。糖浆的干重物为含葡萄糖90%，蛋白质0.30%，灰质0.24%。
实施例5
依下述方法，实施例4中制备的水解液可被转换成含果糖糖浆。首先，在减压条件下，使水解液蒸发浓缩成浓度为55%的溶液。然后，用Doulite C-25D和Dow XFS-4066树脂，使上述溶液两次通过并进行离子交换。将溶液的pH调整至8.5，再加入干重100ppm的Mg++，并且，使溶液经过该容器时的流速须调至所产的糖浆中的糖类的42%为果糖。酶的异构化过程为10天。其间，异构酶之活性只可有轻微下降。上述情况说明，使用本发明之方法而获得的葡萄糖浆，适宜于用固态葡萄糖异构酶转化为果糖糖浆。
综上所述，显而易见，本发明创造了一个从未经过加工的含淀粉原料中生产淀粉水解液和高含量果糖糖浆的先进方法。经过上文对本发明细致入微的说明，对于任何熟悉这方面技术的人士来说，借助于这些文字，技术上的各种选择、变化、修正都会变得一目了解，这一点是不言而喻的。与此相应，在附加的权利要求书的原则和范围中，一切这样的选择、修正和变化都已包括其中。