冰淇淋老化的影響因素

馬中媛

乳業(yè)生物技術國家重點實驗室，上海乳業(yè)生物工程技術研究中心，光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院（上海 200436）

冰淇淋是以飲用水、香味料、蛋品、甜味料、食用油脂、乳品等為主要原料，加入適量的穩(wěn)定劑、乳化劑、著色劑、香精等食品添加劑，經(jīng)混合、滅菌、均質、老化、凝凍等系列工藝，再經(jīng)成型、硬化等工藝流程制成的體積膨脹的冷凍食品（SB/T 1006—1992）[1]。消費者在食用冰淇淋時，對于冰淇淋口感的優(yōu)劣十分在意，尤其看重其組織細膩度，其中老化過程是冰淇淋混合料液在制作中，凝凍前的一個低溫成熟的過程，老化過程對冰淇淋成品的品質影響較大。冰淇淋生產(chǎn)過程中，老化過程的操作條件受產(chǎn)品配方、工藝條件等多方要素共同影響，其中老化過程中的老化溫度、老化時間需根據(jù)產(chǎn)品配方、工藝條件等因素具體問題具體調(diào)節(jié)。因此，探究老化的作用機理，在制備過程中選擇最佳的生產(chǎn)工藝，對確保冰淇淋良好的產(chǎn)品品質具有重要意義。

1 老化的定義與機理

在生產(chǎn)冰淇淋的過程中，對冰淇淋混合料進行的低溫成熟操作過程，稱為“老化”。老化是冰淇淋生產(chǎn)過程中的一個重要操作工序，對冰淇淋產(chǎn)品的品質有較大的影響。老化的目的主要是促進冰淇淋混合料液中脂肪、穩(wěn)定劑、乳化劑和蛋白質之間的水合作用，保證其中原料有效吸收水分，從而增加冰淇淋料液黏度，從而提高料液凝凍攪拌的膨脹率，促進脂肪的進一步乳化[2]，還可以縮短凝凍操作的時間，改進產(chǎn)品的組織結構。冰淇淋料液在老化過程中主要發(fā)生的作用有以下四點：乳蛋白質的水合作用；穩(wěn)定劑的完全水合作用；液體脂肪的結晶作用；蛋白質的解吸作用。

在老化期間，穩(wěn)定劑由于其親水性，與混合液中的自由水結合成結合水。雖然冰淇淋混合料液中的穩(wěn)定劑在加熱過程中已完全溶解，但穩(wěn)定劑依舊需要適量時間達到完全水合。在老化期間，隨著溫度降低，混合料液逐漸冷卻至預訂的老化溫度，在這個冷卻過程中，冰淇淋混合料液中大量的水分子與穩(wěn)定劑相結合，水分子被固定在穩(wěn)定劑所構成的三維網(wǎng)狀結構中[3]。在混合料液逐漸冷卻至預設的老化溫度這個過程中，由于穩(wěn)定劑的作用，混合料液中的酪蛋白膠束物理結構逐漸變化，其親水結構舒展，與混合料液中水分子結合[4]，而老化期間需1~2 h及以上時間來達到酪蛋白充分水合。巴氏殺菌期間乳清蛋白也發(fā)生了部分變性，卷曲的乳清蛋白質分子展開?；旌狭弦褐胁糠肿冃缘娜榍宓鞍着c水分子結合也會達到酪蛋白的充分水合類似的作用。混合料液的黏度因這些老化過程中的水合作用而增加。而在老化過程中，混合料液中的脂肪球的結晶是連續(xù)的，所以可以發(fā)現(xiàn)在同一液體脂肪芯上結晶生成了一層又一層的脂肪球。在老化過程中，脂肪表面吸附的蛋白質數(shù)量減少，但是這個解吸過程是緩慢的，其中含有乳化劑的脂肪球會有部分脂肪球被蛋白質層所覆蓋，而沒有乳化劑的脂肪球則可完全地被酪蛋白膠束覆蓋或部分被覆蓋。

因此在提供合理配方、保證優(yōu)良物料品質、嚴格工藝操作的大前提下，經(jīng)過老化過程，混合料液原料中的穩(wěn)定劑與蛋白質充分水合及乳化[5]，使混合料液中的游離水轉化為結合水，減少在后續(xù)的凝凍、硬化、冷凍過程中料液中大冰晶體的形成，使得最終生產(chǎn)的冰淇淋具有組織細膩的特點，達到具有優(yōu)良的保型性、抗融性、抗熱震能力的組織狀態(tài)[6]。大冰晶的形成主要是因為殺菌后料液中的脂肪呈液體狀態(tài)，較易導致游離脂肪的增加。由于新產(chǎn)生的不穩(wěn)定的脂肪球和新形成發(fā)大脂肪塊的存在，冰淇淋的細膩組織狀態(tài)較難維持，然而在0~5 ℃放置一段時間的老化過程，可使混合料液中的液體脂肪球轉化為固體脂肪球，達到脂肪球相對穩(wěn)定的一個狀態(tài)[7]，從而較好地維持冰淇淋的細膩組織狀態(tài)。

2 老化的條件

2.1 老化溫度

老化溫度一般為0~4 ℃[8]，如果溫度高于6 ℃，會出現(xiàn)脂肪分離的現(xiàn)象，老化不能進行。如果溫度過低，老化速度很慢，在0 ℃以下較易出現(xiàn)水的結晶導致難以老化，影響產(chǎn)品質地，所以溫度控制在0~4 ℃為宜。

2.2 老化時間

在冰淇淋的系列生產(chǎn)過程中，老化是至關重要的一步[9]。老化時間的不適宜，可能導致冰淇淋混合料液水合作用進行得不充分，混合料液中的游離水含量比例增大，導致組織中大冰晶的產(chǎn)生，從而結晶現(xiàn)象就會很明顯，不利于冰淇淋較好的口感等品質的提高。研究表明，老化時間一般控制在4~10 h左右[10]。

老化時間對冰淇淋產(chǎn)品的膨脹率有著一定的影響，其中冰淇淋產(chǎn)品的膨化率隨著老化時間增長而增大。在冰淇淋混合料液的老化期間，其體系中的酪蛋白膠束中的親水性分子結構展開，與料液中的水分子結合，這種結合過程將在老化過程中延續(xù)較長一段時間。如果老化過程的整體時間過短，將會導致其體系中的酪蛋白膠束中的親水性分子不能充分水合，部分變性的乳清蛋白在此過程中也存在水合。老化過程期間，混合料液中的脂肪結晶為連續(xù)的一個狀態(tài)，因此在凝凍的機械作用下，料液中的脂肪球中心所存在的液體甘油三酯非常容易被擠出，擠出的液體甘油三酯在空氣泡的表面形成一層保護層，從而達到提高冰淇淋的膨脹率的目的[11]。

3 老化對產(chǎn)品的影響

3.1 對黏度的影響

研究表明，冰淇淋料液的黏度隨老化時間的延長而增長，但料液黏度的增長幅度逐漸減小。黏度增長速度隨老化時間的增加而逐漸降低，老化4 h后的冰淇淋料液黏度增長速率低。冰淇淋料液在經(jīng)過老化2 h以后與老化4 h以后的產(chǎn)品做對比，研究表明老化時間為4 h的冰淇淋料液的黏度更大，而且更長的老化時間即4 h的老化時間所制得的冰淇淋產(chǎn)品的感官狀態(tài)優(yōu)于老化2 h的產(chǎn)品[7]。

3.2 對膨脹率的影響

判斷冰淇淋質量的主要指標為冰淇淋的膨脹率，冰淇淋成品的膨脹率是客觀衡量并且反映出生產(chǎn)的工藝及產(chǎn)品配方等條件優(yōu)劣，并且冰淇淋的膨脹率會非常直接反映在冰淇淋的適口性和經(jīng)濟效益上[12]。根據(jù)定義，膨脹率即指凝凍前的混合料液在經(jīng)過凝凍過程后其體積所增加的比例（%）。凝凍過程中，料液適當?shù)呐蛎浛稍谀齼雠c硬化過程后得到較好的組織狀態(tài)及質地性質，膨脹率直接影響冰淇淋的總體感官，經(jīng)過膨脹后產(chǎn)品的口感呈現(xiàn)更為松軟柔潤的狀態(tài)。膨脹率大小應該在合理范圍內(nèi)，其中膨脹率大于混合原料中干物質含量的2~2.5倍是適當?shù)?。膨脹率隨著老化過程時間延長而增大[13]。

經(jīng)過巴氏殺菌過程之后，根據(jù)冰淇淋的組成結構進行相應的分析，隨著料液溫度降低至較低的老化溫度，冰淇淋料液中的酪蛋白膠束的物理結構發(fā)生改變，其親水性分子結構舒展，與游離的水分子相結合。水合過程需要2 h以上老化時間，因此老化過程時間應大于2 h來達到酪蛋白充分水合的效果[11]。在這個過程中，部分變性的乳清蛋白與料液中的水分子結合使黏度增大，料液黏度的增大有助于冰淇淋凝凍過程中膨脹率的提高[14]，而老化過程中脂肪結晶連續(xù)這一特點，有助于脂肪球中心的液體甘油三酯在凝凍的機械作用下被擠出，液體甘油三酯于料液中的空氣泡表面覆蓋，從而形成一層有效的保護層，冰淇淋的膨脹率在這個機制下得到相應提高[15]。

3.3 對融化率的影響

融化率是衡量冰淇淋品質至關重要的一項指標，其中冰淇淋融化率受其中冰的結晶性狀以及凝凍過程中蛋白質與脂肪球的網(wǎng)絡結構等因素影響[16]。研究表明，其融化率隨老化時間增大而降低，即冰淇淋的抗融性增強[11]。冰淇淋融化主要原因是發(fā)生了熱傳遞，環(huán)境熱量通過介質傳遞到冰淇淋樣品的表面進而至內(nèi)部，樣品中熱量的增大會導致冰淇淋樣品中冰結晶融化。根據(jù)定義，融化率是根據(jù)流下鐵絲網(wǎng)的樣品量來計算的，冰淇淋中的冰晶在融化后流入至沒有凝凍的漿料中。Sakurai等[17]觀察到冰淇淋老化過程中混合料液黏度的增大會阻滯料液的流動，而料液流動緩慢也相應降低了冰淇淋的融化率。冰淇淋的膨脹率對融化率產(chǎn)生一定影響，膨脹率較高的冰淇淋含有較大體積的空氣泡，這些空氣泡的存在降低了熱量在冰淇淋中的傳遞速率，從而降低了融化率。因此合理的老化時間范圍內(nèi)，老化時間的延長有利于冰淇淋融化率的降低。

4 結語

隨著我國綜合國力的增強，消費者的消費水平逐漸提高，對于享受型產(chǎn)品的冰淇淋需求穩(wěn)步提升。文章探究了老化的作用機理，對老化過程對冰淇淋產(chǎn)品中的影響進行了綜述，對冰淇淋制作工藝提供了部分參考價值。冰淇淋的工藝流程設計的合理性對冰淇淋產(chǎn)品的組織狀態(tài)和整體感官起到至關重要的作用，老化作為冰淇淋工藝流程中重要的一環(huán)，了解并掌握老化在冰淇淋制作中發(fā)揮的效用，對開發(fā)與生產(chǎn)口感細膩、風味良好的冰淇淋起到積極的作用。