冰淇淋老化的影响因素

马中媛

乳业生物技术国家重点实验室，上海乳业生物工程技术研究中心，光明乳业股份有限公司乳业研究院（上海 200436）

冰淇淋是以饮用水、香味料、蛋品、甜味料、食用油脂、乳品等为主要原料，加入适量的稳定剂、乳化剂、着色剂、香精等食品添加剂，经混合、灭菌、均质、老化、凝冻等系列工艺，再经成型、硬化等工艺流程制成的体积膨胀的冷冻食品（SB/T 1006—1992）[1]。消费者在食用冰淇淋时，对于冰淇淋口感的优劣十分在意，尤其看重其组织细腻度，其中老化过程是冰淇淋混合料液在制作中，凝冻前的一个低温成熟的过程，老化过程对冰淇淋成品的品质影响较大。冰淇淋生产过程中，老化过程的操作条件受产品配方、工艺条件等多方要素共同影响，其中老化过程中的老化温度、老化时间需根据产品配方、工艺条件等因素具体问题具体调节。因此，探究老化的作用机理，在制备过程中选择最佳的生产工艺，对确保冰淇淋良好的产品品质具有重要意义。

1 老化的定义与机理

在生产冰淇淋的过程中，对冰淇淋混合料进行的低温成熟操作过程，称为“老化”。老化是冰淇淋生产过程中的一个重要操作工序，对冰淇淋产品的品质有较大的影响。老化的目的主要是促进冰淇淋混合料液中脂肪、稳定剂、乳化剂和蛋白质之间的水合作用，保证其中原料有效吸收水分，从而增加冰淇淋料液黏度，从而提高料液凝冻搅拌的膨胀率，促进脂肪的进一步乳化[2]，还可以缩短凝冻操作的时间，改进产品的组织结构。冰淇淋料液在老化过程中主要发生的作用有以下四点：乳蛋白质的水合作用；稳定剂的完全水合作用；液体脂肪的结晶作用；蛋白质的解吸作用。

在老化期间，稳定剂由于其亲水性，与混合液中的自由水结合成结合水。虽然冰淇淋混合料液中的稳定剂在加热过程中已完全溶解，但稳定剂依旧需要适量时间达到完全水合。在老化期间，随着温度降低，混合料液逐渐冷却至预订的老化温度，在这个冷却过程中，冰淇淋混合料液中大量的水分子与稳定剂相结合，水分子被固定在稳定剂所构成的三维网状结构中[3]。在混合料液逐渐冷却至预设的老化温度这个过程中，由于稳定剂的作用，混合料液中的酪蛋白胶束物理结构逐渐变化，其亲水结构舒展，与混合料液中水分子结合[4]，而老化期间需1~2 h及以上时间来达到酪蛋白充分水合。巴氏杀菌期间乳清蛋白也发生了部分变性，卷曲的乳清蛋白质分子展开。混合料液中部分变性的乳清蛋白与水分子结合也会达到酪蛋白的充分水合类似的作用。混合料液的黏度因这些老化过程中的水合作用而增加。而在老化过程中，混合料液中的脂肪球的结晶是连续的，所以可以发现在同一液体脂肪芯上结晶生成了一层又一层的脂肪球。在老化过程中，脂肪表面吸附的蛋白质数量减少，但是这个解吸过程是缓慢的，其中含有乳化剂的脂肪球会有部分脂肪球被蛋白质层所覆盖，而没有乳化剂的脂肪球则可完全地被酪蛋白胶束覆盖或部分被覆盖。

因此在提供合理配方、保证优良物料品质、严格工艺操作的大前提下，经过老化过程，混合料液原料中的稳定剂与蛋白质充分水合及乳化[5]，使混合料液中的游离水转化为结合水，减少在后续的凝冻、硬化、冷冻过程中料液中大冰晶体的形成，使得最终生产的冰淇淋具有组织细腻的特点，达到具有优良的保型性、抗融性、抗热震能力的组织状态[6]。大冰晶的形成主要是因为杀菌后料液中的脂肪呈液体状态，较易导致游离脂肪的增加。由于新产生的不稳定的脂肪球和新形成发大脂肪块的存在，冰淇淋的细腻组织状态较难维持，然而在0~5 ℃放置一段时间的老化过程，可使混合料液中的液体脂肪球转化为固体脂肪球，达到脂肪球相对稳定的一个状态[7]，从而较好地维持冰淇淋的细腻组织状态。

2 老化的条件

2.1 老化温度

老化温度一般为0~4 ℃[8]，如果温度高于6 ℃，会出现脂肪分离的现象，老化不能进行。如果温度过低，老化速度很慢，在0 ℃以下较易出现水的结晶导致难以老化，影响产品质地，所以温度控制在0~4 ℃为宜。

2.2 老化时间

在冰淇淋的系列生产过程中，老化是至关重要的一步[9]。老化时间的不适宜，可能导致冰淇淋混合料液水合作用进行得不充分，混合料液中的游离水含量比例增大，导致组织中大冰晶的产生，从而结晶现象就会很明显，不利于冰淇淋较好的口感等品质的提高。研究表明，老化时间一般控制在4~10 h左右[10]。

老化时间对冰淇淋产品的膨胀率有着一定的影响，其中冰淇淋产品的膨化率随着老化时间增长而增大。在冰淇淋混合料液的老化期间，其体系中的酪蛋白胶束中的亲水性分子结构展开，与料液中的水分子结合，这种结合过程将在老化过程中延续较长一段时间。如果老化过程的整体时间过短，将会导致其体系中的酪蛋白胶束中的亲水性分子不能充分水合，部分变性的乳清蛋白在此过程中也存在水合。老化过程期间，混合料液中的脂肪结晶为连续的一个状态，因此在凝冻的机械作用下，料液中的脂肪球中心所存在的液体甘油三酯非常容易被挤出，挤出的液体甘油三酯在空气泡的表面形成一层保护层，从而达到提高冰淇淋的膨胀率的目的[11]。

3 老化对产品的影响

3.1 对黏度的影响

研究表明，冰淇淋料液的黏度随老化时间的延长而增长，但料液黏度的增长幅度逐渐减小。黏度增长速度随老化时间的增加而逐渐降低，老化4 h后的冰淇淋料液黏度增长速率低。冰淇淋料液在经过老化2 h以后与老化4 h以后的产品做对比，研究表明老化时间为4 h的冰淇淋料液的黏度更大，而且更长的老化时间即4 h的老化时间所制得的冰淇淋产品的感官状态优于老化2 h的产品[7]。

3.2 对膨胀率的影响

判断冰淇淋质量的主要指标为冰淇淋的膨胀率，冰淇淋成品的膨胀率是客观衡量并且反映出生产的工艺及产品配方等条件优劣，并且冰淇淋的膨胀率会非常直接反映在冰淇淋的适口性和经济效益上[12]。根据定义，膨胀率即指凝冻前的混合料液在经过凝冻过程后其体积所增加的比例（%）。凝冻过程中，料液适当的膨胀可在凝冻与硬化过程后得到较好的组织状态及质地性质，膨胀率直接影响冰淇淋的总体感官，经过膨胀后产品的口感呈现更为松软柔润的状态。膨胀率大小应该在合理范围内，其中膨胀率大于混合原料中干物质含量的2~2.5倍是适当的。膨胀率随着老化过程时间延长而增大[13]。

经过巴氏杀菌过程之后，根据冰淇淋的组成结构进行相应的分析，随着料液温度降低至较低的老化温度，冰淇淋料液中的酪蛋白胶束的物理结构发生改变，其亲水性分子结构舒展，与游离的水分子相结合。水合过程需要2 h以上老化时间，因此老化过程时间应大于2 h来达到酪蛋白充分水合的效果[11]。在这个过程中，部分变性的乳清蛋白与料液中的水分子结合使黏度增大，料液黏度的增大有助于冰淇淋凝冻过程中膨胀率的提高[14]，而老化过程中脂肪结晶连续这一特点，有助于脂肪球中心的液体甘油三酯在凝冻的机械作用下被挤出，液体甘油三酯于料液中的空气泡表面覆盖，从而形成一层有效的保护层，冰淇淋的膨胀率在这个机制下得到相应提高[15]。

3.3 对融化率的影响

融化率是衡量冰淇淋品质至关重要的一项指标，其中冰淇淋融化率受其中冰的结晶性状以及凝冻过程中蛋白质与脂肪球的网络结构等因素影响[16]。研究表明，其融化率随老化时间增大而降低，即冰淇淋的抗融性增强[11]。冰淇淋融化主要原因是发生了热传递，环境热量通过介质传递到冰淇淋样品的表面进而至内部，样品中热量的增大会导致冰淇淋样品中冰结晶融化。根据定义，融化率是根据流下铁丝网的样品量来计算的，冰淇淋中的冰晶在融化后流入至没有凝冻的浆料中。Sakurai等[17]观察到冰淇淋老化过程中混合料液黏度的增大会阻滞料液的流动，而料液流动缓慢也相应降低了冰淇淋的融化率。冰淇淋的膨胀率对融化率产生一定影响，膨胀率较高的冰淇淋含有较大体积的空气泡，这些空气泡的存在降低了热量在冰淇淋中的传递速率，从而降低了融化率。因此合理的老化时间范围内，老化时间的延长有利于冰淇淋融化率的降低。

4 结语

随着我国综合国力的增强，消费者的消费水平逐渐提高，对于享受型产品的冰淇淋需求稳步提升。文章探究了老化的作用机理，对老化过程对冰淇淋产品中的影响进行了综述，对冰淇淋制作工艺提供了部分参考价值。冰淇淋的工艺流程设计的合理性对冰淇淋产品的组织状态和整体感官起到至关重要的作用，老化作为冰淇淋工艺流程中重要的一环，了解并掌握老化在冰淇淋制作中发挥的效用，对开发与生产口感细腻、风味良好的冰淇淋起到积极的作用。