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(zhì)、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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(jié)構(gòu)。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(zhì)的水合作用；穩(wěn)定劑的完全水合作用；液體脂肪的結(jié)晶作用；蛋白質(zhì)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(jié)合成結(jié)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(jié)合，水分子被固定在穩(wěn)定劑所構(gòu)成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)逐漸變化，其親水結(jié)構(gòu)舒展，與混合料液中水分子結(jié)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(zhì)分子展開?；旌狭弦褐胁糠肿冃缘娜榍宓鞍着c水分子結(jié)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(jié)晶是連續(xù)的，所以可以發(fā)現(xiàn)在同一液體脂肪芯上結(jié)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(zhì)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(zhì)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(zhì)、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(zhì)充分水合及乳化[5]，使混合料液中的游離水轉(zhuǎn)化為結(jié)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(zhuǎn)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(jié)晶導致難以老化，影響產(chǎn)品質(zhì)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(jié)晶現(xiàn)象就會很明顯，不利于冰淇淋較好的口感等品質(zhì)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(jié)構(gòu)展開，與料液中的水分子結(jié)合，這種結(jié)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(jié)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(zhì)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(zhì)地性質(zhì)，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(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其親水性分子結(jié)構(gòu)舒展，與游離的水分子相結(jié)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(jié)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(jié)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(zhì)至關重要的一項指標，其中冰淇淋融化率受其中冰的結(jié)晶性狀以及凝凍過程中蛋白質(zhì)與脂肪球的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)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(zhì)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(jié)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(jié)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。