冰淇淋质构的影响因素与优化方案

冰淇淋是由水、脂类物质、乳制品、糖、乳化剂、稳定剂等按照一定比例经混合、杀菌、均质、老化、凝冻等工艺制成的冷冻饮品。根据硬度可分为软质冰淇淋和硬质冰淇淋，硬质冰淇淋脂肪含量一般为8%～16%，在凝冻后需要经过硬化；软质冰淇淋的脂肪含量一般为3%～8%，新鲜现制，空气含量可高达60%，使得口感更为柔滑、松软。冰淇淋的硬度受到许多因素的影响，如固形物含量、冰淇淋浆料的黏度、膨胀率、气泡大小以及分布情况等，但是主要的影响因素还是冰淇淋的持气量，一般情况下，冰淇淋的持气量越大表现出的硬度就越小。含较多大冰晶的冰淇淋其硬度较大，乳化剂用量增加、脂肪增加时冰淇淋的硬度也会增大。

油脂是冰淇淋不可缺少的重要组分，是决定冰淇淋结构、口感及膨胀率、抗融性、硬度等指标的关键。软质冰淇淋中油脂含量不高，要实现油脂在冰淇淋中的功能，油脂的选择显得尤重要。常用的油脂包括乳脂肪、植物油、人造奶油和脂肪替代品。乳脂肪风味好，但来源有限、价格昂贵；人造奶油可能含有人体有害的反式脂肪酸，安全性有待考究；蛋白质类脂肪替代品性质与口感和真正的脂肪相近，热量低，近年来国内外开始将脂肪替代品用于生产保健冰淇淋，但市场造价较高；部分天然植物油脂的熔点类似于乳脂肪，价格也低于乳脂肪，目前许多国家在冰淇淋生产中使用了相当量的天然植物油来取代乳脂肪，主要包括棕榈油、棕榈仁油和椰子油等。王小英等研究了棕榈油、菜籽油、大豆油等植物油脂对冰淇淋质构的影响结果表明，三种植物油脂均使冰淇淋的组织结构变得更加细腻柔软，尤以棕榈油的效果最为明显。在膨胀率方面，三种油脂均对其有不同程度的下降作用（图3-36）。段静静等研究棕榈油分提副产物的棕榈油中间分提物（PMF）对软质冰淇淋质构的影响，通过对比分析棕榈油分提副产物中6种不同熔点30～40℃的PMF与4种代表性市售软质冰淇淋预拌粉中油脂的理化性质、脂肪酸组成及固体脂肪含量（SFC）发现，熔点为37.2℃的PMF（PMF-3）在0～10℃和26.7～33.3℃时SFC变化比较缓慢，而在10～26.7℃时SFC迅速下降，最适宜应用于软质冰淇淋的生产，且其所含饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸比例接近1:1，主要脂肪酸为棕榈酸和油酸，这种脂肪酸组成使PMF-3较其他食用油具有更好的热稳定性。

图3-36 油脂对冰淇淋膨胀率的影响

梅芳等研究了小麦麸脂肪替代品对冰淇淋质构的影响。结果表明，随着脂肪替代度的增加，冰淇淋的硬度、凝聚性降低；黏附性、弹性、胶性增大，但总体上没有对冰淇淋的质构造成太大的不利影响。冰淇淋的硬度降低，一方面是因为小麦麸脂肪替代品改善了冰淇淋浆料的黏度，从而提高了冰淇淋的膨胀率；另一方面，小麦麸脂肪替代品本身具有良好的起泡性，也是其中的一个重要的因素（图3-37）。黏附性增大是因为小麦麸脂肪替代品的主要成分是糊精、水溶性多糖，有较强的持水性，从而使浆料表现出较大的黏度（图3-38）。一般情况下，随着脂肪含量的降低，冰淇淋的凝聚性呈现明显的降低趋势，而在添加有小麦麸脂肪替代品的低脂冰淇淋中，这种现象却得到了较好的抑制，凝聚性只有比较微弱的降低，很大程度地维持了常规冰淇淋应有的凝聚性。这可能是因为小麦麸脂肪替代品中的糊精和多糖在一定程度上是冰淇淋表现出比较弱的凝胶性。小麦麸皮中有少量的抗冻蛋白，这部分蛋白质能够抑制冰晶的生长，从而维持了冰淇淋的细腻的口感（图3-39）。

图3-37 不同小麦麸脂肪替代度对冰淇淋硬度的影响

杨玉玲等研究了籼米为基质脂肪替代品替代冰淇淋中不同脂肪含量对冰淇淋质构的影响。发现随着冰淇淋配方中脂肪替代品含量增加或脂肪含量减少，冰淇淋浆料的黏度逐渐降低、冰淇淋的硬度逐渐降低、冰淇淋的黏性和弹性均逐渐下降。感官评定获得的冰淇淋的质构变化趋势与流变仪测定的冰淇淋黏弹性变化趋势一致，质构仪测定的冰淇淋硬度在8000g时感官评定结果最好。

图3-38 不同小麦麸脂肪替代度对冰淇淋黏附性的影响

图3-39 不同小麦麸脂肪替代度对冰淇淋凝聚性的影响

陈龙研究了纳米微晶纤维素作为脂肪替代品对冰淇淋质构的影响。图3-40（1）明显可以看出不同纳米微晶纤维素替代量的冰淇淋硬度差异较为明显。通常情况下，传统冰淇淋的硬度随着脂肪含量的增加而增大，无脂冰淇淋对于硬度的敏感性通常大于普通冰淇淋，当纳米微晶纤维素添加量为0.7%时，可以很好的起到完全替代脂肪的作用，排除由于膨胀率引起的影响，硬度大的原因是由于浆料的水乳结构更加稳定，形成的冰淇淋中冰晶较为密集，探针感受的力比较大，硬度小的冰淇淋冰晶少而不均匀，同时不适宜储存运输，因此应选取纳米微晶纤维素添加量为0.7%。咀嚼性是模拟人体口腔牙齿的咀嚼对于冰淇淋感受程度，其客观现实的反映是冰淇淋的咬劲，咬劲越好，可咀嚼程度越高，也越容易被接受。咀嚼性高是由于配方中冰淇淋浆料结构更加紧密，均质后形成的水乳三维网状结构更加致密而均匀。乳化剂、脂肪替代品颗粒、蛋白质分子之间形成的球状包裹结构更加稳定。图3-40（4）可以看出纳米微晶纤维素添加量为0.7%时黏附性最大，黏附性体现在探针回程时所感受的阻力，黏附性越大表明在此替代量下，持水性越大。

程金菊等研究了乳蛋白质组成对冰淇淋质构的影响。通过调整蛋白质来源的脱脂粉和乳清浓缩蛋白的比例，研究了不同酪蛋白和乳清蛋白组成对冰淇淋浆料流变学特性、脂肪稳定性和冰淇淋品质的影响。结果表明，不同蛋白质组成对冰淇淋膨胀的影响如图3-41（1）所示。由图3-41（1）可以看出，随着乳清蛋白含量的增加，冰淇淋的膨胀度呈先减小后增加的趋势。膨胀度的增加与脂肪失稳程度呈一定的正相关。而在此研究中，SMP7WPC3中脂肪失稳程度最高，膨胀率却最低，这可能是由于在SMP7WPC3中，相邻气泡间酪蛋白和乳清蛋白作用增强，使得凝冻搅拌过程中混入的气泡破裂所致。冰淇淋在储藏过程中，冰晶逐渐生长伴随着硬度的增加。不同蛋白质组成对冰淇淋硬度的影响，如图3-41（2）所示。由图3-41（2）可以看出，随着乳清蛋白含量的增加，冰淇淋硬度整体上呈减小的趋势，但当脱脂粉中蛋白质和乳清浓缩蛋白比例为7:3时，硬度最低，这可能与较高的脂肪失稳程度有关。

乳化剂是冰淇淋的重要添加剂，对冰淇淋的质构产生多种效果，对提高冰淇淋质量起着重要作用。王兴国等综述了乳化剂对冰淇淋质构的影响。冰淇淋乳化剂与蛋白质及脂肪相互作用，起到控制脂肪粒子附聚的破乳作用，脂肪粒子发生附聚，形成三维网络组织结构，成为冰淇淋的骨架，使气泡保持稳定，形成保型性及口融性均好的质地。通过测量冰淇淋混合类的浊度以及冰淇淋的融化性，可以得出乳化剂对脂肪附聚的影响，如图3-42。含0.2%单双甘油酯的混合料，在冻结机中凝冻5min后所形成的冰淇淋，在保型性和融化性方面就可以与不含乳化剂的混合料在冻结机中凝冻15min后所形成的冰淇淋媲美，这与图中脂肪附聚一致。在融化时，0.2%单双甘油酯和凝冻处理15min以及20min的冰淇淋也完全保持其形体，这归因于脂肪粒子附聚所形成的网络结构。一般来讲，HLB越高，混合料在凝冻时越容易破乳。脂肪的附聚作用就越大。图3-43为HLB为2～6的失水山梨醇脂肪酸酯或聚氯乙烯无水山梨醇脂肪酸醋混合型乳化剂在0.05%浓度时对脂肪附聚的不同影响。HLB为4时不影响脂肪附聚，HLB为4～12脂肪附聚几乎呈直线上升，当HLB为15～16时，脂肪附聚达最大值，在这当中，冰淇淋的熔化率随混合型乳化剂HLB的增加而下降。

图3-40 纳米微晶纤维素（NCC）对冰淇淋质构的影响(www.xing528.com)

（1）硬度；（2）咀嚼性；（3）冰淇淋密度；（4）黏附性

图3-41 蛋白质来源对冰淇淋膨胀率和硬度的影响

SMP：脱脂乳粉；WPC：乳清浓缩蛋白；SMPxWPCy表示SMP与WPC比例为x ∶ y

图3-42 甘油单、二酸酯对脂肪附聚的影响

1—不加乳化剂 2—0.2%乳化剂

合适的膨胀率是冰淇淋质量的重要指标，膨胀率与乳化剂有着很大关系。乳化剂在脂肪粒子表面发生作用以及在混合料/空气界面上产生活性，从而影响起泡性和膨胀率。图3-44为不同乳化剂类型和膨胀率的关系。

图3-43 乳化剂HLB对脂肪附聚的影响

图3-44 甘油单酸酯种类对膨胀率的影响

1—硬脂酸单甘油酯 2—油酸单甘油酯 3—混合单甘油酯

乳化剂既能促进起泡性和膨胀率，又能抑制起泡性和膨胀率，这取决于乳化剂的类型和加工时间。引起过附聚作用（乳脂析出）的乳化剂抑制起泡性和膨胀率。表3-18为乳化剂类型对冰淇淋膨胀率的影响。

表3-18 乳化剂类型对冰淇淋膨胀率的影响 单位：%