低脂肪冷冻糖食产品的制作方法

专利名称：低脂肪冷冻糖食产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及含有冰结构蛋白(ice structuring protein)和脂肪酸的多元醇酯的低脂肪冷冻糖食产品。
背景技术：
从19世纪80年代开始，对具有降低热值的冷冻糖食产品和甜点如冰淇淋以及相关产品的需要日益增加。
减少冰淇淋中脂肪的含量是降低热值最有效的途径，因为每克脂肪具有的热值高于碳水化合物的。然而，通过降低冰淇淋中的脂肪含量，引起了相当大的困难，因为降低了脂肪在稳定结构中的有效性。不够稳定的产品不够坚固以致不能冷藏连销，且对于消费者是不能接受的。
存在三个有助于结构并因此有助于冰淇淋稳定性的相，即脂肪、冰和包括稳定剂的基质。
在低脂肪冰淇淋中，降低了脂肪的结构作用，为了维持和提高产品的稳定性，必须增加冰和基质相之一或两者的作用。然而，尽管提高冰含量或稳定剂含量可以提高产品稳定性，但这对于冰淇淋的组织结构具有不良的影响。例如，如果冰含量太高，冰淇淋将是硬的和多冰的，而如果稳定剂含量太高，冰淇淋将具有胶质的、凝胶样的组织结构以及与稳定剂相关的臭味。
我们共同未决的申请PCT/EP2005/010579中，我们已经使用冰结构蛋白(ISP)来显著提高低脂肪冷冻糖食产品的稳定性而对之前方法可见的组织结构和/或口味没有不良影响。然而，我们进一步的研究表明在具有标准含量的稳定剂和乳化剂的低脂肪系统中，加入ISP对气相具有不利影响，引起不规则形状的气泡，并观察到冰晶生长进入气泡。这对产品的组织结构如细腻度具有不利的影响。
发明概述我们现在已经发现，将脂肪酸的多元醇酯，如丙二醇单硬脂酸酯，加入含有ISP的低脂肪冷冻糖食产品中显著降低了ISP对气相结构的不利影响且所得到的组织结构同时保持ISP对产品稳定性的有益作用。相反，在这些低脂肪产品中单独使用脂肪酸的多元醇酯没有获得产品稳定性。因此，在低脂肪冷冻糖食产品中使用冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯的组合使得产品的稳定性显著提高，由于ISP的存在，而且对于组织结构没有不利的影响。
因此，本发明提供了含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品，该产品包括冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯。产品优选含有3wt％或更少的脂肪。
产品优选含有至少0.0005wt％的ISP，更优选至少0.001wt％的ISP。
产品优选含有至少0.1wt％的脂肪酸的多元醇酯。产品优选含有1wt％或更少，更优选0.5wt％或更少的脂肪酸的多元醇酯。
多元醇优选是丙二醇。脂肪酸的多元醇酯优选是丙二醇单硬脂酸酯(PGMS)。
在一个实施方案中，产品含有至少0.5wt％的稳定剂。在另一实施方案中，产品含有低于0.5wt％的稳定剂。
在一个实施方案中，产品具有表面定义(surface defination)，表面定义是表示产品具有一个或多个成型的非平面的表面，通常通过压制或挤压方法或相似方法的来成型。
本发明还提供了冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯的组合在稳定含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品的结构中的用途。
在另一相关的方面，本发明提供了冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯的组合在提高含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品的形状保持性中的用途。
本发明还提供了稳定含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品的方法，该方法包括在产品冷冻过程或冷冻期间将冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯的组合加入产品中。
在另一相关的方面，本发明提供了提高含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品的形状保持性的方法，该方法包括在产品冷冻之前、冷冻期间和/或冷冻之后将冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯的组合加入产品中。
本发明还提供了脂肪酸的多元醇酯在降低ISP对含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品的气相的不利影响中的用途。在相关方面中，本发明还提供了脂肪酸的多元醇酯在提高含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品的细腻度中的用途。
发明详述除非另外指出，在此所用的所有技术和科学术语具有本领域(例如，冷冻糖食产品制造、分子生物和生物化学)技术人员通常理解的相同意思。冷冻糖食产品制造中所用的各种术语和技术的定义和描述可在以下文献中找到Ice Cream，第4版，Arbuckle(1986)，Van Nostrand Reinhold Company，New York，NY。对于分子和生化方法使用标准的技术(总地参见，Sambrook等，Molecular CloningA Laboratory Manual，第3版，(2001)Cold Spring HarborLaboratory Press，Cold Sprin Harbor，N.Y.和Ausubel等，ShortProtocols in Molecular Biology(1999)，第4版，JohnWilley&Sonc，Inc.-以及标题为Current Protocols in MolecularBiology的所有版本)。
冰结构蛋白冰结构蛋白(ISP)是影响发生冷冻时所形成的冰晶的形状和大小并抑制冰重结晶的蛋白质(Clarke等，2002，Cryoletters 2389-92)。最初在生活在零下环境中生物体中鉴定出这些蛋白中的很多种，并认为该蛋白保护生物体免受生物体细胞中冰晶形成的不利影响。出于这个原因，许多冰结构蛋白也称为防冻蛋白(AFP)。本发明内容中，ISP定义为具有冰重结晶抑制(RI)活性的蛋白质。
可以通过WO 00/53029中所述的改进的纵板测试来方便地测量冰重结晶抑制活性性能将在30％(w/w)蔗糖中的2.5μl测试溶液转移至干净的、合适标记的、16mm的圆形盖玻片上。将第二个圆形盖玻片放置于溶液液滴的上部并将夹层压在手指和拇指之间。将夹层浸入干冰盒中保持在-80℃的己烷浴中。当所有夹层制好后，用干冰中预冷的镊子将夹层从-80℃已烷浴中转移至含有保持于-6℃的己烷的观察室中。一旦转移至-6℃，可以看见夹层从透明转变成不透明的外观。通过摄像机记录图象并使用20×的物镜获取进入图象分析系统(LUCIA，Nikon)。在时间＝0记录每个纵板的图象并在60分钟后再次记录。通过将载玻片放置于控制温度的低温恒温箱内(Bright InstrumentCo Ltd，Huntington，UK)来比较两个实验中冰晶的大小。通过SonyCCD摄像机将样品的图象转移至Quantimet 520MC图象分析系统(Leica，Cambridge UK)。
通过围绕冰晶手绘来进行冰晶大小的测定。通常，每个样品至少测量100至400个晶体。将冰晶的大小视为每个晶体2D投影的最长尺寸。平均晶体大小测定为各个晶体大小的数量平均值。比较了两个实验中冰晶的大小。与t＝0的大小相比较，如果在30-60分钟的大小是相似的或仅是适度地(低于10％)增加，和/或晶体大小小于20微米，优选5至15微米，这是好的冰晶重结晶性能的表示。
当30wt％蔗糖中ISP的0.01wt％溶液，快速冷却(至少每分钟Δ50℃)至-40℃，快速加热至-6℃(每分钟至少Δ50℃)，然后保持于该温度，使得平均冰晶大小在一小时内的增加低于5μm时，可以定义为显著的冰重结晶抑制活性。
ISP的类型根据本发明使用的ISP可以源自任何来源，只要它们适于包含于食品中。迄今为止已经在鱼、植物、地衣、真菌、微生物和昆虫中鉴定出ISP。此外，已经描述了多种合成ISP。
鱼ISP原料的实例是AFGP(例如，从大西洋鳕鱼、格陵兰岛鳕鱼和大西洋小鳕获得的)，I型ISP(例如，从美洲拟鲽、美洲黄盖鲽、短角杜父鱼和Grubby杜父鱼获得的)，II型ISP(例如，从美洲绒杜文鱼、胡瓜鱼和大西洋鲱鱼获得的)和III型ISP(例如，从美洲大锦鳚、大西洋狼鱼、发光鳚、岩锦鳚和拉沃氏绵鳚获得的)。
特别优选III型ISP。III型ISP通常具有约6.5至约14kDa的分子量，β折叠二级结构和球形三级结构。已经克隆了多个编码III型ISP的基因(Davies和Hew，1990，FASEB J.42460-2468)。特别优选的III型ISP是III型HPLC-12(瑞士Prot蛋白质数据库登录号No.P19614)。
WO99/37673和WO01/83534中描述了地衣AFP。
WO98/04699和WO98/4148中描述了其中获得ISP的植物实例，并包括(蒜-芥菜、蓝木紫菀、春燕麦、冬水芹、冬卡诺拉、孢子甘蓝、胡萝卜(基因库登录号No.CAB60453)、兜状荷色牡丹、大戟、黄花菜、冬大麦、弗吉尼亚水迹叶、窄叶车前草、车前草、茅草、肯塔基六月禾、东方三叶杨、白橡树、冬黑麦(Sidebottom等，2000，Nature 406256)、苦甜茄、马铃薯、繁缕、蒲公英、春小麦和冬小麦、黑小麦、小长春花、紫罗兰和草。
通过任何的合适方法从天然来源提取来获得ISP，例如WO98/04699和WO98/4148中所述的分离方法。
或者，可以通过使用重组技术来获得ISP。例如可以修饰宿主细胞，通常是微生物或植物细胞，来表达ISP，然后可以分离ISP并根据本发明来使用。将编码ISP的核酸构建体引入宿主细胞中的技术是本领域公知的。
通常，通过编码所需ISP的核酸构建体转化合适的宿主细胞或生物体。可以将编码多肽的核苷酸序列插入合适的表达载体中，该载体编码用于转录和翻译的必要序列，且因此这样使得它们在合适的条件下得到表达(例如，在合适的方向和正确的阅读框中并具有合适的靶向和表达序列)。构建这些表达载体需要的方法是本领域技术人员公知的。
多种表达系统可以用于表达多肽编码序列。这些包括，但不限于，细菌、真菌(包括酵母)、昆虫细胞系统、植物细胞培养细胞和所有用合适表达载体转化的植物。优选的宿主细胞是认为食品级的那些-“通常认为是安全的”(GRAS)。
合适的真菌物种包括酵母如(但不限于)酵母属(Saccharomyces)、克鲁维亚酵母(Kluyveromyces)、毕赤氏酵母(Pichia)、汉逊酵母(Hansenula)、假丝酵母(Candida)、裂殖糖酵母(Schizo Saccharomyces)等那些属，以及丝状真菌如(但不限于)曲霉(Aspergillus)、木霉(Trichoderma)、毛霉(Mucor)、链孢霉(Neurospora)、镰刀菌(Fusarium)等那些属。优选物种选自酵母，最优选酵母属的物种，如啤酒酵母。其中ISP的糖基化导致降低的活性，然后优选呈现降低异种蛋白糖基化的宿主。
还可以用所需多肽的核酸构建体转化的多种植物和植物细胞系统。植物物种的实例是玉米、马铃薯、烟草、胡萝卜、草莓、油菜籽和甜菜。
编码ISP的序列与天然鉴定的ISP相比较，在氨基酸水平上优选至少80％相同，更优选至少95％或100％相同。然而，本领域技术人员可以形成保守取代或其他氨基酸改变而没有降低ISP的RI活性。为了本发明的目的，这些具有与天然产生的ISP高水平同一性的ISP也包括于术语“ISP”中。
脂肪酸的多元醇酯脂肪酸的多元醇酯通常是食品级的。
多元醇部分的实例包括脂族多元醇，如链烷二醇，例如，C2至C8链烷二醇，更优选C2至C5链烷二醇。链烷二醇的特别实例包括乙二醇、丙二醇和丁二醇，优选的多元醇是丙二醇。
其他多元醇包括聚羧酸，例如草酸、琥珀酸和戊二酸。
在另一个实施方案中，将脂族羧酸如乙酸替代或结合多元醇使用。因此，本发明还涉及脂肪酸的脂族羧酸酯和ISP的组合。
脂肪酸酯可以是饱和的或不饱和的。优选的脂肪酸酯是脂族C12至C22脂肪酸酯。优选的实例包括硬脂酸酯、月桂酸酯和棕榈酸酯，包括其单酯和二酯两个形式。
可以使用不同脂肪酸多元醇的混合物，如PGMS和丙二醇棕榈酸酯的混合物。
产品中脂肪酸的多元醇酯的总含量通常为0.1wt％至1wt％。产品优选含有至少0.1wt％的脂肪酸的多元醇酯，并优选低于0.5wt％的脂肪酸的多元醇酯，更优选0.3wt％或更少。
低脂肪冷冻糖食产品本发明的低脂肪冷冻糖食产品通常是冷冻乳制品糖食。冷冻乳制品糖食是通常含有奶或乳固体的糖食，如冰淇淋、奶冰、冷冻酸奶和冰糕。术语“奶”包括奶取代品如豆奶，尽管优选哺乳动物奶。优选冷冻糖食产品是冰淇淋或奶冰。
本发明的低脂肪产品含有5wt％或更少的脂肪，优选4wt％或更少的脂肪，更优选3wt％或更少，如2wt％或更少，或1wt％或更少。在一个实施方案中，产品是无脂肪的，其意思是产品基本上不含脂肪(即低于0.5wt％)。在另一个实施方案中，产品含有至少0.5wt％的脂肪。当产品包裹非乳制品组合物如巧克力或糖皮层时，产品脂肪含量的测定应当不包括涂层。
本发明的冷冻糖食产品，如乳制品糖食，优选含有至少约3wt％的乳固体非脂肪(MSNF)，更优选约5wt％至约25wt％的MSNF。奶冰和冰淇淋通常含有约10或11wt％的MSNF。
本发明的冷冻产品中可以存在稳定剂，尽管应当注意在一些情况中ISP的稳定效果可以替代稳定剂。然而，在一些产品配方中，例如在含有低于1wt％脂肪的非常低脂肪产品中，除了ISP，仍然需要显著含量的稳定剂，来产生所需的产品稳定性。尽管如此，所得到的产品得到超越之前产品的改善，因为ISP降低或改进了稳定剂对组织结构和口味的不利影响。
合适的稳定剂包括藻酸盐、明胶、阿拉伯树胶、瓜耳豆胶、刺梧桐树胶、刺槐豆胶、卡拉胶及其盐、黄原胶、微晶纤维素、纤维素醚及其混合物，稳定剂的含量优选为1.5％重量或更少，更优选1％重量或更少，如0.1至0.8wt％。
在一个实施方案中，产品含有至少0.5wt％的稳定剂，如至少0.7wt％的稳定剂。优选这样产品中的脂肪含量低于2或1wt％。另一实施方案中，产品含有低于0.5wt％的稳定剂。优选这样产品中的脂肪含量至少为1wt％，更优选至少2wt％。
本发明的冷冻糖食产品通常含有至少约0.0001wt％，更优选至少0.0005wt％，最优选至少0.001wt％的ISP。可以以非常低的浓度使用ISP，因此优选糖食含有低于0.05wt％的ISP。优选范围为约0.001至0.01wt％。可以单独或组合使用ISP。
冷冻糖食产品可以是充气的或未充气的，优选充气的。未充气的意思是冷冻糖食产品具有低于20％，优选低于10％的膨胀量。未充气的冷冻糖食产品没有接受特意的步骤如掼打来增加气体含量。尽管如此，将意识到在未充气冷冻糖食产品的制备过程中，低含量的气体如空气，可以引入产品中。充气产品中存在的膨胀量水平将根据所需产品的特征而改变。例如，冰淇淋中膨胀量水平通常为约70至100％，在如慕司的糖食中，膨胀量高达200至250wt％，而奶冰中的膨胀量为25至30％。充气的冷冻糖食产品优选具有30％至200％，更优选50至150％的膨胀量。
可以使用各种本领域已知的各种技术来制造本发明的冷冻糖食产品。通常将产品静止冷冻或使用搅拌，如在表面刮擦的热交换器中。可以将产品压制。产品可以含有复杂的形状并具有高程度的表面定义，因为ISP的添加保持了这样形状和结构的稳定性。
可以在产品冷冻之前、冷冻期间或冷冻之后加入ISP和脂肪酸的多元醇酯。如果在冷冻后加入，将发生同时产品仍然是塑性的，使得ISP可以混入，例如从表面刮擦热交换器挤压后和在硬化之前。
冰淇淋产品等可以接受任选的低于-20至-25℃的冷硬化步骤。
本发明还包括用于生产本发明低脂肪冷冻糖食产品的组合物，该组合物含有ISP和脂肪酸的多元醇酯。ISP和脂肪酸的多元醇酯的优选含量如上所述。组合物包括液体预混物和干混合物，例如，粉末，向其中加入含水液体例如奶或水。
现在将参照以下实施例来进一步描述本发明，这些实施例只是说明性的且是非限制性的。
实施例实施例1进行研究来确定将脂肪酸的多元醇酯加入含有ISP的冰淇淋中对冰淇淋中气相稳定性的影响。还研究了对产品稳定性和组织结构的影响。
材料与方法配方研究典型的0.5％乳脂配方。以下给出了冰淇淋的配方。
所用的ISP是来自美洲大锦鳚的重组III型HPLC-12(参见WO97/02343和瑞士-Prot蛋白数据库中的登录号No.P19614)。
通过加入PGMS、IPS以及PGMS和IPS两者来改变上述配方。当改变配方时，分别以0.3wt％和0.004wt％的量加入PGMS和ISP。
加工在标准MF75冷冻机上制得所有的冰淇淋，充气至100％的膨胀量，在～-7℃挤压并收集于急冻的500ml坯子中，然后在测试或品尝之前存储于-25℃。
测试扫描电子显微镜(SEM)使用低温扫描电子显微镜(LTSEM)观察每个产品的微结构。将样品在干冰上冷却至-80℃，并切下部分样品。将该部分，约5mm×5mm×10mm大小，装在样品支架上，使用Tissue TekOCTTM化合物(PVA 11％，聚乙二醇5％和85％非反应性成分)。将包括样品的支架浸入液氮软泥中并转移至低温制备室Oxford Instrument CT1500HF。将室在真空下，约10-4巴，将样品温热至-90℃。将冰缓慢侵蚀来显示不是由冰自身引起的表面花纹，因此在恒定真空下在该温度除去水60至90秒。一旦侵蚀，将样品冷却至-110℃来结束升华，并使用氩等离子体来涂覆金。该方法也在真空下发生，使用10-1毫巴的压力和6毫安的电流45秒。然后将样品转移至常规的扫描电子显微镜(JSM 5600)，装备-160℃的Oxford Instrument冷载物台。检测样品并通过数字成像探测软件获取感兴趣的区域。
形状保持性当从保存在控温箱中恒定温度的冰淇淋制得的棒状产品时，进行形状保持性的测量。研究了-5℃和-7℃的保存温度。在定时间隔拍取冰淇淋棒状产品的照片，并通过专家小组从照片形成形状改变的测量。通过比较形状的改变，将不同添加剂(ISP和PGMS)制得的产品评定等级并获得产品稳定性提高的评价。
感官性能通过非证实的品尝进行感官性能的评价。特别地，研究了与气相相关的特定属性如细腻度和分解率。
结果研究了以下冰淇淋的微结构、组织结构和形状保持性1)0.5％脂肪，标准稳定剂和乳化剂(对照)2)0.5％脂肪，标准稳定剂和乳化剂和PGMS(+PGMS)3)0.5％脂肪，标准稳定剂和乳化剂和ISP(+ISP)4)0.5％脂肪，标准稳定剂和乳化剂和PGMS和ISP(+PGMS+ISP)通过SEM的微结构分析显示出配方1与冰淇淋相关的标准微结构，即圆的冰晶和气泡，具有大小分布。配方2的结构与配方1的相似，除了由于PGMS的存在，冰晶较小。配方3的结构不同，因为ISP的存在给予了较小细长的冰晶，且冰晶具有破坏的气相，导致不规则形状的气泡，其中生长了冰晶。配方4的结构显示出尽管ISP的存在仍然给予了较小细长的冰晶，但PGMS的存在获得了圆的气泡，其中没有冰晶生长。
与配方3相比较，配方4制得的冰淇淋的感官分析表明其较细腻，较耐咀嚼并具有较慢的分解率。认为配方4的组织结构比配方3的更好或更理想。与配方3相比较，组织结构的改善与配方4中存在的更好气体结构相关。
形状保持性测试的结果证明在两个存储温度，配方1中加入ISP提高了形状保持性。还观察到在两个存储温度，配方1中加入PGMS没有呈现形状保持性的提高。相似地，同时加入ISP和PGMS没有呈现超越单独加入ISP的形状保持性的提高。在较低的存储温度下加入ISP获得的提高较大，因为在该温度冰淇淋中存在较高的冰含量，且ISP改变了冰淇淋中冰网的结构。
该实施例说明了具有正常含量稳定剂的低脂肪冰淇淋，就形状保持性而言，可以通过只加入ISP来提高产品稳定性。然而，单独加入ISP对冰淇淋中的气体结构具有不利的影响，因此使产品具有较差的组织结构。加入PGMS以及ISP提高了气体结构并使产品具有优良的组织结构。
本发明的各个特征和实施方案，如果合适，上述单个部分涉及的可以运用至其他部分，加以必要的变更。因此，一个部分中限定的特征可以结合其他部分中限定的特征，如果合适。
以上说明书中提及的所有出版物在此引入作为参考。本发明所述方法和产品的各种改进和改变对本领域技术人员是显而易见的而没有脱离本发明的范围。尽管已经结合特别优选的实施方案描述了本发明，可以理解所要求的本发明不应当过度地只受限于这样的特定实施方案。实际上，实施本发明所述方式的对于相关领域技术人员显而易见的各种改进确定在以下权利要求的范围内。
权利要求
1.含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品，该产品含有冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯。
2.根据权利要求1的产品，其含有3wt％或更少的脂肪。
3.根据权利要求1或权利要求2的产品，其含有至少0.0005wt％的ISP。
4.根据权利要求1至3任一项的产品，其含有至少0.001wt％的ISP。
5.根据前述权利要求任一项的产品，其含有0.1wt％至0.5wt％的脂肪酸的多元醇酯。
6.根据前述权利要求任一项的产品，其中所述脂肪酸的多元醇酯是丙二醇单硬脂酸酯。
7.根据前述权利要求任一项的产品，其具有表面定义。
8.根据前述权利要求任一项的产品，其是乳制品糖食。
9.冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯在稳定含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品的结构中的用途。
10.冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯在提高含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品的形状保持性中的用途。
11.根据权利要求9或10的用途，其中产品含有3wt％的脂肪。
12.稳定含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品的结构的方法，该方法包括在产品冷冻之前、冷冻期间和/或冷冻之后将冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯加入产品中。
13.提高含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品的形状保持性的方法，该方法包括在产品冷冻之前、冷冻期间和/或冷冻之后将冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯加入产品中。
14.根据权利要求12或13的方法，其中产品含有3wt％或更少的脂肪。
全文摘要
本发明提供了含有5wt％或更少脂肪的低脂肪冷冻糖食产品，该产品含有冰结构蛋白(ISP)和脂肪酸的多元醇酯的组合。
文档编号A23G9/38GK1931000SQ200610088619
公开日2007年3月21日 申请日期2006年5月31日 优先权日2005年7月14日
发明者A·S·布拉姆雷, S·J·格雷, S·M·图兰, D·D·斯波斯, S·M·费里希 申请人:荷兰联合利华有限公司