专利名称：冷冻组合物的制备方法
背景技术：
本发明涉及一种采用防冻蛋白质的冷冻组合物的制备方法。
冷冻组合物如冰淇淋、冷冻酸牛奶、不含乳脂肪的冰淇淋、冰糕、冰果子露、冰冻牛奶、清凉果汁饮料或涂层多色冰淇淋等的工业化生产极有前景，它们均为高能量产品。这类日用甜食的脂肪含量约为0.01-20.0wt％。
冷冻组合物的生产包括将配料如脱脂炼乳、奶油、甜味剂如玉米葡糖、蔗糖、谷物糖浆及水在一个容器中掺混在一起，将其进行巴氏灭菌、均质及冷却至32-42°F。然后将混合料在32-42°F下搅拌贮存。
可以向巴氏灭菌后的冷冻组合物混合料加入液体调味剂。在冷冻过程中可以通过诸如水果定量进料器的设备加入颗粒物如水果和坚果。在加入调味剂后，将混合料在空气压力下在空气混入用刮板换热器中进行冷冻及挤出，在约18-25°F下进行包装。
包装(在有些情况下进行外包装)后，在隧道式冰淇淋硬化室、硬化箱或硬化冷冻器中或者在接触板式冷冻器中，于-30°F至-60°F下将冷冻组合物硬化。通常用硬化方法冷冻经充气、搅拌及部分冷冻后仍然存在于冷冻组合物中的未冷冻的水。
硬化步骤包括快速冷冻组合物以得到理想的冷冻组合物口感。口感受冷冻组合物的冰晶大小的影响。大的冰晶带来粒状口感。所以，迅速冷冻可使冰晶较小，冷冻组合物的口感较为平滑。而如果没有硬化步骤的话，在冷冻组合物中的液体水分将以更慢的速度冷冻，从而形成大冰晶，使得冷冻组合物的口感变为粒状口感，不能令人接受。
在冷冻贮存期间，随着时间的推移产生歧化作用，小结晶熔化并以导致显著冰屑结构的动态过程重结晶在较大的冰晶上，从而使冰晶尺寸增大，使产品性能变差。为了能确保高质量的终产品，所有冷冻组合物生产商均会控制冰晶的大小，当然可采用的方法包括在配制、加工、分布温度控制或产品老化过程中的处理等。
US 5175013(1992年12月29日授权于Huang等人)公开了一种冷冻组合物，其包含一种涉及降低冰晶形成的成分。该成分为高分子量淀粉水解物。
US 5324751(1994年6月28日授权于DuRose)描述了山梨醇和甘露醇的微晶。山梨醇微晶可用作低温防护剂。
US 5118792(1992年6月2日授权于Warren等人)公开了具有防冻性能的多肽。
图1示出了在10°F下慢冷冻16小时，然后在-20°F贮存的无防冻蛋白质的冷冻组合物中冰晶大小分布。
图2示出了在10°F下慢冷冻16小时，然后在-20°F贮存的无防冻蛋白质的冷冻组合物中冰晶的显微照片。
图3示出了在10°F下慢冷冻16小时，然后在-20°F贮存的含10ppm防冻蛋白质的冷冻组合物中冰晶大小分布。
图4示出了在10°F下慢冷冻16小时，然后在-20°F贮存的含10ppm防冻蛋白质的冷冻组合物中冰晶的显微照片。
图5示出了在-40°F下硬化并在20°F加压4天的无防冻蛋白质的冷冻酸牛奶中冰晶大小分布。
图6示出了在-40°F下硬化并在20°F加压4天的无防冻蛋白质的冷冻酸牛奶中冰晶的显微照片。
图7示出了在10°F下慢冷冻16小时、在-20°F贮存及在20°F加压4天的含10ppm防冻蛋白质冷冻酸牛奶中冰晶大小分布。
发明简述本发明包括一种用于将未进行硬化步骤的冷冻组合物中冰晶大小降低到最小的方法。该方法包括对包含水的甜性成分进行混配制成混合料。向混合料中加入防冻蛋白质。然后，将混合料进行巴氏灭菌、均质、在大于-20°F的温度下进行冷冻。优选实施方案详述本发明冷冻组合物的制备方法包括向用于制备冷冻组合物的各成分的混合料中加入防冻蛋白质的步骤，此后将该组合物冷冻，而无需在贮存前进行硬化。因此，本发明的方法减除了通过对甜食产品空气鼓风冷冻或平板式冷冻而对其进行硬化的步骤。本发明也包括一种冷冻组合物，其中含有约40-90％(重量)的水以及约1ppm-100ppm、优选小于约50ppm、更优选小于约20ppm的防冻蛋白质。
“冷硬化”或简称为“硬化”是指产品在低至-30至-60°F的温度下进行快速冷冻。冷冻组合物经加入防冻蛋白质，在甜食品被挤出及包装后，就不必进行冷硬化。冷冻组合物可以在如0-20°F下缓慢硬化而无冰屑。业已发现，如果无防冻蛋白质存在，会形成与在冷冻组合物中形成的具有大约相同重量百分数的冰晶。
适宜的防冻蛋白质来自南极鱼、北极鱼、蠕虫类及昆虫类的血液及肌肉组织。可以通过基因进行人工合成特定的防冻蛋白质，将前述的蛋白质进行无性繁殖并插入其它更普遍存在的微生物如大肠杆菌(Escherichia coli)或酵母菌(Saccharomyces)属类中。这些微生物再用来进行工业规模的防冻蛋白质的生产。
适宜的用于本发明方法的蛋白质包括防冻糖蛋白类(AFGPs)和防冻肽类(AFPs)。AFGPs的主要结构为重复(Ala-Ala-thr)序列，其具有连在苏氨酸基上的半乳糖基-N-乙酰半乳糖胺及位于C-末端的丙氨酸基。AFGPs由数值I-VIII标记。按照在凝胶中的相对电泳迁移值，数值在I-V的AFGPs的分子量为10-30kDa，其具有类似的防冻活性。而采用数值VI-VIII标记的AFGPs的分子量为2.6-5kDa，并且在接续苏氨酸单元的不同位置上具有脯氨酸。
AFPs类似于AFGPs，丙氨酸为主要的氨基酸基，其分子具有两亲特性。其余的基决定其类型和分子结构。I型AFPs具有α-螺旋结构，而II型和III型则含β-片或无确定的次结构。优选I型AFP具有55个氨基酸基。其它各种类型的防冻蛋白质也是有效的。
在本发明的方法中，采用常规成分制备冷冻组合物。例如，在冷冻组合物中，可以常规含量包含脱脂乳、奶油、玉米葡糖、蔗糖、谷物糖浆、树胶、乳化剂及水。将各成分混合、巴氏灭菌、均质，以上操作采用本领域技术人员公知的方法。在巴氏灭菌和均质处理开始以后，将混合料于32-40°F下进行老化。
在一个优选实施方案中，对各成分巴氏灭菌后加入防冻蛋白质，也可在巴氏灭菌前加入防冻蛋白质。
据信，冷冻组合物配方的某些特性影响防冻蛋白质。特别是，组合物的pH值可能影响防冻蛋白质的活性。优选组合物的pH值应对蛋白质的活性不会有负面影响，如通过二级或三级构象变化或通过电荷排斥。据信，pH值应大于3以使防冻蛋白质效果最佳。
在含防冻蛋白质的冷冻组合物或其它甜食老化后，加入调味剂和固体物料如水果和坚果，冷冻组合物可在约18-25°F下冷冻及包装，在约-10°F至-20°F下贮存。由于采用防冻蛋白质，无需在约-30-60°F的温度下对冷冻组合物进行硬化。冰淇淋或其它冷冻甜食品可在高达约10°F的温度下贮存，只要其包含防冻蛋白质，无需进行冷硬化。
在优选实施方案中，防冻蛋白质加入冷冻组合物混合料如冷冻组合物中的浓度为约10ppm(份数/百万份)。但是，低至约1-5ppm的浓度可有效地消除对硬化步骤的需求。
包含防冻蛋白质无需冷硬化步骤的冷冻组合物其冰晶大小可与无防冻蛋白质但经硬化步骤处理的类似产品的冰晶大小相当。以下给出采用或不采用防冻蛋白质制成的冷冻组合物的具体实例。这些实例用于说明特定的产品性能，但不是对本发明产品或方法的限定。
实施例1在一种实施方案中，由下列成分制备脂肪含量17％(重量)的冰淇淋成分 ％(重量)脱脂炼乳 24奶油(40％脂肪)43蛋黄(含糖)5蔗糖 13水 14香草 1
按照常规方法生产由上述成分构成的冰淇淋，但不采用硬化步骤，并在约10°F贮存。经10°F下16小时后，平均冰晶大小为约50微米(图1和2)。冰晶大小测定法如实施例3所述。
以相同的混合过程及相同的贮存条件，只是加入浓度为约10ppm的防冻蛋白质，如此得到的冰淇淋的冰晶大小为约34微米(图3和4)。采用硬化步骤及在约-20°F下贮存的常规冷冻组合物的冰晶大小即为以上数值。
实施例2在另一个实施方案中，由下列成分制备冷冻酸牛奶成分 ％(重量)脱脂炼乳12.00超滤炼乳(总固形物22.3％)33.00奶油(40％重量) 7.00蛋黄(含糖) 4.00蔗糖13.0026DE玉米糖浆11.00水 7.00香草 1.00酸牛奶(20％总固形物)12.00采用常规方法包括通过空气鼓风冷冻生产由上述成分构成的酸牛奶，然后在分析前于20°F加压4天。冰晶的平均大小为约89微米(图5和6)。
相同配比的酸牛奶，并采用相同的加压条件，只是向其中加入10ppm的防冷蛋白质，但不含AFGP，冰晶的平均大小为27微米(图7和图8)。在用防冻蛋白质处理过的酸牛奶中，较小的冰晶大小使其与无AFP的酸牛奶相比质地与口感更平滑。
实施例3通过测量冰晶小于100微米的测试方法进行冰晶分析。需进行测试的设备包括Zeiss显微钟由Carl Zeiss，Inc.，of Thornwood，New York生产，该设备备有温控冷载物台，由New Jersey Mettler Instrument Corp.of Hightstown生产，优选采用热温差载物台。
将冷冻组合物试样平衡至-20℃。不要使试样太冷，因其会破碎。将载片、条状盖板、矿物油和器皿也平衡至-20℃。
从冷冻的几品脱甜食品中的收集冷冻组合物样品。试样从甜食品表面下1英寸处容器的中心取得。
在-20℃的冷冻室中，将少量的试样放置在具有冷刮勺的冷显微镜载片上。在样品上加一滴矿物油，在矿物油上放置条状盖板。通过用冷的铅笔橡片向盖板加压使甜食试样分散在矿物油中。
用液氮冷却显微镜和载物台。设备被包封在一个塑料袋中以防止水份冷冻在显微镜的镜头上或试样载片上。通过下述值进行放大放大率 10X物镜16X照像机日镜 0.8X照像机因子(理论)128X实际130.7X在载物台被平衡至-20℃后，将载片快速从冷冻器中移至显微镜载物台中。对显示冰晶代表性分布的区域进行评测。冰晶被均匀分散及分开的区域易于通过图像分析或数字模拟进行分析。试样和分析过程重复进行。
对等量圆直径的分布采用照像术的图像分析法确定。自动化程序用于检测并测量区域中每一个冰晶。由该方法不能测定重叠的冰晶。图像分析仪测量反衬环的外边缘，其限定了冰晶。质量对照校核包括放大率校核、校准校核、准确度校核及精确度校核。
虽然采用上述实施方案对本发明进行了说明，但本领域的技术人员将会认识到，其各种变化均包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种将冷冻组合物中冰晶大小降低到最小的方法，该方法在将冷冻组合物在大于-20°F的温度下贮存前无需使甜食品放置于低于-20°F下，该方法包括制备包括水的各成分的混合料；和向含该成分的混合料中加入防冻蛋白质。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括加入不超过约20ppm的防冻蛋白质。
3.根据权利要求1的方法，进一步包括在加入防冻蛋白质前对混合料进行巴氏灭菌。
4.根据权利要求1的方法，进一步包括在加入防冻蛋白质后对混合料进行巴氏灭菌。
5.根据权利要求1的方法，其中所说的冷冻组合物为冷冻组合物。
6.根据权利要求1的方法，其中所说的冷冻组合物为冷冻酸牛奶。
7.一种冷冻组合物制品，包含一种防冻蛋白质。
8.根据权利要求7的冷冻组合物制品，其中防冻蛋白质的浓度不超过约100ppm。
9.一种由权利要求1的方法生产的产品。
全文摘要
本发明包括一种制备贮存冷冻组合物的方法，该方法在贮存前不需要进行硬化处理步骤，并且包括制备包含水在内之各成分的混合料以及向各成分的混合料中加入一种防冷冻蛋白质。
文档编号A23L3/36GK1155831SQ96190624
公开日1997年7月30日 申请日期1996年5月20日 优先权日1995年6月7日
发明者约翰·F·克莱明斯, 汉斯·F·佐厄尔布, 黛安娜·R·罗森沃德, 维克托·T·黄 申请人:菲尔斯伯里公司