低脂冷凍甜食產品的製作方法
2023-05-18 23:57:16
專利名稱：低脂冷凍甜食產品的製作方法
技術領域：
本發明涉及包含冰結構蛋白的低脂冷凍乳品甜食產品。
背景技術：
從八十年代初開始，出現了對低熱量的冷凍甜食產品和甜點例如冰淇淋和相關產品需求的增長。
減少冰淇淋中的脂肪含量是減少熱量的最有效的途徑，這是因為每克脂肪擁有的熱量比碳水化合物高。然而，通過減少冰淇淋中的脂肪含量，由於其穩定結構的有效性降低而出現了許多困難。不夠穩定的產品對於冷鏈來說是不堅固的，並且也是消費者不能接受的。
存在三個貢獻於(contribute to)冰淇淋結構且由此貢獻穩定性的相，即脂肪、冰以及包含穩定劑的基質。
在降低脂肪結構貢獻的低脂冰淇淋中，為了保持或提高產品的穩定性，必須提高冰和基質相中任一種或兩者的貢獻。然而，當增加冰含量或穩定劑水平可以提高產品的穩定性時，這對冰淇淋的質地具有不良的影響。例如，如果冰含量太高，冰淇淋將會太硬、太冰，而如果穩定劑的水平太高，冰淇淋將會具有粘性的、類似凝膠的質地以及與穩定劑相關的異味。
發明內容
我們現在發現，將冰結構蛋白(ISP)加入低脂冷凍乳品甜食產品顯著提高了產品的穩定性，而對質地和/或口味沒有不良影響，也不需要高水平的穩定劑。此外，我們已經發現ISP結合提高水平的穩定劑如明膠一同加入時，ISP掩蓋/減少了穩定劑對產品質地(如膠粘性)和口味的不良影響，得到穩定性的進一步改善，而不會帶來通常與穩定劑水平提高相關的副作用。
因此，本發明提供一種含有3wt％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品，該產品包含冰結構蛋白(ISP)。優選該產品含有2wt％或更少的脂肪。
優選該產品含有至少0.0005wt％的ISP。
一實施方案中，該產品含有至少0.5wt％的穩定劑。在另一實施方案中，該產品含有低於0.5wt％的穩定劑。
一實施方案中，該產品具有表面清晰度(surface definition)，我們通過它來表示產品具有一個或多個成型的非平面表面，通常是通過模塑或擠出工藝及類似方法來成型的。
本發明還提供冰結構蛋白(ISP)穩定含有3wt％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品結構的用途。在相關方面中本發明提供冰結構蛋白(ISP)降低穩定劑對含有3wt％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品的質地和/或口味的不良影響的用途。
在另一相關方面中，本發明提供冰結構蛋白(ISP)提高含有3wt％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品保型性(shape retention)的用途。
本發明進一步提供一種穩定含有3wt％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品的方法，該方法包括在產品冷凍之前或期間將冰結構蛋白(ISP)加入產品中。在相關方面中，提供了一種降低穩定劑對含有3wt％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品的質地和/或口味的不良影響的方法，該方法包括在產品冷凍之前、期間和/或之後將冰結構蛋白(ISP)加入產品中。
在另一相關方面中，本發明提供一種提高含有3wt％或更低脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品保型性的方法，該方法包括在冷凍產品之前、期間和/或之後將冰結構蛋白(ISP)加入產品中。
發明詳述除非另外定義，在此使用的所有技術和科學術語具與本領域(如冷凍甜食生產，分子生物學以及生物化學)普通技術人員通常所理解的相同含義。冷凍甜食生產中使用的各種術語以及技術的定義和描述可以在Ice Cream(冰淇淋)，第4版，Arbuckle，1986年，Van NostrandReinhold Company，New York，NY或Ice Cream(冰淇淋)，第6版，Robert T.Marshall，H.Douglas Goff和Richard W.Hartel(2003)，Kluwer Academic/Plenum Publishers中找到。
對分子或生化方法採用了標準技術(通常參見Sambrook等，Molecular CloningA Laboratory Manual(分子克隆實驗室手冊)，第三版，(2001)，Cold Spring Harbor Laboratory Press，Cold SpringHarbor，N.Y.，和Ausubel等的Short Protocols in Molecular Biology(分子生物學簡略方案)，(1999)，第4版，John Wiley Sons Inc.，和題為Current Protocols in Molecular Biology的完整版本)。
冰結構蛋白冰結構蛋白(ISP)是可以影響冷凍發生時所形成冰晶的形狀和尺寸並可以抑制冰再結晶的蛋白質(Clarke等，2002，Cryoletters2389-92；Marshall等，Ice Cream(冰淇淋)，第6版，同上)。這些蛋白質中的許多最初是從生活在零下環境中的生物體中鑑別出來的，並被認為能保護生物體免受生物體細胞中的冰晶形成所帶來的不良影響。由於上述原因，一些冰結構蛋白也稱為抗凍蛋白質(AFP)。在本發明的範圍內，ISP被定義為具有冰再結晶抑制(RI)活性的蛋白質。
可以通過WO00/53029中所述的改進背板(splat assay)測定來方便地測定冰再結晶抑制活性的特性將2.5μl 30％(w/w)的蔗糖實驗溶液移至乾淨、適當標記的16mm圓形蓋片中。將第二個蓋片置於溶液滴頂端，並在拇指和手指之間將夾層(Sandwich)擠壓在一起。將該夾層滴入在乾冰盒中保持在-80℃的己烷浴。當製備完了所有的夾層，用在乾冰中經過預冷的鑷子將這些夾層從-80℃的己烷浴轉移到含有保持在-6℃的己烷的觀察室中。一轉移到-6℃，就能看到這些夾層由透明的變成不透明的外觀。用攝像機將圖像記錄下來並用20×的物鏡將其抓入圖像分析系統(LUCIA，NIKON)。在時間＝0記錄及60分鐘之後再次記錄每一個背板的圖像。兩組實驗中冰晶的尺寸通過在受控低溫保持櫃(Bright Instrument Co L，Huntington，UK)中放置玻片來進行對比。樣品的圖像通過Sony單色CCD攝像機傳給定量圖像分析儀520MC圖像分析系統(Leica，Cambridge UK)。
冰晶的尺寸可以通過環繞冰晶手繪得出。通常，每個樣品要測量至少100至400個晶體的尺寸。把冰晶尺寸視為每個晶體的2D投影最大尺度。平均晶體尺寸被測定為單個晶體的數均尺寸。比較兩組實驗中的冰晶尺寸。如果在30-60分鐘的尺寸與t＝0時的尺寸相比類似或僅僅是適當地(小於10％)增大，和/或冰晶尺寸小於20微米，優選5至15微米，則表示具有良好的冰晶再結晶性能。
顯著的冰再結晶抑制活性可以被定義為其中30wt％的蔗糖中0.01wt％的ISP溶液，迅速冷卻(至少每分鐘Δ50℃)至-40℃，再迅速加熱(至少每分鐘Δ50℃)至-6℃，然後保持在該溫度，產生的平均冰晶尺寸在一小時內的增長小於5μm。
ISP的類型根據本發明中所使用的ISP可以源自任何來源，只要它們適於包含於食品中。迄今為止，已經在魚、植物、苔蘚、真菌、微生物和昆蟲中鑑定出ISP。而且，已經描述可多種合成的ISP。
魚ISP原料的例子有AFGP(例如從大西洋鱈、格陵蘭鱈以及大西洋小鱈中獲得)，I型ISP(例如從美洲擬鰈、美洲黃蓋鰈、Shorthornsculpin以及Grubby sculpin中獲得)，II型ISP(例如從美洲絨杜文魚、胡瓜魚以及大西洋鯡中獲得的)，和III型ISP(例如從大洋鱈魚(Ocean pout)、大西洋狼魚，發光䲁，Rock gunnel以及Laval′seelpout中獲得)。
特別優選III型ISP。III型ISP通常具有從約6.5至約14kDa的分子量，β夾層二級結構和球形三級結構。已經克隆了許多編碼III型ISP的基因(Davies和Hew，1990年，FASEB J，42460-2468)。特別優選的III型ISP是III型HPLC-12(Swiss-Prot蛋白資料庫中的登錄號為No.P19614)。
WO99/37673和WO01/83534中描述苔蘚AFP。
從中已經獲得ISP的植物實例描述於WO98/04699和WO98/4148中，並包括大蒜-芥末、藍木紫苑、春燕麥、冬水芹、冬卡諾拉(wintercanola)、球芽甘藍、胡蘿蔔(Genbank登錄號No.CAB69453)、兜狀荷包牡丹(Dutchman’s breeches)、大戟、萱草(daylily)、冬大麥、維吉尼亞水跡葉、長葉車前草、車前草、針茅、肯塔基蘭草、東部三葉楊、白櫟、冬黑麥、(Sidebottom等，2000，Nature，406256)，苦甜龍葵、馬鈴薯、蘩縷、蒲公英、春小麥和冬小麥、黑小麥、長春花、紫羅蘭和草。
可以通過任何合適的方法，例如WO98/04699和WO98/4148中描述的分離方法，從天然來源中提取獲得ISP。
或者，還可以通過使用重組技術獲得ISP。例如可以修飾宿主細胞，通常是微生物或植物細胞，來表達ISP，然後分離ISP並根據本發明使用。將編碼ISP的核酸構建體引入宿主細胞的技術是本領域公知的。
通常，通過編碼所需ISP的核酸構建體來轉化合適的宿主細胞或生物體。可將編碼多肽的核苷酸序列插入合適的表達載體中，該表達載體編碼轉錄和翻譯需要的元件，於是它們在合適的條件下(例如在正確的方位和正確的閱讀框中並具有合適的靶向和表達序列)得到表達。構建這些表達載體需要的方法是本領域公知的。
許多表達系統可以被使用來表達多肽編碼序列。這些包括但並不限於，細菌、真菌(包括酵母)、昆蟲細胞系統、植物細胞培養系統以及全部用合適表達載體轉化的植物。優選的宿主是那些被認為食品級的——「通常被視為是安全的」(GRAS)。
合適的真菌物種包括酵母如(並不限於)酵母屬(Saccharomyces)、克魯維酵母屬(Kluyveromyces)、畢赤氏酵母屬(Pichia)、漢森酵母屬(Hansenula)、假絲酵母屬(Candida)、裂殖酵母屬(Schizosaccharomyces)等，而絲狀真菌物種如(並不限於)麴黴屬(Aspergillus)、木黴屬(Trichoderma)、毛黴屬(Mucor)、脈孢菌屬(Neurospora)、鐮刀菌屬(Fusarium)等的那些。優選選擇的物種是酵母，酵母屬中最優選物種為啤酒酵母(S.cerevisiae)。在ISP的糖基化作用導致活性的降低時，則優選宿主呈現出異種蛋白糖基化的降低。
還可以用所需多肽的核酸構建體轉化多種植物和植物細胞系統。植物物種的實例包括玉米、西紅柿、菸草、胡蘿蔔、草莓、油菜籽和甜菜。
編碼ISP的序列優選為在胺基酸水平與自然界中鑑別的ISP至少80％相同，更優選至少95％或100％相同。但是，本領域技術人員也可以進行保守置換或不會降低ISP的RI活性的其他胺基酸改變。對於本發明的目的，這種與自然產生的ISP具有高度同一性的ISP也包括在術語「ISP」中。
低脂冷凍乳品甜食產品冷凍乳品甜食是通常含有奶或奶固體的甜食，如冰淇淋，奶冰，冷凍酸奶和糕(Sherbet)。術語「奶(milk)」包括奶替代品，如豆奶，但是優選哺乳動物的奶。優選冷凍乳品甜食是冰淇淋或奶冰。
本發明的低脂產品含有3wt％或更少的脂肪，優選2wt％或更少，更優選低於2wt％或1wt％或更少。一實施方案中，產品無脂肪，這意味著產品基本上沒有脂肪(即少於0.1wt％)。其中產品用非乳組合物如巧克力或巧克力塗層包覆，產品脂肪含量的測定不應當包括塗層。
含奶的冷凍甜食優選含有至少約3wt％的非脂肪奶固體(MSNF)，更優選約5wt％到約25wt％MSNF。
儘管應當注意到在一些情況中ISP的穩定效果可以代替穩定劑，但是在本發明的冷凍產品中可以存在穩定劑。然而，在一些產品配方中，如含有少於1wt％脂肪的非常低脂肪的產品中，為了產生希望的產品穩定性，除了ISP之外，仍然需要顯著水平的穩定劑。儘管如此，得到的產品優於以前的產品，因為ISP減少或緩解了穩定劑對質地和口味的不良效果。
合適的穩定劑包括藻酸鹽、明膠、阿拉伯樹膠、瓜爾膠、刺梧桐樹膠、刺槐豆膠、角叉菜膠及其鹽、黃原膠、微晶纖維素、纖維素醚或其混合物。穩定劑含量優選為1.5％重量或更低，更優選1％重量或更低，如0.1-0.8wt％。
一實施方案中，產品含有至少0.5wt％的穩定劑，如至少0.7wt％的穩定劑。優選在該產品中的脂肪含量少於2wt％或1wt％。另一實施方案中，產品含有少於0.5wt％的穩定劑。優選在該產品中的脂肪含量至少為1wt％或更高，更優選至少2wt％。
本發明的冷凍甜食通常含有至少約0.0001wt％的ISP，更優選至少0.0005wt％。能以非常低的濃度使用ISP，因此優選該糖食含有少於0.05wt％的ISP。優選範圍為約0.001-0.01wt％，更優選從0.005-0.01wt％。
冷凍甜食可以是充氣的或不充氣的，優選充氣的。不充氣的意思是冷凍甜食的膨脹度少於20％，優選少於10％。不充氣的冷凍甜食不進行故意的步驟如攪打來提高氣體含量。儘管如此，將認識到在不充氣冷凍甜食的製備過程可能將少量氣體如空氣摻入產品。充氣產品中存在的膨脹量將根據所需產品特性而改變。例如，冰淇淋中的膨脹度水平通常為約70-100％，而在如慕思的甜食中，膨脹度可以高達200-250wt％，而奶冰中的膨脹度為25-30％。充氣冷凍甜食優選的膨脹度為30％-200％，更優選50％-150％。
可以使用本領域公知的多種技術生產本發明的冷凍甜食。產品通常是靜態冷凍或使用攪拌，例如在表面刮磨熱交換器中。可以將產品模塑。因為ISP的加入保持了該形狀和結構的穩定性，產品可以具有複雜的形狀和高度的表面清晰度。
可以在產品冷凍之前、期間或之後加入ISP。如果在冷凍之後加入，這將在產品仍然是塑性的時候進行，使得可以混合ISP，例如在從表面刮磨熱交換器中擠出之後且在變硬之前。
冰淇淋產品等可以進行任選的低於-20℃至-25℃的冷卻硬化步驟。
本發明還包括用於生產本發明低脂冷凍甜食產品的組合物，該組合物包括ISP，優選至少0.005wt％的ISP。該組合物包括液態預混物和幹混合物，例如粉末，向其中加入含水液體，如奶或水。
將通過參照以下的實施例來進一步描述本發明，這些實施例只是說明性的而非限制。
實施例材料與方法配方考慮了含有少於1wt％脂肪的常規低脂配方和具有較高的冰含量或較高的穩定劑水平或較高冰含量和較高穩定劑水平兩者的改進配方。以下給出了每種冰淇淋的配方。
由於不可能提高冰含量並保持甜味、糖組成以及總固體水平不變，因此決定在改進配方來保持甜味不變時改變糖組成來提供需要的冰含量。
配方全部含有0.5wt％的商業穩定劑共混物，Continental CustomIngredients(CCI)CC3052，其含有如下成分，甲基結晶纖維素、纖維素膠(cellulose gum)、單和雙甘油酯、刺槐豆膠、聚山梨醇酯80、角叉菜膠和葡萄糖。通過加入明膠(0.25wt％或0.5wt％)來實現用於測試目的的穩定劑水平提高。
加工所有的冰淇淋都在標準MF75型冷凍機中製得，充氣至100％膨脹度，在約-7℃下擠出並收集成500ml鼓風冷凍的塊，然後在測試或品嘗之前存貯在-25℃。
測試保型性當冰淇淋塊存貯在控溫箱中的恆溫下時，進行了保型性的評價。研究了-5℃和-3℃的存貯溫度。定期給冰淇淋塊拍照，並通過專門小組從照片進行形狀改變的評定。通過比較形狀的變化，可以將不同配方製得的產品分成不同的等級，並獲得產品穩定性提高的評價。
感官性質通過非正式的品嘗進行感覺特性的評價。特別研究了與冰相和穩定劑水平有關的特性，如硬度、結冰的性質(iciness)、黏性和回味。實施例1-提高冰相和/或穩定劑水平對低脂冰淇淋穩定性和質地的影響。
研究了以下冰淇淋配方的保型性和質地1)0.8％的脂肪，50％於-18℃的冰和0.25％的明膠(對照)2)0.8％的脂肪，60％於-18℃的冰和0.25％的明膠(++冰)3)0.8％的脂肪，55％於-18℃的冰和0.25％的明膠(+冰)4)0.8％的脂肪，50％於-18℃的冰和0.5％的明膠(+明膠)5)0.8％的脂肪，55％於-18℃的冰和0.5％的明膠(+冰+明膠)結果-感官分析對配方2製得的冰淇淋的感官分析顯示，與對照配方1相比其是堅硬的，冷吃時帶有稀薄多水的分解。認為這樣的質地是無法接受的，對使用該配方的冰淇淋沒有進行進一步的測試。
對配方3製得的冰淇淋的感官分析顯示，儘管存在與配方2相似的結構特點改變，但該變化不是很大且質地也是可以接受的。
對配方4製得的冰淇淋的感官分析顯示，存在與提高至0.5wt％的明膠水平相關的黏性的提高。
對配方5中的冰淇淋的感官分析顯示，在硬度和黏性方面都有變化，這與冰含量和明膠的增多有關。
結果-穩定性(保型性)
得到的結果顯示，如預計的一樣，在兩個存貯溫度(-5℃和-3℃)，提高冰含量或提高明膠水平至0.5wt％都提高了產品的保型性。也與預計的一樣，提高冰含量以及添加明膠的結合獲得了最大的保型性提高。此外，可以看出在較高的存貯溫度下加入明膠比提高冰含量更為有效，這是因為在該存貯溫度，冰含量很低，明膠在基質相中的影響比冰相大。
該實施例說明，對於低脂冰淇淋，就保型性而言的產品穩定性，可以通過提高冰含量或提高穩定劑水平來提高。然而，通常對冰淇淋的質地存在不理想的變化。
實施例2-ISP對低脂冰淇淋穩定性的影響通過將ISP加入實施例1的配方1，3，4和5中來測定冰結構蛋白(ISP)對低脂冰淇淋穩定性的影響。將在酵母中產生的重組大洋鱈魚III型AFP HPLC-12(參見WO97/02343)以0.001wt％的水平加入配方中。還將ISP加入配方3，4和5中來測定ISP結合提高的冰水平和/或提高的穩定劑水平的效果。
保型性測試的結果證明了在兩個存貯溫度下，將ISP加入配方1中比提高冰含量(不含ISP的配方3)或加入明膠(不含ISP的配方4)或提高冰含量並加入明膠(不含ISP的配方5)更好地提高了保型性。通過加入ISP獲得的提高在較低的存貯溫度下更大，這是因為在該溫度下冰淇淋中存在更高的冰含量，而且ISP改變了冰淇淋中的冰網結構。
當加入ISP結合提高的冰水平(配方3+ISP)或提高的穩定劑水平(配方4+ISP)時，可以看到穩定性進一步的提高。
這些結果證明，將ISP加入低脂配方中可以用作提高冰含量或加入穩定劑的可替換或附加的方法來提高產品的穩定性。
實施例3-ISP對低脂冰淇淋感官特性的影響還對實施例2中測試的四個配方研究了ISP對質地和感官特性的影響。
發現對於含有ISP的配方1，冰淇淋較堅固，但並不是不可接受的硬或脆。然而，出乎意料的，發現含有提高水平的明膠的冰淇淋配方(配方4和5)的感官特性受到ISP的影響。發現在ISP的存在下，與明膠加入相關的黏性就不太明顯，而且質地也更加理想。
這些結果證明使用ISP替代提高水平的穩定劑來穩定低脂冰淇淋配方，可以避免與加入高水平的穩定劑相關的產品質地不可接受的變化。而且，通過將ISP加入配方中，可以使用提高水平的穩定劑來獲得更加穩定的產品，同時避免通常會產生的不可接受的質地和口味而得到更加穩定的、具有更理想質地的低脂冰淇淋。
結論可以通過影響基質特性的提高冰含量或提高穩定劑水平來改變配方而提高低脂冰淇淋穩定性。然而，這兩種選擇可能獲得不具有可接受質地的產品。而且對產品質地的影響限制了可以提高的冰含量或穩定劑水平的量。
加入ISP而沒有改變冰含量或穩定劑水平對提高產品穩定性的效果比提高冰含量或提高穩定劑水平更好，且對產品質地不具有不利影響。
加入ISP並提高冰含量和穩定劑水平獲得了最大的產品穩定性提高。而且將ISP加入穩定劑水平提高的配方中，降低了與該穩定劑高水平相關的對質地如黏性和回味的不利影響。實際上，ISP用來掩飾(mask)高穩定劑水平對質地和口味的不利影響同時也用來穩定產品。
以上單個部分中提及的本發明的多種特徵和實施方案，如果合適，適用於其他部分，加以必要的修改。因此，一個部分中特定的特徵可以結合其他部分中特定的特徵，如果合適。
以上說明中提及的所有出版物在此引入作為參考。本發明中所述的方法和產品的各種修改和改進對本領域技術人員而言是顯而易見的，沒有脫離本發明的範圍。儘管結合特定的優選實施方案描述了本發明，但是應當理解所要求的本發明不應當不恰當地限於這樣的特定實施方案。事實上，相關領域技術人員顯而易見的所述實施本發明方式的各種修改意圖處在以下權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種含有3％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品，該產品包含冰結構蛋白(ISP)。
2.根據權利要求1的產品，其含有2％或更少的脂肪。
3.根據權利要求1或2的產品，其含有至少0.0005wt％的ISP。
4.根據前述任一權利要求的產品，其進一步含有至少0.5wt％的穩定劑。
5.根據前述任一權利要求的產品，其具有表面清晰度。
6.冰結構蛋白(ISP)穩定含有3％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品的結構的用途。
7.冰結構蛋白(ISP)提高含有3％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品保型性的用途。
8.冰結構蛋白(ISP)降低穩定劑對含有3％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品質地和/或口味的不良影響的用途。
9.一種穩定含有3％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品的方法，該方法包括在產品冷凍之前、期間和/或之後將冰結構蛋白(ISP)加入產品中。
10.一種提高含有3％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品保型性的方法，該方法包括在產品冷凍之前、期間和/或之後將冰結構蛋白(ISP)加入產品中。
11.一種降低穩定劑對含有3％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品質地和/或口味不良影響的方法，該方法包括在產品冷凍之前、期間和/或之後將冰結構蛋白(ISP)加入產品中。
全文摘要
本發明提供了一種含有3％或更少脂肪的低脂乳品冷凍甜食產品，該產品包含冰結構蛋白(ISP)。
文檔編號A23G9/32GK101039588SQ200580035439
公開日2007年9月19日 申請日期2005年9月28日 優先權日2004年10月18日
發明者A·S·布拉姆利, I·萊西, N·M·林納, P·J·奎爾 申請人:荷蘭聯合利華有限公司