JP3613710B2 - 冷凍組成物の製造方法 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は、不凍タンパク質を利用する冷凍組成物の製造方法に関する。
アイスクリーム、冷凍ヨーグルト、メロリーン（mellorine）、シャーベット、氷菓子、ミルクシェイク、ソルベット（sorbet）又は新型コーテッドバー等々のような冷凍組成物は、工業的規模で製造するのには、挑戦的且つエネルギー集中的製品である。これらの乳製品は、脂質含量が約0.01ないし20.0重量％の範囲内にあってよい。
製造される冷凍組成物は、コンデンスミルク、クリームとコーンシュガー、ケーンシュガー、コーンシロップのような甘味料及び水のような成分を含有し、そしてそれら成分は一つの容器中で混和されそして殺菌、ホモジナイズされそして０℃ないし5.6℃の温度に冷却される。次いで混合物を０℃ないし4.4℃で攪拌下貯蔵する。
液状の風味料（flavoring）を、殺菌した冷凍組成物に添加してもよい。果実と木の実のような粒子を、冷凍の間にフルーツフィーダーのような装置により添加してもよい。風味付けしたら、混合物を冷凍しそして空気混和のためにスクレープ表面（scrape−surface）熱交換機中で空気圧をかけて押し出しそして約−7.8℃ないし−3.9℃で充填される。
充填した（或る場合には包装されている）後に、冷凍組成物は、−34.4℃ないし−51.1℃の温度で、硬化トンネル、硬化ボックス又は硬化冷凍機中で又は接触プレート冷凍機（contact plate freezer）中で−34.4℃ないし−51.1℃の温度で冷凍される。硬化加工は、冷凍組成物が通気、攪拌そして部分的に冷凍された後に、冷凍組成物中の冷凍されないで残存している水を冷凍するために使用されるのが普通である。
硬化段階は所望の口触り（mouthfeel）を持つ冷凍組成物を得るために、組成物を急速に冷凍することを含む。口触りは冷凍組成物内の氷結晶の径により影響される。氷結晶が大きくなると、口触りがざらざらになる。従って、急速冷凍して氷結晶を小さくしそして冷凍組成物の口触りを滑らかにする。硬化段階がないと、冷凍組成物中の液状水は非常に遅い速度で冷凍されそして大きい氷結晶が形成しそれが冷凍組成物の口触りを受け入れられない程にざらざらにしてしまう。
冷凍貯蔵の間に、氷結晶の大きさは時間経過と共に、力学的な過程で不均化が起こりそして小さい結晶が融解して大きい結晶に再結晶化するので氷化が際立ち、製品に好ましくない性質を付与する。製剤、加工、温度分布制御又は製品寿命管理は、高品質の最終製品を保証するために、全ての冷凍組成物製造者にとっての課題である。
参考文献、フアング他の米国特許第5175013号（1992年12月29日公告）には、氷結晶形成の減少に関する成分を含む冷凍組成物が記載されている。その成分は高分子量の澱粉加水分解物である。
ヅボスの米国特許第5,324,751号（1994年６月28日公告）には、ソルビトールとマンニトールの微結晶が記載されている。
ワレン他の米国特許第5,118,792号（1992年６月２日公告）には、不凍性能を持つポリペプチドが記載されている。
図面の説明
図１（Fig.1）は、−12.2℃で16時間にわたりゆっくり冷凍し次いで−28.9℃で貯蔵した、不凍タンパク質のない冷凍組成物の氷結晶径分布を示す。
図２（Fig.2）は、−12.2℃で16時間にわたりゆっくり冷凍し次いで−28.9℃で貯蔵した、不凍タンパク質のない冷凍組成物の氷結晶の顕微鏡写真を示す。
図３（Fig.3）は、−12.2℃で16時間にわたりゆっくり冷凍し次いで−28.9℃で貯蔵した、10ppmの不凍タンパク質を含む冷凍組成物の氷結晶径分布を示す。
図４（Fig.4）は、−12.2℃で16時間にわたりゆっくり冷凍し次いで−28.9℃で貯蔵した、不凍タンパク質10ppmを含む冷凍組成物の氷結晶の顕微鏡写真を示す。
図５（Fig.5）は、−40℃で硬化しそして−6.7℃で４日間にわたり加圧した、不凍タンパク質のない冷凍ヨーグルトの氷結晶径分布を示す。
図６（Fig.6）は、−40℃で硬化しそして−6.7℃で４日間にわたり加圧した、不凍タンパク質を含まない冷凍ヨーグルトの氷結晶の顕微鏡写真を示す。
図７（Fig.7）は、−12.2℃で16時間にわたりゆっくり冷凍しそして−28.9℃で16時間にわたり冷凍しそして−28.9℃で貯蔵し次いで−6.7℃で４日間にわたり加圧した、不凍タンパク質10ppmを含む冷凍ヨーグルトの氷結晶径分布を示す。
図８（Fig.8）は、−12.2℃で16時間にわたりゆっくり冷凍しそして−28.9℃で貯蔵し次いで−6.7℃で４日間にわたり加圧した、不凍タンパク質10ppmを含む冷凍ヨーグルトの氷結晶の顕微鏡写真を示す。
発明の概説
本発明は、硬化段階に処していない冷凍組成物の結晶径を最小にするための方法に関する。その方法は、水を含むデザート成分を組み合わせて混合物を製造することを含む。不凍タンパク質が上記混合物に添加される。次いで、その混合物は殺菌され、ホモジナイズされそして−28.9℃よりは高い温度で冷凍される。
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明の冷凍組成物の製造方法は、不凍タンパク質が冷凍組成物を製造するために使用される成分の混合物に添加され、その後組成物は冷凍され、貯蔵の前の硬化段階を必要としない。かくして、本発明の方法はブラスト（blast）又はプレート（plate）冷凍により実施される硬化段階を除いている。本発明は、又、水濃度が約40ないし90重量％でありそして１ないし10ppm、好ましくは約50ppmより少なく、最も好ましくは約20ppmより少ない濃度範囲の不凍タンパク質を含む冷凍組成物からなる。
「冷凍硬化」又は単に「硬化」により、製品が−34.4℃ないし−51.1℃と低い温度で急速に冷凍されることを意味する。不凍タンパク質の添加により、冷凍組成物のような冷凍組成物を冷凍硬化する必要は必ずしもなく、デザートは一度押し出されそして充填される。冷凍組成物は氷状にならずに−17.8℃ないし−28.9℃のような温度でゆっくりと硬化されてもよい。氷結晶が、不凍タンパク質なしに製造された冷凍組成物中で形成されるのとほぼ同じ重量％で形成されることが見出された。
適当な不凍タンパク質は、南極魚、北極魚、虫と昆虫の血液と筋肉組織から誘導されるものであってよい。合成不凍タンパク質は、上述の有機体又は他の大腸菌（Es cherichia coli）又は酵母菌（Saccharomyces specie s）のように至る所にある有機体からクローンされる遺伝子により合成されてもよい。
本発明において使用されるための適当なタンパク質は、不凍性の糖タンパク質（AFGPs）と不凍ペプチド（AFPs）である。AFGPsの初期構造は（Ala−Ala−Thr）の繰り返し配列を持ちそれにガラクトシル−Ｎ−アセチルガラクトサミンがスレオニン残基に結合しそしてアラニン残基はＣ末端に位置している。AFGPsは、ゲル中の電気泳動相対的移動度によると、ＩないしVIIIの範囲の数がラベル化されている。ＩないしＶの範囲内の数のAFGPsは、10−30kD範囲内の分子量を持ちそして同様の不凍活性を有する。数VIないしVIIIでラベル化されたAFGPsは、2.6−5kD範囲内の分子量を持ち、そしてスレオニン単位に続く色々の位置にプロリンを持つ。
AFPsは、アラニンが優性のアミノ酸残基でありそして分子が両親媒性を示すという点で、AFGPsと類似している。残りの基が型と分子構造を決める。Ｉ型AFPsはα−ヘリックス構造を持つが、II型とIII型はβ−シーツ（sheet）又は定義されていない２次構造を持つ。好ましくは、55アミノ酸残基を持つＩ型AFPが使用される。不凍タンパク質の他の型も有効であると信じられている。
本発明の方法では、常用の成分が冷凍組成物を製造するために提供される。例えば、冷凍組成物の場合には、コンデンススキムミルク、クリーム、コーンシュガー、ケーンシュガー、コーンシロップ、ガム、乳化剤と水が通常の濃度で提供される。成分は、当業者に知られてい通常の方法で、混和され、殺菌されそしてホモジナイズされる。殺菌そしてホモジナイズされると、混合物は０℃ないし4.4℃で熟成されて（aged）もよい。
好ましい実施態様では、不凍タンパク質は成分混合物の殺菌の後に添加される。不凍タンパク質は殺菌の前に混合物に添加されてもよい。
冷凍組成物処方の或る特徴が、不凍タンパク質に影響すると信じられている。特に、成分のpHは不凍タンパク質活性に影響するだろうと信じられている。好ましくは、pHは２次又は３次構造変化により又は電荷反発によるようにタンパク質活性に悪影響を与えないpHであることが好ましい。pHは不凍タンパク質の効果を最大にするために約３より大であるべきであると信じられている。
不凍タンパク質を含有する冷凍組成物又は他のデザートが熟成される（aged）と、風味（flavor）とフルーツと木の実のような固形材料が添加され、不凍組成物は約−7.8℃ないし−3.9℃で冷凍そして充填されてよくそして約−23.3℃ないし−28.9℃で貯蔵されてもよい。不凍タンパク質を含んでいると、冷凍組成物を約−34.4℃ないし−51.1℃の温度で硬化する必要はない。アイスクリーム又は他の冷凍製品は、これらの製品が不凍タンパク質を含有する場合は、冷凍硬化工程を通過させることにより、約−12.2℃の高さの温度で貯蔵されてよい。
好ましい実施態様では、約10ppmの不凍タンパク質の濃度、即ち100万部当たり10部の不凍タンパク質が冷凍組成物のような冷凍組成物混合物に添加される。しかし、100万部当たり約１〜５部の低い濃度でも、硬化段階を除くのに有効である。
不凍タンパク質を含有する冷凍組成物のような冷凍組成物は、冷凍硬化段階なしに製造されるというものの、不凍タンパク質なしであるが、硬化段階を伴って製造される製品の氷結晶と比較して、同様の氷結晶を持つ、不凍タンパク質が存在し又は存在しないで製造された冷凍組成物の具体例をここに記載する。実施例は、特定の製品の特徴を記載しただけであって、本発明の方法又は製品を限定するためのものではない。
実施例１
一つの実施態様では、脂質17重量％のクリームを下記の成分から製造する：

これらの成分からアイスクリームを常法により製造したが、硬化段階を省き、そして−12.2℃で貯蔵した。−12.2℃で16時間の後、氷結晶の平均径は約54ミクロンであった（図１と２）。結晶径測定の方法は実施例３に記載されている。
同じ混合物から、不凍タンパク質を10ppmの濃度になるまで添加する以外は、同じ条件下で加工されそして貯蔵されたアイスクリームは平均値約34ミクロンの氷結晶の径を持っていた（図３と４）。この氷結晶径は、硬化工程を経そして約−28.9℃で貯蔵して製造された通常の冷凍組成物中に見出される氷結晶の典型である。
実施例２
別の実施態様では、冷凍ヨーグルトは下記の成分から製造される：

ヨーグルトを、上述の成分を使用して、分析の前に４日にわたり−6.7℃で加圧する以外は、ブラスト（blast）冷凍による硬化を含む常法により製造した。氷結晶は平均値約89ミクロンの径に達した（図５と６）。
同じバッチから製造されたが不凍タンパク質を10ppmの濃度に到達するまで添加しそして硬化段階のないヨーグルト中の氷結晶は、AFGPのないヨーグルトと同じ加圧条件下で貯蔵された場合は、径が平均27ミクロンになった（図７と８）。不凍タンパク質中で処理されたヨーグルト中の小さい氷結晶は、AFPのないヨーグルトの場合より肌理と口触りをより滑らかにした。
実施例３
氷結晶分析は、100ミクロンより小さい氷結晶を測定するために設計された試験方法により実施された。
その試験方法を実施するのに必要な装置は、ニューヨークのThornwoodのツワイス顕微鏡（カールツワイス・インコーポレイション製）に、温度制御した冷却台（ニュージャーシー、HightownのMettler Instrument Corp.製）が付けてある。熱電気台が好ましい。
冷凍組成物の試料を、−20℃までに平衡化させる。それより冷たい試料はそれらが破断してしまうおそれがあるので望ましくない。スライド、カバースリップ、鉱油と用具も−20℃に平衡化させる。
冷凍組成物試料を、デザートの冷凍したパイントから集めた。試料をデザート表面から下１インチ容器の中心から集めた。
−20℃の冷凍室中で、少量の試料を冷スバチュラを使用して冷顕微鏡スライド上に置いた。鉱油の一滴を試料上に置きそしてカバースリップを鉱油上に置いた。冷ペンシルエレイザー（eraser）を使用してカバースリップ上に圧力をかけることにより、デザート試料を油中へ分散した。
顕微鏡と冷却台を液体窒素で冷却した。湿気が顕微鏡のレンズ上又は試料スライド上で凍結するのを防ぐために、装置をプラスチック袋中に封入した。倍率を下記のようにして決定した：
倍率 10x
対物 16x
カメラ対レンズ 0.8x
カメラ理論係数 128x
実際 130.7x
台が−20℃に平衡化されたら、スライドをフリーザーから顕微鏡台に素早く移した。試料を氷結晶の代表的分散を示すフィールド（field）について検査した。氷結晶が均等に分散しそして分離している領域は、イメージ解析又は計数化により解析するのにより容易である。試料と解析を重複（２回）して実施した。
等価円状直径についての分散は、写真のイメージ解析により決められた。オートメ化したプログラムを、フィールド内の各々の氷結晶を検出しそして測定するのに使用した。イメージ解析フィールドは、写真より僅かに小さかった。重なった氷結晶はこの方法により測定できなかった。イメージ解析機は、氷結晶を区分しているコントラスト環（contrast ring）の外端を測定した。性能制御検査は、倍率検査、計数検査、正確度検査と精度検査を包含する。
本発明は、好ましい実施態様を参考にして記述されたが、当業者は本発明の精神から乖離することなしに、様式と詳細において変更がなされてもよいと認識するであろう。

Claims (8)

1. デザートを、摂氏−28.9℃より高い温度での貯蔵の前に摂氏−28.9℃より低い温度にすることなしに冷凍組成物中の氷結晶径を最小にするための方法であって：水を含有する成分の混合物を調製し；そして不凍タンパク質をその成分混合物に添加することからなる方法。
2. 20ppmより多くない濃度の不凍タンパク質を添加する請求項１記載の方法。
3. 不凍タンパク質の添加の前に混合物を殺菌することを更に含む請求項１記載の方法。
4. 不凍タンパク質の添加の後に混合物を殺菌することを更に含む請求項１記載の方法。
5. 冷凍組成物がアイスクリームである請求項１記載の方法。
6. 冷凍組成物が冷凍ヨーグルトである請求項１記載の方法。
7. 不凍タンパク質が100ppmより多くない濃度で存在する請求項１記載の方法。
8. 請求項１記載の方法により製造された製品。

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