テーマ

冷却・凍結

研究機関名

日本大学生物資源科学部　食品開発学科　食品創生分野

代表者名

都　甲洙

発表概要文

アイスクリームミックスは，フリージング工程で高速に攪拌・急速冷却され，半凍結のアイスクリームになる．半凍結のアイスクリームは，初期凍結（－30℃）で硬化され，この際の氷結率は90%程度である．通常，アイスクリームの流通における冷凍庫温度は－20℃が多いが，冷凍庫内の温度昇降やドアの開閉などで温度勾配が生じ，アイスクリームは「凍結―融解―再凍結」の熱履歴を繰り返すことになる．融解前のアイスクリーム（未解凍）は，乳化・空気混入・急速冷凍により作られた均一な「多相分散系（Multiphase system）」と呼ばれる複雑な構造を持つ．これは大きく分けて氷結晶（固体），気泡（気体），脂肪球ネットワーク（半固体），濃縮水相（液体）で構成され，これらが微細に絡み合い，乳タンパク質と脂肪球が形成する「橋渡し構造（ネットワーク）」が氷結晶と気泡を包み込んでいる．しかし，アイスクリームが融解すると，氷結晶が融解して水相が増加し，脂肪球ネットワークの崩壊や気泡の消失・合一など，いわゆる「相分離」が起こる．この相分離したアイスクリームが再凍結（－20℃）すると，水分は再び氷になるが，一度分離した成分が再度均一に混合されることはないため，相分離した層構造が形成される．これらの層が再凍結する際，異なる凍結挙動を示すと考えられる．すなわち，分離した水相は大きな氷結晶として固まり，乳製品（脂肪層）や気泡とは明確に分離される．本研究の目的は，凍結―融解―再凍結を評価するために，極低温ミクロトームスペクトルイメージングシステム（Cryogenic Microtome Spectral Imaging System, CMtSIS）を用い，アイスクリームの再凍結時における内部構造変化を定量的に明らかにした． 製造したアイスクリームは－80℃，24hr初期凍結し，２℃で24hr解凍後，－20℃，－40℃，－80℃で再凍結した．未解凍は－80℃で凍結したサンプルを用いた． 乳製品の局部厚みの平均値は，再凍結温度が低くなるに伴い小さくなる傾向を示した．氷結晶の形状は，未解凍では楕円体に近かったのに対し，再凍結後は板状に変化している様子が観察された．気泡は，未解凍より－20℃と－80℃が小さく，－40℃は未解凍とほぼ同じであった．