Effect of homogenization pressure on physical properties of sour cream


Okuyama, S.; Uozumi, M.; Tomita, M.

Journal of the Japanese Society for Food Science & Technology 41(6): 407-412

1994


The influence of fat content and homogenization pressure on physical properties of sour cream were investigated. Using 20%, 30% and 40% fat creams as the starting materials, two-stage homogenization was employed in the range of 1.25-20 MPa at the first stage and at 1 MPa fixed at the second stage. Hardness, cohesiveness and adhesiveness of the sour creams were evaluated by a texture analyzer. The volume of separated serum was measured when sour cream was stored in a cold place (at 5°C), and the volume of curd was measured when sour cream was added to hot water (95°C<). The results of texture analysis indicated that hardness of sour cream increased with increasing fat content and homogenization pressure. Cohesiveness and adhesiveness decreased with increasing homogenization pressure. At the same hardness level, cohesiveness and adhesiveness increased with an increase of fat content. The volume of separated serum decreased with an increase of homogenization pressure and, at the same hardness level, it decreased with that of fat content. The formation of curd was promoted greatly with an increase of the first homogenization pressure above 10 MPa for all levels of fat content.

(
7
)
Nippon
Shokuhin
Kogyo
Gakkaishi
Vol
.
41
,
No
.
6
,
407
-412
(1994
)
(報文J
407
サワークリームの物性に及ぼす均質化圧力の影響
奥山正一郎*・魚住充男*・冨田
守*
Effect
of
Homogenization
Pressure
on
Physical
Properties
of
Sour
Cream
Shoichiro
OKUYAMA
*,
Mitsuo
UozuMl
*
and
Mamoru
ToMITA
*
*Food
Research
and
Development
Laboratory
,
Morinaga
Milk
Industry
Co
.,
Ltd
.,
5
-1
-83
,
Higashihara
,
Zama
-shi
,
Kanagawa
228
The
influence
of
fat
content
and
homogenization
pressure
on
physical
properties
of
sour
cream
were
investigated
.
Using
20
%,
30
%
and
40
%
fat
creams
as
the
starting
materials
,
two
-stage
homo
-
genization
was
employed
in
the
range
of
1
.25
-20
MPa
at
the
fi
rst
stage
and
at
1
MPa
fi
xed
at
the
second
stage
.
Hardness
,
cohesiveness
and
adhesiveness
of
the
sour
creams
were
evaluated
by
a
texture
analyzer
.
The
volume
of
separated
serum
was
measured
when
sour
cream
was
stored
in
a
cold
place
(at
5C
),
and
the
volume
of
curd
was
measured
when
sour
cream
was
added
to
hot
water
(95C
<).
The
results
of
texture
analysis
indicated
that
hardness
of
sour
cream
increased
with
increasing
fat
content
and
homogenization
pressure
.
Cohesiveness
and
adhesiveness
decreased
with
increasing
homo
-
genization
pressure
.
At
the
same
hardness
level
,
cohesiveness
and
adhesiveness
increased
with
an
increase
of
fat
content
.
The
volume
of
separated
serum
decreased
with
an
increase
of
homogeniza
-
tion
pressure
and
,
at
the
same
hardness
level
,
it
decreased
with
that
of
fat
content
.
The
formation
of
curd
was
promoted
greatly
with
an
increase
of
the
fi
rst
homogenization
pressure
above
10
MPa
for
all
levels
of
fat
content
.
(Received
Feb
.
24
,
1993
)
サワークリームはドレッシング,
ケーキなどのフィリ
ング,
ポテトチップなどのディップ,
ソースの原料とし
て西洋料理に用いられているD
.サワークリームの製造
方法,製造条件と品質に関する報告は従来より数多く発
表されており,製造条件のなかで物性面に影響するのは
均質化圧力,加熱殺菌などの熱処理,
ェージングの有無
などであると言われている2
)-5
).
しかしほとんどの報告
がサワーク
リームの物性をheavy
,
tough
,
weak
,
smooth
,
sheen
などの言葉で表現しているのみで,数
値的に評価しているものはない.本報告はサワークリー
ムの脂肪含有率を変えた場合に,均質化圧力によりその
物性がどのように変わるか,用途との関連を数値的に解
析しようとするものである‘すなわち,
テクスチャー解
析により硬度,凝集性,付着性を測定し,
また加熱処理
をした場合のカードの生成量,冷蔵保管した場合の離水
量を比較した.
1.
供試菌株
本実験ではク
リスチャンハンセン社の菌株CH
Normal
0
1
(REDI
-SET
)を用いた.菌の構成比率は次
の通りで総菌数は5X10
'0
/g
である.
S
.
lactis
sp
.
lactis
1
'-'5
%
S
.
lactis
sp
.
cremoris
60
'-'-90
%
S
.
lactis
sp
.
diacetilactis
15
-25
%
L
.
mesenteroides
sp
.
cremoris
5
'-30
%
2
サワークリームの調製
森永乳業(株)東京工場で製造した脂肪含有率20
,
30
,
40
%のクリームを用い次の方法でサワークリームを調製
した.
車森永乳業(株)食品総合研究所(228
神奈川県座間市東原5
-1
-83
)
408
日本食品工業学会誌
第41
第6
1994
年6
8
)
クリームを85C
15
秒の殺菌後,
70
±
2
℃に冷却し,
Fig
.
1
に示した構造の2
段均質機6
)を用い均質化した.
すなわち,
1
段目は1
.25
MPa
-20
MPa
の圧力範囲で変
化させ,
2
段目はすべてlMPa
の圧力とした.以下,
2
段均質化圧力を次の様に表現する.
(例)1
段均質化圧力
10
MPa
,
2
段均質化圧力lMPa
の場合:
10
-1
MPa
均質後,菌濃度3g
/100
I
,発酵温度25C
,発酵時間は
20
時間以上で発酵しpH
4
.7
を発酵の終点とした.発酵
後,攪拌によりカードを砕き40
メッシュのふるいで裏
ごしし,通過した部分を口径4
.6cm
,内容量l00ml
円筒形カップに100
ml
充填し,
5
℃に16
時間以上保管
しサワークリームを得た.
3
粒子径の測定
均質後のクリームの脂肪球の粒子径は日立堀場製遠心
式自動粒度分布測定装置CAPA
-500
を用い測定した,
測定条件はクリームを蒸留水で希釈し,吸光度0
.6
-0
.8
になるよう調整し,下記の条件で測定した.
希釈水粘度
1X10
-
3
(Pa
・s
)
希釈水密度
1000
(kg
・m
)
脂肪球密度
940
(kg
・m
)
粒子径(MAX
)
5
.0
@m
)
粒子径(MIN
)
1
.0
(tim
)
測定間隔
0
.5
@m
)
回転スピード
50
(s
)
4
テクスチャー測定
調製したサワークリームのテクスチャーは山電(株)
社製クリープメーターRE
-3305
を用いて次の条件で測
定した,
プランジャーは直径16mm
,高さ25mm
のア
クリル樹脂製の円筒型のものを使用した.プランジャー
の移動速度は0
.5mm
/s
とし,
2
回繰り返し上下移動し
その時の応力を測定した.
またプランジャーでのサワー
クリームの表面からの上下移動距離は2
mnl
および10
mm
について測定した.測定時間は2
mm
では40
秒,
10mm
では100
秒であった.試料は実験方法2
.の項で
述べたカップに充填した状態で10
℃で測定した.
テクスチャー解析は次のようにして行った.
クリープ
メーターの測定曲線概略図Fig
.
2
で説明する.
(1
硬度(hardness
)
はプランジャーを上下移動した
ときの1
回目の応用の高さ=H
(N
/rn2
)で表した.
(2
凝集性(cohesiveness
)
はプランジャーを上下移
動したときのピーク面積の1
回目と2
回目の比率=A2
Al
で表した.
(3
)付着性(adhesiveness
)
はプランジャーを下に移
動した後反転させ,引っ張り力により描かれたピークの
面積=A3
(N
/m
)として表した.
サワークリームのテクスチャー測定曲線をFig
.
3
示す.Fig
.
3
に示したようにプランジャーを2mnl
と10
mm
上下移動したときの測定図に大きな違いが生じた‘
移動2
mnl
ではピークはほぼ直線的に増加するが,
10
mm
では2mm
以上で急激に勾配が減少する,
このこと
はプランジャーが2rnnl
以上移動するとサワークリーム
の表面組織を破壊し内部に入り,それ以降の勾配は内部
組織のテクスチャーを表していると言える.
従って,
2
mm
ではサワークリームの非破壊のテクスチャーが,
10
mm
では破壊後のテクスチャーの特性が測定できるこ
とが分かった.
一―→-
H
jAi
A2
A3
Displacement
Fig
.
1
Diagrammatic
view
of
two
stage
homogenizer
valve
assembly
(I
)
Inlet
Outlet
1st
homogenizing
stage
2nd
homogenizing
stage
Manually
operated
wheel
for
pressure
adjustment
Pressure
adjusting
spring
Leakage
hole
Fig
.
2
A
typical
texture
profile
curve
(
9
)
奥山・他:サワークリームの物性と均質化圧力
409
x
102
x
i04
A
5
10mm
2mm
4
1
Displacement
(cm
)
4
Fig
.
3
Texture
curves
of
sour
cream
5
離水量の測定
離水量はロート上に置いた口径76mm
の40
メッシュ
のふるい上にサワークリーム50g
を約11mm
の厚さに
なるように採り,
5
±2
℃の冷蔵庫に保管し24
時間後の
離水量を測定した.
6
カード量の測定
サワークリームをソースの材料にする場合,煮沸する
工程があるが,
この時カードの発生という問題がある7
).
加熱処理をした場合のサワークリームのカード発生の傾
向を次の方法で測定した.
サワークリームlog
に95
℃以上の熱湯90
ml
を添加
し,
マグネチックスターラーで1
分間攪拌し,
3
分間静
置後,40
メッシュのふるいで炉過しカードの重量を測定
した,
7
みかけ粘度の測定
醸酵前のクリームの25
℃におけるみかけ粘度は東京
計器製B
型粘度計を用い,No
.
1
ローター回転数ls
-I
で測定した‘
結果と考察
L
均質化圧力がクリームのみかけ粘度に及ぼす影響
脂肪含有率20
,
30
,
40
%のクリームをそれぞれ1
.25
-
1MPa
-20
-1MPa
の圧力で2
段均質化し,
25
℃まで冷却
し,みかけ粘度を測定した結果をFig
.
4
に示した.
Fig
.
4
に示したように,脂肪含有率40
%では均質化圧力が高
くなるに従い粘度が増加し5
-1
MPa
までは液状であっ
たが,
10
-1
MPa
では増粘固化した.
30
%では10
-1
MPa
までは粘度が微増し,
20
-IMPa
では増粘固化した.
20
%
では20
-1
MPa
までは粘度が微増した.以上の結果から
実製造の場合のパイプ移送,冷却などを想定しサワーク
リームの調製には40
%クリームでは1
.25
-i
,
2
.5
-1
,
5
1
.25
2
.5
5
10
20
Homogenization
pressure
(MPa
)
Fig
.
4
Effect
to
homogenization
pressure
of
1st
stage
on
viscosity
of
sour
creams
A
:
20
%
fat
cream
B
:
30
%
fat
cream
C
:
40
%
fat
cream
1
.25
2
.5
5
10
20
Homogenization
pressure
(MPa
)
Fig
.
5
Effect
of
homogenization
pressure
of
1st
stage
on
mean
particle
diameter
of
sour
creams
A
:
20
%
fat
cream
B
:
30
%
fat
cream
C
:
40
%
fat
cream
iMPa
,
30
%では2
.5
-1
,
5
-1
,
10
-iMPa
,
20
%では5
-1
,
10
-1
,
20
-iMPa
の各3
段階の圧力について検討するこ
とにした.
2
.
均質化圧力がクリームの粒子径に及ぼす影響
Fig
.
5
に示したように,平均粒子径は均質化圧力を高
くすると,いずれの脂肪含有率でも圧力の対数に対して
直線的に小さくなった.
また同じ均質圧力では脂肪含有率が高いほど粒子径は大
410
日本食品工業学会誌
第41
第6
1994
年6
(10
)
きかった.
3
サワークリームのテクスチャー
(1
)硬
Fig
.
6
(a
)(b
)にプランジャー上下移動2mm
,
10mm
の場合の硬度を示した.
いずれの場合も均質化圧力が高
くなると硬度は上昇した.同じ圧力では脂肪含有率が高
いほど硬度は高くなった,
クリームを均質化して脂肪球
を細分化すると,脂肪球の直径に反比例して脂肪球の総
表面積が増加する.増加した表面にはクリームの中の界
面活性物質が吸着され新しい脂肪球膜が形成される.新
しく形成された脂肪球膜の主成分はカゼインであり,天
然の脂肪球膜より酸や熱に対して脂肪球を凝集させる効
果が強くなる.
また凝集効果は脂肪球が小さくなるほど
大きい6
).サワークリームの組織は酸により生成したカ
ゼインを主体とする蛋白質の凝集体と脂肪球の凝集体が
水分を抱え込んだ形となっている.
したがって脂肪含有
率が高いほど,均質化により脂肪球を細分化するほどサ
ワークリームの硬度が高くなるものと考えられる.
サワークリームをポテトチップですくって食べる
ディップとして使う場合,
どの程度の硬度が適当か次の
方法で検討した
直径約5cnl
のポテトチップの端lcm
のところを指でつまみ,反対の端を45
。の角度でlcm
サワークリームにさしこんですくい上げた時,
ポテト
チップが折れる時のサワークリームの硬度を調べた.
ランジャー圧縮10mm
での硬度lx
104N
/
m2
では折れ
ない,
2X104N
/m2
では折れるものもある,
4X104N
/m2
x
104
(a
)
2
mm
5
ではほとんど折れるという結果であった.使用した2
類のポテトチップの折れるときの硬度は次の方法で測定
し8
-iS
X
104N
/
m2
であった
すなわち長さ5cm
,幅1
cm
,高さ3
cnl
のプラスチックの角棒を4cm
の間隔で
平行に固定し,その上にポテトチップを乗せ,中央部を
プランジャーで圧縮しサワークリームのテクスチャー測
定の上下移動10
mm
と同じ方法で硬度を測定した.
ディップ用の場合,均質化圧力の限界は脂肪含有率20
%
では約10
-1
,
30
%では約5
-1
,
40
%では約1
.5
-1
MPa
であることが分かった.
(2
)凝集性
上下移動10mm
の場合は,プランジャーにサワーク
リームが付着し1
回目の上昇時にサンプルに穴があいて
しまうため,測定値に信頼性が無かった.Fig
.
7
に上下
移動2mm
の場合の測定結果を示した.凝集性は各脂肪
含有率とも均質化圧力が高くなるほど減少し,同じ圧力
では脂肪含有率が高いほど低い値を示した.
また硬度が
高くなるほど減少し,同じ硬度では脂肪含有率が高いほ
ど凝集性は高くなった.
凝集性を見ることにより,サワークリームの内部組織の
外力に対する破壊され易さを測定できる.均質化圧力を
高くし,脂肪球を小さくしていくと,硬度は高くなるが
凝集性は低下した.すなわち,みかけの硬度は高いが,
攪拌や輸送中の振動などの外力により硬度低下を起こし
やすいことを示している.
10
(b
)
10mm
1
.25
ご5
5
10
Homogenization
pressure
(MPa
)
5
10
20
Homogenization
pressure
(MPa
)
Fig
.
6
Effect
of
homogenization
pressure
of
1st
stage
on
hardness
of
sour
creams
(a
)
2mm
movement
(b
)
10mm
movement
A
:
20
%
fat
cream
B
:
30
%
fat
cream
C
:
40
%
fat
cream
Fig
.
7
Effect
of
homogenization
pressure
of
1st
stage
on
cohesiveness
of
sour
creams
A
:
20
%
fat
cream
B
:
30
%
fat
cream
C
:
40
%
fat
cream
(11
奥山・他;サワークリームの物性と均質化圧力
411
(3
)付着性
均質化圧力と付着性の関係をFig
.
8
に示す.付着性
はFig
.
8
に示したように,上下移動2
mm
と10mm
は大きな差が出た.
l0mnl
ではプランジャー側面と低面
に付着したサワークリームが引き上げられるため,サ
ワークリームの内部の付着性が測定でき,均質化圧力が
高く硬度が高くなるほど大きい値となった.同じ硬度で
は脂肪含有率が高いほど付着性が高くなる傾向があった
が,
これはサワークリームのブランジャーへの付着量が
多くなることによるものである.
2mm
の場合は,
プラ
ンジャーの側面への付着は無く,サワークリーム表面と
プランジャー底面の付着性を表しており,内部の付着性
と逆の傾向を示した.各脂肪含有率とも均質化圧力が高
くなると表面の付着性は減少し,その値は内部に比べ約
1
/10
であった.また同じ硬度では脂肪含有率が高いほど
表面の付着性は高くなった.
4
離水量
離水量はFig
.
9
(a
)に示したように均質化圧力が高く
なるほど,脂肪含有率が高くなるほど減少した.
サワー
クリームの外観的にも,
またケーキのフィリングに用い
る場合などは,離水は少ない方が好ましく,均質化圧力
は高いほうが,脂肪含有率は高いほうが適していことが
3
1
.25
2
.5
5
10
20
1
.252
.5
5
10
20
Homogenization
pressure
(MPa
)
Fig
.
9
Effects
of
homogenization
pressure
of
1st
stage
on
(a
)
serum
separation
and
(b
)
curd
formation
of
sour
creams
ロ一ロ
20
%
fat
cream
A
-A
30
%
fat
cream
0
-0
40
%
fat
cream
分かった.
5
カード
Fig
.
9
(b
)に示したように熱湯と混合した後,
40
メッ
シュを通過しない大きなカードはどの脂肪含有率とも,
均質化圧力5
-1
MPa
まではほとんど無く,
10
-1
MPa
上では急激に増加した.加熱により生成したカードは蛋
白質と脂肪球の凝集体でスターラ-1
分の攪拌では分散
しないほど強く結合したものである.均質化圧力を高く
して脂肪球を細分化していくと酸と熱に対する凝集効果
が強くなっていくためと考えられる‘
フランス料理の
ソースの原料のように加熱処理する用途の場合,
カード
の発生を防ぐためには10
-i
MPa
以上の圧力をかけない
ほうが良いことが分かった.
x
102
サワークリームの製造方法において,
クリームの脂肪
含有率,均質化圧力が物性に及ぼす影響をテクス
チャー,離水,熱安定性などの観点から検討し,次の結
果を得た.
(1
クリームを均質化した時,脂肪球の平均粒子径は
均質化圧力の対数に対して直線的に小さくなった.同じ
均質化圧力では脂肪含有率が高いほど粒子径は大きかっ
た.
(2
サワークリームのテクスチャー解析から次のこと
が分かった.
1
プランジャーの上下移動2mm
では非破壊の,
10
十m
:こーマ……ー.
1
.25
2
.5
5
10
20
Homogenization
pressure
(MPa
)
Fig
.
8
Effect
of
homogenization
pressure
of
1st
stage
on
adhesiveness
of
sour
creams
ロ一ロ
20
%
fat
cream
A
-A
30
%
fat
cream
0
-a
40
%
fat
cream
ロ一ロ
20
%
fat
cream
A
----A
30
%
fat
cream
0
--'0
40
%
fat
cream
10mm
10mm
10mm
2mm
2mm
2mm
412
日本食品工業学会誌
第41
第6
1994
年6
(12
)
mm
では破壊後のテクスチャーが測定できる.
2
硬度は非破壊,破壊の場合とも均質化圧力が高く
なるほど上昇し,同じ圧力では脂肪含有率が高いほど硬
度は高くなった.
サワークリームをディップとして使う場合,
ポテト
チップなどですくって食べることが考えられる.
この場
合,
ポテトチップが折れないことが条件となり,上下移
動10mm
での硬度が2X104N
/m2
以下が適していた.
均質圧力の限界は脂肪含有率20
%では約10
-1
MPa
,
30
%では約5
-1
MPa
,
40
%では約1
.5
-1
MPa
であった.
3
凝集性については上下移動10mm
の場合は,
る場合,
ある程度の硬度と離水が生じにくいという条件
が要求されるので,均質化圧力は高く,脂肪含有率が高
いほうが望ましいことが分かった.
(4
サワークリームを加熱した場合の熱安定性をカー
ドの量から推定した‘どの脂肪含有率とも1
段目に10
-1
MPa
以上の圧力をかけるとカード量は急激に増え,料
理のソース原料として加熱処理をするサワークリームで
は,
lO
-iMPa
以上の圧力をかけないほうが良いことが
分かった.
ランジャーにサワークリームが付着し1
回目の上昇時に
1
)
KosncowsKl
, F
.
:
Cheese
and
Fermented
Milk
サンプルに穴があいてしまうため,測定値に信頼性が無
Foods
2nd
ed
.
(Brothers
,
E
.
Inc
.
Michigan
),
p
.
49
かった,移動2mm
の場合の凝集性は各脂肪含有率とも
(1977
).
均質化圧力が高くなるほど減少し,同じ圧力では脂肪含
有率が高いほど低い値を示した.
また硬度が高くなるほ
2
)
WITTENBRINK
, T .
:
Cultured
Dairy
Products
Jour
-
nal
,
4
,
9
(1984
).
ど減少し,同じ硬度では脂肪含有率が高いほど凝集性は
3
)
WHITE
,
C
.
:
Dairy
Record
,
3
,
72
(1983
).
4
)
ScHANBAcK
, M
.
:
Cultured
Dairy
Products
Jour
-
高くなった.
nal
,
2
,
19
(1977
).
4
上下移動2mnl
の場合はサワークリーム表面の付
5
)
SZAKALV
,
S
.,
OBERT
, G .
and
SCHREM
,
J
.
:
X
IX
mlt
.
着性が測定でき,均質化圧力を高くすると付着性は低下
Dairy
Cong
.
Brief
Communicat
加n
,
Vol
.
1E
,
p
.627
,
した.同じ硬度では脂肪含有率が高いほど高くなった.
India
(1974
).
10mm
では,プランジャー側面,底面にサワークリーム
6
)
KESSLER
,
H
.G
.
:
Food
Engineering
and
Dairy
Technology
(VERLAG
A .
KESSLER
F
.R
.
Ger
-
が付着し引上げられるためサワークリーム内部の付着性
,
many
),
p
.
126
,
133
(1981
).
が測定でき,硬度が高いほど高い数値を示し,同じ硬度
では脂肪含有率が高いほど高い数値を示した.
7
)
SCHAFFER
,
B
.,
TOMKA
,
G
.
and
SZAKALY
,
S
.
:
X
IX
mt
.
Dairy
Cong
Brief
Communication
,
Vol
.
1E
,
p
.
(3
)離水の傾向は,同じ脂肪含有率では均質化圧力が
659
,
India
(1974
).
高く硬度が高くなるほど減少した.同じ硬度では,脂肪
含有率が高いほど減少した.
ケーキのフィリングに用い
(平成5
年2
月24
日受理)