nella foto: The liquid fat content of common vegetable oils. From Goff and Hartel(1)

Ruben Porto è un abile gelatiere gallese, foriero di interessanti iniziative tra cui il bellissimo sito http://icecreamscience.com che vi invito a visitare. D’accordo con lui ho deciso di tradurre alcuni suoi articoli che possono essere di interesse per il gelatiere professionista e ricercatore. A convincermi è stata la qualità delle sue indagini, la rigorosità nel citare le fonti e il linguaggio chiaro con cui affronta gli argomenti. Questa settimana il tema a carattere introduttivo riguarda l’impiego dei grassi nel gelato vegan.

Punti chiave

-
Utilizzando una miscela di grasso solido al 60-80% (ad es. olio di cocco o olio di palmisti) e grasso liquido al 20-40% (ad es. olio di semi di girasole, olio di arachidi, olio di oliva, olio di soia, olio di mais o olio di cartamo) si produce un gelato con i più alti tassi di coalescenza.

- Una miscela di gelati che contiene olio di cocco o olio di palmisti come fonte di grassi solidi beneficerà di tempi di maturazione ridotti di solo 1-2 ore a 4-5° C.
- I grassi con tendenza a cristallizzare in una forma che incoraggia la parziale coalescenza includono: olio di soia, olio di arachidi, olio di mais, olio di oliva, olio di cocco, olio di semi di girasole, olio di cartamo e burro di cacao.

1.
Parziale coalescenza

Il gelato è un sistema multifasico composto da una fase sierica non congelata, bolle d'aria, cristalli di ghiaccio e globuli di grasso (1). Durante il processo di mantecazione, alcuni dei globuli grassi nella miscela si uniscono durante le collisioni causate dall’albero, formando ammassi di globuli grassi. Questo processo è noto come coalescenza parziale (2). I cluster di globuli di grasso parzialmente coesi circondano le bolle d’aria e le stabilizzano, creando una rete semi-continua. Questa struttura ha un'influenza significativa sulla durezza quando il gelato viene estratto dalla macchina (una peculiarità utile ad esempio nei gelati stampati), conferendo una sensazione al palato fine e cremosa, e una resistenza al collasso della struttura durante lo stoccaggio (3 4 5).

Quando si seleziona un grasso non derivato dal latte per la produzione di gelato vegan, 4 fattori sono importanti da considerare per una coalescenza parziale ottimale:
1. la quantità di grasso solido;
2. la velocità con cui il grasso si cristallizza, che determina, in parte, il tempo di maturazione;
3. la struttura cristallina del grasso;
4. il profilo di fusione del grasso in funzione della temperatura (1).

2. La quantità di grasso solido

Grassi e oli fanno parte di un gruppo di composti noti come lipidi. Questo gruppo di composti contiene un gran numero di diversi tipi di molecole, inclusi triacilgliceroli, diacilgliceroli, monoacilgliceroli, acidi grassi liberi, steroli e fosfolipidi. I triacilgliceroli sono di gran lunga i lipidi più comuni negli alimenti, ed è questo tipo di molecola che viene solitamente definita grasso o olio (6).

I triacilgliceroli possono essere solidi (cristallini) o liquidi a una data temperatura a seconda principalmente della natura dei loro acidi grassi costituenti. I triacilgliceroli ricchi di acidi grassi saturi sono solidi a temperatura ambiente (25° C), mentre i triacilgliceroli ricchi di acidi grassi a catena corta e /o insaturi sono liquidi a temperatura ambiente.

Per una coalescenza parziale ottimale durante il congelamento, è essenziale che una miscela di gelati contenga un rapporto ottimale di grasso solido/liquido a 4° C a 5° C. Troppo grasso solido porta a una coalescenza parziale insufficiente, poiché si ritiene che la componente di olio liquido mantenga insieme i globuli quando si scontrano, ma troppo olio liquido si tradurrà in eccessiva coalescenza, che non darà luogo alla struttura aggregata desiderata ( 7 8 9).

2.1 Qual è la quantità ottimale di grasso solido?

È stato suggerito che la quantità di grasso solido per una coalescenza parziale ottimale sia compresa tra il 30% e il 70% tra 4° C e 5° C, mentre il restante 60% -30% è costituito da olio liquido (1). Nella foto in alto viene illustrato il contenuto di grassi liquidi degli oli vegetali comuni utilizzati nella produzione di gelati vegani.

Sostituendo grasso del latte (circa il 70% di grasso solido da 4° C a 5° C) con olio di palmisti (circa l'80% di grasso solido da 4° C a 5° C) o olio di cocco (circa il 90% di grassi solidi da 4° C a 5° C) si avrà un gelato molto più duro, ma che si scioglie anche più velocemente, dando una percezione cremosa ridotta a causa appunto dell'elevato contenuto di grassi solidi e della conseguente riduzione della coalescenza parziale (10). Le miscele di oli vegetali sono quindi spesso utilizzate per ottenere il rapporto ottimale tra grasso solido e liquido. Gli studi hanno dimostrato che l'uso di miscele di grasso solido dal 60% all'80% (ad es. olio di cocco o olio di palmisti) con olio liquido dal 20% al 40% (ad es. olio di semi di girasole, olio di soia, olio di arachidi, olio di oliva ecc.), produce gelato con i più alti tassi di coalescenza parziale, i più alti valori di cremosità e i più bassi ratei di fusione (9 14). L'olio di palma, tuttavia, può avere abbastanza grasso solido (circa il 60% da 4° C a 5° C) per essere utilizzato come singola fonte di grasso vegetale.

3. La velocità con cui il grasso si cristallizza

Dopo la pastorizzazione e l'omogeneizzazione, una miscela viene rapidamente raffreddata a circa 4° C e maturata a quella temperatura per un periodo compreso tra 4 e 24 ore. È durante questo processo di raffreddamento e maturazione che il grasso si cristallizza. Miscele non sufficientemente maturate avranno meno grasso cristallizzato e, quindi, una coalescenza parziale non ottimale durante la fase di mantecazione.
Grassi diversi si cristallizzano a velocità diverse e in misura diversa. Pertanto, il tempo in cui una miscela vegan deve essere maturata dipenderà, in parte, dal tasso di cristallizzazione del grasso vegetale. Una miscela standard contenente grasso di latte impiega 4-5 ore a 4° C per cristallizzare circa il 70% delle goccioline di grasso (15). L'olio di cocco e di palmisti, tuttavia, cristallizza a una velocità superiore rispetto al grasso del latte, essendo quasi completa dopo 6o minuti di maturazione a 5° C (13). La rapida cristallizzazione di questi due oli può quindi consentire tempi di maturazione più brevi, il che è vantaggioso dal punto di vista commerciale. L'olio di palma, d'altra parte, si cristallizza a un ritmo più lento e, pertanto, richiederà tempi di maturazione più lunghi rispetto all'olio di cocco o di palmisto. Nonostante i loro tassi variabili di cristallizzazione, tutti e tre gli oli vegetali saranno sufficientemente cristallizzati durante i tipici periodi di maturazione di 4 ore o più (13).

4. La struttura cristallina del grasso

Oli e grassi possono cristallizzare in diverse forme polimorfiche (forme cristalline). Le tre forme di cristallo grasso comunemente osservate sono le forme α (alfa), β ′ (beta primo) e β (beta). Queste forme di cristallizzazione (polimorfismo) sono un'importante caratteristica di oli e grassi perché influenzano il tasso di coalescenza (16). I cristalli alfa di solito crescono come sfere, conferendo una minore superficie/unità di grasso rispetto ai cristalli β ′ aghiformi. I cristalli beta, d'altra parte, di solito crescono come delle piastre. Per un dato volume, queste ultime hanno un'area più ampia rispetto agli aghi (fattore 10). Più la struttura è simile a una piastra, maggiore è la superficie del grasso e più facile diventa il contatto con il resto del grasso libero per incrementare la coalescenza parziale (16).

Il comportamento polimorfico di un olio o grasso è determinato in larga misura dagli acidi grassi all'interno dei triacilgliceroli. Grassi e oli che sono composti da acidi grassi prevalentemente di una catena della medesima lunghezza, sono molto probabilmente stabili nella forma beta (17). I grassi con tendenza alla cristallizzazione in forma beta includono olio di soia, olio di arachidi, olio di mais, olio di oliva, olio di cocco, olio di semi di girasole, olio di cartamo e burro di cacao, mentre olio di palma, olio di semi di cotone, olio di colza e grassi da latte producono cristalli β ′ (18 19).

5. Il profilo di fusione del grasso dipendente dalla temperatura

Durante il consumo, il grasso nel gelato dovrebbe sciogliersi lentamente e quasi completamente alla temperatura del palato (circa 37° C). I grassi vegetali che si sciolgono al di sopra di questa temperatura potrebbero non sciogliersi sufficientemente, dando origine a una sensazione cerosa o grassa in bocca.

I grassi e gli oli alimentari contengono una miscela complessa di molti tipi diversi di molecole di triacilglicerolo, ognuna con un diverso punto di fusione. Di solito quindi si sciolgono su un ampio intervallo di temperature, piuttosto che a una temperatura distinta (6). Il grasso del latte, ad esempio, ha una composizione di triacilglicerolo estremamente complessa con centinaia di diversi tipi identificati e quindi si scioglie in un ampio intervallo di temperature, in genere da -40° C a 40° C, risultando in un profilo di fusione graduale (11). L'olio di cocco, d'altra parte, ha un intervallo di fusione ridotto, in genere da 23° C a 25° C, il che significa che si scioglie rapidamente e completamente in bocca (12). Allo stesso modo, l'olio di palmisti ha un punto di fusione molto ristretto di 27-28 ° C, il che significa che si scioglierà rapidamente e completamente in bocca. L'olio di palma, d'altra parte, ha un intervallo di punto di fusione leggermente più ampio e più alto tra 32° C e 40° C, il che significa che si scioglierà più lentamente dell'olio di cocco e dell'olio di palmisti, anzi potrebbe non sciogliersi completamente, dando origine a una sensazione cerosa o grassa in bocca (12).

6. Riepilogo

La coalescenza parziale dei globuli di grasso ha un'influenza significativa su parametri come la durezza, la sensazione cremosa in bocca, la resistenza al collasso durante lo stoccaggio e il consumo. Per una buona parziale coalescenza, è essenziale che una miscela di gelati contenga una quantità ottimale (tra il 30% e il 70% di grassi solidi a una temperatura compresa tra 4° C e 5° C) di grasso solido. Miscele di oli vegetali (dal 60% all'80% di olio di cocco o di olio di palma con il 20% al 40% di un olio liquido come olio di semi di girasole, olio di soia, olio di arachidi o di oliva) sono spesso utilizzati nella produzione di gelati vegani per ottenere la quantità ottimale di grasso solido. L'olio di palma può avere grasso solido sufficiente per essere utilizzato come singola fonte di grasso vegetale. Le miscele di gelati vegani devono essere maturate tra 1 e 4 ore, a 4-5° C per garantire che sia avvenuta una sufficiente cristallizzazione dei grassi (solidificazione). I grassi vegetali tra cui olio di soia, olio di arachidi, olio di semi di mais, olio di oliva, olio di cocco, olio di semi di girasole, olio di cartamo e burro di cacao si cristallizzeranno in una forma che probabilmente incoraggerà la coalescenza parziale. Durante il consumo, l'olio di cocco si scioglierà completamente ma rapidamente in bocca, così come l'olio di palmisti. L'olio di palma, d'altra parte, si scioglierà più lentamente, potrebbe anche non sciogliersi completamente conferendo così a una sensazione cerosa o grassa in bocca.

 

7. References

1. Goff, H. D., and Hartel, R., W., 2013. Ice Cream. 7th ed. New York: Springer

 

2. Goff, H. D., 1997. Colloidal Aspects of Ice Cream – A Review. International Dairy Journal, 7, 363-373.

 

3. Barfod, N. M., Krog, N., Larsen, G., and Buchheim, W., 1991. Effect of emulsifiers on protein-fat interaction in ice cream mix during aging I. Quantitative analyses. Fat Science Technology. 93:24.

 

4. Berger, K. G., 1990. Ice cream. In: K. Larsson and S. Friberg eds. Food Emulsions. 2nd ed. New YorkL: Marcel Dekker, Inc.

 

5. Lin, P. M., and Leeder, J. G., 1974. Mechanism of emulsifier action in an ice cream system. Journal of Food Science. 39:108.

 

6. McClements, D. J., 2016. Food Emulsions Principles, Practices, and Techniques (3rd ed). New York: CRC Press.

 

7. Goh, K. K. T., Ye, A., and Dale, N., 2006. Characterisation of ice cream containing flaxseed oil. International Journal of Food Science and Technology, 41:946–953

 

8. Crilly, J. F., Russell, A. B., Cox, A. R., and Cebula, D. J., 2008. Designing multiscale structures of desired properties of ice cream. Industrial and Engineering Chemistry Research, 47:6362–6367.

 

9. Sung, K. K., and Goff, H. D., 2010. Effect of solid fat content on structure in ice creams containing palm kernel oil and high-oleic sunflower oil. Journal of Food Science, 75(3):C274–C279.

 

10. Choo, S. Y., Leong, S. K., and Henna Lu, F. S., 2010. Physicochemical and sensory properties of ice cream formulated with virgin coconut oil. Food Science and Technology International, 16:531–541.

 

11. Walstra, P., 1999. Dairy Technology: Principles of Milk Properties and Processes. New York: Marcel Dekker.

 

12. Amri, I. N., 2011. The Lauric (Coconut and Palm Kernel) Oils. In: F. D., Gunstone, (ed). Vegetable Oils in Food Technology, Composition Properties, and Uses. 2nd ed. Blackwell Publishing Ltd.

 

13. Underdown, J., and Quail, P. J., 2011. Saturated fat reduction in ice cream. In: G. Talbot (ed). Reducing Saturated Fats in Foods. Cambridge: Woodhead Publishing.

 

14. Rizzo, G., Masic, U., Harold, J. A., Norton, J. E., and Halford, J. C. G., 2016. Coconut and sunflower oil ratios in ice cream influence subsequent food selection and intake. Physiology & Behavior, 164,40-46.

 

15. Adleman R., and Hartel, R. W., 2001. Lipid crystallization and its effect on the physical structure of ice cream. In: N., Garti and K., Sato K (eds). Crystallization processes in fats and lipid systems. New York: Marcel

Dekker.

 

16. Persson, M., 2009. Nutritionally optimized ice cream fats. Lipid Technology, 21, (30),62–64.

 

17. De Man, J. M., 1992. X- ray diffraction spectroscopy in the study of fat polymorphism. Food Research International, 25, 471–476.

 

18. Heldman, D. R., and Lund, D. B., 2007. Handbook of Food Engineering. 2nd ed. Florida: CRC Press.

 

19. Belitz, H. D., Grosch, W., and Schieberle, P., 2009. Food Chemistry. 4th ed. berlin: Springer.

error: Content is protected !!
Share This