アイスクリームエアレーションにおける PGE とポリソルベート 60: 違い、性能、および選択方法

日付:2026-07-13

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アイスクリームのテクスチャは空気によって構築されます。オーバーラン（冷凍中に取り込まれる空気の量）によって、スクープが軽くてクリーミーであるか、密度が高くて重いかが決まります。空気を入れるのは比較的簡単です。製造、流通、スクープを通じて安定性を保ち、均一に分散させ、所定の位置に固定することが、乳化剤システムの役割です。

アイスクリームのエアレーション用途では、次の 2 つの乳化剤が最も頻繁に使用されます。ポリグリセリン脂肪酸エステル (PGE) そしてポリソルベート60。これらは、異なるメカニズムを通じて同じ問題に対処し、異なる処理条件下で異なるパフォーマンスを発揮しますが、相互に直接代替できることはほとんどありません。

この記事では、それぞれの背後にある化学、それらがエアレーションとテクスチャーにどのように影響するか、および配合にどれが属するか、またはどの組み合わせが属するかを決定する方法について説明します。

各乳化剤がアイスクリーム中で実際に何をするのか

PGE とポリソルベート 60 を比較する前に、アイスクリームのエアレーションで乳化剤に実際に何が必要かを理解するのに役立ちます。
連続冷凍庫での凍結と同時撹拌中は、次の 2 つのことが順番に起こる必要があります。

空気の混入: 気泡を導入し、直ちに合体しないように安定させる必要があります。乳化剤は空気と水の界面の界面張力を低下させ、気泡を細分化し維持しやすくします。

脂肪部分合体:脂肪球は自然の保護膜の一部を失い、完全ではなく部分的に気泡の周囲に凝集します。この脂肪のネットワークが、アイスクリームにコク、急速な溶けに対する耐性、そして食感の硬さを与えます。凝集が少なすぎると、アイスクリームが濡れて重くなります。多すぎるとバターっぽくなります。

これら 2 つの機能、空気の安定化と脂肪の不安定化は緊張状態にあります。界面の安定化が強すぎる乳化剤は、質感に必要な脂肪の不安定化を妨げます。脂肪の合一を積極的に促進しすぎると、バターのようなザラザラとした食感が生まれます。

PGE とポリソルベート 60 は、このバランスに異なる方法で対処します。

PGE: ポリグリセリン脂肪酸エステル

化学

PGE は、重合グリセロール (通常はジグリセロール、トリグリセロール、またはそれ以上) を脂肪酸 (最も一般的にはステアリン酸 (C18:0) またはパーム油またはパーム核油からの混合飽和脂肪酸) でエステル化することによって生成されます。重合度および脂肪酸鎖は両方とも、HLB および機能的挙動に影響を与えます。
アイスクリーム用途向けの市販の PGE は通常、HLB 5 ～ 7 で、W/O 乳化剤の範囲に属します。これは、融点が 55 ～ 65°C の淡いワックス状の固体です。
EU 指定: E475。 FDA: 21 CFR 172.854。

アイスクリームにおける PGE の仕組み

アイスクリームにおける PGE の主な機能は次のとおりです。脂肪の部分的な融合を促進する — 気泡の周囲に脂肪ネットワークを構築する脂肪小球の制御された凝集。
PGE は脂肪と水の界面での界面活性が非常に高くなります。これは、脂肪球の表面、つまり脂肪球を自然に保護し、分離した状態に保つ主にカゼインとホエータンパク質の層から天然の乳タンパク質膜を置き換えます。 PGE は、この保護層を弱めることにより、凍結撹拌中に脂肪球が衝突したときに脂肪球が部分的に合体しやすくします。
その結果、次のようなよく発達したファットネットワークが得られます。

気泡を所定の位置にしっかりと固定します
アイスクリームにドライでしっかりとした食感を与え、すくう際に形状を保持します。
メルトダウン率を低減
脂肪のネットワークが適切に制御されている場合、クリーンで脂っこくない口当たりが得られます。

PGE は、脂肪含有量が高い (10% 以上) 製剤や、脂肪球の衝突を促進するために十分なせん断力を加える連続冷凍庫で特に効果的です。低脂肪アイスクリームでは、堅牢なネットワークを構築するのに十分な脂肪がないため、効果が低くなります。

一般的な使用レベル

混合重量の 0.1 ～ 0.3%。 PGE は強力です。過剰に使用すると脂肪が過剰に不安定になり、その結果、バターのような質感と脂肪の分離がスクープの表面に脂っこさとして現れます。

ポリソルベート 60: ポリオキシエチレン (20) モノステアリン酸ソルビタン

化学

ポリソルベート 60 は、モノステアリン酸ソルビタンを 20 モルのエチレンオキシドでエトキシル化することによって生成されます。ステアリン酸 (C18:0) 脂肪酸鎖は飽和しており、ポリエチレングリコール鎖は分子に強い親水性 (HLB 14.9) を与え、しっかりと O/W 乳化剤の範囲にあります。それは室温で琥珀色のワックス状の固体である。
EU 指定: E435。 FDA: 21 CFR 172.836。

ポリソルベート 60 がアイスクリームでどのように機能するか

ポリソルベート 60 の主な機能は、空気の安定化 — 冷凍プロセス中の気泡の混入と保持を改善します。
HLB 14.9 では、ポリソルベート 60 は水溶性であり、脂肪と水の界面ではなく空気と水の界面に移動します。表面張力を低下させ、気泡を細分化するのに必要なエネルギーを削減し、気泡の周囲に合体を防ぐ安定化膜を形成します。
ポリソルベート 60 は、脂肪の部分的合体に対して二次的な効果もあります。ポリソルベート 60 は、脂肪球の表面で乳タンパク質と競合し、部分的に脂肪球を置き換えることができますが、この効果は PGE の置き換えメカニズムよりも弱く、ターゲットが絞られていません。その主な寄与は、空気-脂肪-水システムの空気側にあります。
アイスクリームにおけるポリソルベート 60 の実際の結果:

冷凍中の空気の取り込みをより速く、より完全に行う
より均一で微細なエアセル分布
所定の脂肪含有量でのオーバーラン達成率の向上
バッチ間のテクスチャ均一性の向上
同等の用量の PGE と比較して硬度がわずかに低い

なぜポリソルベート 80 ではなくポリソルベート 60 を使うのですか?

アイスクリームでは、HLB 値がほぼ同じ (14.9 対 15.0) にもかかわらず、ポリソルベート 60 は一般にポリソルベート 80 よりも好まれます。違いは脂肪酸鎖です。ポリソルベート 60 は飽和ステアリン酸を使用しますが、ポリソルベート 80 は一価不飽和オレイン酸を使用します。
ポリソルベート 60 の飽和鎖は、アイスクリーム温度 (連続冷凍中は -5 ～ -8°C) の空気と水の界面で、より硬く規則正しい界面膜を形成します。この剛性により、より安定した気泡が生成され、製品の保存期間にわたる質感の向上に貢献します。ポリソルベート 80 の不飽和鎖は、これらの温度ではより流動性が高く、安定性がわずかに劣るより柔らかい界面フィルムを生成します。これは、ホイップトッピング (硬い構造が必要ない場合) では利点ですが、アイスクリームでは欠点になります。

一般的な使用レベル

混合重量の 0.05 ～ 0.2%。ポリソルベート 60 は、水溶性が高く、処理中に界面に急速に移動するため、PGE よりも低レベルで効果があります。

直接比較

プロパティ	PGE	ポリソルベート60
化学的根拠	ポリグリセリン脂肪酸エステル	エトキシル化モノステアリン酸ソルビタン
脂肪酸	ステアリン酸 / 混合飽和	ステアリン酸 (C18:0)
HLB値	5～7	14.9
物理的状態	ワックス状の固体	ワックス状の固体 / ペースト
プライマリインターフェース	脂肪水	空気と水
一次機能	脂肪部分合体	空気の安定化とオーバーラン
質感への影響	よりしっかり、より乾燥し、より優れた形状保持力	エアセルの微細化、オーバーランの改善
耐溶融性への影響	強いプラス効果	中程度のプラス効果
低脂肪での効果	限定	PGEよりも効果的
過剰摂取に対する過敏症	高（バターのような質感）	中等度
一般的な使用レベル	0.1～0.3%	0.05～0.2%
EU指定	E475	E435
FDA 参照	21 CFR 172.854	21 CFR 172.836

ほとんどのアイスクリームが両方を使用する理由

市販のアイスクリームでは、PGE とポリソルベート 60 はほとんどの場合一緒に使用されます。一方が不十分だからではなく、同じ問題の異なる部分に対処するためです。
PGE は脂肪の部分的な合体を促進し、アイスクリームにコクと溶けにくさを与える脂肪ネットワークを構築します。ポリソルベート 60 は気室を安定させ、オーバーランと空気の分布を改善します。これらを組み合わせると、どちらか単独で達成する場合よりも、より良い食感、より安定したオーバーラン、より優れた溶融耐性、および改善された構造安定性を備えたアイスクリームが生成されます。
この組み合わせにより、有用な程度の配合の柔軟性も得られます。 PGE とポリソルベート 60 の比率を調整して、硬さと軽さのバランスを変えることができます。

より高いPGE比率: より硬い質感、より優れた形状保持性、より低いオーバーラン。常温で陳列されたプレミアムアイスクリームをすくうのに適しています。
より高いポリソルベート 60 比率: より高いオーバーラン、より軽いテクスチャー、より速い空気の取り込み。ソフトクリーム、軽いアイスクリーム、またはオーバーランの多いエコノミー製品に適しています。

この組み合わせシステムは通常、モノグリセリドおよびジグリセリド (GMS または DMG) と一緒に使用され、追加の脂肪表面制御を提供し、融解の遅延に貢献します。 GMS/DMG + PGE + ポリソルベート 60 の 3 成分システムは、商業用連続冷凍アイスクリーム製造の標準です。

アプリケーションシナリオ

プレミアムスクーピングアイスクリーム (脂肪分 10% 以上、高品質乳製品)

推奨システム: PGE 0.1 ～ 0.2% + ポリソルベート 60 0.05 ～ 0.1% + DMG 0.1 ～ 0.15%
高脂肪アイスクリームは、PGE の脂肪ネットワーク構築効果から最も恩恵を受けます。脂肪含有量は、堅牢な部分的合体のための十分な基質を提供します。 DMG は合体速度を制御し、過度の不安定化を防ぎます。ポリソルベート 60 は空気電池の均一性をサポートします。総乳化剤レベル: 0.25 ～ 0.45%。

エコノミーアイスクリーム（脂肪分6～8%、一部乳製品代替品）

推奨システム: ポリソルベート 60 0.1 ～ 0.2% + GMS 0.1 ～ 0.2%、オプションで PGE 0.05 ～ 0.1%
脂肪含有量が低いと、PGE の有効性が制限されます。ポリソルベート 60 は空気の安定化において大きな役割を果たします。 GMS または DMG は脂肪表面の制御を提供します。総乳化剤レベル: 0.2 ～ 0.4%。

低脂肪冷菓 (< 脂肪 5%)

推奨システム: ポリソルベート 60 0.1 ～ 0.2% + 安定剤系 (カラギーナン、ローカストビーンガム、グアーガム)
脂肪含量が非常に低い場合、脂肪の部分的合体は意味のある構造を構築するには不十分です。主な構造メカニズムは親水コロイド安定剤システムに移行します。ポリソルベート 60 は空気の取り込みをサポートします。この脂肪レベルでは PGE はほとんど寄与しないため、省略されることがよくあります。

ソフトクリーム

推奨システム: ポリソルベート 60 0.05 ～ 0.15% + GMS 0.1 ～ 0.15%
ソフトサーブでは、高温での描画中に急速なオーバーランが必要です (ハードパックの場合は -4 ～ -6 °C に対して、-8 ～ -10 °C)。ポリソルベート 60 の効率的な空気安定化はこれに最適です。 PGE は、ソフトクリームの描画温度で過剰な脂肪の不安定化を引き起こす可能性があります。

処理に関する考慮事項

低温殺菌: PGE とポリソルベート 60 はどちらも、標準的な HTST (72°C で 15 秒間) および UHT (135°C で 2 ～ 4 秒間) の低温殺菌条件で安定しています。どちらも熱処理中に特別な取り扱いを必要としません。
均質化: どちらの乳化剤も均質化中に脂肪球の表面に吸着し、天然の乳タンパク質を部分的に置き換えます。これにより、凍結中の脂肪球の部分的な合体が事前に調整されます。 2 段階の均質化 (第 1 段階 10 ～ 15 MPa、第 2 段階 3 ～ 4 MPa) が標準であり、両方の乳化剤に適合します。
老化: 混合物は凍結する前に 4°C で 4 ～ 24 時間熟成させる必要があります。熟成により、乳化剤が脂肪球の表面で完全に平衡になり、脂肪が結晶化を完了することができます。これらは両方とも、凍結中の効果的な部分的な合一に必要です。熟成時間を 4 時間未満に短縮すると、乳化剤の選択に関係なく、通常、質感が低下します。
連続冷凍庫条件: フリーザーバレル温度、ドロー温度、ダッシャー速度はすべて、脂肪の部分合体の程度に影響します。 PGE の脂肪の不安定化は、ポリソルベート 60 の空気安定化効果よりもこれらのパラメーターの影響を受けやすくなります。一貫した配合にもかかわらず、バッチ間のテクスチャーの変動が発生する場合は、乳化剤の投与量とともに冷凍庫の状態を調査する必要があります。

規制状況

規制	PGE	ポリソルベート60
米国 (FDA)	21 CFR 172.854	21 CFR 172.836
EUの食品添加物	E475	E435
JECFA (WHO/FAO)	ADI設立	ADI設立
一般的なアイスクリームの制限 (EU)	5,000 mg/kg	1,000 mg/kg

EU の最大許容レベルは 2 つで大きく異なることに注意してください。アイスクリーム中の PGE の許容レベルはポリソルベート 60 (1,000 mg/kg) よりも高く (5,000 mg/kg) あります。一般的な商業使用レベルでは、どちらも十分に制限内に収まっていますが、ポリソルベート 60 範囲の上限近くで使用される製剤は、該当する食品カテゴリーの制限に対する準拠を確認する必要があります。

一般的なアイスクリームの食感の問題の診断

問題	考えられる原因	調整
オーバーランが少なく、緻密なテクスチャー	空気の安定化が不十分	ポリソルベート60を増やします。経年劣化と冷凍庫の状態をチェックする
ウェットで重めのテクスチャー（乾燥感なし）	脂肪の部分的合体が不十分	PGE または DMG の投与量を増やす
バターまたは脂っこいテクスチャー	過剰に不安定化した脂肪	PGEを削減します。均質化圧力を確認する
耐溶融性が低い	弱い脂肪ネットワーク	PGE + DMGを増加します。脂肪の含有量と種類を確認する
大きくて不均一なエアセル	空気の混入が少ない	ポリソルベート60を増やします。混合物の粘度と冷凍機の速度を確認してください
バッチ間のテクスチャの不一致	乳化剤のロット変動または冷凍庫のドリフト	乳化剤 CoA を監査します。バレル温度とドロー温度を確認してください

PGE とポリソルベート 60 の調達

PGE とポリソルベート 60 は複数のサプライヤーから入手できますが、製品の品質は標準 CoA に常に表示されるとは限らない点で異なります。 PGE の場合、グリセロールの重合度および脂肪酸プロファイルは両方とも HLB と機能的性能に影響を与えます。また、製造管理が一貫していない場合、どちらもロット間で異なる可能性があります。ポリソルベート 60 の場合、脂肪酸組成、残留ポリエチレングリコール含有量、および過酸化物価はすべて、界面性能と酸化安定性に影響します。

CHEMSINO は、10 年以上にわたり、アジア、中東、ヨーロッパのアイスクリームメーカーに PGE、ポリソルベート 60、GMS、DMG などの乳化剤を供給してきました。当社の唯一の事業は乳化剤です。つまり、当社の技術チームは、時々ではなく毎日アイスクリーム用乳化剤システムに取り組んでおり、乳化剤の選択、投与量の最適化、乳化剤システムに起因するテクスチャーやオーバーランの不一致のトラブルシューティングを支援できます。

すべてのバッチには、脂肪酸プロファイル、HLB、酸価、ケン化価、過酸化物価、および水分をカバーする完全な分析証明書が付属しています。サンプルと技術データシートは、購入を約束する前に入手できます。

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