Μελέτη της δράσης των κρυοπροστατευτικών υλικών στην παραγωγή κατεψυγμένων επιδόρπιων γάλακτος

Abstract

Τα κατεψυγμένα επιδόρπια γάλακτος αποτελούν μία ομάδα τροφίμων ιδιαίτερου ενδιαφέροντος, λόγω της πολυπλοκότητας της δομής τους και των δυναμικών μεταβολών στις οποίες υποβάλλονται κατά τη διάρκεια της παραγωγής και αποθήκευσής τους. Ο έλεγχος των συνθηκών της παραγωγικής διαδικασίας και η επιλογή των κατάλληλων συστατικών αποτελούν βασικές παραμέτρους για την παραγωγή προϊόντων υψηλής ποιότητας και μεγάλου χρόνου ζωής. Παράλληλα η χρήση των κατάλληλων συστατικών επηρεάζει σημαντικά τόσο τα ποιοτικά χαρακτηριστικά αποδοχής του παγωτού από τους καταναλωτές όσο και τη σταθερότητά του κατά τα στάδια της αποθήκευσης και διανομής του. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή ένας σημαντικός αριθμός από συστατικά υδατανθρακικής προέλευσης (υδροκολλοειδή, ολιγοσακχαρίτες, αμυλοσιρόπια, δισακχαρίτες, πολυαλκοόλες, εναλλακτικά σάκχαρα, μαλτοδεξτρίνες και διαιτητικές ίνες) χρησιμοποιήθηκαν και μελετήθηκαν ως προς την επίδρασή τους στις ρεολογικές και θερμοφυσικές ιδιότητες, την ικανότητα ενσωμάτωσης αέρα, την αντικειμενικά προσδιοριζόμενη υφή και τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά διαφορετικών συστημάτων παγωτού (παγωτό βανίλια, παγωτό σοκολάτα και προβιοτικό παγωτό). Η επιλογή των συστατικών έγινε με βάση τις διαφοροποιήσεις τους ως προς τους μηχανισμούς ελέγχου των φαινομένων ανακρυστάλλωσης, την επίδρασή τους στα φαινόμενα πάχυνσης κατά την ωρίμανση, τη συμμετοχή τους στην αποσταθεροποίηση των λιπαρών κατά την κατάψυξη, την επίδρασή τους στη θερμοκρασία των σημείων πήξης και υαλώδους μετάπτωσης και τέλος, στον τρόπο και τους μηχανισμούς επίδρασης στην οργανοληπτικά αποτιμώμενη ποιότητα των δειγμάτων παγωτού. Κατά συνέπεια, οι κυριότερες λειτουργικές ιδιότητες των υδατανθρακικών συστατικών που ελήφθησαν υπόψη κατά την επιλογή τους ως κρυοπροστατευτικά συστατικά των δειγμάτων παγωτού, περιελάμβαναν: α) το μοριακό βάρος, β) το ισοδύναμο δεξτρόζης, γ) το βαθμό πολυμερισμού, δ) το βαθμό διακλάδωσης, ε) την ικανότητα συγκράτησης υγρασίας, στ) το μηχανισμό ελέγχου των φαινομένων ανακρυστάλλωσης, ζ) τη διαλυτότητά τους στο νερό, η) την ικανότητα σχηματισμού πηγμάτων, θ) την αλληλεπίδρασή τους με άλλα βιοπολυμερή, ι) τη γλυκαντική τους ισχύ. Επιπλέον, η συμβατότητα των συστατικών με τα χαρακτηριστικά γεύσης – αρώματος, και η δυνητική διατροφική αξία και φυσιολογική δράση ελήφθησαν υπόψη στην περίπτωση π.χ. των εναλλακτικών σακχάρων και των διαιτητικών ινών. Οι επιμέρους αλληλεπιδράσεις μεταξύ των αντικειμενικών και οργανοληπτικών μετρήσεων, με στόχο τη διερεύνηση του τρόπου επίδρασης των υδατανθρακικών συστατικών στα συστήματα παγωτού και των μηχανισμών που ποσοτικοποιούν την ολική αποδοχή τους, εξετάστηκαν με εφαρμογή εργαλείων πολυμεταβλητής ανάλυσης (ανάλυση ομαδοποίησης, ανάλυση κύριων συνιστωσών). Η ανάλυση διάκρισης χρησιμοποιήθηκε, προκειμένου να εξεταστεί η συγγένεια των επιμέρους υδατανθρακικών συστατικών ως προς συγκεκριμένες δράσεις-μηχανισμούς που σχετίζονται με την ολική αποδοχή των δειγμάτων παγωτού. Επιπλέον, η μέθοδος της παλινδρόμησης μερικών ελάχιστων τετραγώνων (Partial Least Squares Regression) εφαρμόστηκε, προκειμένου να κατασκευαστούν απλά γραμμικά μαθηματικά μοντέλα πρόρρησης της ολικής αποδοχής των δειγμάτων παγωτού από αντικειμενικές και οργανοληπτικές ιδιότητες. Τα PLS μοντέλα παρέχουν επίσης πληροφορίες για τους πιθανούς μηχανισμούς που εμπλέκονται στην αποτίμηση της ολικής ποιότητας των δειγμάτων παγωτού από τους καταναλωτές. Αναφορικά με την κρυοπροστατευτική δράση των υδατανθρακικών συστατικών στα συστήματα παγωτού, διακρίθηκαν τρεις κύριες κατηγορίες συστατικών: α) συστατικά τα οποία δεν επιφέρουν μεταβολή των θερμοφυσικών χαρακτηριστικών των μιγμάτων παγωτού, β) συστατικά τα οποία επιδρούν άμεσα στις θερμοφυσικές ιδιότητες των μιγμάτων παγωτού και γ) συστατικά που επιδρούν στις θερμοφυσικές ιδιότητες των μιγμάτων παγωτού ανάλογα με το είδος των παρόντων βιοπολυμερών στην υδατική φάση και τις αλληλεπιδράσεις τους. Στην πρώτη κατηγορία ενώσεων ανήκουν τα υδροκολλοειδή (αλγινικό νάτριο, ξανθάνη, κόμμι γκουάρ, CMC, και HPMC), τα οποία λόγω του μεγάλου βαθμού πολυμερισμού τους, αλλά κυρίως λόγω της πολύ μικρής συγκέντρωσής τους στα συστήματα παγωτού δεν προκάλεσαν σημαντικές μεταβολές στις θερμικές ιδιότητες των πρότυπων συστημάτων στα οποία προστέθηκαν (-2.29<Τf<-2.95 και -49.65<Tg<-49), εκτός από την περίπτωση της κ- καρραγενάνης (Τg = -48.75). Η προσθήκη του αλγινικού νατρίου οδήγησε στα υψηλότερα ιξώδη και overrun (0.89 Pa*s και 84.1% αντίστοιχα) σε σχέση με τη CMC (0.25 Pa*s και 61.3%). Η προσθήκη της κ-καρραγενάνης ως δευτερογενές σταθεροποιητικό μέσο επέφερε αύξηση των τιμών ιξώδους (4.01 έναντι 0.74Pa*s-n απουσία κ-καρραγενάνης) και overrun (82.6% έναντι 65.6% απουσία κ-καρραγενάνης) στο σύνολο των δειγμάτων. Η χρήση των υδροκολλοειδών συνέβαλε στη μείωση του ρυθμού τήξης των δειγμάτων παγωτού σε ποσοστό που κυμάνθηκε από 16 έως 80%. Το αλγινικό νάτριο παρουσίασε την καλύτερη κρυοπροστατευτική συμπεριφορά στα δείγματα παγωτού κατά τη διάρκεια των 16 εβδομάδων αποθήκευσης όπως προσδιορίστηκε από τα δεδομένα της αντικειμενικής σκληρότητας και του οργανοληπτικού ελέγχου. Αντίθετα, η CMC και το κόμμι γκουάρ προσδιορίστηκαν ως αναποτελεσματικά συστήματα σταθεροποίησης των δειγμάτων παγωτού. Η προσθήκη της κ-καρραγενάνης αποδείχθηκε ότι βελτιώνει τα χαρακτηριστικά ποιότητας (κρεμώδης υφή, ρεολογικές παράμετροι, ικανότητα ενσωμάτωσης αέρα) των δειγμάτων παγωτού, δράση η οποία αποδόθηκε αφενός στην ικανότητά της να αλληλεπιδρά με τις πρωτεΐνες γάλακτος σχηματίζοντας βιοπολυμερικά πήγματα, και αφετέρου στην επιφανειονεργότητά της σε σχέση με τα υπόλοιπα υδροκολλοειδή. Η λειτουργική συγγένεια των υδροκολλοειδών αυξήθηκε κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, γεγονός που αποκάλυψε ότι η θερμοδυναμική αστάθεια των δειγμάτων παγωτού ελαττώνει σταδιακά την αποτελεσματικότητά τους ως κρυοπροστατευτικά υλικά. Ενδιαφέρουσες συσχετίσεις μεταξύ των οργανοληπτικών ιδιοτήτων εντοπίστηκαν, γεγονός που υποδεικνύει ότι μηχανισμοί οι οποίοι συνδέουν: α) την κρεμώδη υφή με τις ρεολογικές ιδιότητες, τη μερική συσσωμάτωση των λιποσφαιρίων κατά τη διάρκεια της μάσησης, και την παρουσία πολυσακχαριτικών διαμορφώσεων, και β) την τραχιά υφή με την κατανομή μεγέθους των παγοκρύσταλλων και την αυξημένη τριβή κατά τη μάσηση, περιγράφουν τον τρόπο αποτίμησης της ολικής αποδοχής των δειγμάτων παγωτού. Στη δεύτερη κατηγορία ενώσεων ανήκουν τα σάκχαρα (μαλτόζη και τρεχαλόζη), οι πολυόλες (ξυλιτόλη, μαλτιτόλη, μαννιτόλη, και σορβιτόλη), τα αμυλοσιρόπια (22DE και 39DE), οι διαλυτές διαιτητικές ίνες (Νutriose®), οι φρουκτοολιγοσακχαρίτες (ινουλίνη και ολιγοφρουκτόζη) και οι μαλτοδεξτρίνες (12DE και 17DE). Τα υλικά αυτά ανήκουν στην κατηγορία των κύριων γλυκαντικών υλών (με μία ευρύτερη έννοια), και προστέθηκαν ως υποκατάστατα των ολικών στερεών γλυκαντικών υλών. Από τα αποτελέσματα διαπιστώθηκε ότι οι επιδράσεις τους στις θερμοφυσικές ιδιότητες των μιγμάτων παγωτού καθορίζουν την κρυοπροστατευτική τους δράση, με τα υλικά τα οποία επέφεραν ανύψωση της θερμοκρασίας των σημείων πήξης και υαλώδους μετάπτωσης να παρέχουν την καλύτερη δυνατή θερμοδυναμική σταθερότητα στα συστήματα παγωτού. Η χρήση συστατικών με υψηλό μοριακό βάρος (μακρομοριακά), χαμηλό ισοδύναμο δεξτρόζης, υψηλό βαθμό πολυμερισμού και διακλάδωσης, όπως οι μαλτοδεξτρίνες 12DE, και 17DE, το αμυλοσιρόπιο 22DE, η ινουλίνη και η ολιγοφρουκτόζη, συνέβαλαν στη σημαντική ανύψωση των τιμών Tf και Tg, σε σχέση με τα δείγματα που περιείχαν σακχαρόζη (από 0.5 έως 1.2°C στην περίπτωση του σημείου πήξης, και από 4 έως 5.2°C στην περίπτωση του σημείου υαλώδους μετάπτωσης), ενώ παράλληλα ενίσχυσαν τα ιξώδη των μιγμάτων παγωτού (από 8% έως 349%), βελτίωσαν την ικανότητα απόδαρσής τους (από 10.4 έως 41%), αύξησαν το χρόνο στάλαξης (έως και 138%) και ελάττωσαν το ρυθμό τήξης των δειγμάτων (από 7.1 έως 79.6%). Ικανοποιητική συμπεριφορά παρουσίασε επίσης και η προσθήκη των δισακχαριτών τρεχαλόζη και μαλτόζη, με την πρώτη να επιτυγχάνει σημαντική ανύψωση της τιμής του Tg (περίπου κατά 1°C). Αντίθετα, οι πολυόλες και η φρουκτόζη, αν και βελτίωσαν την ικανότητα απόδαρσης των μιγμάτων παγωτού και σε ορισμένες περιπτώσεις ενίσχυσαν και τα ιξώδη τους (ξυλιτόλη, σορβιτόλη), εντούτοις η κρυοπροστατευτική τους δράση χαρακτηρίστηκε ως ανεπαρκής (ταπείνωση του σημείου πήξης από 0.42°C στην περίπτωση της μαλτιτόλης έως και 2.54°C στην περίπτωση της ξυλιτόλης). Γενικά, από τα αποτελέσματα της προσθήκης των προηγούμενων συστατικών διαπιστώθηκε ότι η μείωση της μοριακής κινητικότητας του νερού, αλλά και η μείωση του ποσοστού του διαθέσιμου μη κρυσταλλωμένου νερού στα φαινόμενα διάχυσης υγρασίας από τη φάση ορού στη διεπιφάνεια που περιβάλλει τους παγοκρύσταλλους είναι οι μηχανισμοί που περιγράφουν κατά κύριο λόγο την κρυοπροστατευτική τους δράση. Παρά την ικανοποιητική κρυοπροστατευτική δράση των μακρομοριακών συστατικών, η συνεισφορά τους στην ολική αποδοχή των δειγμάτων παγωτού εμφανίστηκε ελλιπής, κυρίως λόγω της μειωμένης τους γλυκαντικής ισχύος, η οποία αντικατοπτρίζεται στην ένταση της γλυκιάς γεύσης και την ένταση και το ρυθμό απελευθέρωσης του αρώματος βανίλιας. Ο χρόνος αποθήκευσης των δειγμάτων παγωτού μείωσε το βαθμό διαφοράς μεταξύ των μακρομοριακών ενώσεων και των συστατικών μικρού μοριακού βάρους, αν και η αποτελεσματικότητά τους στον έλεγχο της ανακρυστάλλωσης δεν μεταβλήθηκε σημαντικά. Λόγω του σύνθετου τρόπου με τον οποίο αποτιμάται η ολική αποδοχή των δειγμάτων παγωτού, στην περίπτωση των συγκεκριμένων υδατανθρακικών ενώσεων, χωριστά μοντέλα πρόρρησης της ολικής αποδοχής κατασκευάστηκαν με βάση τη δομή και το μοριακό βάρος τους. Έτσι οι πολυόλες, τα απλά σάκχαρα και οι δισακχαρίτες συνεισφέρουν στην ολική αποδοχή μέσω της ενίσχυσης του αρωματικού προφίλ των δειγμάτων παγωτού, αν και επιφέρουν αύξηση της τριβής στην επιφάνεια της γλώσσας λόγω του χαμηλού ιξώδους του τήγματος, της περιορισμένης μερικής συσσωμάτωσης των λιποσφαιρίων και λόγω της παρουσίας ενός σημαντικού αριθμού ανιχνεύσιμων παγοκρύσταλλων. Αντίθετα, οι μακρομοριακές ενώσεις συνεισφέρουν στην ολική αποδοχή των δειγμάτων παγωτού μέσω της ικανότητάς τους να ελαττώνουν την τριβή, να αυξάνουν το ποσοστό κάλυψης της επιφάνειας της γλώσσας με αποσταθεροποιημένα λιποσφαίρια, και να ενισχύουν το ιξώδες του τήγματος. Στην τρίτη κατηγορία ενώσεων ανήκουν τα εναλλακτικά σάκχαρα, και οι αδιάλυτες διαιτητικές ίνες. Τα εναλλακτικά σάχκαρα (συμπύκνωμα γλεύκους, σταφιδίνη και μελάσσα σακχαροκάλαμου) προστέθηκαν σε συστήματα παγωτού σοκολάτα, λόγω της καλύτερης συμβατότητάς τους από πλευράς αρώματος και γεύσης. Αν και τα υδατικά συστήματα των εν λόγω συστατικών δεν παρουσίασαν ανυψωμένες τιμές θερμοφυσικών ιδιοτήτων σε σχέση με τη σακχαρόζη (-45.01, -46.31 και -41.8°C αντίστοιχα), εντούτοις στα συστήματα παγωτού τα Tg και Τf εμφάνισαν μία ήπια ανύψωση (από 0.28 έως 2.25°C για το Tg και από 0.31 έως 0.8°C για το Tf). Η δράση αυτή συνεπάγεται ότι η συνέργεια μεταξύ των μακρομοριακών συστατικών των συγκεκριμένων σακχάρων (κυρίως δεξτρίνες) με τις πρωτεΐνες μπορεί να επηρεάζει σημαντικά τα φαινόμενα δημιουργίας βιοπολυμερικών διαμορφώσεων στην υδατική φάση. Με βάση αυτήν την παρατήρηση διαπιστώθηκε επίσης ότι τα ιξώδη των μιγμάτων που περιείχαν τα εναλλακτικά σάκχαρα ενισχύθηκαν (από 57 έως 440%) όπως επίσης και η αντοχή των δειγμάτων παγωτού έναντι της τήξης (από 0.7 έως 30%). Σε ό,τι αφορά την παρεχόμενη κρυοπροστασία, το συμπύκνωμα γλεύκους και η σταφιδίνη εμφάνισαν παρόμοια συμπεριφορά καθόλη τη διάρκεια της αποθήκευσης, ενώ η μελάσσα εμφανίστηκε ως λιγότερο αποτελεσματική ως μέσο κρυοπροστασίας. Η ολική αποδοχή των δειγμάτων παγωτού με εναλλακτικά σάκχαρα επηρεάστηκε από το σύνθετο αρωματικό τους προφίλ, με τα δείγματα που περιείχαν συμπύκνωμα γλεύκους και σταφιδίνη να παρουσιάζουν ενισχυμένο άρωμα σοκολάτας, αυξημένη πικρή γεύση, κρεμώδη και λιπαρή υφή, καθώς και περιορισμένη υδαρότητα και τραχύτητα. Αντίθετα, η προσθήκη της μελάσσας επέφερε αύξηση της όξινης γεύσης και μείωση της κρεμώδους υφής. Για την περίπτωση των αδιάλυτων διαιτητικών ινών, διαπιστώθηκε ότι η αύξηση του σημείου υαλώδους μετάπτωσης είναι πιο έντονη στα μίγματα παγωτού και ιδιαίτερα στην περίπτωση των ινών μήλου (έως και 2°C για τις ίνες μήλου, 1.3°C για τις ίνες σιταριού και 1.4°C για τις ίνες βρώμης). Για την περίπτωση των ινών μήλου η δράση αποδόθηκε στην ασυμβατότητά της περιεχόμενης πηκτίνης με τις πρωτεΐνες της φάσης ορού, η οποία αυξάνει την τοπική συγκέντρωση των υδροκολλοειδών και μειώνει τη μοριακή κινητικότητα του νερού. Αντίθετα, στην περίπτωση των ινών σιταριού και βρώμης, η δράση αποδόθηκε στη δημιουργία κυτταρινικών και ημικυτταρινικών διαμορφώσεων, οι οποίες περιορίζουν την κινητικότητα των μορίων νερού και τη διαθεσιμότητά τους στα φαινόμενα διάχυσης υγρασίας από τη φάση ορού προς την επιφάνεια των παγοκρύσταλλων. Η ολική αποδοχή των συγκεκριμένων δειγμάτων επηρεάστηκε κατά κύριο λόγο από την κοκκομετρία τους, από την ικανότητά τους να ενισχύουν το άρωμα βανίλιας των δειγμάτων, και από την ικανότητά τους να περιορίζουν την τραχιά υφή. Επιλεγμένα συστατικά πολυσακχαριτικής – ολιγοσακχαριτικής προέλευσης ενσωματώθηκαν σε συστήματα προβιοτικού παγωτού, προκειμένου να ελεγχθεί η κρυοπροστατευτική τους δράση σε ζυμωμένα κατεψυγμένα επιδόρπια γάλακτος. dιαπιστώθηκε ότι η αποτελεσματικότητα των ολιγοσακχαριτών στο προβιοτικό παγωτό ήταν σχεδόν ταυτόσημη με εκείνη στα συμβατικά συστήματα παγωτού, ενώ αντίθετα η αποτελεσματικότητα των υδροκολλοειδών μεταβλήθηκε σημαντικά ανάλογα με τη σταθερότητά τους στις όξινες συνθήκες των συγκεκριμένων συστημάτων. Έτσι, το αλγινικό νάτριο προσδιορίστηκε ως ανεπαρκές σταθεροποιητικό σύστημα στο προβιοτικό παγωτό σε αντίθεση με την ξανθάνη και την HPMC τα οποία εμφάνισαν πολύ ικανοποιητική κρυοπροστατευτική δράση μετά από 16 εβδομάδες αποθήκευσης. Η αύξηση του ποσοστού προσθήκης γιαουρτιού από 25 σε 50% επί του συνολικού βάρους του μίγματος, επέφερε σημαντική μείωση της ποιότητας των δειγμάτων προβιοτικού παγωτού, κυρίως λόγω της ενίσχυσης του όξινου και στυφού αρώματος, και της αύξησης της τραχιάς, εύθρυπτης και πηγματώδους υφής. Η αύξηση των ολικών στερών λιπαρών γάλακτος προσδιορίστηκε ως ένας ικανοποιητικός τρόπος βελτίωσης των ποιοτικών χαρακτηριστικών των δειγμάτων προβιοτικού παγωτού. Σύμφωνα με τα PLSR μοντέλα που κατασκευάστηκαν στην περίπτωση των δειγμάτων προβιοτικού παγωτού, το έντονο όξινο και στυφό flavor στα ζυμωμένα επιδόρπια γάλακτος μπορεί να αποτελέσει ένδειξη μείωσης της ποιότητάς τους λόγω: α) της επικάλυψης της γλυκιάς γεύσης και του αρώματος βανίλιας, β) της ενίσχυσης της τραχιάς και εύθρυπτης υφής λόγω μεταβολών στα βιοπολυμερικά πλέγματα, γ) της αύξησης της αποτιμώμενης τριβής εξαιτίας της απομάκρυνσης του υμενίου από μερικώς συσσωματωμένα λιποσφαίρια στην περίπτωση της παρουσίας στυφών αρωματικών παραγόντων.

Frozen dairy desserts are foodstuffs of paramount interest due to their peculiar colloidal properties and the dynamic changes occurring during the manufacturing and storage stages. The strict control of the manufacturing processes and the proper selection of the ingredients are among the most important parameters for producing high quality ice cream and extending its shelf-life. In the present doctoral dissertation a significant number of components of carbohydrate origin (hydrocolloids, oligosaccharides, corn syrup solids, disaccharides, polyols, alternative sugar solids, maltodextrins, and dietary fiber) have been used and studied for their effects on the rheological and thermal properties of ice cream mixes, as well as overrun, instrumental hardness and sensory characteristics of frozen ice cream systems (vanilla and chocolate ice cream, probiotic ice cream). The ingredients selection criteria included their ability to control of the recrystallization phenomena, their effects on hydration and thickening during the ageing step, their participation in fat destabilization during the freezing – whipping step, their impact on freezing point and glass transition temperatures, and their effects on the development and perception of sensory characteristics. Thus, the major functional properties of the carbohydrate based components used in the herein study, include the: a) molecular weight, b) dextrose equivalent (DE), c) polymerization degree, d) branching degree, e) water binding capacity, f) mechanisms involved into the control of ice recrystallization, g) solubility, h) gel forming ability, i) interaction or interconnection with other biopolymers, and k) sweetening power. Moreover, the compatibility of the specific ingredients with the flavor – taste contributors, and their potential nutritional value and physiological action have been also taken into consideration e.g. in the case of alternative sugar solids, and dietary fiber. The particular interrelationships between instrumental and sensory characteristics in order to better understand the mechanisms involved during the perception of the quality traits of frozen dairy desserts were analyzed implementing several multivariate analysis statistical tools such as principal components analysis (PCA), cluster analysis. Discriminant analysis was performed to investigate the functional affinity of the specific ingredients based on different mechanisms involved in the mastication – perception process. Moreover, the Partial Least Squares Regression (PLSR) method was implemented to construct simplified linear predictive models based on a sensory attributes – instrumental properties data set. Considering their cryoprotective action in the particular ice cream systems, the carbohydrate based components were divided in three main categories: a) components that do not affect the thermal properties of ice creams, b) components that significantly influence the thermal properties of ice cream and c) components that affect the thermal properties through their ability to interact with the biopolymers of the serum phases. The first group of components was comprised of hydrocolloids (sodium alginate, xanthan gum, guar gum, CMC, and HPMC), which due to their high polymerization degree and low concentrations in ice cream systems they did not influence their thermal properties. Kcarrageenan was the only hydrocolloid that significantly affected the thermal properties of ice creams. Sodium alginate performed the best cryoprotective effect on ice cream samples during the 16 weeks storage period. In contrast, CMC and guar gum were ineffective to control the recrystallization phenomena. The use of kappa-carrageenan improved the quality characteristics of ice creams (creamy texture, rheological parameters, overrun) as result of its reactivity with milk proteins leading to gel formation, and its significant surface activity. Creaminess was related with the thickness of mixes, partial coalescence of fat droplets during the mastication process and the presence of biopolymer entanglements. Coarseness was related with ice crystals mean size as well as perceived friction during the mastication process. The second group of components was comprised of sugars (trehalose, maltose and fructose), polyols (xylitol, mannitol, maltitol and sorbitol), corn syrup solids (22DE and 39DE), soluble dietary fiber (Nutriose®), fructooligosaccharides, (inulin and oligofructose) and maltodextrins (12DE and 17DE). The experimental results revealed that the materials that led the elevation of freezing point and glass transition temperatures performed the best cryoprotective action. The use of macromolecular carbohydrates i.e. high polymerization and branching degree, low dextrose equivalent, high molecular weight, such as maltodextrins, corn syrup solids 22DE, fructooligosaccharides contributed to the elevation of Tf and Tg as well as the enhancement of viscosity and melting characteristics of ice creams. Trehalose and maltose proved to be adequate cryoprotectants whereas fructose and polyols failed to furnish cryoprotection in ice cream systems. The cryoprotective effect furnished by the addition the carbohydrates found to be related with their ability to inhibit the water molecules mobility and the diffusion rate of water from the bulk serum phase to the ice crystals interface. Although macromolecular carbohydrates increased the thermodynamic stability of ice creams during storage they were not adequate to enhance the flavor intensity and to control the flavor release during consumption. Storage time was an important factor that affected the functionality of the carbohydrate ingredients used. Due to the complex pattern in which consumers perceive quality in ice cream systems with different carbohydrate components, two different PLSR models were constructed considering their specific functional properties such as molecular weight, dextrose equivalent, degree of polymerization and branching. Thus, polyols and sugars contributed to the overall acceptability through their ability to enhance vanilla flavor and sweet taste, though they also favor friction as result of low in-mouth viscosity and fat destabilization. On the other hand, the macromolecular carbohydrates contributed to ice cream overall acceptability through their ability to reduce friction, to increase the tongue coverage by a thin film of partially coalesced fat droplets and to enhance in -mouth viscosity. The third group of components was comprised of alternative sugar solids and insoluble dietary fibers. The alternative sugar sources (grape juice concentrate, raisin juice concentrate and sugar cane molasses) were added in chocolate ice cream formulations due to their better flavor and taste compatibility. The addition of alternative sugar solids in ice cream systems led to a slight increase of freezing point and glass transition temperature as effect of their important content in dextrins as well as their ability to enhance viscosity and biopolymers entanglements in the serum phase. Based on this observation, the addition of alternative sugar solids improved also the melting quality of ice creams. Comparing the cryoprotection furnished by the alternative sugar solids, we observed that grape juice concentrate and raisin juice concentrate had an almost equivalent effect on ice cream formulations whereas sugar cane molasses failed to improve the texture of ice creams to the same extent. The complex flavor profile of alternative sugars was of paramount importance for the overall acceptability of ice cream systems and thus, the use of raisin juice concentrate and grape juice concentrate led to better perceived chocolate flavor, bitter aftertaste and sweet taste. Moreover, the former materials favored textural quality of ice creams. In contrast, the use of sugar cane molasses increased sourness, coarseness, brittleness and wateriness of ice creams. In the case of insoluble dietary fibers (apple, oat and wheat fiber) it was observed only a slight elevation of Tg in their aqueous solutions but a significant Tg elevation when they were incorporated in ice cream systems. The elevation of glass transition temperature caused by the addition of apple fiber was attributed to the thermodynamic incompatibility of pectin with milk proteins leading to topic concentration of polysaccharides in the serum phase and thus, to the emerging of a steric barrier against water molecules mobility in the freeze concentrated serum phase. The increase of Tg values resulted by the addition of wheat and oat fiber was found to be related with their ability to form cellulosic and hemicellulosic networks able to decrease the water molecules mobility in the aqueous unfrozen phase. The overall acceptability of the dietary fiber enriched formulations was influenced by the fiber mean size, their ability to control the flavor release and friction during consumption. Selected hydrocolloids (sodium alginate, xanthan gum, CMC, HPMC and guar gum) and oligosaccharides (maltodextrin 12DE, inulin and oligofructose) were incorporated in probiotic ice cream formulations to investigate their particular cryoprotective effects in fermented frozen dairy desserts. The cryoprotection furnished by the oligosaccharides was almost equivalent to that observed in conventional ice cream formulations. However, the furnished cryoprotection by the hydrocolloids was significantly altered resulting by the intrinsic acidic conditions of the probiotic ice cream environment. The use of xanthan and HPMC in probiotic ice cream improved its textural quality and thermodynamic stability after 16 weeks of storage, whereas sodium alginate was the poorest stabilizing system. Moreover the increase of probiotic yogurt content of ice cream formulations led to the deterioration of their texture and overall quality due to the development of sour and astringent flavor and coarse, crumbly and watery texture. According to the constructed PLSR models, the excessive sourness and astringency in fermented frozen dairy desserts may be an indication of quality loss as result of: a) masking of sweet taste and vanilla flavor, b) increase of coarseness and brittleness caused by the changes in the biopolymers matrices and c) increase of perceived friction.