冰淇淋作為一種具有誘人風(fēng)味和細(xì)膩口感的冷凍飲品，有著著廣泛的消費(fèi)群體（兒童，成年人甚至是老人）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年全球冰淇淋市場(chǎng)總市值為570億美元，并且將在2024年達(dá)到750億美元。此外，冰淇淋也有著合適的營(yíng)養(yǎng)成分（糖類，蛋白質(zhì)和脂肪）以及良好的理化性質(zhì)（偏堿性）。

隨著消費(fèi)者對(duì)健康飲食需求的增加，越來(lái)越多的功能性冰淇淋問(wèn)世，如低熱量的代糖代脂冰淇淋、益生菌冰淇淋和能滿足一些有著特殊營(yíng)養(yǎng)需求如糖尿病患者等特殊群體的功效成分冰淇淋等。

其中，益生菌冰淇淋是指添加了有益的活性微生物的冰淇淋，這些活性微生物有著改善人體腸道微生物環(huán)境、預(yù)防齲齒、改善消化等豐富的保健功效。通常情況下，益生菌冰淇淋需要在其保質(zhì)期內(nèi)保證自己的活益生菌數(shù)量在～CFU/g以上，但由于冰淇淋的生產(chǎn)過(guò)程、儲(chǔ)藏條件以及原材料的特性都可能會(huì)對(duì)益生菌造成傷害，因此需要充分考慮益生菌存活率的影響因素和采取一定的保護(hù)技術(shù)。

哪些因素能夠影響益生菌的存活率呢？

1、生產(chǎn)原料

作為冰淇淋的主要原料和益生菌存活的主要載體，乳品的種類對(duì)于益生菌存活率有著重要的影響。原料乳可以提供營(yíng)養(yǎng)配比均勻的蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物（主要是乳糖）。目前，用于制作冰淇淋的原料乳已經(jīng)不再局限于牛奶，關(guān)于以綿羊奶、山羊奶和駱駝奶等動(dòng)物奶為原料制作的冰淇淋的嘗試都在不斷開(kāi)展。除了動(dòng)物乳以外，一些植物乳也可以作為冰淇淋的原料，研究發(fā)現(xiàn)大豆冰淇淋中益生菌在冷凍后180 d內(nèi)活菌數(shù)下降趨于穩(wěn)定，這也表明豆乳是益生菌的合適載體。

冰淇淋中通常會(huì)添加一些水果作為風(fēng)味配料，這樣不僅可以改善冰淇淋的口感，也可以增加冰淇淋的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。一些水果冰淇淋如葡萄和核桃都已經(jīng)被證明對(duì)食物中的益生菌的存活率有影響。除此之外，甜味劑也是冰淇淋的重要配料，其類型和濃度也可能對(duì)益生菌存活有影響。研究發(fā)現(xiàn)，用多元醇如赤蘚糖醇、木糖醇、異麥芽酮糖醇和麥芽糖醇作為甜味劑的冰淇淋中冷凍和儲(chǔ)藏過(guò)程后益生菌數(shù)量都保持在較高的水平。

此外，冰淇淋配料中如果添加了膳食纖維或者其他益生元，同樣也可以顯著地提升冰淇淋中的益生菌的存活率。有研究對(duì)植物乳桿菌（Lactiplantibacillus plantarum）進(jìn)行了不同膳食纖維添加量的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，膳食纖維添加量最高的一組中益生菌的存活率也越高，這可能是因?yàn)樯攀忱w維可以在益生菌生長(zhǎng)過(guò)程中起到益生元的作用，并且膳食纖維本身具有一定的物理保護(hù)作用，能夠保護(hù)益生菌免受冷凍損傷和機(jī)械應(yīng)力的剪切以及在冷凍混合過(guò)程中的凍傷。

2、生產(chǎn)工藝

冰淇淋中大部分益生菌都是微氧或者厭氧的，因此氧氣的含量對(duì)于益生菌的存活率有著重要的影響。同時(shí)，在冷凍過(guò)程中氧氣會(huì)對(duì)膜脂和細(xì)胞蛋白質(zhì)造成損害。此外，如果溶解氧進(jìn)入了厭氧的益生菌細(xì)胞內(nèi)，就會(huì)導(dǎo)致毒 性含氧代謝物（如超氧陰離子）在細(xì)胞內(nèi)積累，從而降低益生菌的生存能力。由于冷凍過(guò)程中冰晶的形成，細(xì)胞在冷凍過(guò)程中所受到的傷害通常比低溫儲(chǔ)存時(shí)受到的傷害更大。

除此之外，冷凍過(guò)程中不僅形成的冰晶會(huì)對(duì)細(xì)胞膜造成機(jī)械傷害，短時(shí)間的溫度下降也會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞蛋白質(zhì)變性和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)損傷。由于冰晶的形成，液體形態(tài)的游離水會(huì)減少，從而升高細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)濃度，甚至可能會(huì)發(fā)生質(zhì)壁分離，最終導(dǎo)致細(xì)胞膜的破裂。

3、儲(chǔ)藏溫度

冰淇淋通常都需要長(zhǎng)期的低溫儲(chǔ)藏，儲(chǔ)藏過(guò)程中的低溫會(huì)抑制益生菌的生長(zhǎng)和繁殖，并且在大部分情況下冰淇淋的儲(chǔ)藏溫度都會(huì)有一定幅度上的變化。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞和細(xì)胞間隙中的晶體生長(zhǎng)也受到儲(chǔ)存期間溫度變化的影響，隨著溫度波動(dòng)幅度的增加，冰晶的生長(zhǎng)也會(huì)越大，從而對(duì)細(xì)胞的損傷也越大。

4、益生菌種類

除以上因素之外，益生菌的種類也可能會(huì)影響到最終的存活率。例如，與雙歧桿菌相比，乳桿菌對(duì)有害條件有著更高的抗性。

采用哪些技術(shù)可以保護(hù)益生菌呢？

1、微膠囊化

微膠囊技術(shù)是利用特殊材料通過(guò)乳劑、噴霧干燥、電噴霧和反乳化等微膠囊化手段，將目標(biāo)物包裹在很小的微型膠囊壁內(nèi)的一種包裝技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在保護(hù)冰淇淋中的益生菌時(shí)也同樣表現(xiàn)出良好的效果。除此之外，乳清濃縮蛋白、海藻酸鈣和魔芋葡甘聚糖水解物也可以用作冰淇淋微膠囊的壁材。

總的來(lái)說(shuō)，與游離細(xì)胞相比，微膠囊化促進(jìn)了益生菌在加工和儲(chǔ)存過(guò)程以及模擬腸道中的存活率的提高，主要是保護(hù)益生菌免受水結(jié)晶所造成的傷害，并且增加了厭氧的益生菌對(duì)氧氣的抵抗，從而起到了保護(hù)益生菌的效果。

2、冷凍保護(hù)劑

向細(xì)菌懸液中添加冷凍保護(hù)劑是最常見(jiàn)的保護(hù)手段之一。通常情況下冷凍保護(hù)劑都是水溶性的，可以降低冰的熔點(diǎn)。當(dāng)冰晶開(kāi)始形成時(shí)，益生菌會(huì)被固體冰晶擠到還沒(méi)有結(jié)冰的水溶液中，所以如果添加冷凍保護(hù)劑，那么相當(dāng)于擴(kuò)大了未結(jié)冰的部分區(qū)域，也就給了益生菌更多的生存空間，從而降低益生菌機(jī)械壓力和滲透應(yīng)力的損傷。

除了水溶性的保護(hù)劑之外，飽和單甘酯結(jié)構(gòu)乳液也可以作為冷凍保護(hù)劑。在這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的細(xì)菌可能將其自身普遍地置于單酸甘油酯晶體結(jié)構(gòu)附近的水性區(qū)域中，在那里它們可以找到一些疏水的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并且承受更小的環(huán)境壓力，從而起到保護(hù)益生菌的效果。

3、微生物固定化技術(shù)

除了微膠囊化益生菌和向冰淇淋中添加冷凍保護(hù)劑之外，微生物固定化技術(shù)也可以提升益生菌的存活率。該方法主要是將益生菌干酪乳桿菌ATCC393固定化在沙棘果中并添加到冷凍酸奶里面，經(jīng)過(guò)90 d/-18℃的低溫儲(chǔ)藏之后，益生菌存活率仍然處于較高水平。除此之外，也有研究發(fā)現(xiàn)，向冰淇淋中添加抗壞血酸，結(jié)果表明抗壞血酸可以刺激冰淇淋中嗜酸乳桿菌等益生菌的生長(zhǎng)，這也意味著一些維生素可能也具有一定的益生菌保護(hù)作用。

結(jié)束語(yǔ)

目前，冰淇淋市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，低熱量、功能化和口感好的新型益生菌冰淇淋將會(huì)成為市場(chǎng)追逐的熱點(diǎn)。然而，關(guān)于冰淇淋中益生菌的損傷機(jī)制的探究目前還停留在起步階段。

總體而言，益生菌的存活很大程度上取決于它的食品基質(zhì)，因此在益生菌冰淇淋的生產(chǎn)時(shí)應(yīng)充分考慮乳品種類和配料對(duì)益生菌存活率的影響，針對(duì)特定的益生菌菌種進(jìn)行冰淇淋配方的優(yōu)化是有必要的。大部分益生菌都是厭氧菌，因此在冷凍攪拌時(shí)應(yīng)當(dāng)控制氧氣含量，防止益生菌氧中毒。此外，在冷凍成型階段，溫度變化速度會(huì)刺激益生菌的低溫脅迫機(jī)制和導(dǎo)致冰晶形成對(duì)益生菌造成的物理?yè)p傷，因此也不能夠盲目的加快降溫速度。除此之外，在儲(chǔ)存過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡量避免溫度的大幅度波動(dòng)。

夏天的腳步越來(lái)越近了，大家都準(zhǔn)備好自己的“益生菌冰淇淋”了嘛~

作者簡(jiǎn)介：

辛夷，主要從事食品安全、食品包裝與加工管理工作。