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

隨著消費者對健康飲食需求的增加，越來越多的功能性冰淇淋問世，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期內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過程、儲藏條件以及原材料的特性都可能會對益生菌造成傷害，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技術。

哪些因素能夠影響益生菌的存活率呢？

1、生產原料

作為冰淇淋的主要原料和益生菌存活的主要載體，乳品的種類對于益生菌存活率有著重要的影響。原料乳可以提供營養(yǎng)配比均勻的蛋白質、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不再局限于牛奶，關于以綿羊奶、山羊奶和駱駝奶等動物奶為原料制作的冰淇淋的嘗試都在不斷開展。除了動物乳以外，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。

冰淇淋中通常會添加一些水果作為風味配料，這樣不僅可以改善冰淇淋的口感，也可以增加冰淇淋的營養(yǎng)價值。一些水果冰淇淋如葡萄和核桃都已經被證明對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藏過程后益生菌數(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。有研究對植物乳桿菌（Lactiplantibacillus plantarum）進行了不同膳食纖維添加量的對比試驗，結果發(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，這可能是因為膳食纖維可以在益生菌生長過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作用，能夠保護益生菌免受冷凍損傷和機械應力的剪切以及在冷凍混合過程中的凍傷。

2、生產工藝

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

除此之外，冷凍過程中不僅形成的冰晶會對細胞膜造成機械傷害，短時間的溫度下降也會導致細胞蛋白質變性和細胞膜的結構損傷。由于冰晶的形成，液體形態(tài)的游離水會減少，從而升高細胞內物質濃度，甚至可能會發(fā)生質壁分離，最終導致細胞膜的破裂。

3、儲藏溫度

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

4、益生菌種類

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

采用哪些技術可以保護益生菌呢？

1、微膠囊化

微膠囊技術是利用特殊材料通過乳劑、噴霧干燥、電噴霧和反乳化等微膠囊化手段，將目標物包裹在很小的微型膠囊壁內的一種包裝技術。這項技術應用在保護冰淇淋中的益生菌時也同樣表現(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。

總的來說，與游離細胞相比，微膠囊化促進了益生菌在加工和儲存過程以及模擬腸道中的存活率的提高，主要是保護益生菌免受水結晶所造成的傷害，并且增加了厭氧的益生菌對氧氣的抵抗，從而起到了保護益生菌的效果。

2、冷凍保護劑

向細菌懸液中添加冷凍保護劑是最常見的保護手段之一。通常情況下冷凍保護劑都是水溶性的，可以降低冰的熔點。當冰晶開始形成時，益生菌會被固體冰晶擠到還沒有結冰的水溶液中，所以如果添加冷凍保護劑，那么相當于擴大了未結冰的部分區(qū)域，也就給了益生菌更多的生存空間，從而降低益生菌機械壓力和滲透應力的損傷。

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

3、微生物固定化技術

除了微膠囊化益生菌和向冰淇淋中添加冷凍保護劑之外，微生物固定化技術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，經過90 d/-18℃的低溫儲藏之后，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，這也意味著一些維生素可能也具有一定的益生菌保護作用。

結束語

目前，冰淇淋市場的競爭日趨激烈，低熱量、功能化和口感好的新型益生菌冰淇淋將會成為市場追逐的熱點。然而，關于冰淇淋中益生菌的損傷機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，因此在益生菌冰淇淋的生產時應充分考慮乳品種類和配料對益生菌存活率的影響，針對特定的益生菌菌種進行冰淇淋配方的優(yōu)化是有必要的。大部分益生菌都是厭氧菌，因此在冷凍攪拌時應當控制氧氣含量，防止益生菌氧中毒。此外，在冷凍成型階段，溫度變化速度會刺激益生菌的低溫脅迫機制和導致冰晶形成對益生菌造成的物理損傷，因此也不能夠盲目的加快降溫速度。除此之外，在儲存過程中應當盡量避免溫度的大幅度波動。

夏天的腳步越來越近了，大家都準備好自己的“益生菌冰淇淋”了嘛~

作者簡介：

辛夷，主要從事食品安全、食品包裝與加工管理工作。