冰淇淋作为一种具有诱人风味和细腻口感的冷冻饮品，有着着广泛的消费群体（儿童，成年人甚至是老人）。据统计，2017年全球冰淇淋市场总市值为570亿美元，并且将在2024年达到750亿美元。此外，冰淇淋也有着合适的营养成分（糖类，蛋白质和脂肪）以及良好的理化性质（偏碱性）。
随着消费者对健康饮食需求的增加，越来越多的功能性冰淇淋问世，如低热量的代糖代脂冰淇淋、益生菌冰淇淋和能满足一些有着特殊营养需求如糖尿病患者等特殊群体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，这些活性微生物有着改善人体肠道微生物环境、预防龋齿、改善消化等丰富的保健功效。通常情况下，益生菌冰淇淋需要在其保质期内保证自己的活益生菌数量在～CFU/g以上，但由于冰淇淋的生产过程、储藏条件以及原材料的特性都可能会对益生菌造成伤害，因此需要充分考虑益生菌存活率的影响因素和采取一定的保护技术。
益生菌冰淇淋
哪些因素能够影响益生菌的存活率呢？
1、生产原料
作为冰淇淋的主要原料和益生菌存活的主要载体，乳品的种类对于益生菌存活率有着重要的影响。原料乳可以提供营养配比均匀的蛋白质、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经不再局限于牛奶，关于以绵羊奶、山羊奶和骆驼奶等动物奶为原料制作的冰淇淋的尝试都在不断开展。除了动物乳以外，一些植物乳也可以作为冰淇淋的原料，研究发现大豆冰淇淋中益生菌在冷冻后180 d内活菌数下降趋于稳定，这也表明豆乳是益生菌的合适载体。
冰淇淋中通常会添加一些水果作为风味配料，这样不仅可以改善冰淇淋的口感，也可以增加冰淇淋的营养价值。一些水果冰淇淋如葡萄和核桃都已经被证明对食物中的益生菌的存活率有影响。除此之外，甜味剂也是冰淇淋的重要配料，其类型和浓度也可能对益生菌存活有影响。研究发现，用多元醇如赤藓糖醇、木糖醇、异麦芽酮糖醇和麦芽糖醇作为甜味剂的冰淇淋中冷冻和储藏过程后益生菌数量都保持在较高的水平。
此外，冰淇淋配料中如果添加了膳食纤维或者其他益生元，同样也可以显著地提升冰淇淋中的益生菌的存活率。有研究对植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）进行了不同膳食纤维添加量的对比试验，结果发现，膳食纤维添加量最高的一组中益生菌的存活率也越高，这可能是因为膳食纤维可以在益生菌生长过程中起到益生元的作用，并且膳食纤维本身具有一定的物理保护作用，能够保护益生菌免受冷冻损伤和机械应力的剪切以及在冷冻混合过程中的冻伤。
2、生产工艺
冰淇淋中大部分益生菌都是微氧或者厌氧的，因此氧气的含量对于益生菌的存活率有着重要的影响。同时，在冷冻过程中氧气会对膜脂和细胞蛋白质造成损害。此外，如果溶解氧进入了厌氧的益生菌细胞内，就会导致毒性含氧代谢物（如超氧阴离子）在细胞内积累，从而降低益生菌的生存能力。由于冷冻过程中冰晶的形成，细胞在冷冻过程中所受到的伤害通常比低温储存时受到的伤害更大。
除此之外，冷冻过程中不仅形成的冰晶会对细胞膜造成机械伤害，短时间的温度下降也会导致细胞蛋白质变性和细胞膜的结构损伤。由于冰晶的形成，液体形态的游离水会减少，从而升高细胞内物质浓度，甚至可能会发生质壁分离，最终导致细胞膜的破裂。
3、储藏温度
冰淇淋通常都需要长期的低温储藏，储藏过程中的低温会抑制益生菌的生长和繁殖，并且在大部分情况下冰淇淋的储藏温度都会有一定幅度上的变化。研究发现，细胞和细胞间隙中的晶体生长也受到储存期间温度变化的影响，随着温度波动幅度的增加，冰晶的生长也会越大，从而对细胞的损伤也越大。
4、益生菌种类
除以上因素之外，益生菌的种类也可能会影响到最终的存活率。例如，与双歧杆菌相比，乳杆菌对有害条件有着更高的抗性。
益生菌冰淇淋
微胶囊技术是利用特殊材料通过乳剂、喷雾干燥、电喷雾和反乳化等微胶囊化手段，将目标物包裹在很小的微型胶囊壁内的一种包装技术。这项技术应用在保护冰淇淋中的益生菌时也同样表现出良好的效果。除此之外，乳清浓缩蛋白、海藻酸钙和魔芋葡甘聚糖水解物也可以用作冰淇淋微胶囊的壁材。
总的来说，与游离细胞相比，微胶囊化促进了益生菌在加工和储存过程以及模拟肠道中的存活率的提高，主要是保护益生菌免受水结晶所造成的伤害，并且增加了厌氧的益生菌对氧气的抵抗，从而起到了保护益生菌的效果。
2、冷冻保护剂
向细菌悬液中添加冷冻保护剂是最常见的保护手段之一。通常情况下冷冻保护剂都是水溶性的，可以降低冰的熔点。当冰晶开始形成时，益生菌会被固体冰晶挤到还没有结冰的水溶液中，所以如果添加冷冻保护剂，那么相当于扩大了未结冰的部分区域，也就给了益生菌更多的生存空间，从而降低益生菌机械压力和渗透应力的损伤。
除了水溶性的保护剂之外，饱和单甘酯结构乳液也可以作为冷冻保护剂。在这种复杂结构中的细菌可能将其自身普遍地置于单酸甘油酯晶体结构附近的水性区域中，在那里它们可以找到一些疏水的营养物质并且承受更小的环境压力，从而起到保护益生菌的效果。
3、微生物固定化技术
除了微胶囊化益生菌和向冰淇淋中添加冷冻保护剂之外，微生物固定化技术也可以提升益生菌的存活率。该方法主要是将益生菌干酪乳杆菌ATCC393固定化在沙棘果中并添加到冷冻酸奶里面，经过90 d/-18℃的低温储藏之后，益生菌存活率仍然处于较高水平。除此之外，也有研究发现，向冰淇淋中添加抗坏血酸，结果表明抗坏血酸可以刺激冰淇淋中嗜酸乳杆菌等益生菌的生长，这也意味着一些维生素可能也具有一定的益生菌保护作用。
总体而言，益生菌的存活很大程度上取决于它的食品基质，因此在益生菌冰淇淋的生产时应充分考虑乳品种类和配料对益生菌存活率的影响，针对特定的益生菌菌种进行冰淇淋配方的优化是有必要的。大部分益生菌都是厌氧菌，因此在冷冻搅拌时应当控制氧气含量，防止益生菌氧中毒。此外，在冷冻成型阶段，温度变化速度会刺激益生菌的低温胁迫机制和导致冰晶形成对益生菌造成的物理损伤，因此也不能够盲目的加快降温速度。除此之外，在储存过程中应当尽量避免温度的大幅度波动。
夏天的脚步越来越近了，大家都准备好自己的“益生菌冰淇淋”了嘛~