炎炎夏日即將到來，冰淇淋的存在為燥熱的夏天提供了清涼與甜蜜。隨著人民生活水平提高，冰飲市場從五毛一根的老冰棒進(jìn)化出各式五花八門的甜筒和雪糕?！把└獯炭汀?、“茅臺冰淇淋”等相關(guān)社會(huì)熱點(diǎn)話題也是層出不窮。但別因?yàn)楸苛芙拥貧饩托】戳怂纳a(chǎn)過程，事實(shí)上，每一份口感綿密，香甜順滑的冰淇淋都要經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)與篩選才能得出配方，投入市場。

從化學(xué)的角度看，冰淇淋是一種充氣冷凍甜點(diǎn)，通常包括牛奶、脂肪、蔗糖或甜味劑、穩(wěn)定劑、乳化劑和香精等成分，是包括固、液、氣三相的復(fù)雜而又相對穩(wěn)定的膠體體系。嚴(yán)格來說，冰淇淋的結(jié)構(gòu)可以理解為脂肪球和小氣泡共同分散在水、糖、冰晶的混合物中[1]。完全融化成液體后的冰淇淋是典型的乳液體系，但冰淇淋本身并不能簡單的理解為凝固的乳液——因?yàn)樯倭丝諝狻?/p>

回想一下生活中經(jīng)歷：你有一份拿出來太久沒吃融化了的冰淇淋，放回冰箱重新凍好之后再拿出來享用時(shí)，發(fā)現(xiàn)它似乎不如原本松軟可口。這是因?yàn)橹匦吕鋬龅谋苛芤豪锸チ顺鰪S時(shí)豐富的小氣泡，這些微小氣孔的存在是冰淇淋輕盈細(xì)膩口感的關(guān)鍵，失去它們后的糕體體積會(huì)減小，也更加堅(jiān)硬。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)會(huì)影響提供味道的分子在口腔里的擴(kuò)散速度，進(jìn)而影響味道。食品領(lǐng)域里還有很多利用小氣泡來改善食物口感的例子，比如打發(fā)奶油、發(fā)面等等。一般冰淇淋中的氣泡大小在0.1mm左右，占總體積的30%-50%，太少起不到蓬松作用，太多稀釋了味道且會(huì)導(dǎo)致冰淇淋快速融化塌陷。

圖1 冰淇淋結(jié)構(gòu)示意圖（圖源參考文獻(xiàn)[1]）

對于普通的液體，大量細(xì)小氣泡的存在也就意味著大量氣液界面和顯著提高的表面能，這會(huì)導(dǎo)致體系的熱力學(xué)不穩(wěn)定，就好比一杯清水不管再怎么用力攪打，一旦停止攪拌氣泡都會(huì)快速破裂。但生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們冰淇淋中的氣泡并沒有這么不穩(wěn)定，這就要?dú)w功于冰淇淋中會(huì)自發(fā)吸附在氣液界面的組分——脂肪顆粒。這是由于脂肪/空氣界面的能量相比于脂肪/水更低，所以脂肪顆粒傾向于圍繞空氣腔排布，使得體系的吉布斯自由能最低。同時(shí)脂肪作為類固體顆粒的存在也間接增加了空氣-水界面膜的強(qiáng)度，從而可以得到穩(wěn)定的空氣腔，使得冰淇淋保持在“蓬松的奶油狀”。

除了留住小氣泡，脂肪另一大主要作用是為冰淇淋提供風(fēng)味和柔軟的口感，冰淇淋中的脂肪一般都來自于牛奶（或者奶油），優(yōu)質(zhì)冰淇淋中的脂肪含量可高達(dá)20%，標(biāo)注了“減脂”或“低脂”的商品中脂肪含量會(huì)低一些，但這會(huì)使得它們相對沒那么好吃（而且生產(chǎn)成本也更低）。不管油多油少，如何使其均勻的分散在水作為連續(xù)相的體系中都是需要特別關(guān)注的問題。由于油水界面能的存在，分散的脂肪會(huì)趨向于聚并，導(dǎo)致冰淇淋分相或不均勻，無法保證商品的質(zhì)量穩(wěn)定性。很多食品生產(chǎn)過程中其實(shí)都有這個(gè)問題，比如沙拉醬、飲用奶制品、椰奶等等，它們的解決手段也都是一樣——使用食品表面活性劑作為乳化劑。對于含牛奶量高的體系，牛奶中的蛋白質(zhì)已經(jīng)足夠作為乳化劑，可以考慮不再額外添加。雖然牛奶蛋白并不符合傳統(tǒng)上對表面活性劑的定義（長度大于八的碳鏈加極性頭基），但因?yàn)榈鞍淄瑫r(shí)具有極性和非極性的面，可以吸附在脂肪顆粒表面形成包覆層，所以實(shí)際上確實(shí)有不錯(cuò)的乳化能力。排布在脂肪顆粒表面的蛋白會(huì)自發(fā)疏水面向內(nèi)，親水基朝外，使得使得原本疏水的脂肪小球變成相對親水的蛋白小球，從而穩(wěn)定分散在水相中；同時(shí)蛋白膜阻礙脂肪滴直接互相接觸，有很強(qiáng)的防聚并作用。

對于牛奶來說，這種抗聚結(jié)作用越強(qiáng)越好，但對冰淇淋則不盡然。畢竟脂肪顆粒需要圍繞在氣泡周圍截留空氣，所以仍需要保留一定的團(tuán)聚能力。在冰淇淋制作過程中，一般通過加入別種乳化劑的方法來中和牛奶蛋白過強(qiáng)的抗聚結(jié)能力，其中最常用的是卵磷脂。卵磷脂的主要來源之一就是蛋黃，這也是為什么家庭自制冰淇淋總少不了牛奶和蛋黃這兩大材料。卵磷脂的結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)親油長碳鏈和一個(gè)磷酸膽堿親水頭基，兩根碳鏈分別插入不同脂肪顆粒就可以起到幫助團(tuán)聚的作用，把氣泡牢牢包裹在脂肪顆粒中，增加了冰淇淋的可塑性，防止垮塌。

除了上述幾種，冰淇淋的最后一種主要結(jié)構(gòu)組成部分是蔗糖。溫度降低時(shí)人的味覺細(xì)胞會(huì)更不靈敏，所以冰淇淋需要添加更多的蔗糖以達(dá)到讓人滿意的甜度，這使得冰淇淋中的蔗糖含量可高達(dá)15%[2]。除了口味，糖也是冰淇淋固形物的重要組成部分，可以增加冰淇淋漿料中水相的黏度，減少脂肪顆粒的碰撞，幫助保持乳液穩(wěn)定。同時(shí)，由于溶液依數(shù)性，高蔗糖濃度的水溶液的凝固點(diǎn)下降，使得冰淇淋在凍凝時(shí)形成的大量細(xì)小的冰晶顆粒，保證細(xì)膩的口感。正是因?yàn)檎崽蔷哂腥绱硕喾N的作用，食品工業(yè)才一直很難找到一種完美的蔗糖替代品來取代其在冰淇淋中的地位，目前大部分減糖冰淇淋仍然有實(shí)際甜度不足、硬度較高、融化速率和黏度不理想等缺點(diǎn)[3]。所以雖然減糖減脂的健康口號一直喊的很響，但在冰淇淋領(lǐng)域其實(shí)并不很流行。畢竟冰淇淋是只在夏天出現(xiàn)的消遣食品，美味好吃也就足夠了，認(rèn)真想減肥還是控制主食更靠譜。

以小見大，見微知著，即使是生活中司空見慣的冰淇淋，其各組分之間的調(diào)配平衡也蘊(yùn)含著復(fù)雜的化學(xué)知識。掌握這些知識雖然不能讓超市里的冰淇淋降價(jià)，但至少面對商家花里胡哨的噱頭宣傳能明白是怎么回事，知道為什么掏錢，少交 “智商稅”。

參考文獻(xiàn)：

[1]Brian, Rohrig. Ice,Cream. and Chemistry[J]. ChemMatters, 2014, 32(1):6-9.

[2]高博洋,夏熠珣,鐘芳.填充劑對減糖冰淇淋質(zhì)構(gòu)特性的影響[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2023,42(03):64-73.

[3] Kijroongrojana K . Qualities and sensory characteristics of coconut milk ice cream containing different low glycemic index (GI) sweetener blends[J]. International medical journal: IMJ, 2015, 22(3).

來源: 科普中國高校行之“人與自然和諧共生”

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