你能想象，冰激凌的制作和礦石的形成過程、動植物抗寒的原理，甚至森林再生的規(guī)律，都有千絲萬縷的聯(lián)系嗎？

冰激凌是冰晶、奶油和空氣的奇妙組合，甜膩而清爽，軟糯又潤滑。其中水占據(jù)了冰激凌總質(zhì)量的60%～72%，它們以小冰晶的形式存在。除此之外，8%～10%是美味的油脂，25%～50%則是空氣。

冰晶尺寸是決定冰激凌口感的關(guān)鍵因素。如果冰晶太大，冰激凌會直接變成冰沙，再大的話，就會像嚼冰碴兒一樣，只有小到血細(xì)胞尺寸的幾微米的小冰晶，才能產(chǎn)生絲滑的口感。

那么，需要什么樣的條件，才能讓水凝固成小冰晶呢？

如果在顯微鏡下觀察冰激凌的微觀結(jié)構(gòu)，會發(fā)現(xiàn)它和地球巖漿冷卻形成的一塊花崗巖沒有太大區(qū)別。熾熱的巖漿來到地表時(shí)冷卻速度越快，巖石中礦物晶體的尺寸就越小。所以，要得到微小的冰晶，也可以用快速冷卻的方法。

傳統(tǒng)方法制作的冰激凌，冰晶只能達(dá)到幾微米的量級，而用－196℃的液氮制造冰激凌，其內(nèi)部的冰晶可以達(dá)到納米級別。難怪家里的冰箱只能凍出大塊的冰棍。

如果沒有液氮，就不能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的冰激凌了嗎？當(dāng)然不是。獲得微小冰晶的方法不止一種。

在冰激凌的生產(chǎn)工藝中，第一個步驟叫動態(tài)冷凍，也就是邊攪拌邊冷凍。在這個過程中，冰晶會不停地聚集在攪拌器內(nèi)壁，攪拌器要迅速把內(nèi)壁的冰晶刮下來，和其他冰激凌攪拌到一起——兩次刮削的時(shí)間間隔非常短，只有0.1秒。如此迅速地操作可以防止冰晶一直生長。

不僅如此，刮下來的冰晶被打散之后還可以成為新的晶核，供其他水分子附著在上面長出更多冰晶。這樣一來，冰激凌中的晶核數(shù)量不斷增加，而水分子的數(shù)量不斷減少，大量的晶核競爭有限的水分子，結(jié)果就是，每一個晶核都沒有機(jī)會長大成冰碴兒了。

這個過程和森林再生的原理非常相似。當(dāng)森林遭到外部力量侵襲，比如人類的砍伐活動、一場大的野火，或者颶風(fēng)等自然災(zāi)害，很多樹木會消失不見，留下空缺，新的小樹苗會長出來。但一小片土地能夠提供的資源有限，第二茬樹苗的生長速度會非常慢，就像刮下來的冰晶一樣很難長大。只有強(qiáng)壯的樹苗才能長成大樹。

很多生活在兩極和高海拔地區(qū)的魚類、昆蟲和植物，可以生活在溫度低于0℃的寒冷環(huán)境中，并保持體液不結(jié)冰。這是因?yàn)椋鼈兊捏w內(nèi)含有一種抗凍蛋白，可以吸附到冰核表面，阻止水分子聚過來，冰晶就無法繼續(xù)生長，生物體也得以避免低溫下細(xì)胞損傷甚至死亡的厄運(yùn)。

抗凍蛋白最初是在極地冰水中的魚類身上發(fā)現(xiàn)的，后來，人們可以在實(shí)驗(yàn)室中用基因編輯酵母來合成。如今，抗凍蛋白作為食品添加劑被放入冰激凌，以抑制冰激凌的重結(jié)晶，從而讓我們在超市的冰柜中也能買到冰激凌。

冰激凌的主要成分除了水，還有奶油、牛奶中的油脂。我們知道，油和水是無法相互溶解的，即使混到一起也會很快分層，所以火鍋的表面總是漂浮著一層厚厚的油脂。冰激凌中的水和油脂卻混合得如此完美。

不妨看看冰激凌的微觀結(jié)構(gòu)。

大家可能都熟悉拌沙拉常用的油醋汁。油醋汁一般由三分油和一分醋組成，油和醋原本不相容，但放在一起瘋狂攪拌，油最終會分解成微小的球形油滴，均勻分散到醋中，形成乳濁液。

乳濁液是兩種不相容液體形成的均勻混合物，大多數(shù)不穩(wěn)定，放置久了兩種液體還是會分層，恢復(fù)到更簡單、更有組織的結(jié)構(gòu)。但也存在穩(wěn)定的乳濁液，比如牛奶和椰漿，無論等待多久，它們始終可以保持混合狀態(tài)。這是因?yàn)榕Ｄ讨泻刑烊蝗榛鞍?，這些蛋白的分子結(jié)構(gòu)一頭親水、一頭親油，可以降低油和水之間的表面張力，將一個個小油滴包裹在里面，使它們難以聚集，結(jié)果看起來就是油溶在水里了。

不過光靠牛奶中自帶的天然乳化蛋白，還不足以讓冰激凌保持長時(shí)間穩(wěn)定。一般來說，制作冰激凌時(shí)還要額外加入卵磷脂、酪蛋白等乳化劑，來幫助冰激凌中的水和油脂更穩(wěn)定地保持乳濁液狀態(tài)。

卵磷脂不光是優(yōu)秀的乳化劑，也是一種起泡劑。說到這里，還要提到冰激凌中的另一種主要成分——空氣。

冰激凌中空氣的體積通?？蛇_(dá)25%～50%，這樣才會有蓬松的口感。和乳化劑的原理類似，起泡劑也可以降低液體的表面張力，讓空氣更容易被液體包裹起來，就像加了肥皂水才能吹出肥皂泡一樣。所以，冰激凌中的氣泡其實(shí)就像一大群被冷凍起來的微小肥皂泡。

或許，我們也可以說，一支冰激凌中存在著一個宇宙。

（恒星摘自微信公眾號“十點(diǎn)科學(xué)”，視覺中國供圖）