藻蓝蛋白与藻红蛋白包埋对益生菌冰淇淋品质的协同效应

《NFS Journal》：Synergistic effects of encapsulated phycocyanin and phycoerythrin on probiotic ice cream quality

　　

在冷冻贮藏期间，Saccharomyces boulardii（布拉氏酵母）稳定性有限，且敏感的藻胆蛋白（phycobiliproteins，PBP）易降解；同时天然抗氧化成分需求增长，这给开发功能性益生菌冰淇淋带来挑战。研究人员旨在评估以壳聚糖（chitosan）包埋藻蓝蛋白（phycocyanin，PC）与藻红蛋白（phycoerythrin，PE）能否在8周冷冻贮藏中改善色素稳定性与益生菌存活率，并保持冰淇淋的理化、抗氧化、色泽、质构和感官品质。PC与PE采用2%（w/v）壳聚糖经离子凝胶化（ionic gelation）包埋后冷冻干燥。包埋色素粒径149.8 nm，ζ电位+66.5 mV，包埋效率83.37%。5个配方中，T2（老化前接种S. boulardii并添加壳聚糖包埋PC+PE）表现最佳：第8周总酚含量143 mg GAE g?1 DW（对照组86.8 mg GAE g?1 DW），色差ΔE=6.32（对照组12.67，降低约50%），益生菌活数8.08 log CFU g?1；融化速率较对照低约12%，感官可接受。FTIR（4000–400 cm?1，ATR模式）显示T4与对照差异主要为1701.9 cm?1（C=O）和1622.7 cm?1（C=C）新吸收带，证实色素保留，另见与S. boulardii活性相关的O–H位移，脂质/碳水化合物基质未变。结果表明：壳聚糖包埋PC+PE联合老化前益生菌接种可提升生物活性稳定性、益生菌存活、抗氧化与色泽稳定性，具备开发功能性益生菌冰淇淋的潜力。

《NFS Journal》刊发的该研究以螺旋藻（Spirulina platensis）与Desmonostoc alborizicum来源的PC和PE为对象。背景上，PC和PE作为天然色素与抗氧化成分易受温度、光、pH影响；冰淇淋作为冷冻益生菌载体可接受度高，但Saccharomyces boulardii（布拉氏酵母，S. boulardii）在冷冻基质中存活困难；合成抗氧化剂安全风险推动天然抗氧化配料需求。现有研究少有将PC与PE共同包埋并用于含S. boulardii益生菌冰淇淋的评价，因此研究人员开展此项工作。结论上，壳聚糖（chitosan）离子凝胶化包埋PC+PE并在老化前接种S. boulardii的T2配方，在8周冷冻贮藏中兼顾生物活性稳定、益生菌存活、色泽与抗氧化性能，具功能冰淇淋开发价值。

关键技术方法：研究人员从Alborz Herbarium的Cyanobacteria Culture Collection（藻类蓝细菌培养保藏物）获取S. platensis与D. alborizicum并培养；以磷酸盐缓冲液、冻融法提取PC与PE并用UV–Vis分光光度法按Mishra等公式定量与算纯度；以2%（w/v）chitosan经ionic gelation制备包埋粒后冻干；以FTIR（傅里叶变换红外光谱，4000–400 cm^?1，ATR模式）比较对照（C）与含菌包埋色素冰淇淋（T2/T4）的功能基团变化；设5个配方并进行8周冷冻贮藏的理化、微生物、抗氧化、色泽、质构与感官评价。

研究结果

2.1 蓝细菌菌株S. platensis与D. alborizicum培养：研究人员从CCA保藏物分离两株蓝细菌，分别用Zarrouk与Z8液体培养基培养，为后续色素提取提供生物质来源。

2.2 PC与PE色素分离提取：以离心、磷酸盐缓冲液洗涤、反复冻融、10000×g离心获PC与PE并冻干，建立敏感蛋白色素的低损伤提取流程。

2.3 PC与PE光谱、浓度与纯度测定：用250–700 nm UV–Vis吸收谱，按OD₆₂₀、OD₆₅₀、OD₅₆₂、OD₂₈₀等方程算PC、allophycocyanin（APC，别藻蓝蛋白）、PE浓度及纯度，保证投入包埋的色素质量可控。

FTIR分析：研究人员对C与T2/T4冰淇淋做ATR-FTIR，T4出现1701.9 cm^?1（C=O）与1622.7 cm^?1（C=C）新带，说明包埋色素在基质中保留；O–H位移关联S. boulardii代谢活动，脂质和碳水化合物核心矩阵未受破坏。

讨论与结论翻译：PC和PE是具抗氧化与抗菌潜力的天然着色与功能成分，但直接加入食品会因热、光、pH降解。chitosan具生物可降解、成膜、抗菌特性，ionic gelation条件温和，适合保护蛋白类PBP。乳制品中casein（酪蛋白）与chitosan相互作用可提升包埋效率与益生菌递送稳定性。研究人员指出，T2在8周冷冻贮藏中总酚最高、色差最低、S. boulardii活数达8.08 log CFU g^?1、融化率更低且感官可接受，说明壳聚糖包埋PC+PE联合老化前接种可改善bioactive（生物活性）稳定性、probiotic（益生菌）存活、antioxidant capacity（抗氧化能力）与color stability（色泽稳定性）。结论为：chitosan-encapsulated PC + PE with pre-aging probiotic inoculation improves bioactive stability, probiotic survival, antioxidant capacity, and color stability, supporting its potential for functional probiotic ice cream.（壳聚糖包埋PC+PE联合老化前益生菌接种可提升生物活性稳定性、益生菌存活、抗氧化能力与色泽稳定性，支撑其用于功能性益生菌冰淇淋的潜力。）