高活性益生菌冰淇淋加工技術研究進展

（北京工商大學北京食品營養與人類健康高精尖創新中心，北京100048）

高活性益生菌冰淇淋加工技術研究進展

趙雯，張健，曹永強，楊貞耐

（北京工商大學北京食品營養與人類健康高精尖創新中心，北京100048）

綜述了益生菌在冰淇淋加工生產過程中機械、滲透和冷凍等各種脅迫因素對菌株造成的損傷，并從益生菌菌株的篩選與馴化、冰淇淋原輔料的組成、益生菌活性保護、生物技術及組學方法的應用等方面概述了有關提高冰淇淋中益生菌活性的最新研究進展，旨為獲得高活性益生菌冰淇淋提供技術參考。

益生菌；冰淇淋；活性；保護策略

0 引言

益生菌是指攝取一定劑量后對宿主健康有促進作用的活性微生物[1]。保持益生菌活性，提高其在人體腸道中的定植能力是益生菌制品發揮益生特性的重要前提。相對于其他益生菌制品而言，冰淇淋具有更加嚴格的低溫儲藏要求以及靈活的配料選擇，有助于增強菌株活力。但其生產加工的各個環節（發酵劑的制備、老化和凝凍過程、運輸儲藏等）都不可避免的會造成菌體損傷。

本文從益生菌菌株的篩選與馴化、冰淇淋原輔料的組成、益生菌活性保護等方面探討改進冰淇淋生產加工過程，并對生物技術及組學方法調控菌株生理特性的最新研究進展進行了綜述，以期為提高冰淇淋生產加工過程中益生菌的活性，改善產品的功能性提供理論支撐。

1 優良菌株的篩選與馴化

為保證冰淇淋中益生菌的活性，減除其在生產過程中遇到的問題，篩選得到具有較強的抗凍菌株并使其在加工過程中生長和存活達到最佳至關重要。為了篩選益生特性良好的菌株，許多低溫環境如冷水魚腸道、冬季發酵泡菜、深海藻類等都可以作為菌株的來源[2-5]。這些菌株經過長期的自然選擇，具備穩定而強健結構、機能和基因序列，因而可以耐受冰淇淋中低溫、高滲的基質環境。此外，一些常見的食品基質如臭豆腐、酸面團、酒糟等還可以獲得耐受腸道環境脅迫、具有良好益生功能的益生菌菌株。Zheng等[6]從發酵的麥麩面團中篩選出了幾株耐酸、耐膽鹽、抗菌活性強的乳酸菌，這些菌株可降解鈣和植酸鈉鹽，促進牛乳中的鈣離子以及其他微量元素在體內的消化吸收。Bautista[7]也從發酵橄欖油中篩選耐受腸道脅迫且具有高蛋白水解能力的植物乳桿菌。

研究表明，益生菌在處于脅迫條件下，會通過產生應激蛋白、適應蛋白等差異蛋白調節細胞膜結構中脂肪酸組成比例、合成或者攝入相容性溶質這三種主要的方式來提高自身對環境脅迫的抗性。在此基礎上可利用高鹽、低pH、低溫等脅迫方式對益生菌進行預處理，通過適應性馴化獲得耐受脅迫的突變體[8]。De Urraza[9]在冷凍干燥之前經幾次凍融循環處理增加了保加利亞乳桿菌的活性和低溫耐受性。Nag[10]用流化床干燥技術輔助壓力適應性進化干酪乳桿菌，其活力較未經脅迫的菌株高0.83 log cfu/g。Ergin[11]分別采用低溫（4℃）和高溫（45℃）兩種方式對對嗜酸乳桿菌進行適應性傳代培養，由發生適應性改變的菌株制得的冰淇淋活菌數有一個對數級的上升，在90 d冷藏過程中活菌數基本保持穩定。

代謝組學研究表明，乳酸菌肽聚糖和胞外多糖合成共用相同的代謝途徑，利用四環素誘導可以通過阻礙肽聚糖的合成來提高胞外多糖產量，胞外多糖可以保護菌體并且具有良好的益生特性[12]。此外，乳酸菌在非最適條件下也會產生一些交叉反應的保護機制，一種脅迫處理可激發菌體產生與其無關的耐受反應。其主要機理是菌體在經受不同的脅迫（饑餓脅迫、冷脅迫、熱脅迫和氧脅迫等）處理時，都會誘導共同的基因如dnak操縱子，GroES，F0F1-ATPase等發生超表達。Li[13]研究表明分解代謝調控蛋白CcpA的表達與嗜酸乳桿菌和保加利亞乳桿菌的生長速度以及對于酸、熱、冷等環境脅迫的耐受性均有相關性。Zhang等[14]發現酸脅迫不僅提高了植物乳桿菌的耐酸性，也可以緩解其所受到的氧化損傷。Nguyen等[15]發現熱脅迫處理可以促進胞外多糖生成進而提高菌株冷凍干燥后的活力。Ferrando[16]對三株植物乳桿菌進行熱處理，其在高溫、高滲、氧氣脅迫條件下的存活率均有所提高。

2 冰淇淋原輔料組成對益生菌活性的影響

冰淇淋的漿料主要由蛋白質、脂肪、糖及其他添加劑組成，它們是冰淇淋中益生菌的主要營養來源，其組成和配比會直接影響益生菌活性。因此，選擇適宜的漿料，優化最佳配比對于提高益生菌活性尤為重要。

當前，市售冰淇淋的奶源主要以牛乳為主，然而，由于牛乳蛋白的水解能力相對較差，并不能完全提供乳酸菌生長所需的游離氨基酸和多肽類物質，于是人們開始關注與其營養成分相似的羊乳。研究表明，羊乳中含有較多的氨基酸、多胺和低聚糖類物質，可直接參與細胞代謝，為菌體生長供給營養物質，因此有利于提高菌株活性[17-19]。Silva[20]利用雙歧桿菌發酵羊奶制成酸奶冰淇淋，-18℃冷藏120 d時菌株存活率仍高達為84.7%。Senaka等[21]在羊奶中加入三株益生菌進行發酵制成巧克力風味冰淇淋，在-20℃冷藏24周后活菌數為107～108cfu/g。牦牛乳、駝乳、馬乳、驢乳等亦可作為冰淇淋的奶源。此類乳基發酵制品歷史悠久，而在現代食品工業卻鮮有涉及。牦牛乳中含有較為豐富的共軛亞油酸可以與細胞表面膜脂成分相互作用，減少膜損傷。駝乳和馬乳中均富含牛乳中缺乏的具有氧清除能力的鐵傳遞蛋白和溶解酵素，可以緩解乳酸菌生長受到的氧化損傷，提高菌株的存活率。以豆乳為代表的植物源蛋白具有低致敏性和低成本性，在發酵過程中可以快速分解生成大量游離氨基酸和低分子量肽，促進乳酸菌生長和增酸[22-24]。Homayouni[25]利用副干酪乳桿菌發酵豆乳制成冰淇淋，經一段時間冷藏后其活菌數未出現大幅下降。植源蛋白為原料不僅可以保持較好的益生菌活性，還可以提高其對胃酸和膽鹽的耐受性。Aboulfazli[26]將豆乳和椰汁分別與牛乳混合，制得了兼具高活性和良好口感的益生菌冰淇淋。

脂肪/糖、總固體/水(SNF)是冰淇淋漿料組成的兩個重要的平衡參數，在保證冰淇淋感官的同時也影響益生菌的活性。脂肪成分可賦予冰淇淋香甜順滑的口感，還能與細胞膜相互作用，充當菌體的緩沖機制。糖含量調節冰淇淋口味，但是含量過高會形成高滲環境，導致菌體失水死亡。總固體/水與冰晶的形成和形態直接相關。低SNF值會促進冰晶的生長并且發生聚集，形成大冰晶，影響菌活性，而高SNF值會造成產品口感發生劣變。向冰淇淋中添加果蔬汁、果肉、巧克力等配料也對益生菌的活性和益生特性存在一定的影響。果蔬汁、果肉等成分可有效調節產品酸度，提供維生素和微量元素，增進益生菌活力[27]。巧克力中的可可脂成分可以在菌體周圍形成保護層膜，進入腸道后被脂肪酶降解，定向釋放乳酸菌，發揮其對宿主健康的調節作用[28]。Champagne[29]發現將巧克力加入到發酵冰淇淋后，其益生菌活性增加了5～10倍。由于酸奶、干酪等基質普遍不含有這些額外成分，也使得冰淇淋成為益生菌載體的更優選擇。此外，研究發現，抗凍蛋白（ISP）具有修飾冰晶形態和抑制重結晶的雙重效應，將其直接作為配料可減少胞內冰晶和胞外冰晶對菌株造成的傷害。賈春利等[30]從女貞樹葉中提取得到的植物冰結構蛋白可減少酵母細胞在低溫環境下胞內冰晶的形成量。利用基因工程技術在乳酸菌體內，對冰結構蛋白進行表達也是近些年探究的熱點。

3 冰淇淋中益生菌活性的保護

不同菌株間的協同作用及向培養基中添加保護劑可顯著改善冰淇淋中益生菌的活性。研究表明在酸奶基質中保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌具有良好的共生作用。其中，嗜熱鏈球菌可以合成谷胱甘肽、乳酸等物質不僅可減少酸脅迫對二者的損傷，還可促進保加利亞乳桿菌生長。同時，保加利亞乳桿菌可以合成足夠數量的氨基酸供其與嗜熱鏈球菌共同利用[31]。進一步研究發現，此兩種菌株會利用乳蛋白中不同類型的多肽，進而增加生長環境中的相對多肽濃度，提高多肽類物質被細胞利用的效率[32]。Meira[33]利用嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌共同發酵制得山羊奶奶酪，在儲藏過程中其活菌數量顯著高于單株菌發酵的產品。此外乳酸菌的代謝產物對菌株的生長也存在促進作用。呂存女[34]根據酪酸梭菌發酵過程中生成的乳酸菌素、嘌呤類物質以及嘌呤的前體物質可以被雙歧桿菌所利用并提高其拮抗特性，成功研制了高活力的雙歧桿菌活菌制劑。

菌體生長和增殖過程中需要多種復雜精密的營養成分和生長因子協同作用，不同生長因子的添加可以改變菌體數量和形態，進而影響其生長和生理特性。Deibel[35]指出當培養基中缺乏VB12時，會誘導乳酸菌由棒狀向纖維狀轉變，膜表面積增大，從而擴大了受冰晶傷害的面積，導致菌株的活力下降。Senz[36]研究表明培養基中加入鈣離子會誘導嗜酸乳桿菌NCFM由纖維狀向桿狀轉變，同時激活N-脫氧核苷轉移酶活性，進而提高菌株在冷凍條件及低溫冷藏時的活性。Nadal[37]研究也同樣表明在乳酸菌的培養過程中加入Mn2+和血紅素后可以提高乳酸菌和厭氧菌抗氧脅迫能力。氧清除劑類物質如抗壞血酸和半胱氨酸等還能夠消耗環境氧，減少羥自由基在菌體內的過量積累降低氧化損傷。

利用海藻酸鹽、乳清蛋白、果膠、菊粉等對乳酸菌進行微膠囊化的處理也是保持冰淇淋中菌種活力的有效技術手段。一方面，微膠囊化處理可減少噬菌體和其他不利因素對有益菌的損傷，增加冷凍干燥、冷凍、儲藏過程中菌種的存活率；另一方面包埋的壁材可以與細胞相結合，控制其在機體內的靶向釋放，進入機體后進一步被消化酶消化產生活性肽類物質，供給菌株生長所需的營養成分。Holkem[38]采用內源乳化離子凝膠法包埋雙歧桿菌，提高了其在冷凍干燥下的存活率和在體內的控釋能力。

新型益生元的開發為冰淇淋中益生菌的活性的提高奠定了基礎。菊粉、低聚果糖、蛋白水解物等益生元類功能性強化新配料可顯著影響冰淇淋中益生菌活性[39-43]。它們一方面可以作為能源物質促進菌體生長，另一方面還可使益生菌在體內的定點釋放，使其高效地發揮其益生功能[44，45]，Huang等[46]向培養基中添加了20%～30%的甜乳清粉分別培養德式乳桿菌BL23和費氏丙酸桿菌ITG P20，噴霧干燥后菌株的活性和存活率不但沒有因為高滲透脅迫而下降，反而均有所上升。Osman Sagdic等[47]將鞣花酸、沒食子酸、石榴皮提取物、以及薄荷精油分別加入冰淇淋中，冷藏60 d德式乳桿菌活菌數可穩定地維持在7.21 log cfu/g。濕杏仁粉和谷物中的葡聚糖也被證明是很好的提高雙歧桿菌活力的益生元類物質[48,49]。另外，傳統中草藥中枸杞多糖、人參多糖等作為新的益生元來源也在不斷地被開發出來。

將新型的益生元和微膠囊技術結合，可以更好地提高冰淇淋中益生菌活性。Cheow[50]利用蠟質玉米淀粉包埋鼠李糖乳桿菌，提高了其在冷凍干燥條件下的耐受性和儲藏過程中的生物量。Chaikham[51]將多種不同的泰國香草提取物分別加到包埋壁材中制成乳酸菌發酵劑用于酸奶發酵，產品在不同的時間段內其活菌數均有所上升。Eratte[52]將w-3型油脂加入包埋壁材，提高了乳酸菌的抗氧化能力和發酵活力。王森等[53-55]均表明結合益生元后的微膠囊化處理可以提高菌株存活率并且改善終產品的質構和口感。

在冰淇淋加工、運輸和儲藏過程中，菌種活力和益生性也會發生改變[56]。高壓均質會促使乳蛋白、脂肪水解，釋放自由脂肪酸有利于益生菌的生長。高壓也會誘導乳酸菌產生酸脅迫和膽鹽脅迫耐受，改變細菌細胞壁組成，增強其與小腸腸道的黏附作用[56,57]。Burns[56]等通過優化均質過程參數，成功減小了冰淇淋儲藏過程中活菌數的下降幅度。武海峰[58]對不同老化時間、攪打速率進行優化，冰淇淋中的活菌數上升并且可以保持穩定。包裝材料產生的氧氣滲透會對益生菌活性產生不利影響。玻璃容器可以抑制氧氣滲透，有益于菌株存活，但其密閉環境容易誘導發酵制品產生后酸化[59]。但有趣的是研究發現不同的包裝材料帶來的影響與菌株的需氧類型之間并無關聯[60]。研究表明嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌和德式乳桿菌在低溫儲藏期間的活力并未受包裝材料的不同所影響。可能是由于儲藏溫度對菌種活力的影響要大于包裝材料[61]。在冰淇淋冷凍儲藏過程中，即便包裝材料帶來氧氣脅迫，但是低溫儲藏可能會降低菌株的生化反應進而降低了包裝材料帶來的不利影響。因此選用聚丙烯、聚乙烯等高分子材料既不會影響最終產品中菌株活力也可以降低成本。儲藏過程中溫度上下浮動會導致胞內冰晶形成以及重結晶效應，使得益生菌細胞破裂，降低其活性，因此應盡量保證恒溫儲藏[62]。

4 生物技術及組學方法改進益生菌活性

利用現代基因工程、組學技術、生物信息學等科研手段與先進的計算機技術相結合，對菌株進行改造，可以快速、高效地獲得理想型菌株。鳥槍法、基因重排、全基因組修飾、多重自動化工程等都是常見的生物改造技術。鳥槍法是將目的DNA隨機地處理成大小不同的片段，再將這些片段的序列連接起來的測序方法。可高通量誘變得到更多突變體，突變體中的目標產物的代謝途徑被放大或代謝旁路受到抑制進而提高目標物質產量。基因重排是根據原生質體融合原理，將兩種不同表現型的細胞進行融合，有效地減少了無關的突變物質積累對菌株產生的有害影響。NICE系統是對革蘭氏陽性菌進行基因修飾的最適方法之一。吳重德等[63]人利用NICE系統，在L.lac?tis NZ9000中成功表達了RecO蛋白，與原始菌株對比，在酸脅迫、鹽脅迫和氧脅迫條件下生物量分別提高了22.03%、37.04%和19.37%。pORI系統也常應用于該技術，將食品級marker與pORI系統相結合已成功用于乳酸菌的基因改造[64]。Betoret等[65]利用全基因組修飾技術，以寡聚核苷酸作為引物使得異源基因在菌體內有效表達，改善了乳酸菌的耐酸性的同時還增加了其胞外多糖產量。

自從2001年第一株乳酸菌L.lactis ssp.lactis IL1403測序完成以來，利用基因工程技術對野生菌和突變菌的差異分析，獲得耐脅迫突變菌株已成為了研究的熱點。對乳酸菌突變體的差異基因進行分析發現，乳酸菌的耐酸性與合成鳥嘌呤的基因relA密切相關，與海藻糖代謝途徑相關的內源基因會影響乳酸菌對冷凍脅迫的耐受性[55]。Altermann[46]指出翻譯閱讀框ORF-223可以編碼Lactobacillus acidophilus NCFM的細胞分裂蛋白，當缺乏鈣、鎂、銅等二價金屬陽離子時，會促使ORF-223表達，突變體的體積為野生性菌株的2～3倍，在鹽、滲透壓和氧脅迫條件下具有不穩定性。在不同種類的細胞中，熱應激蛋白的基因結構十分相似，在其上游必須有一特殊的序列，稱作熱休克元件（HSE）,只有該元件與熱休克因子（HSF）正確結合，才會促使熱休克蛋白的正確表達，提高乳酸菌的耐熱特性[66]。Renault[67,68]研究發現DnaK和GroESL操縱子對于提高乳酸菌耐熱性和有機溶劑耐受性具有核心作用。K?renlampi[69]構建富集GroESL的乳酸乳球菌和副干酪乳桿菌，新菌株對于有機溶劑和滲透壓的耐受能力都有所提高。

通過代謝組學技術對菌株在不同條件下的代謝通路進行分析，控制關鍵酶活性，抑制無關代謝通路，可以有針對性地對菌體生理特性進行調控，幫助益生菌在脅迫環境下生存。研究表明精氨酸脫羧系統、谷氨酸脫羧系統、組氨酸脫羧酶系統等代謝通路與菌株活性呈正相關。這些代謝反應會消耗H+，促進ATP生成，ATP水解所產生的能量可以用于產生質子動勢，驅動F0F1-ATPaes逆濃度梯度轉運質子，維持細胞在低pH環境下胞內外的離子平衡。研究表明抗生素會誘導乳酸菌使細胞內6-磷酸脫氫酶表達量增加，促進糖酵解和磷酸戊糖途徑產生ATP，同時抑制肽聚糖合成途徑，促進胞外多糖生成[55]。丙酮酸鹽作為糖酵解途徑的終產物，可以參與多種代謝途徑進而提升ATP水平，因而可以通過適量添加丙酮酸鹽提高菌株活性[70]。在培養基中加入磷酸化底物可以直接參與糖酵解和磷酸戊糖途徑，節約ATP[70]。通過在大腸桿菌、噬菌體等生物體中對代謝途徑中的關鍵酶進行克隆和過量表達，還可以驗證和修訂乳酸菌的最佳培養條件[71]。將NMR、MS、HPLC、原子力顯微鏡、激光光散射等先進技術與代謝組學相結合，可以對代謝通路進一步解析。Carvalho[72]利用NMR技術實時監測乳酸菌在最適pH和酸性脅迫條件下胞內乳酸變化，揭示了乳酸構型及含量改變對于細胞抵抗酸脅迫的重要影響。

通過蛋白質組學技術明確在不同脅迫條件下菌體細胞內蛋白質表達的變化，可以有助于分析其抗脅迫耐受機制[73-74]。這些差異蛋白可以充當分子伴侶的角色，促進變性蛋白的修復和水解，促進新蛋白取代老化蛋白，參與細胞自穩態的維持，提高細胞對脅迫刺激的耐受性。此外，部分應激蛋白還可以激活蛋白酶和蛋白激酶活性，水解ATP，生成超氧化物歧化酶，降低理化因素和氧化帶來的損傷，改善細胞活性。Bustos[75]利用2DE凝膠電泳和質譜法分析了膽汁酸耐受條件下羅伊氏乳桿菌CRL1098胞內蛋白質的變化，闡述了膽汁酸水解酶活力的變化情況。HESKETH[76]發現在四環素脅迫下會改變膜上蛋白質組成改善膜損傷。Casado[77]表明抗生素脅迫下戊糖乳桿菌MP-10胞內的磷酸載體蛋白和氧化還原酶表達會受抑制，NADH和熱應激蛋白發生過表達，促進新蛋白合成提高細胞耐受力。

5 展望

隨著冰淇淋市場競爭的日益激烈，低脂、低糖、易于消化且對人體健康有益的新型益生菌冰淇淋必將成為市場追逐的熱點。然而，對于冰淇淋中益生菌的損傷機制和保護策略的研究尚處于起步階段，因此需進一步明確冰淇淋加工工藝中的各個環節與益生菌損傷之間的相互聯系，有針對性地改善加工流程，研發出具有充足活菌數量和良好益生特性的發酵型冰淇淋。另外，利用組學技術明確冰淇淋加工過程對菌株生物活性和代謝產物的影響，從而準確地控制加工過程中的各個參數，在保證產品的口感的基礎上提高菌株在冰淇淋中的生物活性。此外，加快產品的流通，縮短益生菌在冰淇淋中的存活周期以保證產品質量。

[1]ROY D.4.49-Probiotics A2-Moo-Young,Murray,in Compre?hensive Biotechnology(Second Edition)[M].Academic Press:Burling?ton，2011:591-602.

[2]鄧梅.新疆冷水魚腸道耐低溫乳酸菌多樣性及產細菌素菌株的篩選[D].石河子大學，2013.

[3]高陽,王俊鋼,顧燕玲,等.新疆額爾齊斯河流域冷水魚腸道耐低溫乳酸菌的分離篩選及其遺傳差異[J].微生物學報,2013(01):82-91.

[4]李小艷,劉書亮,蒲彪,等.泡菜中低溫乳酸菌的篩選及其特性研究[J].中國食品學報,2014(10):108-116.

[5]秦麗萍.青藏高原垂穗披堿草青貯飼料中耐低溫乳酸菌的篩選及其發酵性能研究[D].蘭州大學，2014.

[6]ZHENG X,FU N,DUAN M,et al.The mechanisms of the protec?tive effects of reconstituted skim milk during convective droplet dry?ing of Lactic acid bacteria[J].Food Research International,2015.76,Part 3:478-488.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2015.07.045.

[7]BAUTISTA-GALLEGO J,ARROYO-LóPEZ F N,RANTSIOU K,et al.Screening of lactic acid bacteria isolated from fermented table ol?ives with probiotic potential[J].Food Research International,2013.50 (1):135-142.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2012.10.004.

[8]WANG T,XU Z,LU S,et al.Effects of glutathione on acid stress resis?tance and symbiosis between Streptococcus thermophilus and Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus[J].International Dairy Journal.DOI:http:// dx.doi.org/10.1016/j.idairyj.2016.03.012.

[9]LIU E,ZHENG H,SHI T,et al.Relationship between Lactobacillus bul?garicus and Streptococcus thermophilus under whey conditions:Focus on amino acid formation[J].International Dairy Journal,2016.56: 141-150.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.idairyj.2016.01.019.

[10]MEIRA Q G S,MAGNAN M I,MEDEIROS JǘNIOR DE F C,et al.Effects of added Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium lactis pro?biotics on the quality characteristics of goat ricotta and their survival under simulated gastrointestinal conditions[J].Food Research Interna?tional,2015.76,Part 3:828-838.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j. foodres.2015.08.002

[11]ERGIN F,ATAMER Z,ARSLAN A Asci,et al.Application of cold-and heat-adapted Lactobacillus acidophilus in the manufacture of ice cream[J].International Dairy Journal,2016.59:72-79.DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.idairyj.2016.03.004 International Jour?nal of Food Microbiology,2016.222:8-15.DOI:http://dx.doi. org/10.1016/j.ijfoodmicro.2016.01.012.

[12]LI C,W SUN J,ZHANG G F,et al.Effect of the absence of the Cc?pA gene on growth,metabolic production,and stress tolerance in Lac?tobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus[J].Journal of Dairy Science,2016.99 (1):104-111.DOI:http://dx.doi.org/10.3168/ds.2015-10321.

[13]HUANG R,PAN M,WAN C,et al.Physiological and transcription?al responses and cross protection of Lactobacillus plantarum ZDY2013 underacidstress[J].JournalofDairyScience,2016.99(2): 1002-1010.DOI:http://dx.doi.org/10.3168/jds.2015-9993.

[14]NGUYEN H T,RAZAFINDRALAMBO H,BLECKER C,et al. Stochastic exposure to sub-lethal high temperature enhances exo?polysaccharides(EPS)excretion and improves Bifidobacterium bifidum cell survival to freeze–drying[J].Biochemical Engineering Journal, 2014.88:85-94.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.bej.2014.04.005.

[15]FERRANDO V QUIBERON,A I,REINHEMER J,et al.Resis?tance of functional Lactobacillus plantarum strains against food stress conditions[J].Food Microbiology,2015.48:63-71.DOI:http://dx. doi.org/10.1016/j.fm.2014.12.005.

[16]葛武鵬,王秀玲,趙蕊,等.嗜酸乳桿菌在牛羊乳基質中發酵性能差異比較研究[J].食品科學,2013(15):186-189.

[17]張旺倩.牛羊乳基質中嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌增菌發酵差異性及發酵產物功能性評價[D].2012,西北農林科技大學.

[18]張旺倩,葛武鵬,張靜,等.牛羊乳促嗜酸乳桿菌增菌發酵差異性及冷藏存活率比較研究[J].食品工業科技,2012(08):172-175.

[19]SILVA P D L D,BEZERRA M D F,SANTOS K M O D,et al.Po?tentially probiotic ice cream from goat's milk:Characterization and cell viability during processing,storage and simulated gastrointestinal conditions[J].LWT-Food Science and Technology,2015.62(1, Part 2):452-457.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2014.02.055.

[20]RANADHEERA C S,EVANS C A,ADAMS M C,et al.Microencap?sulation of Lactobacillus acidophilus LA-5,Bifidobacterium animalis subsp.lac?tis BB-12 and Propionibacterium jensenii 702 by spray drying in goat's milk[J].Small Ruminant Research,2015.123(1):155-159.DOI:http:// dx.doi.org/10.1016/j.smallrumres.2014.10.012.

[21]SENAKA RANADHEERA C,EVANS C A,MADAMS M C,et al. Production of probiotic ice cream from goat's milk and effect of packag?ing materials on product quality[J].Small Ruminant Research,2013.112 (1-3):174-180.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.smallrumres.2012. 12.020.

[22]ZHANG S,SHI Y,ZHANG S,et al.Whole soybean as probiotic lac?tic acid bacteria carrier food in solid-state fermentation[J].Food Con?trol,2014.41:1-6.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.food?cont.2013.12.026.

[23]PRADO F C,PARADA J L,NDEY A PA,et al.Trends in non-dairy probiotic beverages[J].Food Research International, 2008.41(2):111-123.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres. 2007.10.010.

[24]HOMAYOUNI A,AZIZI A,EHSANI M R,et al.Effect of micro?encapsulation and resistant starch on the probiotic survival and senso?ry properties of synbiotic ice cream[J].Food Chemistry,2008.111 (1):50-55.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.03.036.

[25]ABOULFAZLI F,SHORI A B,BABA A S.Effects of the replace?ment of cow milk with vegetable milk on probiotics and nutritional profile of fermented ice cream[J].LWT-Food Science and Technol?ogy,2016.70:261-270.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt. 2016.02.056.

[26]BURGAIN J,GAIANI C,LINDER M,et al.Encapsulation of probi?otic living cells:From laboratory scale to industrial applications[J]. Journal of Food Engineering,2011.104(4):467-483.DOI:http:// dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.12.031.

[27]YONEJIMA Y,HISA K,KAWAGUCHI M,et al.Lactic acid bacte?ria-containing chocolate as a practical probiotic product with increased acid tolerance[J].Biocatalysis and Agricultural Biotechnology,2015.4(4): 773-777.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.bcab.2015.09.001.

[28]CHAMPAGNE C P,RAYMOND Y,GUERTIN N,et al.Effects of storage conditions,microencapsulation and inclusion in chocolate particles on the stability of probiotic bacteria in ice cream[J].Interna?tional Dairy Journal,2015.47:109-117.DOI:http://dx.doi.org/ 10.1016/j.idairyj.2015.03.003.

[29]賈春利,熱穩定冰結構蛋白提高冷凍面團體系抗凍性的機制研究.2013,江南大學.

[30]ARIOLI S,G DELLA Scala,M C REMAGNI,et al.Streptococcus ther?mophilus urease activity boosts Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus homolactic fermentation[J].International Journal of Food Microbiolo?gy.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2016.01.006.

[31]LIU E,H ZHENG,T SHI,et al.Relationship between Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus under whey conditions:Focus on amino acid formation[J].International Dairy Journal,2016.56: 141-150.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.idairyj.2016.01.019.

[32]NNADAI E S,E SAYAS-BARBERá,J FERNá NDEZ-LóPEZ,et al,Chapter 22-Food Formulation to Increase Probiotic Bacteria Ac?tion or Population A2-Watson,Ronald Ross,in Bioactive Foods in Promoting Health,Preedy V R,Editor.2010,Academic Press:Bos?ton.p.335-351.

[33]呂存女,鄺欣,張雪平,等.酪酸梭菌與嬰兒雙歧桿菌對艱難梭菌體外生物拮抗作用的研究[J].中國微生態學雜志,2001(04):40-42.

[34]DEIBEL C,JANSSEN D,HEREMANS P,et al.Charge transport properties of a metal-free phthalocyanine discotic liquid crystal[J]. Organic Electronics,2006.7(6):495-499.DOI:http://dx.doi.org/ 10.1016/j.orgel.2006.07.002.

[35]SENZ M,LENGERIC VAN B H,BADER J,et al.Control of cell morphology of probiotic Lactobacillus acidophilus for enhanced cell sta?bility during industrial processing[J].International Journal of Food Microbiology,2015.192:34-42.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j. ijfoodmicro.2014.09.015

[36]NADAL E S,SAYAS-BARBERáE,FERNáNDEZ-LóPEZ J,et al,Chapter 22-Food Formulation to Increase Probiotic Bacteria Action or Population A2-Preedy,Ronald Ross WatsonVictor R, in Bioactive Foods in Promoting Health.2010,Academic Press:Bos?ton.p.335-351.

[37]HOLKEM A T,G C RADDATZ,G L NUNES,et al.Development and characterization of alginate microcapsules containing Bifidobacteri?um BB-12 produced by emulsification/internal gelation followed by freeze drying[J].LWT-Food Science and Technology,2016.71: 302-308.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2016.04.012.

[38]ZHANG J,WU C,DU G,et al.Enhanced acid tolerance in Lactobacil?lus casei by adaptive evolution and compared stress response during ac?id stress[J].Appl Environ Microbiol,2012.73:pp.5268-5275.

[39]DE URRAZA P,ANTONI G DE.Induced Cryotolerance of Lacto?bacillus delbrueckii subsp.bulgaricus LBB by Preincubation at Suboptimal temperatures with a Fermentable Sugar[J].Cryobiology,1997.35(2): 159-164.DOI:http://dx.doi.org/10.1006/cryo.1997.2036.

[40]NAG A,S DAS.Improving ambient temperature stability of probiot?ics with stress adaptation and fluidized bed drying[J].Journal of Func?tional Foods,2013.5(1):170-177.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/ j.jff.2012.10.001.

[41]ALTERMANN E,BUCK L B,CANO R,et al.Identification and pheno?typic characterization of the cell-division protein CdpA[J].Gene,2004.342 (1):189-197.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.gene.2004.08.004.

[42]LI O,LIU A,LU C,et al.Increasing viscosity and yields of bacterial exopolysaccharides by repeatedly exposing strains to ampicillin[J]. Carbohydrate Polymers,2014.110:203-208.DOI:http://dx.doi. org/10.1016/j.carbpol.2014.03.069.

[43]AMBALAM P,RAMAN M,PURAMA R K,et al.Probiotics,Pre?biotics and Colorectal Cancer Prevention[J].Best Practice&Re?search Clinical Gastroenterology.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j. bpg.2016.02.009.

[44]DWIVEDI M,KUMAR P,LADDHA N C,et al.Induction of reg?ulatory T cells:A role for probiotics and prebiotics to suppress auto?immunity[J].Autoimmunity Reviews,2016.15(4):379-392.DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.autrev.2016.01.002.

[45]HUANG S,CAUTY C,DOLIVET A,et al.Double use of highly concentrated sweet whey to improve the biomass production and via?bility of spray-dried probiotic bacteria[J].Journal of Functional Foods,2016.23:453-463.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j. jff.2016.02.050.

[46]KONAR N,TOKER O S,OBA S,et al.Improving functionality of chocolate:A review on probiotic,prebiotic,and/or synbiotic charac?teristics[J].Trends in Food Science&Technology,2016.49:35-44. DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2016.01.002.

[47]SENDRA E,ESAYAS-BARBERáM,FERNá NDEZ-Ló PEZ J, et al,Chapter 17-Effect of Food Composition on Probiotic Bacte?ria Viability A2-Watson,Ronald Ross,in Probiotics,Prebiotics, and Synbiotics,Preedy V R,Editor.2016,Academic Press.p. 257-269.

[48]ARENA M P,RUSSO P,CAPOZZI V,et al.Combinations of cere?alβ-glucans and probiotics can enhance the anti-inflammatory ac?tivity on host cells by a synergistic effect[J].Journal of Functional Foods,2016.23:12-23.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.jff.2016. 02.015.

[49]CHEOW W S,KIEW T Y,HADINOTO K.Effects of adding resis?tant and waxy starches on cell density and survival of encapsulated biofilm of Lactobacillus rhamnosus GG probiotics[J].LWT-Food Sci?ence and Technology,2016.69:497-505.DOI:http://dx.doi.org/ 10.1016/j.lwt.2016.02.010.

[50]CHAIKHAM P.STABILITY of probiotics encapsulated with Thai herbal extracts in fruit juices and yoghurt during refrigerated storage [J].Food Bioscience,2015.12:61-66.DOI:http://dx.doi.org/ 10.1016/j.fbio.2015.07.006.

[51]ERATTE D,WANG B,DOWLING K,et al.Survival and fermenta?tion activity of probiotic bacteria and oxidative stability of omega-3 oil in co-microcapsules during storage[J].Journal of Functional Foods,2016.23:485-496.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j. jff.2016.03.005.

[52]王森,高東升,李燾,等.海藻酸鈉-殼聚糖雙層微膠囊包埋乳酸菌及其特性研究[J].飼料研究,2015(05):55-58.

[53]MOHAMED A H M,微膠囊處理對雙歧桿菌F-35存活率及凝固型酸奶特性的影響.2013,江南大學.

[54]趙萌,蔡沙,屈方寧,等.海藻酸鈉-魔芋葡甘聚糖微膠囊對嗜酸乳桿菌CGMCC1.2686保護研究[J].現代食品科技,2015(02):70-75.

[55]BETORET E,BETORET N,ROCCUL P I,et al.Strategies to im?prove food functionality:Structure–property relationships on high pressures homogenization,vacuum impregnation and drying technol?ogies[J].Trends in Food Science&Technology,2015.46(1):1-12. DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.tifs.2015.07.006.

[56]BURNS P,PATRIGNAN F I,SERRAZANETTI D,et al.Probiot?ic Crescenza Cheese Containing Lactobacillus casei and Lactobacillus aci?dophilus Manufactured with High-Pressure Homogenized Milk[J]. Journal of Dairy Science,2008.91(2):500-512.DOI:http://dx.doi. org/10.3168/jds.2007-0516.

[57]PATRIGNANI F,TABANELLI G,SIROL L I,et al.Combined ef?fects of high pressure homogenization treatment and citral on micro?biological quality of apricot juice[J].International Journal of Food Mi?crobiology,2013.160(3):273-281.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j. ijfoodmicro.2012.10.021.

[58]武海峰.益生菌酸奶冰激凌品質的改善研究[D].2012,內蒙古農業大學.

[59]DA CRUZ A G,FARIA J D A F,VAN DENDER A G F.Packag?ing system and probiotic dairy foods[J].Food Research International, 2007.40(8):951-956.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres. 2007.05.003.

[60]A T.Effect of packaging materials and dissolved oxygen on the sur?vival of probiotic bacteria in yoghurt.,[J].International Journal of Food Science&Technology,2004.39:605–611.doi:10.1111/ j.1365-2621.2004.00820.x[J].

[61]DAVIDSON R H,DUNCAN S E,HACKNEY C R,et al.Probiot?ic Culture Survival and Implications in Fermented Frozen Yogurt Characteristics[J].Journal of Dairy Science,2000.83(4):666-673. DOI:http://dx.doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(00)74927-7.

[62]吳重德,干酪乳桿菌抵御酸脅迫的生理機制解析.2012,江南大學.

[63]GASPAR P,A R NEVES,M J GASSON,et al.High Yields of 2, 3-Butanediol and Mannitol in Lactococcus lactis through Engineering of NAD+Cofactor Recycling[J].Appl Environ Microbiol,77 (2011),2011.77:pp.6826–6835.

[64]DOUGLAS G L,KLAENHAMMER T R.Directed chromosomal integration and expression of the reporter gene gusA3 in Lactobacillus acidophilus NCFM[J].2011.

[65]YASUTAKE T,KUMAGAI T,INOUE A,et al.Characterization of the LP28 strain-specific exopolysaccharide biosynthetic gene cluster found in the whole circular genome of Pediococcus pentosaceus[J].Bio?chemistry and Biophysics Reports,2016.5:266-271.DOI:http:// dx.doi.org/10.1016/j.bbrep.2016.01.004.

[66]LIU F,B LI,J DU,et al.Complete genome sequence of Enterococ?cus durans KLDS6.0930,a strain with probiotic properties[J].Journal of Biotechnology,2016.217:49-50.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/ j.jbiotec.2015.11.012.

[67]RENAULT P.Genetically modified Lactic acid bacteria:applications to food or health and risk assessment[J].Biochimie,2002.84(11): 1073-1087.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/S0300-9084(02)00029-9.

[68]STEIDLER L.Genetically engineered probiotics[J].Best Practice& Research Clinical Gastroenterology,2003.17(5):861-876.DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1521-6918(03)00072-6.

[69]K?RENLAMPI S O,WRIGHT A J VON,Genetically Modified Microorganisms,in Encyclopedia of Food and Health.2016,Aca?demic Press:Oxford.p.211-216.

[70]BOELS I C,KRANENBURG R V,HUGENHOLTZ J,et al.Sugar catabolism and its impact on the biosynthesis and engineering of exo?polysaccharide production in Lactic acid bacteria[J].International Dairy Journal,2001.11(9):723-732.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/ S0958-6946(01)00116-9.

[71]FEBRER M,MCLAY K,CACCAMO M,et al.Advances in bacteri?al transcriptome and transposon insertion-site profiling using sec?ond-generation sequencing[J].Trends in Biotechnology,2011.29 (11):586-594.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.tibtech.2011.06.004.

[72]CARVALHO A L.Metabolic engineering of Lactococcus lactis for im?proved tolerance to acid stress:guidelines from in vivo NMR analysis of glucose metabolism[J].Instituto de Tecnolo?gia Química e Biológica,New University of Lisbon,Lisbon 2012.

[73]HAMON E,HORVATOVICH P,IZQUIERDO E,et al.Compara?tive proteomic analysis of Lactobacillus plantarum for the identification of key proteins in bile tolerance[J].BMC Microbiology,2011.11(1): 1-11.DOI:10.1186/1471-2180-11-63.

[74]PESSIONE A,LAMBERTI C,ESSIONEE P.Proteomics as a tool for studying energy metabolism in Lactic acid bacteria[J].Molecular Bio?Systems,2010.6(8):1419-1430.DOI:10.1039/c001948h.

[75]BUSTOS A Y,VALDEZ G F DE,RAYA R,et al.Proteomic analy?sis of the probiotic Lactobacillus reuteri CRL1098 reveals novel toler?ance biomarkers to bile acid-induced stress[J].Food Research Inter? national,2015.77,Part 3:599-607.DOI:http://dx.doi.org/10.1016/ j.foodres.2015.10.001.

[76]HESKETHA,DEERY M J,HONG H J.High-Resolution Mass Spectrometry Based Proteomic Analysis of the Response to Vanco?mycin-Induced Cell Wall Stress in Streptomyces coelicolor A3(2) [J].2015.

[77]CASADO MU?OZ M D C,BENOMAR N,ENNAHAR S,et al. Comparative proteomic analysis of a potentially probiotic Lactobacillus pentosus MP-10 for the identification of key proteins involved in anti?biotic resistance and biocide tolerance[J].

Research progress on processing technology for probiotic ice cream with high viability and functionality

ZHAO Wen,ZHANG Jian,CAO Yongqiang,YANG Zhennai
(Beijing Advanced Innovation Center for Food Nutrition and Human Health，Beijing Technology and Business Universi?ty，Beijing 100048,China)

This paper mainly reviewed various possible damages to probiotic bacteria,including mechanics,osmotics and cold stress,during ice cream processing.Protective effects of optimizing technological parameters of ice cream processing steps on the viability and functionality of probiotics in ice cream were discussed from raw material,culture of strains to new discovery of research with omics.

probiotic;ice cream;viability;control strategy

TS277

：B

：1001-2230（2017）03-0033-06

2016-08-10

國家自然基金資助項目（31571857）。

趙雯（1994-），女，碩士，從事乳制品，益生菌及益生菌冰淇淋方面的研究。

楊貞耐