食品配料和食品添加剂在功能果汁饮料中的应用

1、 160食品配料和食品添加剂在功能果汁饮料中的应用许洪高1, 2, 李绍振1, 高彦祥1, 2(1. 北京汇源饮料食品集团有限公司研发中心, 北京 101305;2. 中国农业大学食品科学与营养工程学院, 北京 100083摘 要:健康意识的增强使功能食品的消费需求不断提高。功能饮料作为流行功能食品之一, 市场潜力巨大。纵观功能食品的发展, 在基础理论方面, 功能食品尚未建立感官特性与功能诉求之间的和谐统一关系、尚缺乏功能因子在货架期内的稳定性评价、营养标示值与功能因子稳定性之间的关系研究、功能因子间相互作用及功能因子与食品成分间相互作用研究、以及功能食品与常见药品相互作用的研究。在市场方面,

2、 功能食品的假冒伪劣、价格欺诈等乱象比比皆是。本文综述了功能饮料定义、功能饮料的品类、现状特点; 针对食品配料和添加剂在功能果汁饮料中的应用, 重点阐述了功能因子稳态化及功能因子间相互作用的研究进展; 并对功能果汁饮料的发展趋势进行了展望。关键词:食品配料; 食品添加剂; 功能果汁饮料; 应用中图分类号:T S202 3 文献标识码:A 文章编号:1006-2513(2010 05-0160-07Applicati o n of f ood i n gredi e nts and additi v esin functi o nal juice beveragesXU Hong gao 1,

3、2, LI Shao zhen 1, GAO Y an xiang1, 2(1. R &D Center , B eiji n g H u i y uan Beverage and Food G roup Co . Ltd . , Be ijing 101305; 2. Food Sc i e nce and Nutritional Eng i n eeri n g Co llege , Ch i n a Agricu lturalUn i v ersity , Be ijing 100083Abstrac t :T he streng t heni ng hea lth concer

4、n i m proved the cons umption of f unc tiona l foods . T here is a tremendous m ar ket share of f uncti onal beverages , one o f popular functi onal foods . O verv ie w ed t he h isto ry of f unc tiona l foods i n Ch i na , on the basic theo ry si de ,a har m onious relati onship bet ween the o rgan

5、o leptic attri butes and f unc tions has not been builtye t . T he stab iliti es o f f unc ti ona l i ngredients o f f uncti onal foods dur i ng she lf li ves shoul d be st udied tho rough l y . T he cor re lati on bet w een nutr iti on recomm ended va l ues and the stab ilities o f function i ngred

6、ients shou l d a l so be eva l uated . The interac ti ons a m ong functi onal nutr ients , food i ngred ients and co mmon m edic i nes are also needed to study . O n the m arket s i de ,the f ake and forged functiona l foods and pr i ce fraud events are al ways be exposed ti m e and aga i n . A ppli

7、cati ono f food i ng redients and add iti ves in f unc ti ona l juice bev erage has been rev iewed , espec i a lly i n the research deve l op m ent o f stabilizati on and i nteracti on of f unc ti ona l ing redients . A t t he end o f this paper , the trends o f functi onal j u i ce beverages have a

8、 l so been outlined .K ey word s :food ingredients ; food additi ves ;functiona l juice beverages ;appli cation收稿日期:2010-06-18 *通讯作者作者简介:许洪高(1978-, 男, 工程师, 研究方向为饮料加工。 161功能食品最早发源于1980年代的日本, 发展至今, 已成为一个比较热门的话题。由于人口出生率的降低及人类寿命的延长, 越来越多的国家已经进入或即将进入老年化社会。慢性疾病医疗费用的支出随社会老年化的进程呈几何级数增长。根据H olub 的报告, 功能食品每年可

9、以节约20%的医疗开支1。功能食品已成为食品创新的基石(corner stone 4。从生产者的角度考虑, 最流行的功能食品乃饮料食品, 功能果汁饮料迎合了消费者对良好口感及有益身心健康之功能配料的向往。喜欢运动和健康饮食的消费趋势要求功能饮料具有一种可感知的健康诉求。功能饮料是一种不含酒精的、能解渴的、即饮型饮料产品, 其配方中通常含有一些非传统配料, 包括:中草药、维生素、矿物质、氨基酸或额外的水果或蔬菜原料等。上述配料的选择取决于目标功能宣称, 从而实现普通营养之外的健康功能特性。运动饮料、能量饮料、即饮茶、强化果汁饮料、大豆饮料、强化功能水已发展成不同的功能饮料类别。根据大家对功能食品

10、的认知, 水果和蔬菜由于富含多酚、类胡萝卜素等保护机体免受氧化侵害的生物活性物质而成为最简单的功能食品, 果汁及果蔬汁也成为功能饮料的良好载体2。有人将目前市面上流行的功能饮料分为:营养素饮料、运动饮料、能量饮料及保健饮料四大类3。1 能果汁饮料的发展现状在一些相对成熟的营养品市场中, 功能食品的发展再也无法与1990年代的发展势头相提并论, 但功能饮料业务的发展却如火如荼5。20032009年, 全球面市的非酒精功能饮料计4362种, 其中亚太地区达到了1510种, 日本市场上丰富的功能饮料而名冠全球。亚洲功能饮料的主要功能宣称及数量比例见图1 。图1 20032009年亚洲市场功能饮料的功

11、能宣称及比例功能饮料中, 强化的瓶装水和能量饮料的市场表现非常耀眼, 而功能性果汁及果汁饮料令人失望6。根据20032005年中国国家食品药品监督管理局批准注册的保健(功能 饮料产品信息7及M i n te l 公司GNPD 数据库的资料, 功能饮料有如下几大特点:1 功能诉求的饮料产品已从单一集中诉求拓展到多种功能并举的局面。以中国为例, 20032005年增强免疫和缓解体力疲劳功能的产品占所有申报保健(功能 饮料的65%7; 而全球功能饮料的新产品中控制体重、美容、有助于心血管健康、有助消化、增强免疫力、有助于脑部和神经系统等功能诉求的产品几乎平分天下, 功能性果汁饮料业在20072009

12、年得到了很好的发展, 其新品上市数量见表1。 162表1 2003年2009年全球功能性果汁的新品数量功能宣称2003200420052006200720082009有助消化261516375370低糖/不含糖/糖减少6079154695强化维生素/矿物质43613163982提升免疫系统3438134479有助心血管34517193246低能量/不含能量/能量减少7075204031控制体重4056202631有助美容021481645有机果汁1412171431骨骼健康23819121012脑部和神经系统22426933加钙2131214510其他15261250571622912. 功效

13、成分已从最初的中药材、营养强化剂为主7发展到现在的普通食品及新资源食品原料(表2 成为主要宣称对象。越来越多功能饮料的功效成分源于天然的动植物, 其中的植物多糖、真菌多糖、植物甾醇、大豆异黄酮及天然食品添加剂(诸如类胡萝卜素、花青素、曲霉 等表现突出。表2 不同功能宣称的有效食品配料功能类别药食同源原料食品添加剂(含营养强化剂新资源食品其他增强免疫功能活性多糖类、蛋黄免疫球蛋白、螺旋藻、蚂蚁、蜂王浆、枸杞、阿胶、蛇、花粉、卵白肽、辅助降血脂功能多不饱和脂肪酸及富含不饱和脂肪酸的油品、蛋黄磷脂、红曲制剂、燕麦麦麸和燕麦、 -谷维素、大豆蛋白、大豆皂苷、二十六醇、大麦苗、醋、山楂、纳豆激酶辛癸酸甘

14、油酯、 -葡聚糖、甲壳素、壳聚糖、植物甾醇、植物甾烷醇酯、菊粉辅助降血糖功能苦荞麦、森林匙羹藤提取物、刺老牙、地肤子提取物、番石榴叶提取物、海藻酸钠、菊苣、南瓜、山药、牛腮腺、沙棘油、莲子草、玉竹、枸杞、三价铬盐、苦瓜提取物、黄精多糖、桑叶多糖、等糖醇类、茶多酚、红曲抗氧化功能生育三烯酚、超氧化物歧化酶、肉苁蓉、谷胱甘肽、葡萄籽提取物、松树皮提取物、大枣、芝麻油不皂化物、生育酚、茶多酚、石榴、莓类浆果等辅助改善记忆功能大豆磷脂(卵磷脂 、脑磷脂、姜、灵芝、 -亚麻酸、枸杞、大枣、牛磺酸、多不饱和脂肪酸、葡萄糖酸锌、 163功能类别药食同源原料食品添加剂(含营养强化剂 新资源食品其他缓解视疲劳功

15、能花色苷、枸杞、决明子维生素A 、叶黄素、叶黄素酯促进排铅功能褐藻胶、硒蛋白海藻酸钠、低酯果胶、亚麻籽胶、清咽功能草珊瑚、西瓜霜、薄荷、冬凌草、胖大海、青果、金银花、菊花、枇杷叶、乌梅辅助降血压功能芦丁、大豆低聚肽、降血压肽、芸香苷、红曲改善睡眠功能酸枣仁褪黑激素、促进泌乳功能鲫鱼、牡蛎、猪蹄、生地、王不留行、制香附缓解体力疲劳功能瓜那拉、发酵醋、山楂、葛根、花粉、砂仁、沙棘、何首乌、蜂王浆、虫草、灵芝、螺旋藻、山药、二十八醇、鱼鳔胶、骨髓、雄蚕蛾、狗鞭、海狗鞭、枸杞、肉苁蓉、肌醇、羊肚菌、蚂蚁、海胆生殖腺、核酸、1, 6-二磷酸果糖、蛇肉、低聚糖、林蛙油、桑葚、角鲨烯、牛磺酸、L -肉碱、天

16、冬氨酸钙、黑鱼、小麦胚芽油、辅酶Q10提高缺氧耐受力功能拟黑多刺蚁、冬虫夏草、螺旋藻、灵芝、山楂、海藻多糖硫酸酯、1, 6-二磷酸果糖、深海鲨鱼肝油和角鲨烯、密环菌提取物、牛初乳茶多酚、辅助保护辐射危害灵芝、鱼腥草、超氧化物歧化酶、金属硫蛋白、酶改性芸香苷、沙棘籽油、螺旋藻天然胡萝卜素、低聚异麦芽糖、半胱氨酸、减肥功能膳食纤维、丙酮酸钙、灵芝、虫草、红花、山楂、荷叶、脂肪代谢调节肽、魔芋精粉和葡甘露聚糖、L-肉碱、茶多酚、乌龙茶提取物、改善生长发育功能不饱和脂肪酸、螺旋藻、刺参、肌醇、藻蓝蛋白、牛初乳、牛磺酸、锌和富含锌的食品配料、钙制剂、维生素D增加骨密度功能大豆异黄酮、酪蛋白磷酸肽、纳豆、

17、海藻糖、骨髓、磷酸盐类、维生素D 、钙制剂、改善营养性贫血功能羊胎盘、阿胶、乳铁传递蛋白、铁蛋白、低聚半乳糖醛酸、阿胶、大枣、红糖、桂圆维生素B12、铁制剂、辅助保护化学性肝损伤乳杆菌、灵芝多糖、高F 值低聚肽、白花蛇舌草、溪黄草、甘草黄酮类、牡蛎精粉、沙棘籽油美容功能(祛痤疮、祛黄褐斑、改善皮肤水份、改善皮肤油份 神经酰胺、阿魏酸、苹果多酚、葵花籽提取物、藏红花、山药、亚麻酸、海狗肉骨粉、蜂花粉、薏米、百合、蜂蜜牛磺酸、芦荟粉、透明质酸钠、库拉索芦荟凝胶、胶原蛋白、改善胃肠道功能(调节肠道菌群、促进消化、通便、辅助保护胃粘膜损伤蓝藻、溶菌酶、谷氨酰胺肽、大麦及麦芽、山药、鸡内金、莱菔子、山楂

18、、库拉索芦荟干粉、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、低聚木糖、低聚半乳糖食用菌、 1643. 产品的包装形式已经从原始的饮液向普通饮料演变, 如安神补脑液、中华鳖精发展到如今的脉动、红牛、宝矿力水特、王老吉凉茶等。4. 产品的配料越来越 天然 , 无论是低能量产品中甜菊糖苷等天然甜味剂、还是高能量产品中白砂糖的应用, 不添加防腐剂更是成了一个卖点。部分应用于饮料的新植物原料信息可参看Gruenw a l d 的综述8。2 功能果汁饮料中食品配料和添加剂的应用开发功能果汁饮料不能一味地追求功能诉求, 而忽略最终产品的色泽、组织状态、风味特征及口感等基本指标, 其实消费者对食品的外观及感官特性的感知远快于产品

19、的营养功能价值。目前, 功能食品的研究更多地集中于营养功能组成的研究, 而忽略了添加功能活性成分对食品质构及产品质量的影响。表2中所列举的功能因子按照营养特性分为矿物质、维生素、脂肪酸、益生菌、膳食纤维、植物提取物及其他营养源。按照各自的溶解特性, 又分为脂溶性功能配料和水溶性功能配料。结合果汁饮料自身的基础特性, 现将食品配料及添加剂在功能果汁饮料中的应用注意事项说明如下。2 1 功能因子的稳态化表2中的众多功能因子具有油溶、甚至是水油均不溶的特性, 令功能因子在功能果汁饮料中应用的方便化存在挑战。如植物甾烷醇酯(2008年第20号卫生部公告批准 作为新资源食品具有良好的生理功能活性, 但其

20、油溶性的性质, 决定了其应用于果汁饮料时, 不能与别的水溶性配料一样可以在果汁饮料的调配步骤直接添加。而是需要预先制剂化, 方可与其他配料一道进入调配、均质等工序。维生素A 及维生素A 元的油溶性及易氧化性可以作为功能因子的一个代表, 维生素A 营养素的分散性和稳定性的改良可以通过将营养成分包埋于胶体载体中制成维生素A 制剂, 目前的制剂形式包括单层或双层乳液、脂质体、固体脂质纳米粒(solid li p i d nanoparticles ,SLN 及多聚微粒或多聚纳米粒子9。这些技术在化妆品、药品领域已经得到良好的应用, 而在食品领域的应用还未推广开。2 1 1 工程技术的研究对于一些不易

21、获得且不易远途运输或储藏的, 而又具有良好生理功能的果汁饮料原料或水果, 需要预先将其制剂化, 甚至将其中具有功能作用的功能因子进行分离, 这也需要应用诸多工程技术, 如提取分离技术、灭菌钝酶技术、包装技术等, 有效保证原料的功能特性不受破坏。2 1 2 稳态化基础理论研究功能因子的制剂化并不能最终完成功能因子的合理运用, 因为功能果汁饮料在被消费之前其功能特性的保持至关重要, 功能因子在所应用果汁饮料产品生产过程中及货架期的稳定性是功能饮料是否名副其实的关键。总所周知, DHA 、EPA 强化的果汁饮料有助于改善脑部神经、提高记忆力, 但是DHA 、EPA 的高不饱和度决定了这些功能因子极易

22、被氧化破坏; 另外其油溶性的特性也决定了其所应用的果汁饮料的潜在物理不稳定性。如以明胶和阿拉伯胶为壁材, 以谷氨酰胺转氨酶为固化剂, 采用复合凝聚法制备鱼油微胶囊, 提高优化制备工艺可得囊壁光滑, 大小均一的球形多核微胶囊。微胶囊化产率和效率分别达到94 79%和93 11%9。M c C le m ents 等应用 -乳球蛋白与果胶通过非共价作用制备含量为1%鱼油乳液, 所得产品可使鱼油在16d 内不发生降解10。维生素A 具有相似的性质, 食品中维生素A 保护技术的研究进展参见Loveday 和Singh 的综述11。2 2 功能因子的相互作用功能饮料组方过程中, 功能因子功能活性的影响除

23、了经受货架期及加工工艺参数的影响外, 功能因子之间的相互作也必须严格考虑。越来越多的文献资料表明, 功能因子之间既存在协同增效作用, 也存在拮抗作用。天然物质的体外抗氧化性被广泛研究, 番茄红素(15! m o l/L 与V E (5 0! m o l/L、VC (0 16! m o l/L及 -胡萝卜素(10 83! m o l/L混合, 其清除DPP H 自由基的能力显著高于各自清除能力的总和, 从而表现出协同抗氧化特性12。对花青素葡萄糖苷、二甲花翠素葡萄糖苷、花翠素葡萄糖苷、甲基花青素葡萄糖苷、天竺葵素葡萄糖苷、儿茶酸、表儿茶酸、山奈酚、杨梅酮、槲皮苷及异槲皮苷这11种类黄酮进行体外

24、DPPH 自 由基清除实 验时发现: 除了山奈酚与杨梅酮之间存在协同作用外, 其他 黄酮之间均存在拮抗作用; 上述 11种黄酮进行相 似的铁还原力 ( FRAP 实 验结果表 明, 表儿 茶 酸和异槲皮苷之间的协同效应最强, 但杨梅酮及 槲皮苷之间存在拮抗作用 13 活性物质的来源及产品颜色, 食品产品的选择同 样重要。后续的研究应该更加侧重于功能成分对 食品产品感官性质的影响。 欲使食品功能配料的功效得到完全发挥, 通 过配方和加工改变食品的组织状态也是将来功能 食品研发的一个领域。另外, 评价食品中生物活 性物质的生物利用率与消费者生理状态的关系也 是未来的一个研究领域, 且是功能食品真正

25、发挥 功能作用的关键所在。 食品加 工技 术在保 证食 品安 全的 首要 前提 下, 必须尽可能地保证食品的口感、外观、营养 成分等品质特性。后续的研究需要集中在食品组 分的相互作用、加工过程对食品结构的影响、及 营养功能成分的生物化学和细胞学机理方面。上 述研究最终将有助于开发出感官良好、 量体裁 衣 式的功能食品 16 。橙汁中添加 VC 对 橙汁中环氧类胡萝卜素 ( 9Z - 紫黄质 ( ( 9Z - v io laxanth in 和 ( 9Z - 或者 ( 9! Z - 花药 黄质 ( ( 9Z - o r ( 9! Z - antherax anthin 的 含量显著降低, 其主要

26、因为酸诱导的 5 6- 环氧 , 化物与 5, 8- 环氧化物之间的异构化转变, 从而 导致前体物质显著降低。该变化随着 VC 浓度的 升高而更加显著。此外, 强化 VC 的果汁增加 了 VC与类胡 萝卜素接触的机会, 类胡萝卜素异 构 化转变将导致果汁的色泽显著变化。因此, 橙汁 褐变并不仅是 VC 发生氧化褐变的结果, 还存在 VC与类胡萝卜素相互作用的结果 14 。 。另外, 通 过熔点、荧光、构象 稳定 性等 指标研 究赤 藓 糖 醇、木糖 醇、山 梨糖醇 对胶 原 蛋白 ( m onom eric co llagen 的影响, 结果表明: 胶原蛋白的熔点和 发射强度随着糖醇碳链的延长

27、而增加, 圆二色谱 检测结果显示多元糖醇导致胶原蛋白絮凝, 而且 胶原蛋白的稳定性与多元糖醇的碳链长度成负相 关 15 由于饮料比面包、饼干等食品更为便利, 果 汁饮料生产商可通过强化功能性配料将果汁及果 汁饮料定位成全面营养平衡的产品, 而一改以往 从果汁饮料中仅可以获取有益的维生素及矿物质 的消费观念。饮料生产商在应用好功能配料和添 加剂的同时, 继续强化产品的健康诉求将会得到 很好的市场表现。但开发新的功能果汁饮料必须 从消费者的消费需求出发, 将消费者的需求转变 成相关的、可感 知的 功能 特性、再与 信誉 度良 好、深入人心的品牌相结合, 才有可能在市场上 取得成功 4 。了解不同功

28、能因子之间的协同作用或拮抗 作用非 常有助 于功能 食品的 配方设 计与 产品 开 发。 。 3 功能果汁饮料的发展 食品市场 需求将相对稳定增长的大趋势下, 未来中国的 果蔬汁 饮料 行业 将呈 现出: 总量 扩 大; 产品朝多元化、个性化方向发展; 重视产品 安全、追求食补功效; 产品分级消费更加明细等 诸多消费趋势 17 参考文献: 1 FA O R eport on Functional R oods , 2007, N ovemb er . 2 Lu ckow T, D elahun ty C. W h ich ju ice is h ealth ier! ? A con sum e

29、r s tudy of p rob iot ic non - dairy ju ice drinks . and Preference, 2004 , 15 751 - 759 , . Food Q ual ity 。 3 吴旦颖. 功能饮料有 无功能 引异 议. 记 者观察 ( 上半 期 , 2009, ( 6 , 10 . 随着食品 生产商越来越重视消费者的需求, 功能果汁饮料将继续发展, 无论是单一的、纯的 生物活 性物质 还是富 含生物 活性物 质的 天然 制 剂, 功能配料及食品添加剂将越来越多地应用于 食品中, 从而 提供 新的 功能食 品类 别及 新的 商 机。应用功能配料及食品

30、添加剂导致的产品质量 或质构的改变可以通过运用其他改善食品品质的 配料令效果最小化。考虑到消费者可接受的生物 4 B leiel J Functional foods from the p erspect ive of the con sum er . : H ow to make it su ccess International D airy Jou rna, 2010 ? l , 303- 306. 5 G ruenw ald J . N ovel botan ical ingredients for b everages J . 20, C lin ics in D er atolog

31、y 2009, 27, 210- 216. m , 6 G ari a G oel La, m l G etting Specific w ith Functional B everages ( 12 , 24 - 28, 31 . J . Food Techno logy 2007, , 品学报, 7 赵洪静, 徐琨. 中国保健 ( 功能 饮料分 析 J . 中国 食 2008, 8 ( 4 , 106- 111 . 165 8 G ruenw ald J N ovel botan ical ingred ients for beverages . . in D er ato logy, 2

32、009 27, 210- 216 m , . C lin ics 13 H idalgoM, act ivity J . foodchem. S n chez- M oreno C, de Pascual- T eresa S. F la Food C hem istry ( 2010 , do: i 10. 1016 / . j von oid- f lavonoid interact ion and its effect on their ant iox idan t 9 路宏波, 张冲, 等. 复合凝聚法制备鱼油微胶囊技术的研究 J . 食品工业科技, 2008 , 29 ( 6 , 1

33、20- 123. 2009. 12. 097 . 10 K atsuda M S, M cC lem en ts D J M igl ioranza LH S, D ecker EA. , Phys ical and oxid at ive stab ility of f ish oil- in - w ater emu lsions stabi lized w ith b- lactoglobu lin and pect in . tu ral and Food Ch em istry, 2008 , 11 Loveday S M, ogy, 2008 , 12 L iu D, Jou rn

34、al of A gricu l 56 5926- 5931 , . 14 M el nd ez- M art nez A J V icario I , M, H ered ia FJ E ffect of as . corb ic acid on deteriorat ion of carotenoids and colour in u ltrafro zen orange juice J. s is , 2009, 22 , Jou rnal of Food Com posit ion and A naly 295- 302. Sub ram an ian V, R am asam i T.

35、 S ingh H. R ecen t advances in techn olog ies for v i 19 657- 668 , . Ibarra A C, K akuda Y, X ue SJ Th e scaven . 15 U sha R, Sundar R am an S, tam in A protect ion in foods T rends in Food S cience& Techno l . Sh i J , R ole of polyols ( eryth rito, l 2006, 430 , 16 D ay L, 391 - 396 . xylito

36、l and sorb ito l on the struc Chem ica l Physics Letters , In cor tural s tab il ization of co llagen J . Seymour R B , ging capacity and synerg ist ic effects of lycop ene, v itam in E, v i tam in C, 1349 . and? - carotene m ixtures on the DPPH free rad ica. l 2008 , 41 , 1344 - Pitts K F, K on czak I Lund in L. , poration of functional ingred ients in to food s J . Food S cien ce& Technology, 17 ht tp : / /www. 2009, 20 , 388- 395. foodpacific com. . Trends in LWT - Food Science and Techn ology, ( 上接第 156页 160. 3 结论 3 1 由爬杆试验和负重力竭游泳实验可知, 竹叶 黄酮能够提高小鼠的运动耐力, 具有降低力竭