功能性饮料的研制及发展趋势【毕业论文绝对精品】文档格式.docx

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饮料产量与需求同步稳步增长，市场潜力巨大。

从上世纪80年代以来，饮料产量与需求快速同步增长。

对消费需求的统计分析表明，我国居民对新型饮料的消费量还很低，如果汁饮料的人均年消费量仅1千克，而世界人均消费量已达7千克。

饮料行业市场大有潜力可挖，预计在2015年饮料产量将达4700万吨。

在我国，碳酸饮料、水饮料占有较大的市场份额，销售增长速度趋缓，边际效益虽有增加，但边际增长率趋于零，处于市场的成熟阶段。

茶饮料、果汁饮料增长迅速，市场占有比例不断扩大。

功能性饮料由市场开拓后期进入市场成长初期。

可以预见，功能性饮料有如前几年的茶、果汁饮料，增长势头强劲，将成为中国饮料产品的下一个热点。

我国功能性饮料的人均消费量每年仅为0.5千克，距离全世界人均7千克的消费量尚有较大空间，市场潜力巨大。

我国的功能性饮料市场发展不成熟，功能性饮料产品发展也极其不完善，甚至出现任何一种饮料加一点所谓的功能因子就可以宣称为功能性饮料的现象。

可以预见：

谁先率先建立行业标准、产品界限，谁就能够先人为主，赢得消费者信赖，赢得市场。

1.功能性饮料的作用

专家定义：

所谓功能性饮料就是指在饮料中加入一定的功能因子，使其在解渴的同时具有调节肌体功能、增强免疫力等保健作用的软饮料。

行业定义：

根据国际饮料行业协会的规定，功能型饮料即带有保健作用的饮料。

消费者定义：

对于“功能”这一概念，在普通消费者眼里主要是指能强身健体，提高身体机能的饮料。

1.1多糖饮料

将目前，国内的多糖饮料品牌主要包括尖叫、纤动等。

多糖饮料是指含有丰富膳食纤维的饮料，而不是指含有较多糖分的饮料。

这种饮料具有调节胃肠道功能、抑制食欲、促进消化和排除体内毒素的作用。

人们应在饭前或饭后饮用多糖饮料，以获得最佳的保健作用。

这种饮料特别适合患有便秘或需要减肥的人长期饮用。

1.2维生素类饮料

目前，国内的维生素类饮料品牌主要包括脉动、红牛等。

维生素类饮料中都含有丰富的维生素，可在一定程度上满足人体对营养物质的需求。

此类饮料中含有的抗氧化成分还能帮助人们清除体内的毒素，从而起到抗衰老的作用。

维生素类饮料适合所有人饮用，但不宜将其代替白开水长期应用。

1.3矿物质饮料

矿物质饮料主要包括各种品牌的矿物质水等。

矿物质饮料中含有铁、锌、钙等多种矿物成分，具有改善骨质疏松、增强人体的免疫功能和身体素质的作用。

这类饮料适合易疲劳的成年人饮用，不适合儿童饮用。

1.4运动平衡类饮料

目前，国内的运动平衡类饮料品牌主要包括健力宝、佳得乐、宝矿力水特电解质补充饮料等。

运动平衡类饮料中含有大量对人体有益的蛋白质、多肽、氨基酸和电解质，能及时补充人体因剧烈运动、劳动出汗而损失的营养和水分，从而可将体液调整到平衡的状态。

此类饮料适合人们在体力大量消耗后饮用。

儿童不宜饮用运动平衡类饮料，高血压患者应慎用此类饮料。

1.5益生菌和益生元饮料

此类饮料主要包括含益生菌的酸牛奶和酸豆奶等。

益生菌和益生元饮料都能促进人体肠胃中有益菌的生长。

有益菌具有改善人的肠道功能、促进消化及养颜的作用。

因此，这类饮料特别适合老年人和患有消化不良、便秘的人饮用。

1.6低能量饮料

国内的低能量饮料品牌主要包括健怡可口可乐等。

低能量饮料中所含的热量、脂肪和糖分都低于其他功能性饮料。

与运动平衡类饮料相反，人们经常饮用低能量饮料可减少能量的摄入。

低能量饮料适合需要控制体重的人饮用。

2.功能性饮料的研制方法

2.1混合发酵法

根据国际饮料行业协会的新规定，功能性饮料系指具有保健作用的软饮料。

目前，市场上功能性饮料层出不穷，令人眼花缭乱。

究其原因，多数的功能性饮料均含有多种人体必需氨基酸、矿物质和维生素等。

功能性饮料主要由3大类产品组成，即运动饮料、能量饮料和其他饮料（添加维生素、矿物质的果汁饮料；

植物成分饮料，如人参、银杏饮料等）。

这些饮料有的是直接从生物体内提取，有的是采用单菌种研制，而大部分是采用混合菌种发酵而成。

因此，混合菌种发酵功能性饮料在饮料工业中占有举足轻重的地位，对其研究开发有重要的意义。

1）菌种的共生性。

微生物混合发酵在生产中被广泛使用，它可以代替许多情况下单菌发酵所不能进行的生产。

我们的祖先所发明的多数发酵食品都来源于混合发酵，由于多菌发酵是一个完整的或接近完整的生物体系，体系中的微生物之间大多数具有生长代谢协调作用。

自从纯种分离技术被广泛应用以来，人们研究的重点、焦点似乎都在单一的菌种上，很大程度忽略了生物最基本的原则，那就是生存环境的完整性和协调性。

利用混合菌种发酵生产饮料正是利用几千年以来各菌种之间的共生性。

最为典型的且被广泛利用的为乳酸菌。

2）独特风味与口味。

菌种选择时应特别注意菌种的产酸力，了解其对代谢基质的要求以及代谢产物，以便合理确定基料的配方。

混合菌种发酵过程中由于共生代谢的影响，其产物往往有独特的风味与口味，这正是混合发酵的魅力所在。

3）菌种的安全性。

所有混合发酵生产饮料的菌种都要检验其菌株的致病性，而且在发酵产物中也要测定是否含有有害物质，以免代谢产物对消费者产生危害。

目前混合菌种种类相对较少，并多数也已明确具有安全性。

4）营养保健功能性。

保健功能性一直是广大饮料研究者的努力方向，也是吸引消费，增加产品竞争力的重要手段。

发酵饮料中具有保健性因子很多，不同菌种混合可能产生不同的保健因子，为研究具有保健功能性饮料提供了广阔的前景。

5）饮料中存在的问题。

菌种性质不十分清楚或菌种性能不稳定，尽管目前用来混台发酵饮料的菌种不多，单一菌种的性质还有待进一步研究，要完全了解某一菌种性质还有一定难度。

另外菌种存在变异，其性能与环境（如温度、pH值）有很大关系，常常不稳定。

缺少行业标准，在我国由于功能性饮料的发展刚刚起步，行业标准和科学规范尚滞后于市场发展。

市场不稳定且竞争激烈。

在国际上。

功能性饮料已经发展了若干年，并形成完整的行业评估和食品安全监管体系。

然而，在我国由于饮料市场还不健全，市场制度不完善，产品竞争激烈，导致我国饮料市场不稳定。

2.2功能性复合法

红枣味甜可口，能补中益气，可治疗贫血、肝炎、面色萎黄、乏力失眠及血小板减少等症，具有安神、健脾、补肾、止咳和降血压等多种功能。

枸杞是我国特产，为多年生落叶小灌木，自古被用作药材和野生蔬菜。

有研究表明，枸杞不仅能降血脂、抗肝脂，还可以防止血管硬化。

现代医学认为，枸杞所含的枸杞多糖、甜菜碱及黄酮类物质具有调节人体免疫力的功能。

枸杞是一种理想的功能性食品原料。

在当今社会，人民生活水平普遍提高，高血压、心脑血管疾病等一系列“富贵病”的发生越来越普遍，人们的膳食结构急需改变，一些以预防为主的功能性食品也崭露头角，在市场上的地位越来越重要。

复合保健饮料的开发符合国内外饮料向营养、保健、卫生方向发展的趋势。

山楂、红枣和枸杞都含有一定的保健功能因子，而且果实资源丰富，是生产天然功能性果汁的理想原料。

2.2.1原料和辅料

山楂，红枣，枸杞，白砂糖（优级），柠檬酸（食品级）。

2.2.2制备方法

1）山楂汁的制备

工艺流程。

山楂-挑选-清洗-热烫-打浆-保温-浸提-粗滤-离心-过滤-山楂汁。

操作要点。

①挑选、清洗：

挑选适度成熟、无病虫害、无腐烂变质的新鲜原料，用流水充分洗涤，去除泥沙、杂质和残留农药。

②热烫：

将洗净、去籽的山楂放入75—80C的水中热烫3~5min。

③打浆：

用打浆机打浆，注意打浆时要记录加水量。

④保温浸提：

将浆液放入不锈钢浸提罐中，加入0.02%果胶酶后，再加入一定量的水，加水量共5倍（包括打浆时加水）。

在50C水浴锅中保温浸提3h,浸提过程中要不断搅拌。

⑤粗滤：

用4层纱布过滤。

③离心、过滤：

8500r/min离心10min。

2）红枣汁的制备

红枣-挑选-清洗-破碎-预煮-浸提-粗滤-离心-过滤-红枣汁。

操作要点。

选取充分成熟、无霉、无烂的红枣，在清水中淘洗。

②破碎：

用刀子将枣破碎，1个大枣分成3、4瓣即可，目的是便于浸提有效成分。

③预煮：

力口5倍水，在90摄氏度下预煮30min,停止加热，降温至60C。

④浸提：

预煮后放入不锈钢浸提罐中，在55—60C条件下浸提5ho⑤粗滤：

用4层纱布过滤。

8500r/min,离心lOmin。

3）枸杞汁的制备

枸杞-挑选-清洗-预煮-浸提-粗滤-澄清-精滤-枸杞汁。

挑选质厚果实肥大、熟透的枸杞，流水洗净。

②预煮：

加5倍水，90C条件下预煮30min,预煮过程中加入0.05%抗坏血酸护色，取出降温至60摄氏度。

③浸提：

置于不锈钢浸提罐中，60C下浸提4h,用4层纱布滤出汁液后，再加5倍水，继续浸提4ho④粗滤：

⑤澄清：

将2次所得汁液混合，加入0.04%明胶和0.04%蜂蜜进行澄清，时间3h。

③离心、过滤:

8500r/min,离心lOmin。

2.2.3复合调配

（山楂汁、红枣汁、枸杞汁）+白砂糖+柠檬酸+水一-复合饮料。

采用水平正交试验，选择最优配方。

2.2.4结果与分析

工艺过程的确定红枣浸提时，有资料表明，用75%酒精浸提效果较好。

该试验把酒精浸提和水浸提2种方法加以比较，发现用酒精浸提颜色稍浓一点，但是酒精味太重，不能入口，所以采用水浸提法。

正交试验因素的选择在加工中发现枸杞具有一种独特的气味，为了避免这种气味，该试验将枸杞定量为5ml/100mlo故选择试验因素时，不把枸杞作为一个因素来考虑。

正交试验指标的确定由于受多种因素的影响，故该试验只对成品进行感官评价，在正交试验指标分析时，以感官评分来分析。

最优配方的确定按因素水平表进行配方试验，共9样品，并对各个样品进行评比打分。

按山楂12%,红枣18%和糖12的比例配制的饮料效果最好。

产品质量评价：

感官指标，色泽：

橙黄色；

滋味及气味：

具有山楂的独特酸味，酸甜适中，无异味；

外观：

汁液均匀澄清，静置后允许有少量果肉沉淀，无杂质。

溶性固形物，含量10%；

微生物指标，细菌总数、大肠杆菌、致病菌的检测，均符合卫生标准。

2.2.5结论

山楂、红枣和枸杞复合保健饮料的配方为：

山楂汁12%,红枣汁18%,枸杞汁5%,柠檬酸0.05%,糖12%,其余为水。

山楂汁、红枣汁、枸杞汁含量都比较低，宜采取水浸提法来进行有效成分的提取，在热力作用下，使果实细胞壁变性，细胞膜失去半透性，可溶性物质完全进入浸提液中。

山楂浸提条件为50C,3h；

枸杞浸提条件为60C,4h浸提两次，共耗8h；

红枣浸提条件为60C,5h。

该试验研制的山楂、红枣和枸杞汁复合保健饮料，符合市场消费趋势，且原料资源丰富，具有广阔的发展前景。

2.3酶水解法

我国是世界上西瓜的种植与生产第一大国。

西反产量占我国夏季上市水果总量的70%以上田。

西瓜的外皮与瓜肉，又称西瓜翠衣，含糖量少，味淡，富含维生素、果胶与纤维素，是一种药食同源的植物材料，对于急性尿道炎、膀胱炎、急慢性肾炎均有疗效。

西瓜中的水溶性多糖，具有一定的免疫刺激活性，西瓜中的果胶，可以治疗胃溃疡、便秘等消化系统疾病，也可作重金属中毒的解毒剂。

对生产西瓜汁过程中残留西瓜翠衣加以综合利用，开发成低糖，低热量，富含膳食纤维、维生素和矿物质，具有解暑消食，止渴利尿，改善新陈代谢，调节生理机能的功能性饮料。

为调节市场供应，满足消费者需求，解决瓜源较丰富地区农产品深加工的问题开辟新的途径。

2.3.1工艺流程

西瓜翠衣一预处理一打浆一酶解一灭酶一离心一调配一均质一脱气一热罐装一杀菌一冷却一成品。

2.3.2制备方法

1）原料。

采用麒麟瓜的瓜皮，去掉残留的瓜瓢，用清水洗干净待用。

要求表面清洁，无病斑。

2）预处理。

将原料切成1cm大小的方形小块，加入0.3%三聚磷酸钠和0.1%的抗坏血酸钠，在80C蒸煮锅内预煮5min后沥干。

同时起到巴氏杀菌、灭酶和护色的效果。

3）打浆。

经预处理的瓜皮加入1.5倍体积的水后打浆，浆料用柠檬酸调节pH至适宜的范围，作为酶解底物。

4）酶解。

在适宜的温度和pH条件下，用果胶酶和纤维素酶双酶法在生化反应器中水解一定时间。

5）灭酶。

将水解好的产物加热到至沸，使酶失活，同时加入0.005%壳聚糖作为澄清剂。

6）离心。

1500r/min条件下离心，除去沉淀。

7）调配。

在调配锅中将水解液与各种辅料混合均匀，加入食品添加剂。

调配用水须经软化，水的硬度小于8度。

8）均质。

采用智能分散机进行均质.转速30000r/min,每升原料均质时间为1min,使产品组织形态细腻，颗粒直径微小，分布均匀，同时避免过度破坏稳定剂形成的网络结构。

9）脱气与罐装。

将料液加热到80C以上.迅速灌入耐杀菌玻璃瓶中并旋紧封口，液面距瓶5mm。

10）杀菌及冷却。

将罐装后的玻璃瓶放人手提式杀菌器内，在121c杀菌15min,杀菌后迅速冷却至35c以下，用毛巾逐一擦干瓶身水分。

2.3.3工艺的优化

1）酶活测定。

纤维素酶活力单位定义：

在50C,pH4.8条件下，每小时催化底物生成Imol葡萄糖所需的酶量。

果胶酶活力单位定义：

在50C,pH4.2条件下每分钟催化底物生成Imol半乳糖醛酸所需的酶量。

酶活测定采用文献方法。

测定好后将果胶酶和纤维素酶分别在各自最适pH的磷酸缓冲液中配制成1%的酶液。

在带有温度控制的夹层反应器中放人处理好的西瓜翠衣原浆，按照总酶活300U/100mL底物的量加入两种。

2）配制的酶液。

以纤维素酶用量/果胶酶用量（体积分数）、pH和反应温度为因素，反应前后还原糖的增加率为指标.进行平行试验，其中纤维素酶用量，果胶酶用量（体积分数）分别在0.3、1、3,pH分别在3.5、4.0、4.8、5.0,温度分别在40、45、50、55、60℃下随机取点,反应时间为0.5h。

结果用Mathematic软件分析，模拟出反应曲面方程，求极大值，确定还原糖增加率最高的因素条件。

3）酶解时间确定及单双酶法比较。

在适宜条件下.按照总酶活300U/100mL底物的量在反应器中分别加入酶液和底物原浆进行反的含量。

在纤维素酶、果胶酶各自的最适PH4.8和4.2下.按照总酶活300U/100血底物的量在反应器中分别加入单种酶液和底物原浆进行反应，每隔一定时间取少量酶解液，用菲林法测定还原糖的含量。

以还原糖含量为纵坐标，反应时间为横坐标用Excel软件作图，确定适宜酶解时间，并比较单酶与双酶反应的结果。

2.3.4产品分析

感官分析，分别从色泽、滋味和组织状态3个方面对产品质量进行评价。

理化指标，分别用凯氏定氮法和GB6194—1986｛水果、蔬菜可溶性糖测定法》的方法测定蛋白质和总糖的含量。

采用文献的方法用原子吸收分光光度计测定铅、碑的含量。

微生物指标，采用GB4789.2、3—2003《食品卫生微生物学检验菌落总数测定》、《大肠菌群的测定》测定菌落总数和大肠菌群数。

2.3.5结果与讨论

1）酶活测定与用量估算。

果胶酶酶活为10200U/g.纤维素酶的酶活为2890U/g,配制成1%的酶液后，果胶酶活102U/mL,纤维素酶活28.9U/mL。

每100mL底物原浆的含水率约为96%.如其中的固形物均按照果胶来计算，其中半乳糖醛酸残基约为20000mol,假设反应约需1h,需酶量约为300U/100mL底物。

试验时由于酶的失活和其他影响因素的关系，实际反应时间不止1ho因为西瓜翠衣中既存在果胶又存在纤维素。

且果胶酶和纤维素酶最适反应pH和温度是不同的，因此需寻找一个适宜的反应条件，使两种酶的活力都能得到发挥。

在不同的温度、pH和酶的使用比例下。

反应5.0,温度为50C是适宜的酶解条件。

因两种酶的总活力300U/100mL底物,纤维素酶活28.9U/mL。

果胶酶活102U/mL,两者用量体积比为0.94。

故折算后果胶酶的用量为237U/100mL底物，纤维素酶的用量为63U/100mL底物。

该比例与实际测量瓜皮中果胶和纤维素的比例是非常接近的。

2）酶解时间的确定。

在pH为5.0,温度为50C,适宜的纤维素酶用量，果胶酶用量的试验条件下反应0.5h,实际上原浆中的长链多糖并没有完全降解.还需进一步反应，直至还原糖量不再增加。

在酶法水解过程中，随着反应时间的延长，还原糖的含量不断增加，但是增加量逐渐降低，水解曲线存在极限，当试验进行到3h时，还原糖的含量几乎不再增加。

由此可以确定此时水解过程已达终点。

但是出于饮料功能性的考虑.希望在最终产品中保留一部分短链水溶性膳食纤维，而非将其彻底水解成还原糖。

根据观察发现，当试验进行到2h时。

反应液中的絮状悬浮物已经大大减少，可以作为反应终点。

3）添加剂的使用。

酶解西瓜翠衣本身已产生了少量单糖。

但为了既控制总热量的摄人又保证口感，需要甜味剂作为辅助，经过对多种复配甜味剂的使用后发现，几种口味较好的合成甜味剂配方中都含有阿斯巴甜.但是由于西瓜翠衣的饮料是一种低酸性食品，后期杀菌强度较大。

会引起阿斯巴甜的降解，故使用天然甜菊昔作为甜味剂。

考虑到产品中含有大量的水溶性膳食纤维.为了避免他们在杀菌和保存过程中的沉淀.故采用卡拉胶和CMC复配作为稳定剂。

为了控制产品的pH,故采用柠檬酸调节产品酸度。

另外加入少量香精以弥补加工过程中的风味损失。

2.3.6结论

采用平行试验法并经分析可知.适宜的酶解方案为果胶酶237U/100mL底物，纤维素酶63U/100mL底物，pH为5.0,温度为50C,反应时间2h。

西瓜原料在预处理时.需加入0.3%三聚磷酸钠和0.1%的抗坏血酸钠进行护色，产品添加剂的使用、理化及卫生指标均符合国家标准。

产品为淡黄绿色半透明液体，保留了西瓜翠衣特有的滋味及活性成分，富含水溶性的膳食纤维，是具有一定功能性的饮料，对于西瓜资源的综合利用有积极意义。

3.功能性饮料的研究进展

3.1国内的功能性饮料

近几年来，功能性饮料市场发展十分迅猛。

2000年世界功能性饮料市场销售额己达138亿美元，2006年超过280亿美元。

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，饮料消费迅速增加。

据有关资料显示，1980年我国饮料量仅28万t,1995年则猛增量1000万t,2005年达到2000万t,25年间平均以26.7%的速度增长。

如此巨大的饮料市场，发酵功能性饮料必须占有一席之地。

据国家统计局，中国饮料工业协会、中国食品工业协会、中国海关、中国经济信息中心、中国竞争情报网、中国食品商务网，各种相关报纸杂志等，它们公布的相关信息显示，中国饮料市场成为中国食品行业中发展最快的市场之一。

2003年中国饮料产量2373万t,比2002年增长1684%。

实现工业总产值813.87亿元，销售收入774.42亿元，分别比上年增长40.12%和40.41%。

3.1.1酸奶饮料

酸奶是以乳及乳制品为原料，由嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等菌种混合发酵而成。

采用混合菌种发酵酸奶是根据菌种相互之间的特征，如嗜热链球菌在生长过程与乳杆菌之间的生理代谢或产物性质有很好的互利关系，但两者之间的比例和数量对酸奶的风味影响较大。

从生产工艺来看，酸奶主要有2种：

（1）凝固型酸奶。

牛乳在添加生产发酵剂后立即进行包装，并在包装容器中发酵而成。

（2）搅拌型酸奶。

在发酵罐中接种生产发酵剂，凝固后再加以搅拌入杯或其他容器内。

一种是大豆高蛋白酸奶。

这类酸奶主要是以大豆、鲜奶和白砂糖为原料。

目前文献中报道的大多采用新鲜大豆经预处理、制浆、调制、均质、杀菌、接种分装、发酵而制成的大豆酸奶，有部分采用大豆粕为原料经浸滤去糖、蛋白质浸提、分离、调制、分装消毒、发酵。

菌种可以从自然发酵豆乳中分离筛选，也可以从生产酸牛奶的菌种中选取。

由于后者方法简便易行，而且可靠，故多为人们所采用。

目前使用较多的菌种