天津食品调料联盟

食品功能配料在饮料中的应用

食品添加剂和配料应用2019-01-10 10:53:32


饮料又称为饮品,是酒精含量低于0.5%、可直接饮用或冲调后直接饮用、定量包装的一种食品。饮料作为一种快速消费品,伴随我国改革开放的发展而高速发展,目前全国饮料年产量已达14926.82万吨,解渴是饮料固有的功能诉求,但随着整个社会经济水平的提升及市场的细分,饮料还被消费者和市场营销者寄予了代餐、营养调节及补充等多项功能。全球近10年的果汁饮料新产品及运动和能量饮料新产品的功能宣称见图1和图2。





饮料已发展成运动饮料、能量饮料、即饮茶、强化果汁饮料、大豆饮料、强化功能饮料等不同的类别,饮料诸多功能的体现均由功能配料赋予。功能配料是指具有一定功能特性的食品配料和食品添加剂。功能饮料中配料的选择取决于目标功能宣称,从而实现饮料普通营养、特性之外的健康功能宣称。这里所论及的饮料功能宣称是指根据联合国国际食品法典委员会的《营养和健康宣称指南》(CAC/GL 23-1997)营养宣称中的营养素含量宣称及健康宣称中的营养素功能宣称两大类饮料,与市面上流行的营养素饮料、运动饮料、能量饮料相一致,但与保健饮料有显著区别。

一、饮料中常用功能配料介绍


1、功能配料分类

功能配料根据食品化学分类可分为功能性蛋白质(蛋白质、氨基酸等)、功能性糖类(糖醇、低聚糖、多糖)、功能性微量元素(矿物质、维生素)、功能性油脂、功能性食品原料(新资源食品、药食同源食品原料)等等(见表1)。



2、功能配料功能介绍(见表1)


二、功能配料在饮料中的应用


饮料根据产品形态分为液体和固体两种,液体饮料的加工是将所有的原料根据一定的配比及先后顺序经过调配(混匀)、均质或不均质、杀菌、灌装等工序而成。固体饮料的加工也是将所有的原料根据配比及工艺经过调配、混匀、杀菌、造粒或不造粒等工序而成。

饮料的质量问题(不含微生物卫生方面)包括褪色、沉淀、凝胶、絮凝、分层、析水、浮油等多种现象,固体饮料也存在色泽稳定性、分散性(流动性)、速溶性等诸多问题。所以功能配料在饮料中的应用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的营养功能价值。

尽管哈佛大学的研究认为保健食品的保健作用将在5年后才能有所体现,但消费者不这么认为,既然产品宣称具有某方面益处,为什么不能当做药品进行治疗,或者产品宣称的健康功能是否真的存在?消费者对产品的不信任现象在信用体系尚未健全的今天尤为突出。故论及功能配料在饮料中的应用,需要论及两个方面:1)功能配料的功能能否在饮料产品中保留? 2)饮料产品所含的功能配料在消化道中能否发挥作用?


表1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。结合饮料解渴、以水为基质的特性,食品功能配料及添加剂在饮料中的应用有如下注意事项:


1、功能配料的稳态化


表1中的众多功能因子的油溶、甚至是水油均不溶的特性令功能因子在饮料中应用方便化存在挑战。如植物甾烷醇酯作为新资源食品具有良好的生理功能活性,但其油溶性的性质,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 lipidnanoparticles,SLN)及多聚微粒或多聚纳米粒子。

1)工程技术的研究

对于一些不易获得且不易远途运输或储藏的,而又具有良好生理功能的原料,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)基础理论研究

通过乳状液(或液体微胶囊)将油溶性功能配料均一分散到以水为基质的饮料体系已成为行业共识,为了适应天然的消费需求,很多科研工作者对天然乳化剂进行了大量工作,如侯占群用大豆多糖和壳聚糖制备β-胡萝卜素双层乳液,发现β-胡萝卜素单层乳液制备过程中,大豆多糖浓度达到4%时可以使乳状液保持较好的物理稳定性。

双层乳液制备过程中,壳聚糖的浓度和分子量对乳液的粒径、电位、流变学性质影响显著,但对乳液的流变学类型无显著影响,当壳聚糖浓度从0%递增至2%时,乳液点位从-34mV增加至+58.2mV,乳液粒径随着壳聚糖的增加呈现先增大后减小的趋势,且壳聚糖浓度在0.5%时,乳液粒径达到最小值为0.79um,通过乳液贮能模量和损耗模量的检测,发现壳聚糖与大豆多糖通过静电吸附能在β-胡萝卜素乳液表面形成稳定的膜层。

袁芳等通过超高压处理对乳清分离蛋白与壳聚糖间的复合反应进行研究,并以乳清分离蛋白- 壳聚糖共价复合物为乳化剂制备β-胡萝卜素乳液,乳清分离蛋白与壳聚糖的混合比为1∶4时,压力为600MPa条件下反应20min,产物具有良好的乳化特性,制备的β-胡萝卜素乳液具有较好的粒径和良好的稳定性。


2、功能因子的稳态化


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被氧化破坏;另外其油溶性的特性也决定了其所应用的饮料的潜在物理不稳定性。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。


3、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(15μmol/L)与维生素E(5.0μmol/L)、维生素C(0.16μmol/L)及β-胡萝卜素(10.83μmol/L)混合,其清除DPPH 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。

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。橙汁中人为添加的VC对橙汁中的柚皮苷—一种类黄酮化合物有负作用。

另外多元糖醇对胶原蛋白结构的稳定性有负面作用。了解不同功能因子之间的协同作用或拮抗作用非常有助于功能饮料的配方设计与产品开发。

三、发展展望


纵观整个饮料行业,市场竞争不断加剧,在整体饮料业绩稳定增长的同时,饮料企业的增长方式已经从粗放的扩容增长阶段进入到结构性增长阶段。随着生活水平的提高,消费者对饮料的诉求已不再局限于解渴,食品生产企业将越来越重视消费者的需求,功能饮料将继续发展,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饮料生产中,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不利影响最小化。考虑到消费者可接受的生物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以及饮料加工工艺对食品功能配料功能效果的影响。消费者对天然的品质追求将令清洁标签得以发展,所以,从另一个角度而言,功能食品原料(药食同源食品原料和新食品原料)在饮料中的应用将有一个良好的发展。


来源:同名期刊

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