非酒精饮料的澄清与精制专利技术综述

邹旭鹏 （国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心医药部食品室，江苏苏州 215000）

1 非酒精饮料澄清专利技术申请简介

《国际专利分类表》（IPC分类）是根据1971年签订的《国际专利分类斯特拉斯堡协定》编制的，是目前唯一国际通用的专利文献分类和检索工具，为世界各国所必备。问世的30多年里，IPC对于海量专利文献的组织、管理和检索，做出了很大的贡献。在专利数据库中，为了便于检索或查询，针对不同的技术，将不同的专利申请各分配了不同的分类号，IPC采用了功能和应用相结合，以功能性为主、应用性为辅的分类原则。采用等级的形式，将技术内容注明:部—分部—大类—小类—大组—小组，逐级分类形成完整的分类体系。依据某一种产品的国际分类，就可以很容易地检索出该产品所属技术领域的专利信息了。例如，针对非酒精饮料的澄清这一技术，在IPC分类号中的分类号码为A23L2/70，而该技术又有多种细分的技术领域，因此，在A23L2/70的分类之下又有多个细分领域。目前，对于非酒精饮料的澄清技术，常用的有超滤技术［1］、添加吸附剂［2］、包埋技术［3］、复合酶处理［4］等。专利数据库中比较有代表性的有:中文专利数据库CNABS，外文专利数据库VEN。笔者在这2个数据库中经过检索，现将A23L2/70分类号下的专利文献申请情况列入表1。

表1 A23L2/70分类号下的专利文献申请情况 件

为了更加直观地展现上述数据，先将其做成饼状图，如图1、2 所示。

从表1及图1、2中可以清楚看出，无论是国内申请还是国外申请，对非酒精饮料的澄清和精制的方法中，使用最多的是采用微生物材料的方法，这可能是由于采用诸如过滤、离子交换、吸附、膜处理等方法对非酒精饮料进行处理时，会将饮料中的一些其他的较大粒径或较大分子的营养成分，也当作杂质一起除去了，而这会降低产品中营养成分的含量，严重影响产品的食用价值。因为在目前的实际生活中，饮料的作用已经不仅仅局限于解渴这一初衷，而是衍生出了提高人体免疫力、抗疲劳、抵抗疾病等诸多功能作用。而采用微生物如酶等方法，将饮料中的大分子物质或难溶物质分解为小分子或易溶于水的物质，从而不必除去这些成分，则不会减少产品中的营养成分的含量，因此，采用微生物处理的方法成为目前非酒精饮料的澄清和精制方法中最为流行或最常用的方法。

图3、4是不同年代关于非酒精饮料澄清和精制方法专利文献申请情况。而该领域中各主要申请人所在国家情况如图5所示。可见，随着时间的发展，在该领域内，专利申请的数量是递增的，这说明人们对于非酒精饮料的澄清和精制越来越重视了，预示着在今后的几年内，关于非酒精饮料澄清和精制方面的专利的申请量将会越来越多。

2 该领域中国内主要申请人以及重点申请的情况分析

通过统计分析发现，在该领域中申请量最多的个人申请人为李亚萍，非个人申请中申请量排名靠前的分别为江南大学和浙江大学、百事可乐、中国农业大学、不二制油株式会社等高校或企业。申请人为李亚萍的专利申请文件数量较多，但是经过阅读该申请人在该领域中申请的专利文献发现，其采用的技术方案是通过离心分离和采用膜浓缩的方法达到精制的目的，虽然申请数量较多，但是技术方案实质上相同，仅是原料的配比有所区别。而江南大学申请的专利文献主要集中在采用酶方法来澄清饮料，即分类号为A23L2/84，而百事可乐在该领域中申请的专利文献中，技术方案多是属于加入表面活性剂或者是加入一些配体，使其与容易产生沉淀的物质结合，促进其在水中的溶解度，从而达到精制的目的，因此，在平时工作中如果遇到这类技术方案时，可重点关注一下百事可乐的专利。而中国农业大学的专利则侧重于采用分离、膜过滤、加入胶体这几种手段来达到澄清的目的。

此外，通过分析在该领域中被引证次数较多的文献，可以发现一些该领域的的技术脉络。例如，在分类号为A23L2/70的领域中，专利文献CN1087481A被引证了100次，说明其在该领域中的影响较大，其所要解决的技术问题是:现有技术中，一些饮料中需要添加一些油溶性的物质，而这些物质在水中的溶解度很低，在产品制备过程中会产生一些沉淀，而这些沉淀会降低产品的品质，为了解决这一问题，申请人通过加入一种特定的乳化剂，使得产品能够均匀地分散在水中，从而达到澄清的目的。公开号为CN1119825A的专利文献，名称为《来自葫芦科水果的甜汁的组合物及其制法》，其所要解决的技术问题是:澄清来自葫芦科水果的甜汁，在该文件中，由于原料特有的性质，使得其果汁中不仅含有一些难溶物质，还含有一些难闻的气味需要除去，以改善产品的品质。而为了解决这一问题，发明人在产品的澄清和精制的过程中采用了包括离子交换树脂、添加澄清剂和吸附剂、过滤或离心、酶处理这几种常用的方法结合使用，从而达到产品的澄清和精制的目的。可见，有些情况下，非酒精饮料的澄清和精制并不会单单采用一种方法，而会采用多种方法结合达到目的。专利文献CN1214613A，其公开了一种用阳离子交换处理和毫微滤改进澄清度和颜色的绿茶萃取液，该篇文献被引证180次，其通过阳离子交换树脂去除绿茶萃取液中的金属离子，特别是钙离子和镁离子，因为这些金属离子能够同果胶或蛋白质结合形成络合分子，这些络合分子能沉淀产生浑浊。此外，又结合使用微滤膜技术除去一些较大的高分子量成分，以及一些残留的金属离子/络合物而产生的氧化产物，通过这2种手段结合从而达到澄清和精制的目的。该专利文献代表了饮料澄清和精制技术领域中采用离子交换和微滤技术的应用，具有典型的代表性。专利文献CN1439314A公开了一种蛋白质稳定剂，其所要解决的技术问题是:一些蛋白质饮料尤其是酸性蛋白质饮料中，经过长时间放置时，饮料中的蛋白质会产生絮凝而产生沉淀，而发明人通过在饮料中加入蛋白质稳定剂，使得蛋白质稳定的悬浮在饮料中。而在分类号为A23L2/72（过滤）之下，专利文献CN1625428A公开了一种预涂层过滤介质及制备和使用方法，该发明的技术方比较典型，虽然其是通过过滤达到澄清的目的，但是，发明人在过滤介质上还加入了涂层，该涂层为阳离子材料，能够吸收抗衡离子，沉淀金属离子，进一步增强产品澄清的功效。该专利文献的技术方案具有典型的代表性，但是，其并不是常规的仅仅将产品过滤。而在A23L2/76（除去气体）的分类号之下，具有代表性的专利文献CN1135308A和CN1156566A均在饮料的加工过程中采用了脱气的手段除去不需要的气体。而在现有技术中，脱气最常用的手段是真空脱气，此外，有些非酒精饮料在生产过程中会产生泡沫，而这些泡沫的存在会影响产品的外观品质，因此，在生产过程中，会视情况选择进行脱气处理。可见，对饮料进行脱气处理也仅是所属技术领域的常规技术手段。在分类号为A23L2/80（吸附）的领域内，专利文献CN1228794A具有代表性，其公开了一种除去液体中多酚的聚酰胺组合物，特别是其实例2中，在经熟化的啤酒中加入各种吸附剂，除去其中的多酚，从而达到对啤酒澄清和精致的目的。而在A23L2/84的领域内，使用较多的是在饮料中加入一些能够分解引起沉淀或浑浊的物质的酶，来达到澄清的目的。目前，在饮料中最常用的澄清手段也是通过加入酶来实现的，重点在于针对不同的引起混浊或沉淀的物质加入合适的酶，酶的种类的选择非常重要，如专利文献CN1178551A（一种有氨肽酶活性的酶）、CN1232622A（饮料抗氧化剂体系）都是通过添加各种酶来达到澄清的目的。专利文献CN1484491A（富含具有羧基末端脯氨酸残基的肽的蛋白质水解产物）中，其通过添加特定的酶分解饮料中能够产生苦味的物质，从而达到对饮料精制的目的，可见，通过酶法处理不仅仅是能够起到澄清的作用，还能够达到精制的效果。而专利文献CN1641014A公开了一种嗜酸乳杆菌及其应用，其采用嗜酸乳杆菌发酵果蔬汁，制备得到一种蔬菜汁饮料。这类技术则是通过添加一些微生物，将原料中的一些成分进行转化，从而达到精制的目的，不过，这类技术一般多用于发酵乳饮料，其目的是为了进行精制，从而获得一种口味或风味不同的饮料，而不是为了澄清。

3 该领域中国外主要申请人以及重点申请的情况分析

在分类号为A23L2/70的领域下，EP0582887（被引用次数40次）是比较具有代表性的专利文献，其通过采用超高压均质的方法，使得果汁中的物质能够均匀地分布在液体中，从而使得其不发生沉淀现象，此外，通过采用超高压均质的方法还能极大地杀灭果汁中的微生物，延长货架期或保质期;GB2087212（被引用次数30次）公开了一种在柑橘果汁或蔬菜汁中添加羧甲基纤维素钠和海藻酸丙二醇酯，使得产品中的各组分能够均匀地分散在液体之中，避免沉淀现象的发生。其是通过加入稳定剂的手段来精制产品。在A23L2/72的领域中，专利文献CA2474980（被引用次数114次）是通过在过滤的过程中添加过滤助剂，并且还添加有吸附剂、与吸附剂混合的过滤助剂，通过这样的手段提高过滤的效率，从而达到澄清的目的。专利文献US4276179（被引用次数达70次）是通过添加多微孔吸附剂来进行吸附一些卤代烃分子，从而增强过滤的效果，达到除去产品中特定的物质的目的。而在A23L2/74的领域中，专利文献US3397790A（被引用次数135次）公开了一种有半透膜的过滤装置，其能够利用半透膜的选择性透过的特性达到饮料澄清的目的。专利文献EP0562100（引用次数达44次），其公开了采用纳滤的手段过滤果汁饮料。在分类号为A23L2/76的领域中，专利文献US4259360A（被引用次数58次）公开了一种脱气的方法，其是将溶解有气体的液体送入到一个封闭的装置中，然后在压力存在的状态下充入氮气，然后以一定的速度将该液体释放出来，在这个过程中，由于内外压力的差距，使得其中的氮气和溶解的氧气等气体释放出来，从而达到脱气的目的。专利文献US6241893A（被引用次数38次）公开了一种脱气装置，其采用一些非晶体的过滤介质，采用过滤的手段除去溶解在水中的氧气、氨等物质。在分类号为A23L2/78的领域中，专利文献EP0684771（被引用次数75次）公开了采用离子交换树脂的方法除去果汁中的难闻的风味物质。专利文献EP0782399（被引用次数60次）公开了采用离子交换树脂除去溶液中的HCA。总之，离子交换的方法目的就是采用离子交换树脂除去溶液中的阴阳离子，达到澄清的目的，是饮料澄清常用的方法。在分类号为A23L2/80的领域中，专利文献NZ264067（被引用次数102次）公开了采用添加吸附剂，除去果汁中的多酚，并且通过洗脱剂洗脱多酚，通过除去果汁中的多酚，避免其被氧化，导致果汁变色，从而达到果汁澄清的目的。专利文献US4276179（被引用次数70次）公开了通过在溶液中添加多孔吸附剂除去其中的非聚合状态的卤代烃以及卤素。在分类号为A23L2/82的领域中，专利文献US4162972（被引用次数29次）公开了一种澄清的方法，其是在浑浊的液体中注入气体，以形成泡沫，经过一段时间之后，形成了一种三相系统，底层的是澄清的液体，上层的是一些絮凝的物质，最上层则是形成的泡沫，然后通过一定的手段除去上层的絮凝物质，从而达到澄清液体的目的。专利文献US3236655（被引用次数20次）通过在果汁或蔬菜汁中加入助滤剂，通过助滤剂絮凝不溶性物质，再过滤除去这些难溶物质来达到澄清果汁的目的。在分类号为A23L2/84的领域中，专利文献EP0934702（被引用次数56次）通过在饮料中添加葡萄糖氧化酶，促使饮料中的葡萄糖在氧气存在的情况下，被分解为异抗坏血酸，而异抗坏血酸是一种抗氧化剂，能够防止饮料中的多分类物质被氧化而变色;同理，如果饮料中还含有过氧化物，通过添加过氧化氢酶能够促使过氧化物分解，从而达到澄清的目的。专利文献US4478854（被引用次数52次）公开了在蔬菜汁中添加酶类分解其中附着于蛋白质的大豆多糖，并且分解细胞壁中的物质，破坏细胞壁，促使胞内有效物质的溶出，从而提升产品的利用率，同时促进澄清度。

在非酒精饮料的澄清技术领域中，申请量最多的是俄罗斯的 UNIV KUBAN TECHN大学、KRASD AGRIC PROD STORAGE AND PROCESSING、KRASNOD NII K、HRANENIJA I PERERABOTKI SEL SK、DUKTSII、UNIV KUBANSK、UNIV KUBAN AGRIC、N CAUCASUS AREA VETERINARY INST、SEV KAVKAZSKIJ ZONAL NYJ NI、KIJ INST SADOVODSTVA I VINOGRA，这10个申请人总的申请量达636件，而这几个申请人的就专利申请其技术方案均是:将蔬菜或水果原料采用不同菌种的微生物来处理，消除果汁或蔬菜汁经研磨后呈现乳浊状态，达到澄清果汁或蔬菜汁的目的。申请人为BUCHER GUYER AG MASCH、BUCHER GUYER AG MASCHFAB、BUCHER GUYER AG MASCH，这三者申请的专利达86件，其申请的专利，均是各种采用了渗透膜的过滤装置，采用这些装置处理饮料，达到澄清饮料的目的。申请人为TROPICANA PROD INC，申请量达36件，其申请的案件多是关于柑橘果汁的处理过程，在A23L2/72、A23L2/76、A23L2/78领域均有涉猎。在此仅列出在该领域中申请量较多的案件以作示例，不对其他申请人一一列举。

从上面这些重点申请人申请的专利特点来看，俄罗斯在该领域中申请量较多，但是其技术方案或技术手段较为单一，多是采用加入微生物对饮料进行处理，达到澄清的目的，因此，在遇到有关加入微生物来达到澄清饮料目的情况时，可重点关注一下俄罗斯在该领域中的申请。

4 结语

总的来说，从技术领域来看，属于A23L2/84（用微生物或生物材料，例如酶）领域的申请量相对较多，这也证明了该手段是饮料工业中最常用的方法。其他手段，如过滤、吸附、絮凝、离子交换等手段，都需要或多或少地除去饮料中的一些不溶性成分，进而导致产品中的一些营养物质被损耗，浪费了原料，提高了生产成本，而采用加入微生物/酶的方法，能够将产品中的一些大分子难溶物质分解为小分子易溶物质，改进澄清度，之后通过灭菌或者灭活的手段处理产品即可，对产品的损耗程度能够降到最低，因此，其是澄清的首选方法。一般而言，在非酒精饮料的澄清这一技术领域中，较少采用单一的技术手段来达到饮料澄清的目的，而是会采用多种澄清手段相结合。因此，在实际的科研和生产过程中，针对引起非酒精饮料浑浊的原因，可以有针对性地采用合适的技术手段对其进行处理，达到澄清的目的，进而提高产品的生产效率以及品质。

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［3］梅丛笑，方元超．β－环状糊精微胶囊技术在茶饮料澄清处理中的应用［J］．冷饮与速冻食品工业，2000（2）:17 －19．

［4］宁井铭，方世辉，夏涛，等．酶澄清绿茶饮料研究［J］．食品与发酵工业，2005（9）:126－128．