发酵饮料的开发现状及研究前景

王　磊，陈宇飞，刘长姣

（吉林工商学院食品工程学院，吉林长春130062）

发酵饮料的开发现状及研究前景

王磊，陈宇飞，刘长姣

（吉林工商学院食品工程学院，吉林长春130062）

发酵饮料是指饮料原料通过乳酸菌、酵母菌或其他允许使用的菌种发酵后调配而成，酒精含量在1%（体积分数）以下的饮料。发酵饮料均含有大量的具有营养与保健作用的益生菌。本文围绕着发酵饮料用的乳酸菌和酵母菌，发酵饮料的分类，发酵饮料的国内外发展现状和研究进展做了系统阐述，并提出了发酵饮料在现阶段存在的问题及发展前景，旨在为综合开发应用具有不同益生特性的发酵饮料提供依据。

发酵饮料，现状，前景

随着食品工业的迅速发展和人们生活水平的日益提高，人们对饮食结构提出了更高的要求，饮食习惯逐渐转向具有合理营养和保健功能的食品，代表着健康、绿色的发酵食品将会进一步扩大市场份额［1］。以乳酸菌为代表的益生菌能改善食品的风味、品质和营养，延长保质期，具有调节肠道菌群平衡、抗肿瘤、降低胆固醇、防治便秘、延缓衰老等重要的生理保健作用，被广泛的应用于食品行业［2］。近年来，中国饮料市场蓬勃发展，碳酸饮料、茶饮料、果蔬汁饮料、功能性饮料占据较大比重。其中，发酵饮料也不断走向成熟，新技术不断发展，迎合消费者口味和理念的新产品不断涌现。根据国际饮料行业协会的新规定，发酵饮料是指饮料原料通过乳酸菌、酵母菌或其他允许使用的菌种发酵后调配而成，酒精含量在1%（体积分数）以下的饮料［3］。发酵饮料均含有大量的具有营养与保健作用的益生菌。因此，筛选适用于饮料的优质发酵剂以及开发新型发酵饮料产品具有广阔的市场和应用前景。本文主要对发酵饮料用的乳酸菌和酵母菌，发酵饮料的分类，发酵饮料的国内外发展现状和研究进展等方面进行了阐述，以期为综合开发应用具有不同益生特性的发酵饮料提供依据。

1　发酵饮料的国内外发展现状

在日本及欧洲许多国家，发酵乳酸菌奶饮料在乳制品市场比例已达到70%，北美国家约30%，发酵饮料产业在全球大大超过了其他饮料制品的增长率。国内的乳酸菌产业的科技支撑体系也已逐步形成，领先的企业标准已大大高于国标，客观上也就要求加强国家标准的制定。因此未来发酵饮料行业将更加标准化、规范化，对生产企业的技术及卫生要求将更加严格。改革开放30多年来，中国发酵饮料市场从无到有，从小到大，从总量快速扩张到结构明显升级，逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的消费市场。发酵饮料市场规模比改革初期扩大了几倍乃至几十倍，其发展成就令世人瞩目［4-5］。

2　发酵饮料中的乳酸菌和酵母菌

2.1乳酸菌及其营养与保健功能

乳酸菌是一群能利用碳水化合物（主要指葡萄糖）发酵产生大量乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称。从形态上可分为呈球状的链球菌属（Streptococcus）、明串珠菌属（leuconstoc）和片球菌属（Pediococcus）；呈杆状的乳杆菌属（Lactobacillus）、双歧杆菌（Bifidbacterium）属等常见菌属；从发酵类型上可分为同型发酵和异型发酵，其中与人类关系密切的常见菌株是乳杆菌、乳球菌和双歧杆菌［6］（见表1）。

乳酸菌不仅可以提高食品的营养价值，改善食品风味，提高食品保藏性和附加值。蛋白质经乳酸菌发酵后，促进了消化酶对蛋白质的分解作用；另一方面，乳酸菌在发酵过程中释放的蛋白质酶将蛋白质分解成易于人体吸收的氨基酸和肽，提高蛋白质的利用率［7］。乳酸菌发酵过程中产生的乳酸菌脂酶可以使牛乳中的脂肪被分解成游离脂肪酸，或使脂肪转变成易于被机体吸收的状态，从而促进脂肪的消化吸收。乳酸菌在代谢过程中能产生多种B族维生素，牛奶经乳酸菌发酵后，烟酸、叶酸、维生素B12等均明显增加［8］。

乳酸菌的特殊生理活性和营养功能，正日益引起人们的重视。大量研究表明，乳酸菌能够调节机体胃肠道正常菌群、保持微生态平衡，提高食物消化率和生物价，降低血清胆固醇，控制内毒素，抑制肠道内腐败菌生长繁殖和腐败产物的产生，制造营养物质，刺激组织发育，从而对机体的营养状态、生理功能、细胞感染、药物效应、毒性反应、免疫反应、肿瘤发生、衰老过程和突然的应急反应等产生作用［9］。由此可见，乳酸菌的生理功能与机体的生命活动息息相关。可以说，如果乳酸菌停止生长，人和动物就很难健康生存，也正因为如此，乳酸菌被广泛用于轻工业、食品、医药及饲料工业等许多行业上。

表1　发酵饮料中主要的乳酸菌种类［10］Table 1　Species of lactic acid bacteria in the fermented drinks［10］

2.2酵母菌及其营养作用

酵母是一种单细胞的微生物，属于高等微生物的真菌类，它和高等植物细胞一样，有细胞核、细胞膜、细胞壁、线粒体等。早在3000前人们就开始利用酵母制作发酵产品了。酵母具有很广泛的营养和应用价值，它的蛋白质含量在50%左右，氨基酸齐全，富含B族维生素、酶系和其他生理活性物质如辅酶A、辅酶I、辅酶Q、细胞色素、凝血质、谷胱甘肽等［11］。酵母属于兼性微生物，在有氧和无氧发酵条件下都能生长，在有氧存在时，会诱导能量代谢由发酵转为呼吸，这种效应提高了能量的利用率，这也是酵母能得到广泛应用的原因之一。发酵后的酵母还是一种很强的抗氧化物，可以保护肝脏，有一定的解毒作用。酵母里的硒、铬等矿物质能抗衰老、抗肿瘤、预防动脉硬化，并提高人体的免疫力。用于乳品中发酵的菌种主要有以下几类见表2。

表2　发酵饮料中主要的酵母菌种［12］Table 2　Major species of yeast in the fermented drinks［12］

3　发酵饮料的分类

3.1发酵型含乳饮料

发酵含乳饮料指以乳或乳制品为原料，在经乳酸菌或酵母菌等有益菌培养发酵制得的乳液中，加入水、糖液、酸味剂、果汁、茶、咖啡、植物提取液等的一种或几种调制而成具有特殊风味的糊状或液状产品，如酸乳、乳酸菌饮料。根据其是否经过杀菌处理而区分为杀菌（非活菌）型和未杀菌（活菌）型。发酵含乳饮料可提高人体对元素磷、钙、铁的吸收利用，并具有缓解乳糖不耐症、降低胆固醇、抑菌和抗癌等多种营养与保健作用［13］。通常根据成品的组织状态、口味、原料中乳脂肪含量、生产工艺和菌种的组成可以将发酵含乳饮料分成不同类别。李帅［14］以苹果渣和复原羊乳为主要原料，生产固体复合发酵乳饮料，确定苹果渣复合发酵乳的优化工艺条件为复原羊乳量30%，43℃发酵8h，接种量5%，木糖醇5%，通过营养评价结果证明，此工艺生产的固体发酵乳饮品营养丰富、均衡，是一种风味纯正的饮料。目前，发酵型含乳饮料正向原料复合型与兼具保健功能的方向发展，我国发酵乳饮料连续五年超过25%的增幅，成为乳制品中增长最快的产品，发展潜力巨大。

3.2发酵型果蔬汁饮料

以水果、蔬菜、或果汁（浆）、蔬菜汁（浆）为原料，利用酵母菌或乳酸菌发酵后制成的汁液中加入水、糖和甜味剂等调制而成的饮料。果蔬汁营养丰富，原料价格便宜。果蔬汁经过乳酸发酵后，具有特殊的风味和保健功效，一些营养成分有了增加，如番茄汁经过发酵，氨基酸总量增加近25%，有6种必需氨基酸增加46.7%［15-16］。胡萝卜汁经乳酸发酵后，6种必需氨基酸增加更多，为86.3%，B族维生素和叶酸都有所增加。蔬菜汁经过发酵，产生了一些有益的风味物质，如2-庚酮、2-壬酮等的爽口清香，低级饱和脂肪酸与醇形成的脂类产生各种水果味等［17］。以果蔬为原料研制而成的发酵饮料，不仅具有普通饮料的清凉和生津止渴的作用，还较好地保存了其营养素，可调节人体生理功能。张百刚等［18］以菠萝、胡柚为主要原料，利用响应曲面法的Hybrid设计对复合乳酸发酵饮料的菠萝汁与胡柚汁配比、加糖量、发酵时间、酸奶添加量四个工艺参数进行了优化，并拟合出回归方程，分析得出复合乳酸发酵饮料最佳工艺参数为：菠萝汁和柚子汁原料配比为4∶1，酸奶添加量为5.18%，发酵时间为3.5h，加糖量为15.88%，此条件下所得饮料验证实验的感官评分值最高，菠萝配比、发酵时间及酸奶添加量对复合乳酸发酵饮料感官评定结果影响显著。这种新型的果蔬型乳酸菌饮料，打破了传统的发酵饮料都是以乳制品为原料经乳酸菌发酵而成的模式，而将乳酸菌发酵渗入到了果蔬加工之中，成为集果蔬精华与乳酸菌功能为一体的新型饮料。

3.3发酵植物蛋白饮料

植物蛋白饮料是指以含有一定蛋白质的植物果实、种子或果仁等为主要原料，经浸泡、磨浆、过滤、均质、杀菌、调配等工序加工而成的乳状饮料，可分为调制型和发酵型，如豆奶、豆浆、椰子乳、杏仁露、花生乳等。发酵型植物蛋白饮料是经乳酸菌或双歧杆菌发酵制得。目前已有研究中主要包括以大豆、绿豆、花生、杏仁、南瓜等植物蛋白为原料接种乳酸菌或双歧杆菌，针对改善产品感官品质、获得高活菌数的产品、提高稳定性的工艺和配方研究［19］。王子娜等［20］的研究以核桃榨油后的副产物核桃藫为蛋白原料，乳酸菌经渐进驯化法驯化培养后，在纯核桃乳中的产酸能力和生长情况都得到了改善，在接种量3%、发酵温度37℃、发酵时间10h、蔗糖添加量5%，其酸度和乳酸菌数及感官状态达到最佳。另外，在最优工艺下得到的核桃乳酸菌发酵饮料具有明显的抗氧化活性，且抗氧化能力与其稀释浓度呈线性关系，DPPH·清除率、OH·清除率和总抗氧化能力分别相当于0.463、6.32、0.212mg/mL的抗坏血酸溶液。与牛乳动物蛋白相比，我国植物蛋白资源更加丰富，且在氨基酸组成上对其具有互补作用，以植物蛋白代替动物蛋白生产发酵饮料具有广阔的市场前景。

3.4发酵谷物饮料

发酵谷物饮料是以谷物为主要原料，采用发酵工程和酶法相结合的技术，利用酶将谷物中的淀粉转化为乳酸菌可利用的低聚糖，添加适当的氮源物质，经乳酸菌发酵制备的一种功能性谷物发酵饮料。该产品既保存了谷物的营养价值，又具有乳酸菌发酵制品的营养保健作用，口感独特，其营养价值和保健功能均高于纯动物蛋白食品，产品成本低廉，有着很大的市场发展潜力。天然谷物经过发酵可以合成某些氨基酸，提高B族维生素的利用率［21］。在发酵的同时为酶解植酸提供最佳的pH环境，由于谷物中的植酸常与铁、锌、镁和蛋白质结合在一起，因此植酸的减少可以增加可溶性铁、锌、钙离子的含量。唐喜国等［22］先将小米糖化液化，再同时接种3.5%的乳酸菌和0.6%的酵母菌，于35℃下发酵10h，4℃后储藏2d，得到一种营养丰富、酸甜可口且醇香浓郁的小米发酵饮料。颜海燕等［23］将玉米与水按1∶10（w/v）的比例混合，接种乳酸菌发酵，发酵温度为37℃，时间12h，发酵后添加0.1%黄原胶和0.15%的CMC，制作出一种玉米发酵饮料。葛磊等［19］先用乳酸菌以接种量3%、发酵温度42℃、发酵时间9.15h，然后再用酵母菌以接种量0.13%、发酵温度33℃、发酵时间1.5h，研究了不同发酵工艺及发酵菌种对全燕麦发酵饮料品质的影响，得到独特的两次发酵全燕麦饮料的制备工艺，生产出一种有特殊口感和风味的燕麦发酵饮料。

3.5其他类型发酵饮料

除了上述主要的几种发酵饮料外，还有以食用菌为原料研制而成的乳酸菌发酵饮料，不仅具有普通饮料的清凉和生津止渴的作用，还较好地保存了其营养素，可调节人体生理功能。目前国内市场中尚没有成熟的产品。文献报道［24］有乳酸发酵鲜菇汁技术研究、蜜环菌发酵保健饮料的研制等。都凤华［25］以黑木耳为主要原料，辅以适量乳粉，利用乳酸菌发酵，选用黑木耳汁含量50%、脱脂乳50%，发酵温度41℃，发酵时间10h，接种量6%，并配以白砂糖2%，柠檬酸0.09%得到最佳发酵条件，最终研制出具有黑木耳特殊芳香和营养价值的黑木耳乳酸发酵饮料。海洋中含有丰富资源，具有较高的开发价值，目前有海带、裙带菜、紫菜等少量资源被利用来研制发酵饮料，这些海洋资源经乳酸菌或酵母菌在适宜的温度、时间、pH发酵后，进行合理地调配，研制出口味独特的发酵饮料，取得良好的开发效果。另外，以野生植物资源为原料，如刺梨、树莓、黑加仑、仙人掌、人参、枸杞、五味子等，将其发酵制得乳酸菌饮料，增强了它们原有的营养功能和疗效，而将两种或多种原料混合使用开发发酵饮料也成为一种趋势，增加了产品的营养和新颖性，这些研究为发酵饮料的深层开发提供了一定的理论基础［26］。

4　我国发酵饮料行业存在的问题

第一，缺乏专业化的乳酸菌或发酵用酵母菌资源库及可以持续利用的发酵剂资源。尽管国内各研究单位都各自保藏了一些发酵菌种，但大多分离自国外的发酵剂或发酵乳，没有统一编号，种类单一，且对其遗传特性不了解，目前还没有真正意义上的乳酸菌或酵母菌菌种资源库。

第二，基础研究积累不够，研究手段落后。我国在益生乳酸菌研究开发方面的基础研究积累不够。特别是乳酸菌资源的分离、鉴定、收集、菌种特性的研究，将是一个长期的战略性工作，没有这一基础性的研究工作，很难开发出优良的益生乳酸菌产品。此外，研究手段比较落后，先进的分子生物学技术在我国益生乳酸菌研究开上应用的非常少，其结果是研究的成果没有足够的理论深度和说服力，很难造就一个像国外某些企业所拥有的益生乳酸菌品牌和产品。

第三，发酵饮料产品缺乏标准，行业标准的缺陷必然会导致发酵饮料市场的混乱。乳酸菌作为活性乳酸菌饮料的一个组成成分，在保质期内应保持一定数量级才能起到活菌应有的作用。由于我国现行标准对保质期内乳酸菌数量的要求过低，这就造成了低质量产品在我国市场的泛滥。低标准降低了发酵饮料生产厂家的准入门槛，使大量的投机企业涌入行业内，从而导致了恶性的价格战。这种价格上的恶性竞争又会使乳酸菌生产厂家的质量大幅下降，此类恶性循环将成为我国发酵饮料市场的最大隐忧。

5　展望

健康成为当今社会人们关注的焦点，发酵饮料必将越来越受到青睐，随着新资源的不断开发利用，新品牌的进入，国内大型乳制品企业也将发酵饮料作为产品开发的重点，未来中国发酵饮料市场竞争环境会更加激烈。随着国内乳酸菌行业科技交流的不断加强、行业秩序的逐步规范，发酵饮料业将获得快速发展。因此，建立具有自主知识产权的乳酸菌菌种和酵母菌菌种资源库，筛选和开发适合我国发酵饮料行业发展的发酵剂和益生菌制剂显得尤为重要。从而真正实现发酵菌种、发酵饮料的市场化，缩短与发达国家的差距，有利于我国科技创新体系的形成以及发酵饮料产业的可持续发展。

我国将采用现代生化技术、分子生物学技术对发酵剂进行系统深入的研究，包括菌种分类、重要生物学特性研究，特别是分子生物学技术的应用，如应用基因组学、蛋白组学、代谢组学、生物信息学等从整体研究发酵菌株的分子特性、代谢特性、益生特性等。这些新技术的采用会大大提高研究的科学性和效率。在发酵剂制备技术上，将重点优化高效增菌和高密度培养技术，并筛选出适宜的菌体保护剂，开发出单一菌株、复合菌株的深冻浓缩和干粉状发酵剂。此外，通过不同菌株的合理搭配，开发具有不同益生特性的优质发酵剂。我国的发酵饮料将向强化功能、强化营养和低能量方向发展，专用特种发酵饮料、防病保健饮料将成为发展的一个新趋势。

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Research progress in developing situation and prospects of fermented drinks

WANG Lei，CHEN Yu-fei，LIU Chang-jiao
（Department of Food Engineering，Jilin Business and Technology College，Changchun 130062，China）

Fermented drinks refers to the raw beverage materials through the fermentation of lactic acid bacteria，yeast or others that were allowed to use of post deployment，the alcohol content of 1%（volume fraction）.Fermented drinks contain abundant probiotics with nutrition and health function.The paper summarized the lactic acid bacteria and yeast in the fermented drinks，the classification of fermented drinks，the developing situation and research prospects of fermented drinks at home and abroad.Then the existing problems and prospects at the present stage were put forward.All of those provided the basis for comprehensive development of fermented drinks with different probiotic characteristics.

fermented drinks；developing situation；prospect

TS201.1

A

1002-0306（2015）10-0379-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.10.072

2014-10-13

王磊（1982-），男，硕士研究生，讲师，主要从事食品加工与检测方面的研究。

吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目（2014439）。