周春丽,曾雪芳,胡雪雁,朱碧华,杨凤梅(江西科技师范大学生命科学学院,江西南昌330013)
营养果蔬复合饮料的研究进展
周春丽,曾雪芳,胡雪雁,朱碧华,杨凤梅
(江西科技师范大学生命科学学院,江西南昌330013)
我国果蔬资源丰富,但其不易贮藏,对果蔬进行深加工有利于增加其附加值,降低果蔬资源的损失率。综述复合果蔬汁饮料的分类及其营养价值,通过分析果蔬汁饮料在国际上的发展进程及其前景,探讨复合果蔬汁饮料的加工技术。
复合果蔬汁饮料;分类;营养价值;加工技术;发展前景
果蔬汁饮料逐渐成为饮料工业的重要组成部分,由只含有同种单一的果汁或者蔬菜汁发展到含有多种不同的果汁、蔬菜汁或者果汁和蔬菜汁混合而成的复合饮料。果蔬复合饮料是指从两种及其以上的新鲜果蔬中榨取的汁液按照一定的比例混合而成的果蔬汁饮料。它具有清爽的口感、独特的风味、丰富的营养、稳定的品质并且容易被人体所吸收。除了能够解渴,补充人体所需要的水分,它还具有保健的功效为人体提供机体所需要的营养物质。便捷、快速、营养丰富、纯天然、绿色的有机复合型饮料将成为未来饮料行业的发展趋势。水果和蔬菜的混合汁是由鲜嫩的或者冷藏的水果和蔬菜通过榨取直接制成的汁液,它的风味和营养最为接近自然果蔬,VC的保存率较高,所以有“液体果蔬”之称[1],它可以直接饮用,也可以通过添加适量的甜味剂、酸味剂等制成果蔬汁饮料。饮料在复合过程中,由于受到多酚类物质、果蔬中的果胶、可溶性淀粉、蛋白质以及微小颗粒等物质的影响,很容易出现褪色和发生沉淀的现象,这些因素在很大程度上影响了饮料产品的质量和视觉效果。添加稳定剂可以解决这些问题,但添加了稳定剂的饮料在口感和风味上并不能满足消费者的需求。在果蔬汁饮料行业应用比较广泛的是微胶囊技术、膜分离技术和真空浓缩技术,在功能性食品中的应用更是备受许多企业的青睐[2]。人们生活水平的提高和对纯天然果蔬汁饮料的追求,使得果蔬汁饮料中的果汁或蔬菜汁的浓度由过去的不超过10%发展成为现在的50%、40%、30%、20%等不同果汁或者蔬菜汁浓度的果蔬汁饮料和100%的纯果蔬汁饮料,将他们分为低浓度果蔬汁饮料、高浓度果蔬汁饮料和100%纯果蔬汁饮料,分别占市场规模的85%、10%和5%[3]。其100%的纯果蔬汁由于其含有较为丰富的矿物质元素、糖类、氨基酸、膳食纤维等一些人类所必需的天然营养成分。我国饮料工业一直以开发纯天然、无污染的果蔬汁饮料新产品为目标,将发展果蔬汁饮料与增进人们健康紧密的结合起来,以促进我国果蔬饮料行业的绿色健康发展。
果蔬汁饮料是一种将成熟的新鲜或冷藏的水果、蔬菜的果肉、细胞汁液或者它的浓缩原浆为原料先经过预处理、榨汁、调配的制备工艺再进行杀菌、无菌灌装或者热灌装等先进的加工工艺所制成的可以直接饮用的果蔬汁及其饮料产品[4]。1869年苹果汁问世于美国新泽西州,瓶装苹果汁第一次运用了巴氏杀菌,从此开始了小包装果蔬汁饮料的商品生产。直至1920年,果蔬汁饮料才开始工业化生产,但主要是以果汁饮料生产为主。随着人们健康意识的增长,认识到蔬菜汁含有丰富的维生素和矿物质,在一定程度上能够提高机体的体力和延缓衰老的功效,蔬菜汁饮料的生产量日益增高,其中以美国的V8蔬菜汁最具代表性,它主要是由番茄汁、胡萝卜汁、芹菜汁、甜菜汁、洋芫茜汁、生菜汁、西洋菜汁、菠菜菜汁组成,再配以食盐、VC、香料和柠檬酸等[5]。上世纪八十年代中国的果蔬汁饮料业开始兴起,几乎是和整个饮料行业同时开始发展的。当时唯一的果汁类饮料产品是水果饮料浓浆,由于当时的果蔬饮料行业刚刚开始发展,因此有一段时间都处于对市场的不断摸索阶段,发展及其缓慢。中国饮料工业协会于2001年11月13日正式加入国际果汁生产商联合会,加强了国际间的交流,使得中国能够及时了解国际饮料行业的状况,以及新法典、新法规、新标准和新要求[6]。至此中国的果蔬饮料行业才真正成熟,开始进入健康而快速的发展阶段。这一年全国果蔬汁饮料的产量为146万t,同比上一年增长了49.87%,其增长幅度位居所有饮料产品的首位[7],并逐渐成为饮料市场的新宠。果蔬汁饮料年产量在2004年已经达到了484万t,占整个饮料行业总产量的18%,年均产量增长率达到了46%,较高于饮料行业每年平均17%的增长率[8]。近几年,果蔬汁饮料的产量几乎以年均14.5%的速度增长,截至2013年,中国果蔬汁饮料的市场规模为1 114.53亿元,果汁行业规模以上企业的数量达到了486家,相比2012年增长了38家,规模以上企业资产规模达到了958.58亿元,相比2012年增长了5.61%,企业之间的竞争也日益激烈,大型企业在竞争中占有绝对的优势。果蔬汁饮料行业是整个饮料行业中增长速度最快并最具发展空间的饮料品种。
2.1原果蔬汁
原果蔬汁又有天然果蔬汁之称,是直接由新鲜水果和蔬菜榨取得到的原汁液。其可分为澄清果蔬汁和混浊果蔬汁[9]。不带任何果肉颗粒及杂质的果蔬汁被称为澄清果蔬汁,也可称其为透明果蔬汁,其成品的外观必须呈透明的状态,因为刚提取出来的原汁液一般都会含有蛋白质、果胶以及可溶性淀粉等物质[10]。将其静置一段时间后,便会发生分层的现象,出现沉淀。固液分离是果蔬汁生产中的一项重要技术,应用比较广泛的澄清技术是膜分离技术。带有果肉的果蔬汁被称为混浊果蔬汁,因为其果肉颗粒大小不同,整个体系的成分不稳定,将其静置一段时间之后,整个体系很明显会出现果肉沉淀的现象。要使混浊果蔬汁中的果肉颗粒大小均匀同时形成稳定并且分散的体系,利用高压均质技术对果肉颗粒进一步的破碎细化,不仅很大程度的保持果蔬汁饮料的芳香味,还使果蔬汁中果肉的粒度和密度进一步均匀化,提高果胶与果汁的亲和力[11]。这在一定程度上抑制了果蔬汁分层和沉淀的现象,从而大大的加强了果蔬汁饮料行业的竞争力。
2.2复合浓缩果蔬汁
复合浓缩果蔬汁是指将果蔬汁或果蔬原浆经过浓缩脱水或干燥而制成的汁液,浓缩果蔬汁容量小,可溶性固形物可以高达65%~70%,是近年来兴起的一种集营养与保健于一体的新时代饮料[12]。将果蔬汁进行浓缩不仅可以保持新鲜水果和蔬菜的天然风味和营养价值,而且便于提高果蔬汁的稳定性,方便运输和贮藏。近几年来,利用膜联合技术对果蔬汁进行浓缩生产出高质量的浓缩汁越来越受到人们的关注和重视。
2.3果浆及果汁饮料
果浆是指用水果或水果的可食用部分经过打浆工艺制得的含汁液、未发酵的浆状产品,或是在浓缩果浆中加入这种原果浆在浓缩过程中除去水分所得的产品[13]。其发展历史最早可追溯到原始社会时期,那时候的妇女已经会使用石器制作原始的果浆了。20世纪70年代,我国的果浆才开始了工业化的生产。根据浓度的不同,果浆可以分为原果浆和浓缩果浆。原果浆是指利用打浆工艺将水果或是水果的可食用部分经过加工制成未发酵但是能够发酵的浆液,它与天然水果的色泽、风味和可溶性固形物含量大体相近[14]。浓缩果浆则是利用物理方法从果浆中去除一定量的天然水分所得到的产品。果肉果汁饮料是指剥了皮的水果经过破碎、筛网过滤形成果肉酱料,再经稀释制成的饮料产品,其成品中原果浆的含量不低于30%[15]。果粒果汁饮料是指其在原果汁或者浓缩果汁加入果粒、甜味剂、酸味剂等添加剂制成的果汁饮料产品,并且其果汁含量不能低于10%,果粒的含量不能低于5%,果粒中含有丰富的维生素[16]。
2.4蔬菜汁饮料
蔬菜汁饮料是指利用一种或多种新鲜或冷藏的蔬菜及其可使用部分为原料先榨汁,加入食盐、糖等配料,再经过均质、脱气、杀菌等工艺所制成的蔬菜汁饮料产品[17]。其可分为蔬菜汁、混合蔬菜汁、混合果蔬汁和发酵蔬菜汁。蔬菜汁饮料是在一种蔬菜汁中加入甜味剂、食盐等配料调制而成的;混合蔬菜汁是由两种及其以上的蔬菜汁经过调汁制成的产品;混合果蔬汁是指由两种及其以上的蔬菜汁和水果汁调制而成的产品;发酵蔬菜汁是将新鲜或冷藏的蔬菜及其可食用部分或者蔬菜汁经乳酸发酵工艺所得到的汁液再调制而成的饮料产品[18]。蔬菜汁饮料中不仅含有丰富的维生素、蛋白质、植物素、矿物元素等人体所必须的营养元素,还含有钾、钙等人体所必须的微量元素[19]。其营养元素丰富,有一定的保健作用,未来,蔬菜汁饮料在人们的消费结构中将会占据越来越大的比例。
2.5复合果蔬汁饮料
复合果蔬汁饮料包括复合型果汁饮料和复合型果蔬汁饮料,其中复合果汁饮料是指两种及其以上的果汁按照一定的比例加入甜味剂、酸味剂等添加剂调和而成的;而复合果蔬汁饮料是指将两种及其以上的新鲜或者冷藏的水果和蔬菜为原料经榨汁所得的汁液,并且以一定的比例进行混合而生产的天然饮料[20]。复合果蔬汁饮料不仅可以将不同的果蔬汁合理搭配,为人体提供丰富的营养元素,而且也更容易被人体所吸收。居民收入水平的稳步提高以及消费者对天然、无污染、健康型饮料的需求,使得复合果蔬汁饮料消费量的持续增长成为可能,复合型果蔬汁饮料将成为饮料工业发展的重点之一[21]。复合型果蔬汁饮料主要在发达国家发展较快,发达国家的加工技术非常先进并且成熟,而且其可以在最低成本的条件下充分保留营养成分,美国市场上的果蔬汁饮料十分畅销,其将混合两种以上不同的果汁饮品称为宾治,属于“新时代饮品”[22]。发达国家市场上流行的品种较多,常见的有菠萝汁或者橙汁等热带果汁与不同蔬菜汁的复合果蔬汁饮料。现阶段,我国的复合果蔬汁饮料产品与发达国家还存在很大的差距,所以我国应该积极引入国外先进的生产技术,大力开发复合果蔬汁乳饮料和发酵果蔬汁饮料等新型产品。
营养学家研究发现,一个成年人只有每天食用191 g~220 g的水果和400 g~500 g蔬菜才能够满足人体基本的营养需求[23]。蔬菜汁和水果汁混合的复合果蔬汁将能够满足人们对营养多样化、绿色、健康饮料的需求。
3.1维生素
复合果蔬汁饮料综合了各种水果和蔬菜的营养成分,具有营养多样化的特点,其除了含有水分外还含有多种维生素物质,这些维生素是人体自身不能合成,但同时又是人体所必须的营养成分,水果汁中富含VC,能够清除人体内的自由基,起到抗氧化的作用,对延缓机体衰老、增强抵抗力、减肥、消除疲劳具有重要的意义[24]。
3.2矿物元素
果蔬汁饮料中含有丰富的矿物元素,是人体钙、磷、钾、镁、铁的主要来源,其中钾、镁、钠元素在人体的新陈代谢中呈碱性,可以很好的缓冲肉类食品的酸性和运动后产生的乳酸,有助于维持体液的酸碱平衡[25]。缺乏任一种矿物质元素人体的生理功能都会失常,诱导疾病的发生,例如缺铁会导致缺铁性贫血,缺碘会引起甲状腺肿,缺少铜、锰、锌等这些微量元素会使得体内代谢紊乱[26]。
3.3多酚类物质
人体内的自由基会随着年龄的增长而增多,如果清除过慢或者堆积过多的话,其对机体内的生物大分子具有攻击性,使得人体正常的组织和细胞结构受到损害,导致多种疾病发生[27]。复合果蔬汁中含有花色苷和黄酮等多酚类物质,这些营养物质具有很强的抗氧化功能,在一定程度上可以增强机体的免疫能力,减少疾病发生的概率,同时也可以延缓人体衰老的速度[28]。
3.4膳食纤维
果蔬汁饮料还能为人体提供丰富的膳食纤维,是平衡膳食不可缺少的组成部分,膳食纤维可以与饱和脂肪酸发生作用,防止胆固醇形成,其还可以结合胆酸一起排出体外,其不仅对人体有防止便秘、结肠炎、高血压等起着重要的作用,还可以预防结肠癌的发生[29]。此外,果蔬汁饮料中含有的单糖、二糖、多糖这些碳水化合物类物质是人体进行生命活动的主要能量来源。
3.5生物类黄酮
复合果蔬汁中含有生物类黄酮,比如花青素,其与VC协同可以抑制癌细胞和保护机体自身细胞免受癌细胞的攻击,具有一定的抗癌和抗病毒作用[30]。生物类黄酮可以抑制诱发心脑血管疾病发生的生物酶的活性,降低人体内的胆固醇起到软化血管的作用,保护毛细血管维持机体的微循环正常进行,防止各种心脑血管疾病的发生[31]。
综上所述,复合果蔬汁饮料的营养价值主要有:第一,具有抗变异功能、抗氧化性,从而起到延缓衰老的作用;第二,它有利于促进细胞的增殖,同时促进抗体的产生,从而增强机体的免疫功能;第三,它可以阻碍紫外线及黑色素的合成,起到美白的作用;第四,它具有减肥的功能,增强血管抵抗力,去除体内毒素[32]。
4.1微胶囊技术在复合果蔬汁饮料加工中的应用
微胶囊技术又称为微胶囊化,属于新型的包装技术,是利用天然或合成的高分子包裹材料包埋液体、气体、固体及其混合物,从而形成具有核壳结构微粒的先进技术,这种微粒包含芯材和壁材两部分,内部被包裹的物质为芯材,外层膜则为壁材[33]。微胶囊技术是目前应用比较广泛的三大控制系统之一,它解决了许多传统技术解决不了的工艺问题,国际上已将其列为21世纪重点研究开发的高新技术之一[34]。微胶囊技术可以使被包裹的材料与外界环境互相隔绝,从而使饮料本来的色、香、味、性能和生物活性最大限度的保存下来,以防营养物质在加工、贮藏的过程中受到环境的影响而变质[35]。利用微胶囊技术对水果和蔬菜中的各种风味物质进行有选择的包埋,可以提高果蔬的质量,避免果蔬汁饮料在萃取、灭菌、储藏的过程中出现不利现象和不良反应[36]。有些物料经微胶囊化之后,不但可以掩盖自身的异味,而且可以由原来不易加工贮存的气体或液体转化成稳定的固体形式,从而起到防止或者延缓物料劣变的作用,把果蔬汁饮料原有的色泽和风味最大限度的保持下来[37]。将果蔬汁饮料制成微胶囊颗粒可以稳定色素、保持果蔬原有的风味和营养。微胶囊技术具有保护芯材,控制释放,改变物性,巩固和改善物质稳定性,掩盖物质毒性、不良气体和颜色的作用[38]。这些特点使得微胶囊技术在果蔬汁饮料的生产中的应用越来越广泛。
香料和风味剂一般都具有易挥发的特性,在加工和贮藏的过程中容易发生损失,而香料和风味剂经过微胶囊化后可以最大程度的提高其在饮料加工过程中的稳定性[39]。如果直接将一些添加剂添加到食品配料中,由于其会和某些食品配料成分发生作用,从而使得果蔬汁饮料产品出现劣变的现象,因而常常使用物理方法来将酸味剂包埋起来制成微胶囊剂以达到减少酸味剂与果蔬汁饮料成分的接触的目的,这样做可以提高其品质以及延长贮藏期[40]。在果蔬汁饮料的工业化生产过程中,为了延长它的贮藏期,一般会添加一些防腐剂,防腐剂大多都是化学合成的,对人体健康有负面影响,在食品法规中也严格限制了防腐剂的用量及用法,人们利用微胶囊具有控制释放及缓释的特点,研制出了微胶囊防腐剂,可以从根本上解决这些问题[41]。微胶囊技术可以保护果蔬汁饮料产品中的敏感部分以及修饰感官效果。
4.2膜分离技术在复合果蔬汁饮料中的应用
膜分离技术的原理是指在分离的过程中,膜选择性的截留大于其孔径的大分子物质,而让小于其孔径的小分子颗粒通过。膜分离的设备相对较简单,便于操作,具有较强的适应性,良好的选择性,并且使用范围广泛-从微生物菌体到颗粒级,甚至离子级的物质均可处理,其普遍应用在果蔬汁饮料的分离、浓缩、纯化、澄清等工艺,具有显著的效果和普通液材所无法取代的卓越性[42]。
4.2.1澄清复合果蔬汁饮料
膜分离技术主要应用在果蔬汁加工过程中的浓缩以及澄清等工艺过程。因为果蔬汁中含有一些果胶物质、蛋白质和单宁等物质,在加热和贮藏过程中时常会出现混浊和沉淀,影响其质量和保存期,因此,在果蔬汁饮料加工过程中应用超滤法对其进行澄清是很有效的方法之一[43]。超滤是20世纪60年代发展起来的新型膜分离技术,也是目前应用得最广泛的一种分离手段,它是在常温下以膜两侧的静压差或浓度差为推动力进行分离、浓缩和纯化的一种技术[44]。它不仅可以除去榨汁中的悬浮物质和沉淀物,还可以把溶于原果蔬汁中的蛋白质、淀粉、果胶等物质全部去除,在实质上做到保证产品质量。其特点主要有:①使用条件比较温和,提高了过滤速度,缩短了澄清速度;②改善了果蔬汁饮料的口感和风味,保持了果蔬汁原有的营养成分,从而提高其回收率;③在澄清过程中不用助滤剂和澄清剂,从而可以节省酶的用量,降低原材料费用,减少加工设备的使用,从而减少了设备的占地面积,也降低了生产成本;④减少了废渣和废水的排放量,从而减少了环境污染;⑤能够去除所有的细菌,做到真正意义上的无菌过滤[45]。膜分离技术在果蔬汁饮料加工行业中的应用具有很多其他加工技术所无法比拟的优越性。
4.2.2复合浓缩果蔬汁饮料
利用膜技术对果蔬汁饮料进行浓缩越来越广泛,在室温下,利用该技术对果蔬汁进行浓缩不仅可以较好的保存果蔬汁饮料中的营养成分,还可以最大限度的保留果蔬汁原有的风味,膜技术是性价比比较高的果蔬汁浓缩技术[46]。复合果蔬汁饮料因为含有糖分等可溶性成分和果胶、纤维素、蛋白质等悬浮性固形物,所以其黏度比较大。一般联合采用超滤和反渗透技术对复合果蔬汁饮料进行浓缩,即膜联合分离技术,这样可以避免直接利用反渗透进行浓缩所带来的膜污染和透水速率低的问题[47]。超滤适用于蛋白质、胶体、多糖等大分子和低分分子、无机盐等小分子的溶液分。在反渗透之前利用超滤分离出复合果蔬汁中的蛋白质、果胶等固形悬浮物质在很大程度上可以降低膜污染的程度,大大提高浓缩效率。利用膜联合分离技术可以最大限度的保持复合果蔬汁的风味及其营养元素。
4.3杀菌技术
杀菌工艺是果蔬汁饮料制备后期的一个重要的环节,对于提高饮料产品的保藏期具有重要的意义。杀菌方法主要分为加热杀菌法和冷杀菌法两类。低温长时杀菌、巴士杀菌、超高温瞬时杀菌等传统的杀菌技术都是通过加热的方式破坏果蔬汁中的热敏性物从而起到杀菌的作用,但同时也不可避免会破坏蕴含在其中的热敏性营养成分,尤其是复合果蔬汁饮料中的VC经过热加工处理后,它的损失率达到95%之高,从而导致产品的的营养成分、安全性和质量都将大大下降[48]。现在比较流行的杀菌方式是冷杀菌法,冷杀菌技术是在低温下进行的一种安全性和效率都比较高的杀菌方法,其有助于保留果蔬汁中的热敏性营养成分。脉冲电场杀菌、辐照杀菌、超高压杀菌等是比较主要的冷杀菌方式。复合果蔬汁饮料的杀菌主要是采用超高压处理的方式,超高压处理主要是通过破坏细胞膜和蛋白质的结构并影响DNA的转录和复制,从而杀死微生物[49]。由于该技术采用低温高压的物理方法对果蔬汁饮料进行杀菌时只作用于非共价键,所以可以最大限度的保存果蔬汁饮料的口感风味及其营养成分,这对于延长果蔬汁饮料产品的货架期和保证其质量具有重要的意义[50]。超高压技术可以钝化复合果蔬汁饮料中绝大部分的酶,果蔬汁饮料的品质变化一般是由于它内部的内源酶引起的,在酶的活性中心,压力通过打破稳定分子内和酶蛋白之间的相互作用的平衡,从而使得酶构象发生变化导致酶失活[51]。
人们对饮料的需求不再满足于只能解渴的产品,其消费趋势会朝着“四化、三低、二高、一无”的方向发展。四化:品种多样化、食用简便化、营养保健化、消费实用化;三低:低脂、低糖、低胆固醇;二高:高蛋白、高膳食纤维;一无:无添加剂[52]。我国的饮料加工行业应该充分利用我国的果蔬资源优势,朝着天然、营养多样化、接近自然的方向发展,积极开发出天然果蔬汁、复合型品牌的饮料产品,实现饮料产品由合成向天然、由低营养向高营养,由解渴向保健的转型。
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Investigation and Analysis of Composite Beverage of Fruit and Vegetable Nutrition
ZHOU Chun-li,ZENG Xue-fang,HU Xue-yan,ZHU Bi-hua,YANG Feng-mei
(SchoolofLife Science,Jiangxi Science&Technology Normal University,Nanchang 330013,Jiangxi,China)
Our country is rich in fruitand vegetables,butthey are noteasy stored.Deep processing offruits and vegetables is beneficial to increase the added value,and reduce the loss rate of fruit and vegetable resources. The classification of the fruitand vegetable juice drinks and their nutritional value were reviewed in this paper. The processing technology of composite beverage of fruit and vegetable juice was also discussed,through the analysis offruitand vegetable juice beverage in the world and its prospects ofdevelopmentprocess.
composite beverage of fruit and vegetable juice;classification;nutrition value;processing technology;developmentprospects
10.3969/j.issn.1005-6521.2016.12.045
江西省科技厅自然科学基金(20151BAB204039);江西科技师范大学校博士启动基金(3000990310)
周春丽(1979—),女(汉),副教授,博士,研究方向:食品加工技术。
2015-07-15