天然椰子水及其新型营养饮品开发研究进展

邓宝华，刘保兴，赵闯营，谢德芳，訾纪伟，卢 宽，解万翠*

（1.江苏苏萨食品有限公司，江苏泰州 225324；2.青岛科技大学海洋科学与生物工程学院，山东青岛 266042）

近年来，全球植物蛋白饮品发展迅速，2020 年，中国植物蛋白饮品年产量达90 亿升，并以20%的年增长率迅速增长，预计到2025 年，我国植物蛋白饮品年产值可达1 400 亿元。椰子是重要的优势植物蛋白原料，2020年，我国椰子种植面积达5.8 万hm2，产量达22 万t[1-2]，多集中在海南省。椰子综合利用率高，其可食部分（椰子肉、椰子水）和非可食部分（椰衣、椰壳）均具有较高的开发价值。其中，占椰果质量33%～35%的椰衣，材质坚韧且透气性良好，是优良的环保材料。椰壳质地坚实，呈黑褐色，可制作椰壳活性炭。椰肉不仅可用于菜肴烹饪，而且又可加工成椰子汁、椰子油、椰子糖、椰子酱等300 余种特色食品。其中，存在椰子果腔内的天然椰子水可直接食用，因其富含营养素，日益成为开发健康营养植物蛋白饮品的重要原料[3]。

天然椰子水饮品因营养丰富及风味独特而深受消费者青睐，其产品份额在植物蛋白饮品市场占比达15%，仅次于豆乳饮料[4]。经历30 多年的发展，天然椰子水饮品经历了第一代浓缩还原型椰子水和第二代生榨调制型椰子水两个阶段，目前，第三代生榨非浓缩工艺推动了天然椰子水饮品行业换代更新，促使天然椰子水饮品朝着多元化和营养化发展。

本文基于天然椰子水的营养及风味特色，系统概况了天然椰子水风味饮品的开发现状，以期对椰子的深加工及基于健康策略的新型椰子水营养饮品的开发指明方向，推动天然椰子水饮品产业创新发展。

1 天然椰子水的营养价值

天然椰子水具有人体所需的众多营养物质，其蛋白质和碳水化合物的含量分别达0.3%和5%，并富含多种维生素及矿物质。并且，天然椰子水特殊的化学成分还赋予其药用保健功效，如维生素B6和叶酸赋予其抗心脑血管、癌症等的功效。近年来的研究发现，天然椰子水还具有促消化、补充电解质、抗菌消炎、保护肝肾等多种医药作用；同时，天然椰子水清凉消暑、生津止渴、甘甜可口、清香沁人是吸引消费者的重要因素[4]。

天然椰子水占椰子质量的25%，富含生物活性成分。研究表明，天然椰子水能提供人体必需的17 种氨基酸，其中精氨酸、丙氨酸、酪氨酸和丝氨酸的含量比牛奶的高，更因其无胆固醇的特性成为牛奶的优良替代品[5]。矿物质是天然椰子水中的第二大营养物质，占椰子水体积的0.4%～1.0%，主要为Na、K、Fe、Mg 等微量元素，其组成与人体组织液相似，有利于快速补充人体流失的电解质[6]。此外，天然椰子水中还含有葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖和甘露醇等糖类，为糖尿病人饮用含糖饮品提供了新的选择。天然椰子水中富含的维生素，如烟酸、泛酸、叶酸、维生素H、维生素B 族（B1、B2、B6）等，还能维持人体正常生理功能，有利于促进人体新陈代谢、预防癌症。此外，普通水果中的风味物质多以酯类、醛类为主，而天然椰子水则以醇类、酸类等挥发性物质协同构成，风味清香微甜[7]，因此，开发风味和营养俱佳的天然椰子水风味饮品至关重要。

2 传统椰子水风味饮品的开发

目前市面上椰子水风味饮品众多，根据不同的生产工艺，椰子水饮品主要分为天然椰子水饮料、发酵椰子水饮料和复配椰子水饮料，具体开发流程见图1。

图1 天然椰子水风味饮品的开发概状Fig.1 Current status of development of natural coconut water flavored beverages

2.1 天然椰子水饮料

天然椰子水化学成分和口感风味极易发生变化，难以有效收集、贮藏和加工，加之运输成本太高，极大地限制了其商业化应用。因此，利用保鲜、加工、包装技术，将天然椰子水制成天然椰子水饮料，把原料变成商品，是解决天然椰子水商业化、市场化的有效途径，更是推动椰子水高价值利用的关键一步。梁翻[8]通过添加双甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯和β-环状糊精作为稳定剂，添加D-异抗坏血酸钠作为抗氧化剂来生产椰子水饮料。Swain 等[9]将椰子水开发为用于运动员补水的饮料，能够快速调节人体水盐平衡，补充微量元素。综上，天然椰子水饮料既能保留椰子水的营养风味，又能提高货架期。然而，目前市场上出现的众多天然椰子水饮料，其色泽、口感、风味与天然椰子水差别较大，而且加工过程中存在营养物质流失及品质下降等问题，也是亟待解决的重点。

2.2 发酵椰子水饮料

口味和营养是消费者选择饮品的两大主导因素。利用发酵工程，促使微生物利用椰子水中的营养物质进行自身物质代谢，可产生有机酸、胞外多糖等生物活性物质。天然椰子水经益生菌发酵后，不仅能提高营养风味及贮藏品质，还可促进身体新陈代谢，维持肠道健康。赵晓明等[10]以浓缩后的天然椰子水为原料，与保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的混合菌种共同发酵来研制具有良好风味的凝固型功能性椰子植物酸奶。Segura-badilla 等[11]使用冻干鼠李糖乳杆菌和菊粉作为可溶性纤维的来源对天然椰子水进行发酵，得到一款基于天然椰子水的共生功能性饮料。天然椰子水经过发酵后，产品的口感和市场接受度普遍增加，但发酵技术本身带来的是另一种产品，脱离了椰子水原有的天然风味。同时目前发酵菌种多为单一菌株，未来需要进一步研究益生菌发酵技术，进行混合益生菌的协调发酵及工艺优化，能为天然椰子水发酵产品开发提供技术支撑。

2.3 混合椰子水饮料

受原产地、产量及加工程序等的影响，天然椰子水成本高，影响了消费者的购买力。利用精准复配技术制备复合椰子水饮料，既能降低单一原料的经济成本，又能综合多种物质的营养成分，具有营养多样化的特点。黄聪亮等[12]以富含多酚和VC 的腰果梨与天然椰子水复配，得到一款具有抗癌、抗氧化及抑制胃炎的健康饮品，且两种原料风味融合良好，口感极佳。张木炎等[13]将天然椰子水与姜汁进行复配，研发出一种椰香味和姜香味协调并富含矿物质元素的清凉饮料。Castro 等[14]以芙蓉和天然椰子水为基料，设计了一种具有抗氧化和感官潜力的混合椰子水饮料。目前市面上主要是利用水果、蔬菜、香辛料、植物进行复配，然而，运用生物活性物质与椰子水进行精准复配和风味融合还未广泛应用。

3 新型椰子水营养饮品的开发

新型营养椰子水饮品的研发是拓展植物蛋白饮料的种类与市场容量的一个重要组成部分[1]。新型食品加工技术、益生菌发酵技术及活性物质稳态化新概念的提出与应用，为实现天然椰子水营养饮品的多元化和高值化提供了研究思路。

3.1 冷杀菌营养饮品

传统热处理工艺能够减少或消除微生物对食品品质的影响，但其在处理过程中，容易引起美拉德反应和酶促褐变，导致椰子水饮品的营养与天然椰子水有显著差别。在加工技术的更新迭代下，利用新型加工技术获得高品质天然椰子水产品将是未来市场主流。

目前研究较多的冷杀菌加工技术主要有超高压杀菌、高密度二氧化碳、膜分离技术、超声波杀菌等，见表1。Rita 等[15]研究发现，超高压技术对饮料杀菌效果良好，对饮料中的维生素、生物活性物质和营养物质影响极小。程磊晶等[16]利用超高压杀菌技术处理天然椰子水，发现压力400 MPa、保压时间10 min 时，天然椰子水的品质最佳，并能有效降低椰子水中微生物的数量。但超高压对多酚氧化耐压酶无法完全钝化，处理后的货架期有限，因此常与冷链相结合。李思越[17]发现高密度二氧化碳技术能有效抑制梨汁中微生物生长及多酚氧化酶活性。Marchi 等[18]研究表明，经高密度二氧化碳杀菌后的产品，能达到商业无菌的要求，且感官品质与新鲜未经处理样品无明显差别。与超高压杀菌相比，高密度二氧化碳杀菌技术压力更低、时间更短，更有潜力大规模商业化应用于椰子水饮品生产。膜分离技术工艺简单，操作方便，能耗低，易于自动化，可分为微滤和超滤。微滤可以除去液体中的菌，如酵母菌、霉菌、细菌等；超滤可用来提取溶液中的小分子，如椰子水中的多酚氧化酶和过氧化氢酶等。张和禹等[19]研究发现陶瓷膜超滤技术对桑椹汁的菌及芽孢的去除率分别达95.5%、98.7%。Phillip 等[20]发现膜分离技术能截留天然椰子水中92%的多酚氧化酶和91%的过氧化氢酶。

表1 常见冷杀菌加工技术应用现状Table 1 Application status of common cold sterilization processing technologies

新型冷杀菌加工技术对食品杀菌和加工效果显著，但在天然椰子水加工过程中还存在较大的技术壁垒。如超高压对多酚氧化等耐压酶无法完全钝化，造成处理后的货架期有限，高密度二氧化碳技术和膜分离技术无法完美解决天然椰子水变色问题等。因此如何通过技术之间的协同增效解决色泽变化问题，将是近年来天然椰子水饮品加工技术的主题。

3.2 活菌型营养饮品

微生物发酵技术是改善天然椰子水饮品风味和品质、增加其营养价值和生物利用率的重要手段。筛选适宜的发酵菌种、选择适当的菌株活性保持技术、优化发酵工艺是利用益生菌发酵技术改善发酵椰子水饮品品质，开发活菌型椰子水营养饮品的重要手段。

筛选适宜的发酵菌种对活菌型天然椰子水营养饮品的应用至关重要。研究表明，乳酸菌与天然椰子水的内生菌在发酵过程中会产生相应的蛋白酶和脂肪酶等复杂酶系，从而将天然椰子水中的蛋白质、多肽和脂肪等物质转化为氨基酸、活性肽、脂肪酸等小分子物质以及醇类、酯类和呋喃类等风味物质，使发酵椰子水饮品兼具风味和营养[21]。Kantachote 等[22]分别利用筛选得到的植物乳杆菌DW12 和干酪乳杆菌L4 发酵椰子水研制饮料，发现植物乳杆菌DW12 更适合用来发酵天然椰子水饮料。邵璐滢等[23]利用6 种乳酸菌发酵椰子水制备饮料，为乳酸菌发酵椰子水饮料制备提供更多的基础支持。此外，将乳酸菌益生功能与天然椰子水营养、健康及风味等特性相结合，开发活菌型乳酸菌发酵椰子水产品是近年来的研究热点。益生菌活性保持技术是将益生菌包覆在微型胶囊中，使其与外界环境隔绝，最大限度地保持益生菌活性的一种菌株微胶囊化技术[24]。缪铭等[25]以明胶、阿拉伯胶为壁材对活菌进行微胶囊化，提高了饮料中活菌量，延长了发酵饮料的保质期和菌种存活期。Dinanwati 等[26]研究发现益生菌的微胶囊化可提高天然椰子水加工、储存过程中乳酸菌的稳定性，而不会失去其功能特性。将益生乳酸菌包埋在肠溶性壁材中，不仅能在肠道适宜条件下使微胶囊中的益生菌快速释放，提高益生菌的活菌数，还能为其更好地发挥发酵作用提供重要保障。但是，益生菌的微胶囊技术设备复杂、生产成本高，且产品稳定性相对较低，因此研究出高产率、低成本、适用于大规模生产的微胶囊技术是未来天然椰子水研究的重点。

优化乳酸菌发酵工艺，不仅能够提高发酵饮品品质，还可以确保其营养与风味的最大提升。研究表明，与单一乳酸菌发酵相比，组合发酵显著高于单一菌种发酵。赵晓明等[27]使用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的混合菌种，共同发酵来研制具有良好风味的功能性椰子植物酸奶，经多菌种协同发酵，其饮料风味、营养以及品质都得到极大改善。同样利用两种及两种以上菌种发酵时，不仅要优化发酵温度、发酵时间和接种量，还要优化不同菌种的复配比例。邵璐滢[28]以乳酸菌菌株为基础进行发酵工艺的单因素和响应面优化，得到发酵椰子水制备原液的最佳工艺为两菌种比例1∶1，总接种量4%，发酵时间51 h，此时效果最好。

3.3 活性物质稳态化营养饮品

生物活性物质不仅具有维持人体健康、调节生理功能和预防疾病的功效，还能使食品呈现不同的风味和色泽。以椰子水及生物活性物质为主要功效成分，建立可控的活性因子释放体系，从而实现椰子水饮料生物活性物质稳态化，是开发新型椰子水营养饮品的重要手段。因此，将生物活性成分进行充分挖掘，构建活性物质传递体系稳态化是基于活性物质稳态化概念开发高营养型的新型椰子水营养饮品的重点。

营养饮品的关键是其包含众多天然生物活性物质，要实现新型营养饮品的开发，就必须不断开发和挖掘新的活性物质；且创新利用药食同源类植物，提取生物活性物质。宁乐等[29]从蒲公英中提取的一种可用于制备饮料的多糖，具有良好的生产前景。Babich 等[30]从生长在不同地区的药用植物（黄栌、金线莲、蒲公英）中提取不饱和脂肪酸、有机酸，为植物源生物活性成分的开发应用提供参考。随着对天然椰子水研究的不断深入，越来越多的生物活性物质逐渐被发掘。Kopp 等[31]利用超滤装置和反高效液相色谱从天然椰子水中分离出降血压肽，结合动物实验表明其具有显著的降血压能力。张玉峰等[32]以天然椰子水为原料制备活性多糖，发现其具有较强的抗氧化活性和葡萄糖消耗促进作用，为天椰子水在功能性食品等领域的应用提供了基础。然而，目前将生物活性物质在天然椰子水饮品中的应用以及从天然椰子水中分离生物活性物质的研究较少。因此，要深入研究活性物质生理活性机制，利用精准复配技术和风味融合技术，开发出高营养的天然椰子水饮品。

针对生物活性物质稳定性差、生物利用率低、释放过快或过慢等问题，应精准设计活性物质传递体系并保证稳态化。目前使用最广泛的是对活性物质进行多种形式的包埋，提高其载荷率，实现营养饮品稳态化[33]。Pattnaik 等[34]将从植物食品中提取多酚、黄酮和花青素等生物活性物微胶囊化制备功能性饮料。研究表明，活性物质稳态化应用于椰子水等饮料具有一定的理论基础。同时，除微胶囊包埋技术外，还可以根据活性物质活性机制，通过改变其的物理形态、利用椰子水与活性物质的相互作用力，设计凝胶、复合物体系，均可实现活性物质稳态化，进而开发出营养稳定的新型椰子水营养饮品。

4 展望

天然椰子水饮品因具有良好的营养和独特的风味而深受消费者青睐，营养椰子水饮品的研发是拓展植物蛋白饮料的种类与市场容量的一个重要组成部分。未来，天然椰子水深加工及新型营养饮品的发展有望集中在以下几个方面：一是超高压杀菌和高密度二氧化碳等新型冷杀菌技术的发展革新，下一步会在椰子水营养饮品生产中得到实际应用，杀菌技术之间的协同增效可以有效解决应用中的技术壁垒；二是利用以菌株活性保持技术为核心的益生菌发酵技术，能够开发出营养、品质、风味及益生功效极大增强的活菌型营养饮品；三是稳态化活性物质传递体系的建立，将自然界中对人体有益的生物活性成分精准融合到椰子水饮品中，助力开发多元化、不同年龄段和特殊人群的个性化产品。未来，椰子水营养饮品开发还应积极推进椰子水功能因子活性机理及风味成分研究，实现饮品的创新性提升。同时，加工技术之间融合及新技术的研发，有助于解决椰子水饮品产业瓶颈问题，保障其健康可持续发展。