發酵飲料的開發現狀及研究前景

王　磊，陳宇飛，劉長姣

（吉林工商學院食品工程學院，吉林長春130062）

發酵飲料的開發現狀及研究前景

王磊，陳宇飛，劉長姣

（吉林工商學院食品工程學院，吉林長春130062）

發酵飲料是指飲料原料通過乳酸菌、酵母菌或其他允許使用的菌種發酵后調配而成，酒精含量在1%（體積分數）以下的飲料。發酵飲料均含有大量的具有營養與保健作用的益生菌。本文圍繞著發酵飲料用的乳酸菌和酵母菌，發酵飲料的分類，發酵飲料的國內外發展現狀和研究進展做了系統闡述，并提出了發酵飲料在現階段存在的問題及發展前景，旨在為綜合開發應用具有不同益生特性的發酵飲料提供依據。

發酵飲料，現狀，前景

隨著食品工業的迅速發展和人們生活水平的日益提高，人們對飲食結構提出了更高的要求，飲食習慣逐漸轉向具有合理營養和保健功能的食品，代表著健康、綠色的發酵食品將會進一步擴大市場份額［1］。以乳酸菌為代表的益生菌能改善食品的風味、品質和營養，延長保質期，具有調節腸道菌群平衡、抗腫瘤、降低膽固醇、防治便秘、延緩衰老等重要的生理保健作用，被廣泛的應用于食品行業［2］。近年來，中國飲料市場蓬勃發展，碳酸飲料、茶飲料、果蔬汁飲料、功能性飲料占據較大比重。其中，發酵飲料也不斷走向成熟，新技術不斷發展，迎合消費者口味和理念的新產品不斷涌現。根據國際飲料行業協會的新規定，發酵飲料是指飲料原料通過乳酸菌、酵母菌或其他允許使用的菌種發酵后調配而成，酒精含量在1%（體積分數）以下的飲料［3］。發酵飲料均含有大量的具有營養與保健作用的益生菌。因此，篩選適用于飲料的優質發酵劑以及開發新型發酵飲料產品具有廣闊的市場和應用前景。本文主要對發酵飲料用的乳酸菌和酵母菌，發酵飲料的分類，發酵飲料的國內外發展現狀和研究進展等方面進行了闡述，以期為綜合開發應用具有不同益生特性的發酵飲料提供依據。

1　發酵飲料的國內外發展現狀

在日本及歐洲許多國家，發酵乳酸菌奶飲料在乳制品市場比例已達到70%，北美國家約30%，發酵飲料產業在全球大大超過了其他飲料制品的增長率。國內的乳酸菌產業的科技支撐體系也已逐步形成，領先的企業標準已大大高于國標，客觀上也就要求加強國家標準的制定。因此未來發酵飲料行業將更加標準化、規范化，對生產企業的技術及衛生要求將更加嚴格。改革開放30多年來，中國發酵飲料市場從無到有，從小到大，從總量快速擴張到結構明顯升級，逐步形成了有中國特色的多樣化、多層次的消費市場。發酵飲料市場規模比改革初期擴大了幾倍乃至幾十倍，其發展成就令世人矚目［4-5］。

2　發酵飲料中的乳酸菌和酵母菌

2.1乳酸菌及其營養與保健功能

乳酸菌是一群能利用碳水化合物（主要指葡萄糖）發酵產生大量乳酸的一類無芽孢、革蘭氏染色陽性細菌的總稱。從形態上可分為呈球狀的鏈球菌屬（Streptococcus）、明串珠菌屬（leuconstoc）和片球菌屬（Pediococcus）；呈桿狀的乳桿菌屬（Lactobacillus）、雙歧桿菌（Bifidbacterium）屬等常見菌屬；從發酵類型上可分為同型發酵和異型發酵，其中與人類關系密切的常見菌株是乳桿菌、乳球菌和雙歧桿菌［6］（見表1）。

乳酸菌不僅可以提高食品的營養價值，改善食品風味，提高食品保藏性和附加值。蛋白質經乳酸菌發酵后，促進了消化酶對蛋白質的分解作用；另一方面，乳酸菌在發酵過程中釋放的蛋白質酶將蛋白質分解成易于人體吸收的氨基酸和肽，提高蛋白質的利用率［7］。乳酸菌發酵過程中產生的乳酸菌脂酶可以使牛乳中的脂肪被分解成游離脂肪酸，或使脂肪轉變成易于被機體吸收的狀態，從而促進脂肪的消化吸收。乳酸菌在代謝過程中能產生多種B族維生素，牛奶經乳酸菌發酵后，煙酸、葉酸、維生素B12等均明顯增加［8］。

乳酸菌的特殊生理活性和營養功能，正日益引起人們的重視。大量研究表明，乳酸菌能夠調節機體胃腸道正常菌群、保持微生態平衡，提高食物消化率和生物價，降低血清膽固醇，控制內毒素，抑制腸道內腐敗菌生長繁殖和腐敗產物的產生，制造營養物質，刺激組織發育，從而對機體的營養狀態、生理功能、細胞感染、藥物效應、毒性反應、免疫反應、腫瘤發生、衰老過程和突然的應急反應等產生作用［9］。由此可見，乳酸菌的生理功能與機體的生命活動息息相關。可以說，如果乳酸菌停止生長，人和動物就很難健康生存，也正因為如此，乳酸菌被廣泛用于輕工業、食品、醫藥及飼料工業等許多行業上。

表1　發酵飲料中主要的乳酸菌種類［10］Table 1　Species of lactic acid bacteria in the fermented drinks［10］

2.2酵母菌及其營養作用

酵母是一種單細胞的微生物，屬于高等微生物的真菌類，它和高等植物細胞一樣，有細胞核、細胞膜、細胞壁、線粒體等。早在3000前人們就開始利用酵母制作發酵產品了。酵母具有很廣泛的營養和應用價值，它的蛋白質含量在50%左右，氨基酸齊全，富含B族維生素、酶系和其他生理活性物質如輔酶A、輔酶I、輔酶Q、細胞色素、凝血質、谷胱甘肽等［11］。酵母屬于兼性微生物，在有氧和無氧發酵條件下都能生長，在有氧存在時，會誘導能量代謝由發酵轉為呼吸，這種效應提高了能量的利用率，這也是酵母能得到廣泛應用的原因之一。發酵后的酵母還是一種很強的抗氧化物，可以保護肝臟，有一定的解毒作用。酵母里的硒、鉻等礦物質能抗衰老、抗腫瘤、預防動脈硬化，并提高人體的免疫力。用于乳品中發酵的菌種主要有以下幾類見表2。

表2　發酵飲料中主要的酵母菌種［12］Table 2　Major species of yeast in the fermented drinks［12］

3　發酵飲料的分類

3.1發酵型含乳飲料

發酵含乳飲料指以乳或乳制品為原料，在經乳酸菌或酵母菌等有益菌培養發酵制得的乳液中，加入水、糖液、酸味劑、果汁、茶、咖啡、植物提取液等的一種或幾種調制而成具有特殊風味的糊狀或液狀產品，如酸乳、乳酸菌飲料。根據其是否經過殺菌處理而區分為殺菌（非活菌）型和未殺菌（活菌）型。發酵含乳飲料可提高人體對元素磷、鈣、鐵的吸收利用，并具有緩解乳糖不耐癥、降低膽固醇、抑菌和抗癌等多種營養與保健作用［13］。通常根據成品的組織狀態、口味、原料中乳脂肪含量、生產工藝和菌種的組成可以將發酵含乳飲料分成不同類別。李帥［14］以蘋果渣和復原羊乳為主要原料，生產固體復合發酵乳飲料，確定蘋果渣復合發酵乳的優化工藝條件為復原羊乳量30%，43℃發酵8h，接種量5%，木糖醇5%，通過營養評價結果證明，此工藝生產的固體發酵乳飲品營養豐富、均衡，是一種風味純正的飲料。目前，發酵型含乳飲料正向原料復合型與兼具保健功能的方向發展，我國發酵乳飲料連續五年超過25%的增幅，成為乳制品中增長最快的產品，發展潛力巨大。

3.2發酵型果蔬汁飲料

以水果、蔬菜、或果汁（漿）、蔬菜汁（漿）為原料，利用酵母菌或乳酸菌發酵后制成的汁液中加入水、糖和甜味劑等調制而成的飲料。果蔬汁營養豐富，原料價格便宜。果蔬汁經過乳酸發酵后，具有特殊的風味和保健功效，一些營養成分有了增加，如番茄汁經過發酵，氨基酸總量增加近25%，有6種必需氨基酸增加46.7%［15-16］。胡蘿卜汁經乳酸發酵后，6種必需氨基酸增加更多，為86.3%，B族維生素和葉酸都有所增加。蔬菜汁經過發酵，產生了一些有益的風味物質，如2-庚酮、2-壬酮等的爽口清香，低級飽和脂肪酸與醇形成的脂類產生各種水果味等［17］。以果蔬為原料研制而成的發酵飲料，不僅具有普通飲料的清涼和生津止渴的作用，還較好地保存了其營養素，可調節人體生理功能。張百剛等［18］以菠蘿、胡柚為主要原料，利用響應曲面法的Hybrid設計對復合乳酸發酵飲料的菠蘿汁與胡柚汁配比、加糖量、發酵時間、酸奶添加量四個工藝參數進行了優化，并擬合出回歸方程，分析得出復合乳酸發酵飲料最佳工藝參數為：菠蘿汁和柚子汁原料配比為4∶1，酸奶添加量為5.18%，發酵時間為3.5h，加糖量為15.88%，此條件下所得飲料驗證實驗的感官評分值最高，菠蘿配比、發酵時間及酸奶添加量對復合乳酸發酵飲料感官評定結果影響顯著。這種新型的果蔬型乳酸菌飲料，打破了傳統的發酵飲料都是以乳制品為原料經乳酸菌發酵而成的模式，而將乳酸菌發酵滲入到了果蔬加工之中，成為集果蔬精華與乳酸菌功能為一體的新型飲料。

3.3發酵植物蛋白飲料

植物蛋白飲料是指以含有一定蛋白質的植物果實、種子或果仁等為主要原料，經浸泡、磨漿、過濾、均質、殺菌、調配等工序加工而成的乳狀飲料，可分為調制型和發酵型，如豆奶、豆漿、椰子乳、杏仁露、花生乳等。發酵型植物蛋白飲料是經乳酸菌或雙歧桿菌發酵制得。目前已有研究中主要包括以大豆、綠豆、花生、杏仁、南瓜等植物蛋白為原料接種乳酸菌或雙歧桿菌，針對改善產品感官品質、獲得高活菌數的產品、提高穩定性的工藝和配方研究［19］。王子娜等［20］的研究以核桃榨油后的副產物核桃藫為蛋白原料，乳酸菌經漸進馴化法馴化培養后，在純核桃乳中的產酸能力和生長情況都得到了改善，在接種量3%、發酵溫度37℃、發酵時間10h、蔗糖添加量5%，其酸度和乳酸菌數及感官狀態達到最佳。另外，在最優工藝下得到的核桃乳酸菌發酵飲料具有明顯的抗氧化活性，且抗氧化能力與其稀釋濃度呈線性關系，DPPH·清除率、OH·清除率和總抗氧化能力分別相當于0.463、6.32、0.212mg/mL的抗壞血酸溶液。與牛乳動物蛋白相比，我國植物蛋白資源更加豐富，且在氨基酸組成上對其具有互補作用，以植物蛋白代替動物蛋白生產發酵飲料具有廣闊的市場前景。

3.4發酵谷物飲料

發酵谷物飲料是以谷物為主要原料，采用發酵工程和酶法相結合的技術，利用酶將谷物中的淀粉轉化為乳酸菌可利用的低聚糖，添加適當的氮源物質，經乳酸菌發酵制備的一種功能性谷物發酵飲料。該產品既保存了谷物的營養價值，又具有乳酸菌發酵制品的營養保健作用，口感獨特，其營養價值和保健功能均高于純動物蛋白食品，產品成本低廉，有著很大的市場發展潛力。天然谷物經過發酵可以合成某些氨基酸，提高B族維生素的利用率［21］。在發酵的同時為酶解植酸提供最佳的pH環境，由于谷物中的植酸常與鐵、鋅、鎂和蛋白質結合在一起，因此植酸的減少可以增加可溶性鐵、鋅、鈣離子的含量。唐喜國等［22］先將小米糖化液化，再同時接種3.5%的乳酸菌和0.6%的酵母菌，于35℃下發酵10h，4℃后儲藏2d，得到一種營養豐富、酸甜可口且醇香濃郁的小米發酵飲料。顏海燕等［23］將玉米與水按1∶10（w/v）的比例混合，接種乳酸菌發酵，發酵溫度為37℃，時間12h，發酵后添加0.1%黃原膠和0.15%的CMC，制作出一種玉米發酵飲料。葛磊等［19］先用乳酸菌以接種量3%、發酵溫度42℃、發酵時間9.15h，然后再用酵母菌以接種量0.13%、發酵溫度33℃、發酵時間1.5h，研究了不同發酵工藝及發酵菌種對全燕麥發酵飲料品質的影響，得到獨特的兩次發酵全燕麥飲料的制備工藝，生產出一種有特殊口感和風味的燕麥發酵飲料。

3.5其他類型發酵飲料

除了上述主要的幾種發酵飲料外，還有以食用菌為原料研制而成的乳酸菌發酵飲料，不僅具有普通飲料的清涼和生津止渴的作用，還較好地保存了其營養素，可調節人體生理功能。目前國內市場中尚沒有成熟的產品。文獻報道［24］有乳酸發酵鮮菇汁技術研究、蜜環菌發酵保健飲料的研制等。都鳳華［25］以黑木耳為主要原料，輔以適量乳粉，利用乳酸菌發酵，選用黑木耳汁含量50%、脫脂乳50%，發酵溫度41℃，發酵時間10h，接種量6%，并配以白砂糖2%，檸檬酸0.09%得到最佳發酵條件，最終研制出具有黑木耳特殊芳香和營養價值的黑木耳乳酸發酵飲料。海洋中含有豐富資源，具有較高的開發價值，目前有海帶、裙帶菜、紫菜等少量資源被利用來研制發酵飲料，這些海洋資源經乳酸菌或酵母菌在適宜的溫度、時間、pH發酵后，進行合理地調配，研制出口味獨特的發酵飲料，取得良好的開發效果。另外，以野生植物資源為原料，如刺梨、樹莓、黑加侖、仙人掌、人參、枸杞、五味子等，將其發酵制得乳酸菌飲料，增強了它們原有的營養功能和療效，而將兩種或多種原料混合使用開發發酵飲料也成為一種趨勢，增加了產品的營養和新穎性，這些研究為發酵飲料的深層開發提供了一定的理論基礎［26］。

4　我國發酵飲料行業存在的問題

第一，缺乏專業化的乳酸菌或發酵用酵母菌資源庫及可以持續利用的發酵劑資源。盡管國內各研究單位都各自保藏了一些發酵菌種，但大多分離自國外的發酵劑或發酵乳，沒有統一編號，種類單一，且對其遺傳特性不了解，目前還沒有真正意義上的乳酸菌或酵母菌菌種資源庫。

第二，基礎研究積累不夠，研究手段落后。我國在益生乳酸菌研究開發方面的基礎研究積累不夠。特別是乳酸菌資源的分離、鑒定、收集、菌種特性的研究，將是一個長期的戰略性工作，沒有這一基礎性的研究工作，很難開發出優良的益生乳酸菌產品。此外，研究手段比較落后，先進的分子生物學技術在我國益生乳酸菌研究開上應用的非常少，其結果是研究的成果沒有足夠的理論深度和說服力，很難造就一個像國外某些企業所擁有的益生乳酸菌品牌和產品。

第三，發酵飲料產品缺乏標準，行業標準的缺陷必然會導致發酵飲料市場的混亂。乳酸菌作為活性乳酸菌飲料的一個組成成分，在保質期內應保持一定數量級才能起到活菌應有的作用。由于我國現行標準對保質期內乳酸菌數量的要求過低，這就造成了低質量產品在我國市場的泛濫。低標準降低了發酵飲料生產廠家的準入門檻，使大量的投機企業涌入行業內，從而導致了惡性的價格戰。這種價格上的惡性競爭又會使乳酸菌生產廠家的質量大幅下降，此類惡性循環將成為我國發酵飲料市場的最大隱憂。

5　展望

健康成為當今社會人們關注的焦點，發酵飲料必將越來越受到青睞，隨著新資源的不斷開發利用，新品牌的進入，國內大型乳制品企業也將發酵飲料作為產品開發的重點，未來中國發酵飲料市場競爭環境會更加激烈。隨著國內乳酸菌行業科技交流的不斷加強、行業秩序的逐步規范，發酵飲料業將獲得快速發展。因此，建立具有自主知識產權的乳酸菌菌種和酵母菌菌種資源庫，篩選和開發適合我國發酵飲料行業發展的發酵劑和益生菌制劑顯得尤為重要。從而真正實現發酵菌種、發酵飲料的市場化，縮短與發達國家的差距，有利于我國科技創新體系的形成以及發酵飲料產業的可持續發展。

我國將采用現代生化技術、分子生物學技術對發酵劑進行系統深入的研究，包括菌種分類、重要生物學特性研究，特別是分子生物學技術的應用，如應用基因組學、蛋白組學、代謝組學、生物信息學等從整體研究發酵菌株的分子特性、代謝特性、益生特性等。這些新技術的采用會大大提高研究的科學性和效率。在發酵劑制備技術上，將重點優化高效增菌和高密度培養技術，并篩選出適宜的菌體保護劑，開發出單一菌株、復合菌株的深凍濃縮和干粉狀發酵劑。此外，通過不同菌株的合理搭配，開發具有不同益生特性的優質發酵劑。我國的發酵飲料將向強化功能、強化營養和低能量方向發展，專用特種發酵飲料、防病保健飲料將成為發展的一個新趨勢。

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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，碩士研究生，講師，主要從事食品加工與檢測方面的研究。

吉林省教育廳“十二五”科學技術研究項目（2014439）。