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    酵素在饮料中的技术原理综述
    作者:高银相 张根宇 姚飞 林志刚 访问量: 0

    一、概述

    酵素饮料是以果蔬、谷物等植物原料为核心,经微生物(如植物乳杆菌、酵母菌)分阶段发酵制成的液态食品,其有效成分为发酵代谢产物,包括有机酸、糖、多酚及微量生物酶,属于食用酵素中的植物酵素亚类需符合《酵素产品分类导则》。酵素饮料通过微生物代谢转化植物活性成分,从基础消化辅助转向精准健康应用。

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    图片1:酵素概念

    二、特点

    1. 酵素在饮料中的特点主要体现在促进消化吸收、调节肠道菌群平衡及改善代谢功能。部分产品结合膳食纤维(如野樱桃、草莓发酵汁),增强肠道蠕动效果,维持肠道微生态平衡。

    2. 相似碳酸饮料的清爽口感,降低人工添加剂使用;酵素气泡水水果加糖,密封发酵5-30天,生成天然气泡感及活性成分,保留原有水果风味‌。

    3. 家庭自制酵素饮品,容易污染杂菌、如;产生甲醇或黄曲霉素,食用时容易引发腹泻‌。自制酵素饮品活性衰减快,保存条件严苛‌,安全风险需警惕。

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    图片·2:酵素饮料的特点

    三、技术原理

    1.酵素饮料的技术原理核心在于,‌微生物发酵代谢与酶活性,通过‌微生物群落接力发酵‌实现活性成分合成,生产过程涉及多阶段的生物转化及稳定性。

    2.酵素发酵过程中产生的γ-氨基丁酸(GABA)、超氧化物歧化酶(SOD)等成分,辅助调节血脂和胆固醇‌。

    3.工艺

    (1)原料处理

    ① 选材标准‌:选用苹果、柠檬、刺梨等果蔬,要求可溶性固形物含量≥20%。

    ② 材料处理‌:紫外线杀菌→预煮复水→粉碎过滤保留营养基础液。

    (2)发酵工艺

    ① 初级发酵

    第一、发酵菌种:酵母菌、乳酸菌等。

    第二、发酵温度:25-30℃。

    第三、发酵天数:3-5天。

    第四、发酵产物:乙醇、初级代谢物。

    ② 次级发酵

    第二、温度35-40℃。

    第三、pH4.0-5.0。

    第四、发酵产物:有机酸、抗菌肽、益生元。

    ③ 活性保护‌:采用低温喷雾干燥(进风温度≤180℃)、超滤技术分离大分子杂质,保留酶活性‌。

    (3)灭菌与灌装

    ① 巴氏灭菌‌:72℃维持15秒杀灭病原微生物。

    ② 充氮灌装‌:避免氧化导致的活性损失‌。

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    图片3:酵素发酵技术工艺流程

    四、分类

    (一)按产品形态分类‌

    1.液态酵素饮料‌

    以果蔬汁或提取物为原料,经微生物发酵后制成液体饮品。需符合《GB 7101 食品安全国家标准 饮料》和《GB/T 31326-2014 植物饮料》要求、强调、总酸、多酚等指标‌。代表产品如发酵果蔬汁饮料(酒精度≤0.5%)‌。

    2.半固态酵素饮品‌

    包括酵素果冻、凝胶状产品,执行饮料GB7101或果冻GB/T标准。口感Q弹,需添加增稠剂(如羧甲基纤维素钠),但禁用泻药成分‌。

    3.固体酵素饮料‌

    将发酵产物干燥成粉末或颗粒,常见标准为企业标准(如Q/XXX)。配料可能含果、蔬粉、益生菌、膳食纤维等,冲调后饮用‌。

    (二)按原料类型分类‌

    1.原料类别‌

    (1)果蔬类

    第一、典型成分:水果(菠萝、桑葚)、蔬菜、甜菜根。

    第二、功能特点:富含多酚、VC,主打抗氧化、美容。

    (2)粮谷类

    第一、典型成分:糙米、麦苗、米糠。

    第二、功能特点‌:含γ-氨基丁酸、β-胡萝卜素,调节代谢‌。

    (3)中草药类‌

    第一、典型分类:茯苓、枸杞、决明子。

    第二、功能特点:强调“祛湿”“养胃”等传统功效。

    (4)复合原料‌

    第一、典型成分:谷物、水果、中药材。

    第二、功能特点‌:宣称营养全面,但风味易混杂‌。

    (三)按发酵工艺分类‌

    1.人工接种发酵‌

    使用已知菌种(如乳酸菌、酵母菌)定向发酵,可控性强;例如苹果酵素接种酿酒酵母,风味稳定‌。

    2.自然接种发酵‌

    依赖环境中野生微生物(如乳酸菌、米曲霉),风味复杂但品质波动大;家庭自制酵素多属此类‌。

    (四)按功能性分类

    1.代谢调节型‌:

    添加山楂、魔芋粉等,宣称“促消化”“控糖”(实际需检测活性成分)‌。

    2.美容型‌:

    含桑葚、猕猴桃,标榜“淡斑”“抗衰”(主要依赖多酚而非酶活性)‌。

    3.排毒型‌:部分违法添加番泻叶等泻药,伪装“清肠”效果,存在安全隐患。

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    图片4:酵素饮料分类

    五、应用

    (一)作用机理:酵素在饮料中的应用主要通过微生物发酵技术实现,其核心价值在于提升功能性和改善口感。

    1.促进消化与营养吸收,酵素含蛋白酶、脂肪酶等活性酶,可分解食物中的大分子物质(如蛋白质、脂肪),转化为易吸收的小分子,减轻肠胃负担并加速营养转化‌。

    2.调节肠道微生态‌,发酵产生的有机酸(如乳酸、乙酸)益生菌代谢物,能抑制有害(菌)繁殖,维持肠道菌群平衡,缓解便秘并增强免疫力。

    3.抗氧化与抗衰老‌,水果酵素含多酚类物质(如花青素、维生素C),中和自由基,减少细胞氧化损伤,延缓皮肤老化‌。

    (二)应用形式

    1.发酵型酵素饮料

    (1)工艺核心‌:以水果/蔬菜为原料(如苹果、石榴、野、草莓),添加糖源(蜂蜜、赤藓糖醇)和菌种(酵母菌、乳酸菌),经5–30天厌氧发酵制成‌。

    (2)技术优势‌:发酵产生天然气泡感,模拟碳酸饮料口感(如酸梅气泡饮),同时避免添加化学碳酸剂‌,发酵中生成SOD酶、有机酸等活性成分,提升保健功能‌。

    2.典型配方‌

    (1)水果酵素:苹果+柠檬+石榴,糖比1:3,水比1:10,发酵15-30天‌。

    (2)蔬菜酵素:苦瓜+苹果+蜂蜜,发酵30天左右,保留苦瓜、糖苷的降糖效用。‌

    3.原料工艺协同

    (1)优先选择食材(苹果、木瓜、菠萝)提升抗氧化力,搭配益生元、增强协作效应,优先考虑含有上述成分的发酵乳酪酵素或益生菌酵素饮品,这类产品通过益生菌调节肠道微生态,增强消化功能。

    (2)酵素在饮料中的应用本质是‌发酵技术与功能需求的结合‌,未来需在活性保留、口感优化及科学论证上持续突破‌。

    (3)药食同源酵素茶是以国家卫健委认证的药食同源物质(如桑葚、枸杞、葛根等)为原料,通过微生物发酵技术制得的功能性饮品,兼具传统中药调理与现代酵素活性成分的双重特性。

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    图片5:酵素在饮料中的应用


    六、产品创新方向

    1.‌功能细分‌

    (1)针对银发群体开发定制化营养配方;

    ① ‌代谢调节需求‌

    银发群体普遍存在消化酶分泌减少问题,定制配方需强化蛋白酶、淀粉酶等消酶活性,同时添加低聚果糖等益生元促进肠道健康‌。研究表明,71-80岁人群对酵素饮料的消化辅助功能需求高达83%‌。

    ② ‌慢病管理要素‌

    针对高血压、高血糖等老年常见病,可添加罗布麻叶黄酮、川芎嗪等活性成分,南丰蜜桔酵素饮料案例显示其多酚类物质对三高群体具有显著辅助作用‌。结合运动场景研发蛋白水解酶制剂‌。

    ③ 功能型配方‌

    第一、‌骨骼健康型‌:

    A.结合乳碱性蛋白(MBP)与维生素D3,提升钙吸收率;

    B.‌认知辅助型‌:添加GABA与磷脂酰丝氨酸,延缓认知衰退‌。

    第二、‌适口性优化‌

    采用微胶囊包埋技术掩盖苦味,pH值控制在4.5-5.0区间,符合老年人口腔敏感特点。‌

    (2)‌技术升级‌

    ① 发酵工艺创新‌

    第一、采用深层酶解液态半连续发酵技术,显著提升产率(如柑橘酵素产率从60.7%提升至84.0%)‌。引入复合柚苷酶靶向脱苦技术,将苦味物质转化率提高至55.80%,改善口感‌。

    第二、全果发酵多维增效技术可保留85%高价值成分,活性成分保留率达25.00%‌。

    ② ‌菌种改良与筛选‌

    筛选耐酸耐低氧的酵母菌和乳酸菌,通过顺序混菌发酵提升菌种存活率及发酵稳定性‌。双菌协同发酵技术进一步优化代谢路径,缩短发酵周期‌。‌

    ③ 通过基因工程等现代化技术,优化发酵工艺,提升酶活性有效物30%以上‌。

    七、、市场前景

    1.国际市场‌

    2023年全球酵素饮料市场规模达85亿美元,预计2030年将增至192亿美元,年复合增长率(CAGR)为12.3%,其中亚太地区占全球市场的62%(中国、日本、韩国为亚洲核心市场)‌。

    ‌健康消费升级‌:全球消费者对功能性食品需求激增,肠道健康关注度提升推动发酵饮品流行‌;生物制造技术突破(如基因编辑酶分子设计)降低生产成本,推动了市场的发展。

    日本老龄化社会(65岁以上人口占比30%)催生健康消费,酵素因调节道、提升免疫力等功能成为日常刚需。日本每日服用酵素产品人数超‌2000万人次‌,长期饮用习惯、推动市场稳定规模、良性发展。

    韩国2023年酵素饮料市场规模约300亿元人民币(366.42亿韩元),同比增25%,预计未来5年保持20%以上年均增长率‌。‌

    2.中国市场‌:

    酵素饮料在中国市场的前景呈现增长趋势,主要受到健康消费升级、功能性饮品需求增加以及新兴消费群体偏好的推动。

    (1)规模从2016年的18亿元增至2023年的120亿元,年复合增长率高达26.8%‌1。预计2025年总市场规模将突破数百亿元,增长率保持两位数,高端功能性产品需求增速显著‌。

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    图片6:中国2019-2025年酵素饮料市场前景

    (2)驱动因素

    ① 健康意识提升 :消费者对肠道健康、免疫力增强等功能的关注度提高,酵素(含消化酶、益生菌等成分)被认为有助于消化代谢,符合“轻养生”趋势。

    ② 功能性饮料增长 :中国功能性饮料市场规模已超千亿,酵素饮料作为细分品类,受益于整体赛道扩张。

    ③ 年轻消费者偏好 :90后、Z世代对低糖、天然成分、创新口感的产品接受度高,酵素饮料常以“0添加”“植物发酵”为卖点吸引这类人群。‌‌健康消费升级‌:消费者对功能性食品需求激增,肠道健康关注度持续提升;

    ④ ‌政策支持‌:政府将酵素产业纳入生物经济发展规划,出台质量安全标准规范市场。‌


    参考文献

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    作者简介:高银相:中国科学院老科协科技报告团秘书长。曾任中国科学院研究生院应用技术研究所常务所长,中国产业政策和创新项目主编。中国生物工程学会终身会员。从事生物技术研究与开发,1995年主持省部级重大项目(生物酶饲料添加剂)获一等奖,授权多项发明专利。主持策划创作习主席提倡弘扬科学家精神等微视频800余部,在新媒体发布,观众300万人以上。中国科学院科学家精神宣讲团视频课件创作总策划。长期以来,深入学校、社区科普讲座200余场。 张根宇:中国科学院老科协科技报告团副秘书长,参与创作习主席提倡弘扬科学家精神微视频创作800余部,在新媒体发布,观看300万人以上。中国科学院科学家精神宣讲团视频课件创作日常工作。曾在中国科学院研究生院参与生物技术开发工作,取得多项成果。 姚飞:中国科学院老科协科技报告团副秘书长,航天自动化高级工程师,曾在航天三院从事航天育种研究工作。参与策划创作习主席提倡弘扬科学家精神微视频800余部,在新媒体发布,观众300万人以上。参与中国科学院科学家精神宣讲团视频课件创作。中国科协认证高级科技辅导员,辅导全国1000多所中小学开展航天等竞赛。长期以来,深入学校、社区科普讲座80余场。  林志刚:北京中科老专家技术中心项目主管,奥克兰大学生物医药科学博士,新西兰科学家协会和奥克兰癌症研究协会成员。曾就职于奥克兰大学、奥克兰癌症研究中心等多家单位,主要研究方向包括:表观遗传学在癌症和免疫系统的影响;饮食与营养和消化系统关系;药物临床和临床前药理;生物基因工程等。