林太凤，郑大威，张淑芬，钟儒刚

(北京工业大学生命科学与生物工程学院，北京市饮料及食品添加剂质量监督检验站，北京100124)

目前，国内没有明确的功能饮料定义，《饮料通则》(GB 10789)［1］只有特殊用途饮料分类，即通过调整饮料中天然营养素的成分和含量比例，以适应某些特殊人群营养需要的饮品，主要包括运动饮料、营养素饮料和其他特殊用途饮料。实际上，根据国际饮料行业的规定，功能饮料就是带有保健作用的饮料。尽管国家把功能性饮料划入药品食品监督管理局监管，但是目前还没有制定相关功能饮料法规，其标准也尚未出台。功能饮料经过几年的快速发展，已成为饮料市场的新主力军，在饮料市场占有巨大比例，并逐渐成为人们生活必不可少的饮品。明确功能饮料类的分类原则有助于指导饮用者的选择取向，并有助于功能饮料的品质控制，而功能因子的检测方法是制定标准的前提。本文对功能饮料的分类、功能因子及其检测方法作了详细综述。

1 功能饮料的分类

随着人们对营养的深入认识和厂家的大力推广，饮料越来越合适成为营养强化的载体。所以，功能性饮料也不再只针对特殊人群已是非常普遍。如果只把功能性饮料分三大类，似乎并不能给人们选择饮料时提供明确的指导。所以在日常生活中，对功能饮料进一步细分有助于消费者科学地选择功能饮料。综合不同文献，功能饮料可以按照原料、作用或功能性成分等多种分类原则进行分类［2］，根据功能成分进行分类是目前常用的分类原则。

功能性饮料按其主要功能成分一般可分为活性多糖饮料、功能油脂饮料、矿物元素饮料、强化维生素功能饮料、活性多肽饮料等。

1.1 活性多糖饮料

该类饮料一般包括膳食纤维饮料和真菌多糖(如香菇多糖、灵芝多糖等)饮料。由于活性多糖所具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、降血糖、抗氧化等生物活性，有关活性多糖饮料的研究越来越多，也为多糖饮料发展提供理论基础。一般在饭前或饭后喝，能帮助消化，排除体内毒素。便秘的人长期饮用，可慢慢调节肠道，缓解和治疗便秘。

1.2 功能油脂饮料

功能油脂饮料指含有较多功能性不饱和脂肪酸的饮料。不饱和脂肪酸在人体只有少量合成，而有的不饱和脂肪酸在人体是不能合成的，只能通过膳食摄取。这类功能饮料就可以加强消费者对人体必需的不饱和脂肪酸的摄取。

1.3 矿物元素饮料

矿物元素饮料主要指强化了硒、铁、锌、钙等与人体健康密切相关的微量矿物元素的功能性饮料，可增强人体免疫功能和身体素质，改善骨质疏松，有效抗疲劳。

1.4 维生素功能饮料

维生素功能饮料指强化各种维生素的一类饮料，如“红牛饮料”等。维生素饮料除了补充人体所需的维生素以促进新陈代谢、维持神经系统功能、提高机体免疫力外，其中的抗氧化成分还能清除体内垃圾，起到抗衰老的作用，这类饮料适合所有人。

1.5 益生菌饮料

益生菌是含生理活性菌，能通过胃肠或定植于结肠或在肠道增殖，调整肠道菌群，而提高机体免疫力的活的微生物，能促进人体肠胃中有益菌生长，改善肠道功能，帮助消化、养颜，尤其适合老人和消化不良的人。

2 功能饮料的功能成分

2.1 矿物质

矿物质是人体所需的无机物的总称，与维生素一样，是人体必不可少的营养素，承担不同生物功能，维持机体的正常运转。在饮品中添加适量的矿物质，可使饮者在补充水分的同时迅速补充电解质。钾、钠、镁、钙等是在矿物质水功能饮料中经常添加的矿物质元素，如“娃哈哈”和“康师傅”等知名品牌的矿物质水;除了添加了K、Na、Ca、Mg等人体所需的常量元素外，还可能添加Zn等人体所需的微量元素如“娃哈哈”矿物质水。此外，“屈臣氏”、“统一”、“今麦郎”等品牌也纷纷推出矿物质水。除了矿物质水，在一些运动饮料中如农夫山泉“尖叫”活性肽运动饮料，“娃哈哈”花生奶蛋白饮料、宝矿力水特、营养快线都添加了除了 K、Na、Ca、Mg等常量元素，此外还添加了Zn元素。

2.2 维生素

市场上很多饮料都含有各种人体所需的维生素。维生素是人体必需的营养成分，能够维持人体正常物质代谢和某些特殊生理功能，因此维生素饮料最大的功能是维持人体的正常生长发育。

功能饮料中使用较多的是水溶性维生素，其中VB族以及VC的使用最频繁。“红牛”品牌的多款功能饮料都以添加维生素成分为主，除了添加维生素B6、B12和肌醇等B族维生素外，还添加了维生素PP，其主要功能是抗疲劳作用。功能性饮料中还常添加维生素C以增强饮用者的抵抗力，“日加满”饮料含有维生素C、维生素B1、维生素 B2、维生素 B6，“农夫山泉”水溶C100饮料则强化了维生素C的含量，能迅速补充VC、提高免疫力。

2.3 咖啡因

咖啡因(Caffeine)是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种黄嘌呤生物碱化合物，是一种中枢神经兴奋剂，能够暂时的驱走睡意并恢复精力。因此，适度的咖啡因有祛除疲劳、兴奋神经的作用，在临床上也可用于神经衰弱的治疗和昏迷复苏［3］。咖啡因除了用于可乐型饮料外，在功能性饮料尤其是提神醒脑的功能饮料中也常常使用，它与维生素和矿物质同时使用，以达到抗疲劳、提神的作用如“红牛”的维生素功能型饮料等。

2.4 氨基酸和蛋白质

人在运动或疲劳之后需要及时补充蛋白质和氨基酸，主要是因为蛋白质及氨基酸具有维持血糖、氧化提供能量、刺激生长激素及免疫功能的生理作用。因此，氨基酸和蛋白质是功能饮料常用的功能因子。

2.4.1 牛磺酸 牛磺酸(Taurine)又称α－氨基乙磺酸，是一种人体生长发育必需的含硫非蛋白氨基酸。牛磺酸虽然不参与人体蛋白质合成，但它与胱氨酸、半胱氨酸的代谢密切相关，是半胱氨酸的代谢产物，具有抗氧化、增强免疫、降血脂、抗动脉硬化等诸多作用［4－6］。缺乏牛磺酸会使人体内环境发生紊乱，所以在人体病态或为了维持健康状态时把它作为营养物质适当补充是非常必要的。由于人体合成牛磺酸的半胱氨酸亚硫酸羧酶(CSAD)活性较低，人体主要从食物中摄取来满足。因此，牛磺酸是功能饮料中常用的功能性成分，农夫山泉的尖叫活性肽运动饮料和尖叫植物饮料、康师傅的补充型运动饮料、乐百氏的脉动饮料、润田的怡冠运动饮料等都含有牛磺酸。

2.4.2 赖氨酸 赖氨酸是合成人体大脑神经再生性细胞和其他核蛋白以及血红蛋白等所需的第一氨基酸，有促进钙的吸收、增强人体免疫力以及益智健脑等功效［7－9］。赖氨酸在体内是不能合成的，但人体又不能缺乏赖氨酸，否则其它氨基酸将得不到很好地吸收和利用。人体必须从食物中吸取赖氨酸，而赖氨酸在谷物食品中的含量甚低，且在加工过程中易被破坏而缺乏。因此，赖氨酸往往是氨基酸类功能饮料中必添的功能因子，以促进其它氨基酸或蛋白质的吸收和利用，农夫山泉的尖叫活性肽运动饮料、上海麒麟的魔力氨基酸饮料、润田的怡冠运动饮料、红牛的维生素功能饮料等都添加赖氨酸。

2.4.3 特殊氨基酸和蛋白质 谷氨酰胺是一种在较激烈的运动时机体对它有额外需要的氨基酸，所以是一种有条件的必需氨基酸，也被运动营养专家称为是一种挖掘肌肉功能潜力的关键物质。乳清蛋白是牛奶经特殊加工后得到的一种特殊蛋白质，它易消化吸收且生物活性远高于其他蛋白质，是公认的人体优质蛋白质补充剂之一。因此，在功能饮料尤其是运动饮料中，可以添加谷氨酸和乳清蛋白来增强功能饮料的功效。

2.5 膳食纤维

膳食纤维是一种人体消化酶难以消化的食用植物性成份，主要包括纤维素、半纤维素、果胶、树胶、木质素等高分子物质。膳食纤维能够在人体大肠能部分或全部发酵，不仅能刺激肠道蠕动以减少便秘，而且对心血管疾病、糖尿病、结肠癌等有一定的预防作用，此外膳食纤维还具有一定的抗氧化功效［10－13］。营养学家们正式将其列为继蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、无机盐(及微量元素)和水之后的“第七大营养素”，富含膳食纤维的食品将是21世纪主导食品之一。

由于上述膳食纤维的功能作用，美国、日本和台湾地区在上世纪80年代就开发出了纤维素饮料，自此纤维素饮料开始进入人们的视线。我国的知名食品企业如娃哈哈、农夫山泉、蒙牛、伊利、光明等也纷纷推出富含膳食纤维的健康食品，如农夫山泉的纤维素饮料、汇源的高纤果汁、娃哈哈的思慕C、三元乳业的高纤奶等。膳食纤维的来源非常广泛，除了上市的纤维素饮料外，纤维素饮料的研发也日益蓬勃。不仅可以用食物果实如苹果、柿子等进行膳食纤维饮料的研制［14－15］，食品的表皮部分如苹果皮，香蕉皮、玉米皮等也可以作为膳食纤维饮料的原料来源［16－19］。随着膳食纤维饮料研制工作的不断深入，膳食纤维饮料的种类也越来越多，膳食纤维的品质控制将更为重要。

2.6 蜂胶

蜂胶是一种“药食同源”并具有明显生理活性作用的高级天然物质，含有多种生理活性物质，主要含有黄酮类化合物、挥发性油和萜类、有机酸类以及氨基酸、游离脂肪酸(其中包括王浆酸)、多种维生素等功能成分［20］。蜂胶具有抗肿瘤、抗病毒、降血压、增强免疫力以及保护心脏等功能［21－22］。蜂胶的这些特性可使其成为多种功能饮料的基础营养添加剂，再配以其他合适的中草药，就能研制出功效显著的系列功能饮料。但是，蜂胶功能饮料的研制非常缺乏，市场上也鲜有蜂胶饮料上市，这可能是蜂胶来源较少，成本较高的原因。

相对于蜂胶，蜂蜜在功能饮料中的运用更为广泛，以蜂蜜为主要原料通过发酵研制成蜂蜜发酵饮料已形成了产品标准［23］，蜂蜜配以芦荟、枸杞或竹叶提取物等研制成不同的保健饮料［24－26］，尤其是随着竹叶提取物的保健功能得到人们的认可以及它特有的清香，竹叶蜂蜜功能饮料会有广阔的前景。蜂蜜与柑橘等可以研制成果醋饮料［27］，而且蜂蜜的特殊香味会使这种果醋饮料比传统果醋饮料更受欢迎。此外，蜂蜜配以其他中草药研制功能饮料的研究层出不穷，市场上蜜蜂功能饮料的品种会越来越丰富。由于蜂胶的成分非常复杂，以何特定成分作为蜂胶功能饮料品质的控制因子，是食品监管部分建立标准时的一大难题。

2.7 草本植物浸提物

2.7.1 金银花浸提物 金银花是常用的中草药，具有抗菌、抗病毒、解热抗炎、利胆保肝、降脂等作用［28］，常作为制备功能饮料的原料，不仅具有普通饮料的清凉解渴作用，而且具有独特的保健功能，既方便饮用，又满足人们的保健要求，受到消费者的喜爱。市场上主要有王老吉、加多宝、和其正以及娃哈哈等著名品牌的凉茶功能饮料。科研上，金银花可以辅以一种或多种蔬果和其它草本植物如菊花、甘草、山楂、枸杞、苦瓜、罗汉果、芦荟、银杏叶、淡竹叶等研制成多类功能不一的功能饮料［29－33］。随着金银花类功能饮料的深入研究，市场上会出现更多。

金银花成分比较复杂，含多种挥发油，主要为绿原酸、异绿原酸、芳香醇等苷元成分。绿原酸具有清除自由基、抗菌消炎、抗病毒以及降血脂等多种功效。近年来发现绿原酸类物质有抗癌、抗艾滋病的作用，是金银花的主要活性成分［34－38］。绿原酸的含量在金银花中草药的品质控制中的一个主要衡量指标，所以可将绿原酸作为金银花类功能性饮料的主要质量指标。

2.7.2 夏枯草浸提物 王老吉和和其正等功能性凉茶中不仅以金银花为原料，夏枯草也是其原料之一。夏枯草为唇形科夏枯草属植物夏枯草(Prunella vulgaris Linn.)的干燥果穗，具有降压、降糖、抗茵、抗炎、抗过敏及抗病毒等功效，因此，夏枯草已作为功能性饮料的主要原料之一。

夏枯草具有多种活性成分，主要有三萜类、甾体类、黄酮类、香豆素类等化合物。熊果酸是一种五环三萜酸，是夏枯草的主要成分之一，它在夏枯草的活性作用发挥较重要的作用。在夏枯草的品质控制中，常常以熊果酸的含量作为夏枯草的重要指标。因此，夏枯草在饮料中添加量也可以通过检测熊果酸来衡量，目前还没有饮料中熊果酸检测的国标方法。由于熊果酸是难溶于水的物质，那么水浸夏枯草制成的饮料是否能发挥夏枯草的功能作用还值得商酌。

2.7.3 沙棘浸提物 沙棘(Hippophae rhamnoides L.)是胡颓子科沙棘属植物，含有多种维生素、丰富的蛋白质、氨基酸、黄酮类以及膳食纤维等成分，享有“维生素仓库”和“神秘果”之称［39－41］。据测定发现，100克沙棘鲜果中所含VC的量比猕猴桃高2～4倍，含VE120mg，这是其他果实望尘莫及的。同时，沙棘果中含有丰富的生物活性物质，具有祛痰利肺、养胃健脾等功效，在心血管系统、免疫系统、抗氧化、抗肿瘤等方面均有显著的药理效应［42－44］。目前市场上，已有沙棘乳酸饮料、“蒙果”沙棘果汁饮料和“维仕杰”沙棘果汁饮料等沙棘功能饮料。

2.7.4 其它草本植物浸提物 在中草药中有相当一部分是人们膳食中的东西，如红枣、百合、山药、木耳等。它们一方面能补充人体营养，另一方面能调节人的生理机能和增强人的免疫功能，也逐渐成为功能性饮料的优选添加物来源。近几年，以膳食性中草药为原料进行功能饮料的开发研究悄然兴起。赵静［45］等以山药为原料制成山药饮料，山药配以百合可以研制成复合饮料［46］，百合配以枸杞可以研制成百合枸杞复合保健饮料等。

我国的中草药资源非常丰富，在未来的功能性饮料发展中，中草药将扮演非常重要的作用，是功能性饮料添加剂的重要来源。随着草本植物功效和毒理作用的深入研究，以及草本植物功能饮料理论研究的不断开展，草本植物功能饮料将会成为饮料市场的主力军。

3 功能性成分的主要检测方法

3.1 紫外－可见分光光度法

紫外－可见分光光度法(UV－Vis)是根据溶液中物质的分子对紫外和可见光谱区(λ=200～780nm)辐射能的吸收特性建立起来的仪器分析方法，具有操作简单、费用低、分析速度快等特点，是最常用的仪器分析方法之一。紫外－可见分光光度法常用于食品、医药等领域，可以对被测物质的进行定量分析，如饮料中咖啡因、维生素、Zn 等的检测［47－49］。

3.2 薄层色谱法

薄层色谱法(TLC)的分离原理是利用各组分对同一吸附剂(固定相)的吸附能力不同，使其在展开剂(流动相)流经吸附剂(固定相)的过程，各组分在吸附剂和展开剂之间连续产生无数次吸附、解吸过程而产生差速迁移，最终得以在固定相薄层上分离。薄层色谱法的特点是可以同时分离多个样品，分析成本低，对样品预处理要求低，对固定相、展开剂的选择自由度大，适用于含有不易从分离介质脱附或含有悬浮微粒或需要色谱后衍生化处理的样品分析。TLC广泛地应用于药物、生化、食品和环境分析等方面，在定性鉴定、半定量以及定量分析中发挥着重要作用。薄层色谱技术主要可用于有机物的分析，尤其是草本植物的成分分析，如熊果酸和绿原酸等的测定［50－51］。

3.3 气相色谱法

气相色谱法由于其具有分离效能高、分析速度快、选择性好等优点而被广泛应用于环境样品中的污染物分析、药品质量检验、天然产物成分分析、食品中农药残留量测定、工业产品质量监控等领域。随着新型气相色谱仪器、检测器、数据分析方法的出现，气相色谱技术的应用领域越来越广阔。气相色谱法可用于氨基酸的检测、熊果酸、绿原酸、咖啡因以及维生素的检测。氨基酸的测定方面，史景江［52］等人建立毛细管气相色谱测定多菌种发酵无醇饮料中的氨基酸的方法［53］;在熊果酸的检测上，可采用重氮甲烷衍生化气相色谱法测定熊果酸的含量，此方法精密度高，检测限低，并克服了齐墩果酸和熊果酸(二者是性质和结构相似)难分离、难分别测定等优点［54］;在咖啡因检测方面，陈春晓［55］等人通过研究确立的饮料中咖啡因的气相色谱快速测定法。由于气相色谱方法工艺繁锁，可操作性难度大，故现在食品检测上避免使用此方法。

3.4 高效液相色谱法

高效液相色谱法的应用范围十分广泛，几乎能够分析所有的有机样品、高分子样品及生物样品，是化学学科中最有优势的分离分析方法之一，也是标准方法制定时优先采用的分析方法之一。

饮料中咖啡因的测定、GB/T5009.158蔬菜中维生素K1的测定等国家标准方法等都采用高效液相色谱法。

采用衍生技术，高效液相色谱法不仅可用于单个氨基酸的测定，还可以同时对多种氨基酸进行测定，随着衍生技术的不断完善和自动化，高效液相色谱法在同时测定多种氨基酸的线性范围较宽并具有较好的线性相关性，回收率也较高。

在维生素检测方面，许多研究表明高效液相色谱可以同时检测多种维生素，杨玲娟等［56］采用离子对反相高效液相色谱法同时测定功能性饮料中的B族维生素，王希希等［57］采用反相高效液相色谱法同时测定了食品及饮料中12种维生素，车长远［58］则建立了快速测定苹果醋饮料中维生素C含量的HPLC法。Cuilu［59］等同样建立了蜂蜜中水溶性维生素的HPLC法。

在熊果酸和绿原酸等草本植物功能因子的检测中，高效液相色谱法比薄层层析法更精确、更可靠、灵敏度更高、重现性更好，还可以同时测定熊果酸和它的同分异构体齐墩果酸［60－62］。高效液相色谱法在草本植物功能因子的检测中具有简单、快速等优点，常用于草本植物功能因子的检测。

3.5 离子色谱法

离子色谱(Ion Chromatography，简称IC)是20世纪70年代发展起来的一种新型液相色谱分析技术。这种方法具有快速、简便、灵敏、选择性好，可在高基体浓度下检测低浓度成分，减少或免除样品的提纯，可同时测定多组分和分析不同化合价态的优点，从而弥补了经典化学方法和其他仪器分析手段的不足。离子色谱自问世以来，其应用范围已涉及到环境、食品、农业、生物医学、制药、化工、工业、材料科学等领域。离子色谱法可以用于氨基酸［63］、有机酸［59］以及矿物质(如 Na+、K+、Zn2+、Ca2+和 Mg2+)［64］等的检测。随着离子色谱技术的发展，在食品中的运用越来越广泛。

3.6 色质联用技术

色质联用技术是将色谱的高分离能力和质谱的鉴别能力相结合，组成一种现代分析技术，它充分体现了色谱和质谱的优势互补，既应用了色谱的高分离分析能力，又发挥了质谱的高选择性、高灵敏度以及能提供化合物分子质量与结构信息的优点。色质联用技术在食品安全检测中发挥着越来越重要的作用，尤其是对校准样品难于获得的物质的检测中更具优势。但是这种方法的仪器设备相对较为昂贵，运行成本较高，在常规的检测中仍受到一定的限制。

3.7 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法是金属元素测定中最为成熟而且应用最为广泛的分析方法之一，随着连续光源技术的发展，原子吸收分光光度法不再需要配备大量的空心阴极灯就可以测定所有元素，原子吸收分光光度法将得到广泛的应用，可用于饮料中Zn、K、Na、Ca、Mg、Se、Fe 等矿物质的含量测定，常被国家标准方法采用，如食品中锌的测定、食品中钙的测定等等。

4 展望

进入21世纪的经济快速发展时期，人们随着生活水平日益提高越来越重视饮食的功能性和营养全面性。功能饮料一方面可以满足人们快节奏生活的需要，同时能快速补充人体需要的营养因素，而得到了快速的发展。功能饮料还没有确切的定义，因此功能饮料的分类也各不相同，按照不同的分类原则功能饮料可以分为多少类别，本文对功能饮料的分类进行了简单概述。

随着科学技术的不断进步，许多食品保健功能因子相继被挖掘出来，因此加速了功能性饮料的发展。在功能饮料中应用的功能因子品种不断的丰富，我们对目前市场上普遍使用的功能因子进行简单阐述。此外，我们还对功能因子的测量方法进行了综述，许多功能因子的测量方法已经不计其数，已有方法成为国家标准方法。但是，由于功能因子类型的多样性和使用的不确定性，尤其是草本植物在功能饮料中的应用以来，增加了功能因子使用的不确定性，从而增加了功能饮料中功能因子的确认难度，因而很难保障消费者的饮用安全。如何确认功能饮料中的功能因子并出台相应的国家标准方法，已成为功能饮料品质评定以及保障消费者饮用安全必须解决的课题，也是建立完善的功能饮料预警机制的前期研究。

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