浅谈功能饮料和功能性食品添加剂

    现将已经列入我国使用卫生标准以及国际上已批准使用的、具有特殊功能、有发展前途的几个主要品种分别介绍如下∶
　　1．咖啡因Caffeine又称咖啡碱或茶碱。为白色至无色针状结晶，无臭、味苦。分子式C8H10N4O2，相对分子量194．19（无水物），212．21（一水物），熔点235～238。自然界存在于咖啡和茶叶中，可从其中提取天然咖啡因。1820年由郎格从咖啡中提取成功。1899年
首次由菲舍尔人工合成了咖啡因，以后世界上均是以合成法生咖啡因。我国是世界咖啡因生产和出口大国，2003年出口约7000吨，是国家定点生产经营管理品种。研究显示，小剂量咖啡因能增强大脑皮层兴奋过程，振奋精神，减少疲劳。临床主要用作中枢神经兴奋药，以咖啡因为主要成分的巴氏合剂，用以治疗神经衰弱和精神抑制症。
　　我国GB2760规定咖啡因可用于可乐饮料，最大使用量0．15g／kg。红牛饮料含有咖啡因高于此标准，是因为红牛饮料还含有牛磺酸等功能成分，所以是国家卫生部持批的适合特殊人群需要的功能饮料。
　　关于在饮料中添加咖啡因的安全性问题，过去曾有过不同的看法。为此，1987年美国FDA通过对大量人群调查，认为找不到可以说明在饮料中含咖啡因对人体有害的证据。并规定可乐饮料中咖啡因加入量不大于200mg／L。1994确定咖啡因为公认安全的食品GRAS（182．1180，1994），LD50192mg／kg（大鼠经口）。
　　美国哈佛大学医学院PeterB．Dews曾对咖啡因做过非常详情的研究，包括咖啡因的吸收、代谢、药理学作用、健康效应等。研究结论认为：咖啡因是世界上大部分人饮食中的常规成分。世界上已经有数以百计的研究报告发表，重复性的安全结论，肯定咖啡因对健康无重大的有害作用。
　　研究表明，咖啡因充分溶于水和脂质中，能很快从胃肠道吸收并分布到所有组织和器官。然后主要通过肝脏代谢成各种化合物，儿童比成人代谢速度更快。对其代谢产生的各种化合物进行了鉴定和研究，证明其毒性均比咖啡因小，而且极性大，很快排出体外，几乎没有未改变的咖啡因从尿中排出。
　　药理试验证明，摄入咖啡因可减少或推迟睡眠，轻度减少疲劳。从饮料中摄入咖啡因剂量，所造成的心血管效应是很微小的，其程度低于日常活动中轻度体育锻炼所引起的变化。药理学试验说明，给怀孕的啮齿类动物以大剂量咖啡因，会增加子代出生缺陷的发生率。但
用饮料所含咖啡因水平的剂量，却不增加出生缺陷发生率。在人群的流行病学研究中，未发现怀孕妇女的含咖啡因饮料摄入，和婴儿出生缺陷的发生率和随后的生理及智力发育有任何联系。有报告说，精子在体外暴露于含咖啡因的饮料中，对精子产生不良影响。但精子在体
外接触自来水也产生副作用。综上所述，经常性地摄入含咖啡因的饮料，对人体有一种快慰感，能振奋精神减少疲劳，但对身体健康无害。
　　最近，美国西雅图一家碳酸饮料公司，推出一种咖啡因高能量饮料，很受消费者欢迎。据称该新品含有促进新陈代谢的各种营养成分，包括维生素B6、蜂王浆、牛磺酸、肌醇等。
　　2．牛磺酸别名氨基乙磺酸，分子式C2H7NSO3，相对分子量125．15，白色结晶或粉末。牛磺酸在pH6．8～7．8范围，能全部电离成两性离子。牛磺酸水溶性大，在乙醇、乙醚、丙酮中不溶解。广泛存在于生物体内，是一种具有特殊功能的必需氨基酸。它和一般氨基酸的不同点，在于含有磺基酸而不是羧基。它对于人体生理作用，经国内外研究报道，主要有下列几方面：
　　（1）维持人体大脑正常生理功能，促进婴幼儿大脑的发育；
　　（2）调节神经传导系统；
　　（3）与胆酸生成牛磺胆酸，参与脂类的消化代谢；
　　（4）参与内分泌活动，对增加心脏收缩力，改善心血管系统功能有一定功效；
　　（5）对维持视觉正常功能有一定作用。
　　尽管在人体中，牛磺酸可以由蛋氨酸或半胱氨酸代谢中间物，磺基丙氨酸脱羧形成。但婴幼儿体内这种脱羧酶活性很低，其合成有限。所以应予补充。特别是用牛乳喂养的婴儿，因牛乳中不含有牛磺酸。目前国内外婴儿配方奶粉，均用牛磺酸强化，对于婴幼儿大脑、身高、视力等的生长发育，起重要作用。
　　我国营养强化剂使用卫生标准（GB14880－94）规定用于乳制品婴幼儿食品及谷类食品使用量规定为0．3～0．5g／kg；饮料乳、饮料为0．1～0．5g／kg；配制酒0．1～0．5g／kg；儿童口服液4～8g／kg。
　　牛磺酸除了化学合成外，也可从海洋生物资源如扇贝加工剩余的裙边提取。中国食品添加剂协会曾委托青岛海洋研究所试验，用酶法降解鲜贝的裙边，提取可溶物，浓缩干燥成粉，成品中牛磺酸含量达20％。
　　世界上牛磺酸的消费量约3．5万吨。主要生产地为日本、韩国、中国。日本主要企业有MDS公司、岩城制药、相互药业、本庄化成等。另有日本水产公司，利用海洋贝类生产天然牛磺酸。我国于上世纪80年代初开始生产牛磺酸。现在全国持有医药批文的企业20家。较大规模的有南京制药厂、湖北富池医药公司、江苏武进华夏动物药品广、广东肇庆西江制药厂、宁波东海制药厂、金华迪康化学工业公司（2000吨），常熟虞东化工厂2001年将生产能力扩大至万吨。
　　据报道，发达国家人均消费牛磺酸30～60g。预计以每年5％的速度增加。美国年消费超万吨，每年进口几千吨。日本年消费5000吨。日本婴幼儿食品中不允许使用合成牛磺酸，必须使用海产品提取的天然牛磺酸。而合成品则用于一般食品、药品和饲料添加。食品工业用
牛磺酸超过4000吨，仅牛磺酸口服液，年用牛磺酸2000吨。宠物饲料年用牛磺酸300～400吨，全年消费增长8％。
　　3．木糖醇Xylitol木糖醇是国际粮农和卫生组织食品添加剂专家（JECFA）委员会于上世纪70年代批准的A类食品添加剂，并对ADI值不作规定的公认安全食品。国际食品法典委员会（CAC）于1999年6月通过为“在食品中可以按正常生产需要使用的食品添加剂”食用糖醇
之一。它和其他糖醇比较，有较高的能量和甜度。经国内外研究证明，木糖醇具有防龋齿、改善糖尿病患者病情、消除血酮症、改善肝功能等某些特殊的生理功能。此外，1999年我国通过动物和人体试验在国际上首次证明；木糖醇和低聚糖一样，具有双歧杆菌的增殖功能，受到国内外各方关注。
　　木糖醇代谢不同于一般糖类，不需要胰岛素促进，能直接透过细胞膜，成为组织的营养，而且还能微量促进胰岛素的分泌，所以木糖醇成为糖尿病病人理想的食糖替代品。木糖醇虽然进入人体在肠部吸收缓慢，但一旦进入血液和细胞后，代谢速度相当快，每小时每公斤体重达0．7g。每克木糖醇全部代谢产生4．06卡热量。
　　我国GB2760规定它可用于糖果、糕点、饮料，按生产需要适量使用。
　　各种饮料以木糖醇代替蔗糖，不会改变其风味，广东饮料厂曾用木糖醇试制了橘子汁、酸橙汁，经品评，反映良好。广东罐头厂采用天然产番石榴汁加上木糖醇（用量10％），作成“佳维他”果汁罐头，应用于糖尿病人的疗效食品，并经广州市有关医院临床试验，具有一定疗效，并销售到香港等地。但必须注意一次性饮用过量木糖醇（规定每天不超过30g，每次不超过10g），因润肠会导致一次性腹泻，但一旦停止饮用，腹泻会即停止。
　　木糖醇也可以作速溶冲饮料。瑞士有一种配方，用木糖醇903克，柠檬酸60克，碳酸钠35克，橘子精1．5克，色素0．3克。分装成每包11克，冲成100～150毫升水，即是一杯清凉饮料。我国广州市日用化学研究所试制成橘子味果香精，亦系木糖醇配制，并经有关医院临床证明，对糖尿病人饮用有疗效。
　　4．大豆异黄酮Isoflavons是大豆生长的次生代谢产物。1995年H．Adlercreutz首次报导了异黄酮具有和动物雌激素作用，引起广泛关注。大豆异黄酮共12种，分为游离型大豆甙元和结合型糖甙两类。甙元中的主要活性成分为染料木素（genestein）和大豆黄酮（daidzein）；结合型糖甙主要含的是染料木甙（genistein）和大豆黄酮甙（daidzin
），它们在体内能酶解成染料木素和大豆黄酮，所以同样具有较高的实用效果。一般从大豆提取的大豆异黄酮，其产品中主要含的是结合型，游离状态的只百分之几。经国内外大量研究表明，大豆异黄酮的主要生理功能为预防骨质疏松、抗癌、预防心血管病、缓解更年期综
合症。
　　由于异黄酮能溶于水，能作为饮料添加剂。在2000年10月在德国法兰克福的健康食品配料展上，有38家公司展出了大豆异黄酮。美国ADM公司大字标题指出：异黄酮有四大功能，即妇女的保健、心脏病的保健、降低血脂、改善骨质疏松。法国色列斯达的营养保健品部在
展台前分发用大豆异黄酮的功能饮料。
　　2002年6月IFT展出的热点之一也是大豆异黄酮。美国国际著名的玉米深加工企业CARGILL推出了大豆异黄酮的饮料和口嚼片。
　　我国近年大豆异黄酮的开发速度甚快，全国有山东三维、石家庄华北制药、哈高科豆企食品公司、清华大学生物科学和技术系等几十家企业生产大豆异黄酮。估计生产能力达200吨，并有部分出口。产品纯度一般在10％～40％，高的达95％。其中大豆苷50％，染料木苷
40％。低纯度品市场价1500元／kg。目前上市商品主要是经卫生部批准的多种保健食品。
　　5．叶黄素Lutein叶黄素广泛存在于绿色蔬菜和人体的血浆和眼球中。它不仅和类胡萝卜素相似的抗氧化活性，而且对视网膜色斑褪化引起的视力下降和失明有明显的保护作用。
　　研究表明，位于眼球水晶体后方、视网膜中心的黄色小斑，含有最高密度的视觉细胞。美国社会调查说明，与年龄相关的眼黄斑退损变性（AMDage－relatedmaculardegenera?tion），是导致老年人视力下降和失明的重要原因。叶黄素可预防老年性眼球视网膜黄斑退
化（AMD）引起的视力下降与失明。如能在食物中及时补充叶黄素，能延缓对眼睛退行性疾病的发生。
　　美国Kemin食品公司采用美国内生产的金盏花为原料，首先开发了叶黄素的生产，使叶黄素成为一种食品添加剂。美国FDA1995年己将叶黄素列入食物补充剂名单，并推出了以猕猴桃汁为基料，添加叶黄素的护眼用饮料，名谓“超视力饮料”。2002年美国IFT食品展会
上，除了美国凯明公司、罗氏药物公司等叶黄素生产公司外，尚有ROSSPRODUCT，SUNSWEETGROWERS，COUNTRYPUREFOOD等公司展出了含有叶黄素的有益于眼睛健康饮料。在包装的显目处，标示“现在由叶黄素来帮助你保护眼睛的健康”。
　　叶黄素在我国用万寿菊提取，山东诸城龙云天然食用色素公司万寿菊提取物有批量生产和出口。生产叶黄素商品的还有青岛大学天然产物研究所、青岛赛特香料公司等。
　　6．番茄红素Lycopene番茄红素和胡萝卜素同属于类胡萝卜素，它是一种由11个共轭及两个非共轭的碳－碳双键组成的直链碳氢化合物。主要存在于番茄、番石榴、西瓜等食物中。过去因番茄红素不会转化成VA，而不被人们重视。由于近年发现番茄红素具有极强的抗氧化，消除体内自由基，其清除单线态氧的速度常数，是目前常用抗氧剂VE的100倍。能有效阻止低密度脂蛋白（低密度胆固醇）的氧化、防止皮肤受紫外线伤害、抑制癌细胞增加和扩散、预防前列腺癌的发生等多种优越的生理功能。因此引起各方面的重视。国外报导番茄红素和其他化合物猝灭单线态氧的速度常数，对照如文后表所示。
　　国际上FAO／WHOJECFA、FDA、欧盟均已将番茄红素列入食品添加剂使用品种。
　　2001年9月日本可口可乐公司推出一种名为WATERSALAD含番茄红素的红色功能饮料，番茄红素是功能性添加剂，又是饮料的着色剂。其配料含果汁、果糖、膳食纤维、麦芽糖醇、酸度调节剂、乳酸钙、三氯蔗糖，还有维生素C、B6、B12、叶酸等。标明每100毫升饮料含
有：热量17Kcal，蛋白质0．1g，钠1mg，VC4mg，膳食纤维300mg。
　　在2002年IFT展会上，罗氏公司推出了罗氏番茄红素，能作为功能性添加剂加到果汁、饮料、乳制品、肉制品等食品中使用；巴斯夫推出了一种称为LYCOV?IT．的合成番茄红素，能用于油溶性和各种水溶性食品。此产品正在FDA申报审批中。
　　据报导，2003年世界番茄红素市场销售额约600～800万美元。
　　我国新疆气候地理条件适宜番茄生长。果实水分低，番茄红素含量高。新疆全区有番茄酱生产能力达60万吨，所以是番茄红素最好的生产基地。石河子鸿博公司采用江南大学提取技术建立了番茄红素生产装置。北京联大进行了番茄下脚皮渣，经预处理，用超临界二氧化
碳萃取，获得总胡萝卜素含量，比用丙酮－乙醚萃取高出30％，其中番茄红素占90％。也在新疆建立了番茄红素生产装置。其他地区也在开发番茄红素产品，如广州优宝利用新疆番茄粉开发的番茄红素胶囊，已被卫生部批准为抗氧养颜保健食品，2001年开始上市。
　　综上所述，在我国使用卫生标准中有不少具有生理活性的添加剂，可供开发功能饮料使用。同时，近年国际上比较热门的天然提取物大豆异黄酮、叶黄素、番茄红素这三种功能性添加剂，由于其来自天然且功能明显，预计今后在我国将有广阔的发展前景。
　　表：类胡萝卜和其他化合物猝灭单线态氧的速率常数化合物Compound
　　　　速率常数kq（109M－1s－1）
番茄红素Lycopene　　　　　3l
γ－胡萝卜素γ－Carotene　25
虾青素Astaxanthin　　　　　24
斑螯黄质Canthxanthin　　　　21
α－胡萝卜素α－Carotene　　19
β－胡萝卜素β－Carotene　　14
安纳木红素Bixin　　　　　　14
玉米黄素Zeaxanthin　　　　 10
叶黄素Lutein　　　　　　 　8
隐黄素Cryptoxanthin　　　　6
藏花素Cryptoxanthin　　　　1．1
胆红素Biliubon　　　　　　3．2
胆绿素Bilivenlin　　　　　2．3
维生素Eα－Tocophero　　 l0．3
维生素A酸Retinoicacid　 无猝灭作用Nopuenching