含虾青(红)素的饮料及其制备[设计+开题+综述]

开题报告

食品质量与安全

含虾青（红）素的饮料及其制备

一、选题的背景与意义

虾青素(Astaxanthin)是一种酮式类胡萝卜素是一种含氧的有机化合物，色泽为粉红色，不溶于水，易溶于大部分有机溶剂, 天然的虾青素主要存在于一些植物和微生物中，动物不能自身合成虾青素,天然虾青素的来源有五种, 即酵母菌、藻类、农作物、甲壳类动物、细菌和原生动物。虾青素具有很强的抗氧化性、抗肿瘤及增强免疫的生理功能，而且拥有艳丽的红色及极强的色素沉积能力。虾青素在食品添加剂、化妆品、保健品、制药业中都被广泛应用。在食品工业中，虾青素主要用于食品着色剂和饲料添加剂，如鲑鳟鱼和鲟鱼食用了红发夫酵母的发酵培养菌体后, 鱼皮和肌肉中由于积累了虾青素而呈红色, 增加了鲑鳟鱼和鲟鱼的食用美感, 也增加了食用功效, 同时增加了鱼类的杭病能力；虾青素用作禽饲料添加剂时，能够改善禽蛋、皮肤和羽毛颜色，提高产蛋率和防病能力，降低死淘率，增加禽蛋和禽肉的营养价值。同时在蛋黄的着色问题上，只有含氧的类胡萝卜素衍生物才能在蛋黄中沉积而着色，因此，虾青素是一种更有效的类胡萝卜素蛋黄着色剂。

虾青素作为一种新的生物化工产品, 国内虾青素的研究开发还刚刚起步, 市场上对虾青素的认识还不是很深, 市场上很少有含虾青素的产品供应, 而国外如欧美市场每年的需求量在几十吨以上,需求额达十几亿美元。加强研究与开发虾青素产品和虾青素的应用领域具有非常广阔的前景。

在软饮料行业中，产品功能依然是新一代饮品关注焦点，在研发方面，选择富含天然营养成分的原材料逐渐成为新宠，在市场方面，直接推广宣传产品中的天然成分也成为饮料行业中逐渐流行的营销方式。另一个值得关注的现在是新产品跨越传统行业，产品成分交叉互换的兴起，这些产品是把某些具有特定营养功能的食品成分应用到常见领域之外，例如富含益生菌的非乳制饮料，添加能量成分的非运动饮料等。生产商对天然功能的关注和对天然营养市场的定位以及食品成分跨越领域的交叉应用共同构成了不断前进的非酒精饮品行业的重要趋势。

综上所述，虾青素作为新型的功能性物质，具有强化免疫系统功能、抗癌、抗炎、预防血液低密度脂蛋白(LDL)一胆固醇的氧化损伤、降低血糖等功能. 本实验用雨生红球藻粉为原料，提取虾青素,即为天然虾青素，符合了饮料行业中新一代饮品的发展趋势，因而含虾青

（红）素的饮料将拥有广阔的市场前景，为虾青素产品开发出新的发展路线。

二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：

1、虾青素的乳化

2、确定工艺

三、研究的方法与技术路线：

1、果汁的制备工艺：参考文献中同类并结合本实验确定。

2、虾青素的乳化：正确选取乳化剂，并为了取得更好的乳化效果，需要研究各影响因素及其水平组合对乳化效果的影响。为此，正交实验是在上述单因素实验基础上进行的，根据单因素实验结果确定正交实验的因素个数及水平情况，最后确定乳化剂混合物的最佳使用量。

四、研究的总体安排与进度：

2010.12.24-2010.2.24 虾青素的乳化研究：主要是选取虾青素提取油剂的混合乳化剂，根据单因素实验结果确定正交实验的因素个数及水平情况，最后确定乳化剂混合物的最佳使用量。

2010.2.25-2010.3.13 确定果胶酶的使用量和时间

2010.3.14-2010.4.1 利用评分法（滋味30分、气味25分、色泽25分、组织形态20分）确定乳液与果汁的配比。

五、主要参考文献：

[1] 耿华田.虾青素简介[J].化学教育，2007（3）：5-7

[2] 王洪涛.虾青素的性质与开发[J].食品工程，2006,4（12）：18-20

[3] 朱晓立,裘晖.虾青素的分布来源[J].湖南饲料，2008（3）：35-37

[4] ANDREWES AG，PHAFF H J，STARR MP．Carotenoids of Phaffiarhodozyma，a red-pigmented fermenting yeast[J]．Phytochemistry，1976，15：1003-1007．

[5] 林晓，储小军，周蒂.虾青素来源、功能及应用[J]. 环境与职业医学，2008，25（6）:615-617

[6] JOHNSON EA，AN GH．Astaxanthin from microbial sources[J]．CritRev Biotechnol，1991，1 1(4)：297 326

[7] 滕长英, 张立, 秦松.虾青素的应用及生产来源[J].安徽农业科学，2007, 35( 8) : 2298- 2299

[8] 卢国栋，陈谦.甲壳素与虾青素[J].生物学杂志，2009,12（3）：17-19

[9] GRUNG M, LIAAEN"JENSEN S. Algal carotenoids. 52; secondarycarotenoids of algae 3; carotenoids in a natural bloom of Euglenasanguinea[J].Biochemical Systematics and Ecology, 1993, 21( 8) : 757- 763.

[10]杨艳，周宇红. 虾青素抗氧化活性机制研究进展[J]. 国外医学卫生学分册，2008,35（4）：231-234

[11]冯畅，文利新.虾青素的生物学功能及其应用价值[J].中国饲料添加剂，2009（1）：8-10

[12] 彭小兰. 虾青素的生理功能及其生产与应用研究[J].兽药天地，2005（11）：50-52

[13] 范荣新.虾青素的性质与开发[J].海湖盐与化工，2000，3:17-19

[14]JYONOUCHI H，SUN S，GROSS M D．Astaxanthin，acarotenoid without vitam ina activity，

antibodyresponses in cultures including T-helper cell clones andsuboptimal doses of antigen[J]．J Nutr，1995，125(1O)：2483．

[15] 付佳，月欣. 天然虾青素的生物保健功能及安全性概述[J]. 国外医学卫生分册，2007，34（6）:382-386.

[16] 陈志强，任璐，江慎华. 虾青素降血糖作用的研究[J].食品科学，2008,29（07）：402-404

[17] 尚小玉. 虾青素制品抗炎作用及机制研究[J].中草药，2010，41（2）:267-269

[18] 刘敏,胡嘉想,秦光和.虾青素的毒理学安全性评价[J].毒理学杂志，2008,22（3）:244-246

[19] 郑裕国,沈寅初.青素生产技木及其应用[J].化工科技市场，2001（2）：24-25

[20] 焦雪峰. 虾青素在化妆品中的应用[J].广东化工，2006,1（33）：13-15

[21]张明祥，赵建国.国内外虾青素的研究进展[J].粮食与饲料工程，2002（1）：26-28

[22] 李艳艳,翟占军,张银花.虾青素在水产养殖上的应用[J].北京农学院学报，2009,24（2）：78-80

[23]邱建国,李国栋,浅谈功能性饮料市场问题及其发展建议[J].经济师，2005（7）：283-284

[24]李小满，方元超，赵晋府，功能性饮料研究进展与应用前景[J].中国食品添加剂，1999（4）：19-21

[25]陈晓琳，汲霞，钟志梅.虾青素的应用前景[J].海洋科学，2008,32（5）：87-88

[26] 彭小兰，虾青素的生理功能及其生产与应用研究[J].当代畜牧，2005（11）：50-52

[27] 康德灿，彭凌，富钙杏鲍菇茵丝体酸豆奶的制作[J].2004,25(3):206-208

[28] 李远志，廖有传，紫菜饮料加工技术初步研究[J].海洋与渔业，2006（3）：12-14

[29] 英敏，更健康的功能饮料现状与展望[J].新品走势，2010（3）：33-36

毕业论文文献综述

水产养殖

虾青素功能饮料展望

摘要：本文通过对虾青素的来源，生物学功能，毒理性及目前对虾青素的应用和功能性饮料的阐述，并结合饮料行业目前的发展趋势而总结得出虾青素功能饮料具有广阔的前景。

关键词：天然虾青素；生物功能；功能饮料

0、前言

虾青素(Astaxanthin)是一种酮式类胡萝卜素，一种非维生素A源类胡萝卜素，分子式为

C40H52O4 ,发现于某些水生动物体内，又名虾黄素，虾黄质，龙虾壳色素【1】.虾青素是一种含氧的有机化合物，色泽为粉红色，不溶于水，易溶于大部分有机溶剂，在酸、氧、高温及紫外光条件下均不稳定，易氧化降解. 虾青素不仅具有很强的抗氧化性、抗肿瘤及增强免疫的生理功能，而且拥有艳丽的红色及极强的色素沉积能力【2】.

1、虾青素来源

天然的虾青素主要存在于一些植物和微生物中，动物不能自身合成虾青素，必须从食物中摄取。大多甲壳类动物如虾、龙虾、螃蟹等呈现的红色均因虾青素积累所致, 一些鱼肉如鲑鱼的肉色也是虾青素积累的结果【3】. 天然虾青素的来源有五种, 即酵母菌、藻类、农作物、甲壳类动物、细菌和原生动物.

1.1 酵母菌

1976年，ANDREWES【4】等人-9 首次在法夫酵母中发现虾青素，引起了世人的极大关注。在野生酵母所产的10多种类胡萝卜素中，虾青素是最大的组分，占总类胡萝卜素的40％～95％。法夫酵母已成为工业化生产虾青素的优良菌种. 利用法夫酵母生产虾青素的特点是：生产速度快，细胞中不但含有丰富的蛋白质、脂类、维生素，而且还含有大量的不饱和脂肪酸及多种虾青素的前体【5】. 除红发夫酵母外，目前发现的主要有粘红酵母BF- 6、南极酵母Rhodotorula sp.NJ- 298 产虾青素的初步研究等【3】.

1.2 细菌

据报道, 乳酸分支杆菌( Mycobacteriumlacticola) 和短杆菌( Brevibacterium) 及海洋细菌( Agrobacteriumaurantiacum)等细菌可以合成虾青素【6】. 乳酸分支杆菌只在烃类培养基上产生虾青素, 而在营养琼脂上不能合成虾青素。短杆菌在石油里生长, 发酵结束时生物量仅为3 g/L, 色素含量只有0.3%。考虑到该菌较慢的生长速度和较低的虾青素含量以及烃类发酵的不

利之处, 该菌很难有生产应用价值; 在上述的这些菌株中色素合成量都非常低, 基本上也没有利用价值【7】.

1.3甲壳类动物

甲壳类动物的甲壳中含有虾青素, 可以利用废弃的甲壳提取虾青素。目前, 国外的

虾蟹加工业每年有1 000 万t 的甲壳类水产品的废弃物.但甲壳中虾青素的含量很低, 而灰

分和几丁质含量则较高, 这极大地限制了虾青素的提取和再利用【8】.目前, 挪威等国家采用的青贮技术的回收率较高( 180 μg/g 废弃物) , 且纯度也较其他处理方法高。但它的产量还是比较低, 产品纯度不够高, 而且其生产条件要求苛刻, 生产成本高, 因此, 目前仅有极少

数国家采用此方法生产虾青素【7】.

1.4藻类

据报道, 雨生红球藻是虾青素含量最高的微藻, 也是所有已知的虾青素合成生物体中积累量最高的物种, 其积累量最高可达细胞干重的4 %. 除雨生红球藻外,莱茵衣藻、小球藻、雪藻等绿藻在不利的环境条件下也会积累一定量的虾青素。其中, 血红裸藻( Euglena sanguinea) 中虾青素的含量也可达细胞干重的0.5 %【9】.但微藻合成虾青素存在缺点: 通常生长较慢, 需要较长的培养周期; 虾青素的积累是逆境胁迫的产物, 在正常的生长条件下没有合成或很少合成; 诱导虾青素积累的逆境胁迫与藻细胞生物量积累互相矛盾.

2、虾青素生物学功能

2.1 抗氧化性

大量的研究显示：虾青素抗脂肪氧化的能力比B一胡萝卜素高1O倍，比维生素E高100倍。虾青素表现出强的清除NO自由基的效率，同时可有效地防止组织、细胞、和DNA被氧化损伤。虾青素对人类身体的健康起着极其重要的作用，因而其在食品添加剂、保健食品和医药等工业领域有着广阔的应用前景【10】.

2.2 着色性

虾青素是一种脂溶性色素，可以天然提取，也可以化工合成，是胡萝卜素的含氧衍生物，是养殖业和食品中最具应用前景的着色剂【11】.虾青素作为一种着色剂加到产品中，可使产品颜色加深，营养增强，从而增强市场竞争力.

2.3 抗癌抗肿瘤性

虾青素能有效抑制癌症和肿瘤的发生，能够刺激机体产生T 细胞、IgG 和IgM，使白细胞介素（IL）和肿瘤坏死因子（TNF）分泌增加【12】. 虾青素能够促进机体抗体的产生，增强动物的免疫功能，有助于动物个体的存活和健康状况的改善，还有防治传染性疾病发生和消

炎的作用，而且虾青素在促进抗体产生和抗肿瘤方面都要强于β－胡萝卜素。因此，虾青素是一种具有最佳诱导细胞分裂活性的免疫调节剂与免疫增强剂。最近发表的一项研究表明，虾青素制品和类维生素A可向上调控肿瘤抑制基因Cx43。另一份报告还介绍了，虾青素的派生物递加几个水合构造引诱表达为Cx43和显著增加细胞间差距信号传递，这表明了化学母体的衍生物保留和化学预防的变化【12】。

2.4 增强免疫力

虾青素能显著影响动物的免疫功能，在有抗原存在时，能明显促进脾细胞产生抗体的能力，增强T细胞的作用，刺激体内免疫球蛋白的产生. 虾青素还能够部分恢复年老小鼠的体液免疫系统，其中可使小鼠体内的IgM、IgA和IgG分别都增加至10mol／L，表明在抗原入侵初期，它能增强特异性体液免疫反应【14】.另外，虾青素还可以增强小鼠释放白细胞介素-1a 和肿瘤坏死因子用比胡萝卜素和角黄素强得多。由此认为，虾青素有很强的诱导细胞分裂的活性，具有重要的免疫调节作用【15】.

2.4 其他功能

陈志强等所做的实验表明虾青素不仅对四氧嘧啶糖尿病小鼠有一定的治疗作用，而且对肾上腺素和葡萄糖引起的小鼠高血糖也有明显的降血糖作用，但对正常小鼠血糖无明显影响，可知虾青素对多种糖尿病小鼠具有明显的降血糖作用【16】.此外，虾青素在哺乳动物中可穿过血脑屏障，在屏障另一边产生抗氧化作用。因此虾青素可作为一个极好的替补品用于对神经疾病的测试【17】.

3．虾青素的毒理性

人体研究表明，单剂量摄取100mg膳食虾青素未发现任何不良反应，而且虾青素的吸收模式与其他类胡萝卜素相似，它容易被吸收且容易被各种脂蛋白运输。但是，虾青素不像其它类胡萝卜素如胡萝卜素，它没有维生素A原的活性，所以它发生维生素A中毒的危险非常低。基于已公布的数据，以及可以得到的动物毒性试验的数据，可以推断：成人每天服用5mg 虾青素是非常安全的【18】。

4．虾青素的应用

虾青素目前已被广泛开发应用于食品、医药、化妆品及饲料等的生产。虾青素虽是一种类胡萝卜素，但其某些生物学作用远比其他娄胡萝卜素强。虾青素为脂溶性，具有艳丽的颜色和强的抗氧化性能。

在食品上，不仅可以着色，还可以有效地起到保鲜、防止变色、变昧、变质的作用.含虾青素的红色油剂既可用于蔬菜、海带和水果的腌渍，也可用于饮料、面条、调料的着色【19】.

在化妆品上，由于虾青素虾青素抗光敏作用较胡萝卜素更强，能有效清除体内由紫外线照射产生的由基, 降低由于光化学引起的伤害, 因此, 对紫外线引起的皮肤癌有很好的预防和治疗效果，将虾青素与化妆品复配, 可形成新的具有防晒功能的日用化妆品【20】.在医药方面，主要用于抗氧化剂，抗癌剂，同时具有一定的抗炎作用,其抗炎机制与抑制脂质过氧化反应、抑制PGE2的生成等。医药及食品工业利用虾青素的抗氧化作用、抗炎症作用及免疫促进作用来作为药物预防氧化性组织损伤和配制保健食品【21】，同时由于虾青素有艳丽颜色，并可与肌动蛋白非特异结合，将其加入水产饲料中，可以改善养殖鱼类的皮肤和肌肉色泽，增加鱼类的抗病能力。另外，虾青素对鱼类的生长繁殖具有很重要的作用，可作为激素促进鱼卵受精，减少胚胎发育的死亡率，促进个体的生长，增加成熟速度和生殖力【22】作为营养物质促进家禽的生长和提高产蛋率。

5. 虾青素的应用处理

一般提取出的虾青素为藻粉或油剂，因而应用虾青素需用到乳化剂。乳化剂是一种表面活性剂，其化学结构一般都是由极性基和非极性基构成。极性基易溶于水，具有亲水性质，故叫亲水基；非极性基易溶于油，故叫亲油基。乳化是把一种液体置于与它互不相溶的液体中，在外力作用下使此液体呈微粒分散的过程，新生成的均匀混合物称为乳浊液【23】。一般常用的乳化剂有β-环糊精、CMC-Na、蔗糖脂肪酸脂、山梨酸醇脂肪酸酯类、磷脂类等。其中β-环糊精是直链淀粉, 由于环糊精的外缘亲水而内腔疏水，因而它能够象酶一样提供一个疏水的结合部位，作为一个特殊的表面活性剂，水不溶性的物质可以进入亲脂的内部空间，与β-环糊精形成水溶性复合体，从而增加了物质的溶解度、溶出速度、生物利用度和稳定性【24】。CMA-Na即羧甲基纤维素钠，其在食品应用中不仅是良好的乳化稳定剂、增稠剂，而且具有优异的冻结、熔化稳定性，并能提高产品的风味，延长贮藏时间。蔗糖脂肪酸酯,简称SE(SUGAR ESTERS)，一种非离子表面活性剂，由蔗糖和脂肪酸经酯化反应生成的单质或混合物。一般来说，脂肪酸蔗糖酯比多元醇衍生物更安全，因为蔗糖酯是无毒性脱水化合物。此外，蔗糖酯的生理特性是独特的，因为它们是无毒，无臭，无味的【25】。

6.功能饮料

功能饮料,是指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，包括营养素饮料、运动饮料和其它特殊用途饮料三类。所谓营养素饮料是指人体日常活动所需的营养成分，而运动饮料含有的电解质能很好地平衡人体的体液，特殊用途饮料目前市场主流的主要作用为抗疲劳和补充能量[26]。功能性食品的概念最早由日本提出，它不仅具有一般食品所具备的营养和感官功能，同时还能调节人体生理功能[27]。饮料

作为食品中重要一员，不仅解渴防暑而且是饮食中维生素、矿物质、氨基酸及其他生理活性成分重要来源。

７、前景展望

作为一种新的生物化工产品, 国内虾青素的研究开发还刚刚起步, 市场上对虾青素的认识还不是很深, 市场上很少有含虾青素的产品供应, 而国外如欧美市场每年的需求量在几十吨以上,需求额达十几亿美元。加强研究与开发虾青素产品和虾青素的应用领域具有非常广阔的前景【28】.在食品工业中，虾青素主要用于食品着色剂和饲料添加剂，如鲑鳟鱼和鲟鱼食用了红发夫酵母的发酵培养菌体后, 鱼皮和肌肉中由于积累了虾青素而呈红色, 增加了鲑鳟鱼和鲟鱼的食用美感, 也增加了食用功效, 同时增加了鱼类的杭病能力；虾青素用作禽饲料添加剂时，能够改善禽蛋、皮肤和羽毛颜色，提高产蛋率和防病能力，降低死淘率，增加禽蛋和禽肉的营养价值。同时在蛋黄的着色问题上，只有含氧的类胡萝卜素衍生物才能在蛋黄中沉积而着色，因此，虾青素是一种更有效的类胡萝卜素蛋黄着色剂【29】。

在软饮料行业中，产品功能依然是新一代饮品关注焦点，在研发方面，选择富含天然营养成分的原材料逐渐成为新宠，在市场方面，直接推广宣传产品中的天然成分也成为饮料行业中逐渐流行的营销方式。另一个值得关注的现在是新产品跨越传统行业，产品成分交叉互换的兴起，这些产品是把某些具有特定营养功能的食品成分应用到常见领域之外，例如康德灿，彭凌所做的富钙杏鲍菇茵丝体酸豆奶【30】，李远志，廖有传所做的紫菜饮料【31】等。生产商对天然功能的关注和对天然营养市场的定位以及食品成分跨越领域的交叉应用共同构成了不断前进的非酒精饮品行业的重要趋势【32】.

综上所述，虾青素作为新型的功能性物质，具有强化免疫系统功能、抗癌、抗炎、预防血液低密度脂蛋白(LDL)一胆固醇的氧化损伤、降低血糖等功能. 本实验用雨生红球藻粉为原料，提取虾青素,即为天然虾青素，符合了饮料行业中新一代饮品的发展趋势，因而含虾青（红）素的饮料将拥有广阔的市场前景，为虾青素产品开发出新的发展路线。

参考文献

[1] 耿华田.虾青素简介[J].化学教育，2007（3）：5-7

[2] 王洪涛.虾青素的性质与开发[J].食品工程，2006,4（12）：18-20

[3] 朱晓立,裘晖.虾青素的分布来源[J].湖南饲料，2008（3）：35-37

[4] ANDREWES AG，PHAFF H J，STARR MP．Carotenoids of Phaffiarhodozyma，a red-pigmented fermenting

yeast[J]．Phytochemistry，1976，15：1003-1007．

[5] 林晓，储小军，周蒂.虾青素来源、功能及应用[J]. 环境与职业医学，2008，25（6）:615-617

[6] JOHNSON EA，AN GH．Astaxanthin from microbial sources[J]．CritRev Biotechnol，1991，1 1(4)：297 326

[7] 滕长英, 张立, 秦松.虾青素的应用及生产来源[J].安徽农业科学，2007, 35( 8) : 2298- 2299

[8] 卢国栋，陈谦.甲壳素与虾青素[J].生物学杂志，2009,12（3）：17-19

[9] GRUNG M, LIAAEN"JENSEN S. Algal carotenoids. 52; secondarycarotenoids of algae 3; carotenoids in a natural

bloom of Euglenasanguinea[J].Biochemical Systematics and Ecology, 1993, 21( 8) : 757- 763.

[10]杨艳，周宇红. 虾青素抗氧化活性机制研究进展[J]. 国外医学卫生学分册，2008,35（4）：231-234

[11]冯畅，文利新.虾青素的生物学功能及其应用价值[J].中国饲料添加剂，2009（1）：8-10

[12] 彭小兰. 虾青素的生理功能及其生产与应用研究[J].兽药天地，2005（11）：50-52

[13] Ghazi Hussein，Ushio Sankawa，Hirozo Goto etc. Astaxanthin, a Carotenoid with Potential in Human Health

and Nutrition[J]. Journal of Natural Products,2006,3(69):443-449

[14] Jyonouchi H，Sun S，Gross M D．Astaxanthin，acarotenoid without vitam ina activity，antibodyresponses

in cultures including T-helper cell clones andsuboptimal doses of antigen[J]．J Nutr，1995，125(1O)：2483．

[15] 付佳，月欣. 天然虾青素的生物保健功能及安全性概述[J]. 国外医学卫生分册，2007，34（6）:382-386.

[16] 陈志强，任璐，江慎华. 虾青素降血糖作用的研究[J].食品科学，2008,29（07）：402-404

[17] 尚小玉. 虾青素制品抗炎作用及机制研究[J].中草药，2010，41（2）:267-269

[18] 刘敏,胡嘉想,秦光和.虾青素的毒理学安全性评价[J].毒理学杂志，2008,22（3）:244-246

[19] 郑裕国,沈寅初.青素生产技木及其应用[J].化工科技市场，2001（2）：24-25

[20] 焦雪峰. 虾青素在化妆品中的应用[J].广东化工，2006,1（33）：13-15

[21] 张明祥，赵建国.国内外虾青素的研究进展[J].粮食与饲料工程，2002（1）：26-28

[22] 李艳艳,翟占军,张银花.虾青素在水产养殖上的应用[J].北京农学院学报，2009,24（2）：78-80

[23] 王继强，龙强，李爱琴等.乳化剂的分类、作用原理及在养殖业上的应用研究进展[J].中国饲料添加

剂,2010(11):35-37

[24] 童林荟.环糊精化学一基础与应用[M].北京：科学出版社，2001：152-160．

[25] Mohamed G. Megahed.Preparation of sucrose fatty acid esters as food emulsifiers and evaluation of their

surface active and emulsification properties[J].Grasas y Aceites,1999,4（50）：280-282

[26] 邱建国,李国栋,浅谈功能性饮料市场问题及其发展建议[J].经济师，2005（7）：283-284

[27] 李小满，方元超，赵晋府，功能性饮料研究进展与应用前景[J].中国食品添加剂，1999（4）：19-21

[28] 陈晓琳，汲霞，钟志梅.虾青素的应用前景[J].海洋科学，2008,32（5）：87-88

[29] 彭小兰，虾青素的生理功能及其生产与应用研究[J].当代畜牧，2005（11）：50-52

[30] 康德灿，彭凌，富钙杏鲍菇茵丝体酸豆奶的制作[J].2004,25(3):206-208

[31] 李远志，廖有传，紫菜饮料加工技术初步研究[J].海洋与渔业，2006（3）：12-14

[32] 英敏，更健康的功能饮料现状与展望[J].新品走势，2010（3）：33-36

本科毕业设计

（20_ _届）

含虾青（红）素的饮料及其制备

目录

1 引言 (1)

1.1 虾青素 (1)

1.1.1 虾青素功能 (1)

1.1.2 虾青素的合成 (1)

1.1.3 虾青素的应用 (1)

1.2 功能饮料 (2)

1.3 本课题的意义 (2)

2材料与方法 (2)

2.1 实验材料 (2)

2.1.1 主要原辅料 (2)

2.2.2 主要仪器 (2)

2.2 工艺流程 (3)

2.3 试验方法 (3)

2.3.1 果汁制备 (3)

2.3.2 乳化剂的选择 (3)

2.3.3 调配 (4)

2.3.3.1 配比的的确定 (4)

2.3.3.2 柠檬酸添加量的确定 (4)

2.2.3.3 蜂蜜添添加量的确定 (4)

3 结果与讨论 (4)

3.1 乳化剂的选择 (4)

3.1.1复合乳化剂的选择 (4)

3.1.2 β-环糊精添加量的筛选 (5)

3.1.3 CMC-Na添加量的筛选 (5)

3.1.4 蔗糖脂肪酸酯添加量的筛选 (6)

3.1.5 乳化剂选择的优化实验设计 (6)

3.2 调配 (7)

3.2.1 配比确定 (7)

3.2.2 柠檬酸添加量的确定 (8)

3.2.3 蜂蜜添加量的确定 (9)

3.3 虾青（红）素饮料的感官、理化、微生物指标分析[25-27] (10)

3.3.1 感光指标 (10)

3.3.2 理化指标 (10)

3.3.3 微生物指标 (10)

４结论 (10)

4.1 果汁的制备 (10)

4.2乳化剂的最优组合 (10)

4.3 最佳配方的确定 (10)

4.4 产品特征 (10)

致谢 (11)

摘要: 将天然虾青素油剂乳化后加入到红枣山楂果汁中制成了含虾青（红）素的饮料。通过L9(34)正交实验测得，乳化天然虾青素油剂所需的乳化剂蔗糖脂肪酸酯、β-环糊精和CMC-Na的最佳添加量分别为

0.12g 、0.08g 和0.25g。其中红枣山楂汁与乳化液的配比的确定，先是通过评分检验法的方差分析

比较得，测量值的F值比0.05显著水平的F值大，后进行多重比较后得其与天然虾青素油剂乳化液的配比为2:1。通过评分法确定得果汁中柠檬酸添加量为0.2g，蜂蜜添加量为4%。每100ml虾青（红）素的饮料中含有0.33ug的虾青素。

关键词: 虾青素；乳化剂；评分法

Abstract: The beverage Containing astaxanthin or astacin by preparated with emulsified natural astaxanthin oil added to the red date and hawthorn juice. By L9 (34)orthogonal test measured that used emulsifier to

e mulsified natural astaxanthin’s additive amount, respectively, sucrose fatty acid ester was 0.12g,

β-cyclodextrin cyclodextrins addition was 0.08g, CMC-Na was0.25g. To ensure the red date and

hawthorn juice and emulsion best proportion,frisly, used score method analysis of variance comparison

method knew that the measured value F was bigger than 0.05 significant level F,then,did multiple

comparison knew that the best proportion of red date and hawthorn juice and natural astaxanthin oil was

2:1.With scoring method knew that the citric acid addition in the juice was 0.2g and the amount of the

honey was 4%.100ml Containing astaxanthin or astacin beverage had 0.33ug astaxanthin. Keywords: astxanthin;emulsifier;scoring method

1 引言

1.1 虾青素

虾青素(Astaxanthin)是一种非维生素A源类胡萝卜素，发现于某些水生动物体内，又名虾黄素，虾黄质，龙虾壳色素[1]。虾青素是一种含氧的有机化合物，色泽为粉红色，不溶于水，易溶于大部分有机溶剂，在酸、氧、高温及紫外光条件下均不稳定，易氧化降解。虾青素化合物化学名称为3,3ˊ-二羟基-β-胡萝卜素- 4，4ˊ-二酮。虾青素和β-胡萝卜素，叶黄素，玉米黄质相似都是类胡萝卜素同时他们具有相同的一般代谢和生理功能[2]。此外，虾青素具有独特的化学性质基于它的分子结构，其分子式为C40H52O4,虾青素结构式如下图1，虾青素的化学结构是由四个异戊二烯单位以共辘双键型式联结, 两端又有二个异戊烯单位组成六节环

结构。纯虾青素是紫色针状结晶体, 具有光泽, 熔点216℃,不溶于水, 可溶于氯仿、吡啶中, 微溶于石油醚、乙醇、甲醇等大多数有机溶剂[3]。

图1 虾青素结构式

Figure 1 Chemical structure of astaxanthin

1.1.1 虾青素功能

虾青素具有很强的抗氧化性能力，能向自由基提供电子或与自由基进行反应，吸收自由基多余的能量，使得自由基变为非活性的或较稳定的化合物，从而中断自由基的氧化反应过程，达到抗氧化反应的目的[4]。虾青素还拥有艳丽的红色及极强的色素沉积能力,余俊欣等[5]发现，由于类胡萝卜素不足，尤其是虾青素不足导致虾体色素不足，在幼虾饲料中添加0.4mg ／g的虾青素，连续投喂4周之后，即可达到增色效果。此外虾青素能有效抑制癌症和肿瘤的发生，能够刺激机体产生T 细胞、IgG 和IgM，使白细胞介素（IL）和肿瘤坏死因子（TNF）分泌增加。虾青素能够促进机体抗体的产生，增强动物的免疫功能，有助于动物个体的存活和健康状况的改善[6]。虾青素能显著影响动物的免疫功能，在有抗原存在时，能明显促进脾细胞产生抗体的能力，增强T细胞的作用，刺激体内免疫球蛋白的产生。虾青素还能够恢复部分年老小鼠的体液免疫系统，其中可使小鼠体内的IgM、IgA和IgG分别都增加至10mol／L，表明在抗原入侵初期，它能增强特异性体液免疫反应[7]。

1.1.2 虾青素的合成

天然的虾青素主要存在于一些植物和微生物中，动物不能自身合成虾青素，必须从食物中摄取。大多甲壳类动物如虾、龙虾、螃蟹等呈现的红色均因虾青素积累所致, 一些鱼肉如鲑鱼的肉色也是虾青素积累的结果[8]。天然虾青素的来源有：甲壳类动物，雨生红球藻和红发夫酵母等。

1.1.3 虾青素的应用

虾青素目前已被广泛开发应用于食品、医药、化妆品及饲料等的生产。虾青素虽是一种类胡萝卜素，但其某些生物学作用远比其他娄胡萝卜素强。在食品上，不仅可以着色，还可以有效地起到保鲜、防止变色、变昧、变质的作用.含虾青素的红色油剂既可用于蔬菜、海带和水果的腌渍，也可用于饮料、面条、调料的着色[9]。在化妆品上，由于虾青素虾青素抗光敏作用较胡萝卜素更强，能有效清除体内由紫外线照射产生的由基, 降低由于光化学引起的伤害, 因此, 对紫外线引起的皮肤癌有很好的预防和治疗效果，将虾青素与化妆品复配, 可形成新的具有防晒功能的日用化妆品[10]。在医药方面，主要用于抗氧化剂，抗癌剂，同时具有一定的抗炎作用,其抗炎机制与抑制脂质过氧化反应、抑制PGE2的生成等。医药及食品工业利用虾青素的抗氧化作用、抗炎症作用及免疫促进作用来作为药物预防氧化性组织损伤和配制保健食品[11]。在人体中, 最近进行的小规模的临床研究，介绍了未酯化的虾青素的外观，用几何的Ｅ/Ｚ和光学的Ｒ/Ｓ分析人体血浆中同分异构体，经过单剂量的混合物包含3ˊR/S同分异构体的脂肪酰基型虾青素。他们指出，在Z异构体的虾青素选择性地被吸收到血浆，约占32％，共1.6-7.5 h后变形。这些结果表明，有选择性的过程可能增加了相对比例的Z异构体的虾青素与未从血液中摄取全E型虾青素比较，以及虾青素酯水解过程中选择性地吸收[12]。另外，虾青素对鱼类的生长繁殖具有很重要的作用，可作为激素促进鱼卵受精，减少胚胎发育的死亡率，促进个体的生长，增加成熟速度和生殖力作为营养物质促进家禽的生长和提高产蛋率[13]。

1.2 功能饮料

功能饮料,是指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，包括营养素饮料、运动饮料和其它特殊用途饮料三类。所谓营养素饮料是指人体日常活动所需的营养成分，而运动饮料含有的电解质能很好地平衡人体的体液，特殊用途饮料目前市场主流的主要作用为抗疲劳和补充能量[14]。功能性食品的概念最早由日本提出，它不仅具有一般食品所具备的营养和感官功能，同时还能调节人体生理功能[15]。

在软饮料行业中，产品功能依然是新一代饮品关注焦点，在研发方面，选择富含天然营养成分的原材料逐渐成为新宠，在市场方面，直接推广宣传产品中的天然成分也成为饮料行业中逐渐流行的营销方式。另一个值得关注的现在是新产品跨越传统行业，产品成分交叉互换的兴起，这些产品是把某些具有特定营养功能的食品成分应用到常见领域之外，例如康德灿，彭凌所做的富钙杏鲍菇茵丝体酸豆奶[16]，李远志，廖有传所做的紫菜饮料[17]等。生产商对天然功能的关注和对天然营养市场的定位以及食品成分跨越领域的交叉应用共同构成了不断前进的非酒精饮品行业的重要趋势[18].

1.3 本课题的意义

虾青素作为新型的功能性物质，具有强化免疫系统功能、抗癌、抗炎、预防血液低密度脂蛋白(LDL)一胆固醇的氧化损伤、降低血糖等功能。且虾青素作为一种新的生物化工产品, 国内虾青素的研究开发还刚刚起步。本实验用雨生红球藻粉为原料，提取虾青素天然油剂,即为天然虾青素，符合了饮料行业中新一代饮品的发展趋势，为虾青素产品开发出新的发展路线。

2材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 主要原辅料

天然虾青素油剂（雨生红球藻萃取油）:宁波红龙生物科技有限公司

山楂、红枣：市售

果胶酶：肇东市日成酶制剂有限公司

CMC-Na：山东阳谷龙泉化工厂

蔗糖脂肪酸酯：上海武马食品科技有限公司

β-环糊精：上海武马食品科技有限公司

2.2.2 主要仪器

UV-7504紫外可见分光光度计：上海欣茂仪器有限公司

WZ手持糖度计；托普仪器有限公司

水浴锅：北京中兴伟业仪器有限公司

离心机：上海卢湘仪离心机有限公司

2.2 工艺流程

红枣→选料→清洗→去核→浸泡

→打浆→过滤→果汁

山楂→选料→清洗→压碎→浸泡→调配→匀质→成品

虾青素油液→抗氧化剂→乳化剂乳化

2.3 试验方法

2.3.1 果汁制备

由前人[19]做的基础上可知红枣山楂物料比为7:3，加入的水与原料质量比为6:1。因此取7%的红枣及3%的山楂，分别用0.05%的高锰酸钾漂洗10分钟，再用清水洗涤数次[20]。之后将红枣去核，山楂压碎后放置于温水中浸泡20分钟变软，再加入6倍于原料的水后放入打浆机打浆，再在PH为3时，加入0.03%的果胶酶，在50℃发酵2.5小时，再进行过滤后备用。

2.3.2 乳化剂的选择

乳化剂是一种表面活性剂，其化学结构一般都是由极性基和非极性基构成。极性基易溶于水，具有亲水性质，故叫亲水基；非极性基易溶于油，故叫亲油基。乳化是把一种液体置于与它互不相溶的液体中，在外力作用下使此液体呈微粒分散的过程，新生成的均匀混合物称为乳浊液。使这两种液体分散，并使乳浊液保持稳定的物质称为乳化剂。在油一水或水-油体系中加入乳化剂后，亲水基溶于水中，亲油基溶于油中，降低了水油相界面的表面张力。根据Gibbs吸附定理，乳化剂在降低表面张力的同时，要在相界面上形成界面膜。界面膜有一定强度，可以防止或者阻止由于布朗运动、热对流或机械搅拌引起液滴碰撞而诱发的液滴聚结，对液滴起机械保护作用。另一方面，由于吸附和摩擦等作用使得液滴带电，带电液滴在界面的两侧形成双电层结构，由于双电层的排斥作用降低了液滴的接近频率，从而减少了

液滴接触导致的液滴聚结几率，而且当乳化剂达到一定浓度时，会形成胶束，使乳液更加稳定[21]。

本实验所用乳化剂为复合型乳化剂，本实验是在选定最佳复合乳化剂的组合后，通过L9(34)的正交试验，来确定乳化虾青素天然油剂所需的各个乳化剂的量，试验中所用到的乳化剂分别为：CMC-Na、蔗糖脂肪酸酯、β-环糊精。实验中加入的虾青素油剂为1ml。

方法步骤：

第一步：复合乳化剂的选择。

第二步：将选定的所需复合乳化剂在沸腾水溶液中溶解成透明状，其中复合型乳化剂的溶解方法为：首先是将CMC-Na在沸水时全部溶解，期间需不断搅拌，其次将蔗糖脂肪酸酯在沸腾水溶液中溶解，最后在溶入β-环糊精。

第三步：待乳化液溶液温度降下来后，首先加入维生素C起到抗虾青素氧化作用，后滴入1ml天然虾青素油液，再于均质器中均质5分钟，制成乳浊液。

第四步：通过观察，油脂与乳化层的情况及常温静置48h感官现象来判断其乳化能力。其中通过观察油脂与乳化层的情况的试验方法：制成乳浊液后，加入两倍体积的果汁，充分混匀之后，取2ml离心（4500r/m），测出上层液的体积，体积越小说明乳化能力越强。2.3.3 调配

2.3.3.1 配比的的确定

选择10名经过培训的人员组成评定小组，首先对，红枣山楂果汁和天然虾青油剂乳化化液的配比分为1:1、1:2、1:3的三组进行评分检验,后进行方差分析，在0.05显著水平时比较F值，若实验测得F值小于0.05显著水平时F值，则说明三组配比没有显著差别，若实验测得F 值大于0.05显著水平时F值，说明三组配比有显著的差别，需要进行多重比较，多重比较感官评分表如表1，满分为100分，取平均值进行分析评定。

表1 感官评分表

Tab.1 Sensory score

滋味（30分）香气（25分）色泽（25分）组织形态（20分）

红枣山楂味较浓，滋味协调，腥味淡

（30-25分）

气味协调

（25-20分）

具有良好的红色

（25-20分）

稳定，分布均匀

（20-15分）

红枣山楂味较浓，滋味较协调，腥味较淡

（22-19分）气味较协调

（19-14分）

具有较好的颜色，红色较

深或较淡

（19-14分）

稳定，分布较均匀

（14-9分）

红枣山楂味较淡，腥味较浓，

（18-13分）气味较不协调，

（13-8分）

颜色较差，红色较

深或较浅

（13-8分）

较稳定，分布不均匀

（8-3分）

滋味不协调

腥味浓

气味不协调颜色暗淡不稳定

（12分以下）（8分以下）（8分以下）（3分以下）

2.3.3.2 柠檬酸添加量的确定

在上述方法确定了山楂红枣果汁和和天然虾青油剂乳化液的配比后，按其调配后分为5组，分别加入0.1g，0.15g，0.2g，0.25g，0.3g的柠檬酸混匀，递给感官分析员就滋味，香气，色泽，组织形态进行综合分析评分，取均值，选取最佳方案组。

2.2.

3.3 蜂蜜添添加量的确定

在上述方法确定了山楂红枣果汁和天然虾青油剂乳化化液的配比及柠檬酸添加后，按其成分调配后分为6组，分别加入2%，3%，4%，5%，6%，7%的蜂蜜混匀，递给感官分析员就滋味，香气，色泽，组织形态进行综合分析评分，取均值，选取最优方案组。

3 结果与讨论

3.1 乳化剂的选择

3.1.1复合乳化剂的选择

本实验需将虾青素油剂乳化，因而需要进行乳化剂的选择，为了起到完全乳化的效果，本实验选用复合型乳化剂，表2为复合乳化剂的选择结果。

表2 复合乳化剂的选择结果

Tab.2 The result of compound emulsifier’s choice

实验复合乳化剂上清液体积ml 感官实验（分层）

1 CMC-Na、β-环糊精、明胶0.16 ++++

2 CMC-Na、蔗糖脂肪酸酯、明胶0.14 ++++

3 CMC-Na、β-环糊精、蔗糖脂肪酸脂0.09 +++

4 蔗糖脂肪酸酯、β-环糊精、大豆磷脂0.11 +++

由上图可得，本实验中用于乳化天然虾青素油剂的最佳复合乳化剂组合为：蔗糖脂肪酸酯、β-环糊精、大豆磷脂。

3.1.2 β-环糊精添加量的筛选

β-环糊精是直链淀粉, 由于环糊精的外缘亲水而内腔疏水，因而它能够象酶一样提供一个疏水的结合部位，作为一个特殊的表面活性剂，水不溶性的物质可以进入亲脂的内部空间，与β-环糊精形成水溶性复合体，从而增加了物质的溶解度、溶出速度、生物利用度和稳定性。β-环糊精还可以脱除异味、去除有害成分[22]。β-环糊精添加量对溶液乳化效果的影响如表3。

表3 β-环糊精添加量对溶液乳化效果的影响

Tab.3 Effect of β-cyclodextrin addition on solution emulsifier

实验β-环糊精添加量g 上层液体积ml 感官分析（分层）

1 0.00 0.14 ++++

2 0.05 0.1

3 ++++

3 0.10 0.07 +++

4 0.1

5 0.12 +++

5 0.20 0.10 +++

在CMC-Na为0.2g，蔗糖脂肪酸酯为0.10g的情况下，β-环糊精的添加量对溶液的乳化

效果有一定的影响，如表3所示，在β-环糊精的添加量为0.1g时，出现峰值，且此添加量

值时，于常温静置48小时进行感官分析结果表明，溶液分层结果佳。故而确定β-环糊精的

添加量为0.1g。

3.1.3 CMC-Na添加量的筛选

CMA-Na即羧甲基纤维素钠，其在食品应用中不仅是良好的乳化稳定剂、增稠剂，而且

具有优异的冻结、熔化稳定性，并能提高产品的风味，延长贮藏时间。在豆奶、冰淇淋、雪糕、果冻、饮料、罐头中的用量约为1％～1.5％。CMC还可与醋、酱油、植物油、果汁、

肉汁、蔬菜汁等形成性能稳定的乳化分散液，其用量为0.2％～0.5％。特别是对动、植物油、蛋白质与水溶液的乳化性能极为优异，能使其形成性能稳定的匀质乳状液。CMC-Na添

加量对溶液乳化效果的影响如表4。

表4 CMC-Na添加量对溶液乳化效果的影响

Tab.4 Effect of CMC-Na addition on solution emulsifier

实验CMC-Na添加量g 上层液体积ml 感官分析

1 0.00 0.13 明显分层

2 0.10 0.04 分层

3 0.20 0.07 表面有油点析出

4 0.30 0.12 分布均匀，无分层

5 0.40 0.10 溶液较浑浊

在β-环糊精添加量为0.1g,蔗糖脂肪酸酯添加量为0.1g时，CMC-Na对溶液乳化效果的

影响，如表4所示，在CMC-Na添加量为0.3g时，对溶液的乳化能力最强，同时于常温静

置48h进行感官分析结果得，溶液分布均匀，无分层现象，因此CMC-Na的最佳添加量为0.3g。

3.1.4 蔗糖脂肪酸酯添加量的筛选

蔗糖脂肪酸酯,简称SE(SUGAR ESTERS)。一种非离子表面活性剂，由蔗糖和脂肪酸经酯

化反应生成的单质或混合物[23]。蔗糖脂肪酸具有不同的脂肪部分被制作的方法是用蔗糖替代了多元醇。一般来说，脂肪酸蔗糖酯比多元醇衍生物更安全，因为蔗糖酯是无毒性脱水化合物。此外，蔗糖酯的生理特性是独特的，因为它们是无毒，无臭，无味的。其中蔗糖脂肪酸酯添加量对溶液乳化效果的影响如表5。

表5 蔗糖脂肪酸酯添加量对溶液乳化效果的影响

Tab.5 Effect of Sucrose fatty acid ester addition on solution emulsifier

实验蔗脂添加量g 上层液体积ml 感官分析

1 0.00 0.08 分层

2 0.05 0.07 表面有油滴

3 0.10 0.06 分布均匀

4 0.1

5 0.08 分层较明显

5 0.20 0.11 分层明显

在β-环糊精添加量为0.1g，CMC-Na添加量为0.3g时，蔗糖脂肪酸酯对溶液乳化效果的影响，如表5可知，在蔗糖脂肪酸酯添加量为0.1g时，出现峰值，同时此时于常温静置48h 进行感官分析所得结果佳，故而蔗糖脂肪酸酯最佳添加量为0.1g。

3.1.5 乳化剂选择的优化实验设计

根据上述单因素试验所确定的β-环糊精、蔗糖脂肪酸酯、CMC-Na的最佳添加量而确定的个因素水平如表6所示，正交实验结果如表7所示。

由表6、表7可知，R B>R A>R C可得，各因素对乳化效果影响的主次是B>A>C即，β-环糊精>蔗糖脂肪酸酯>CMC-Na。因此可知乳化虾青素油剂所需乳化剂的最优水平组合为，A3B1C1即，蔗糖脂肪酸酯添加量为0.12g，β-环糊精添加量为0.08g，CMC-Na添加量为0.25g。

表6 因素水平表

Tab 6 Factors level

水平A蔗脂 B β-环糊精 C CMC-Na

1 0.08 0.08 0.25

2 0.10 0.10 0.30

3 0.12 0.12 0.35

表7 因素正交实验结果

Tab 7 Results of orthogonal test

试验号

A

蔗脂

B

β-环糊精

C

CMC-Na

上清液

体积

感官

分析

1 1 1 1 1 0.06 分层+++