功能饮料与人体健康
周媛，彭蜀晋，王悦，游晓莉，张丹
(四川师范大学化学与材料科学学院，四川成都610068)
摘要：功能饮料是一类越来越普及的新型健康饮品，不同功能饮料的主要化学成分不同。引起的生化反应也不同，对人体健康
产生的影响也有差异。本文对酸性和碱性两类饮料作了较为详细的介绍。
关键词：功能饮料；酸性饮料；碱性饮料；人体健康
文章编号：1005—6629(2011)04—0070—04中图分类号：TS275．4文献标识码：E
功能饮料是一类以调节人体生理机能或以补充营
养素为目的，对适宜人群和食用量均做出明确规定的非
传统饮料‘”。它在保持体液酸碱平衡、补充人体所需微
量元素、改善肠道环境等方面有显著的作用。按照饮料
中主要成分的酸碱性，可以把功能饮料分成酸性和碱
性功能饮料两大类。
1碱性功能饮料
1．1运动类饮料
1．1．1电解质功能饮料
电解质饮料的主要原料是水、钠盐、钾盐、钙盐、
镁盐。例如，“宝矿力”电解质补充饮料的配料就由水、
白砂糖、NaCI、KCl、乳酸钙(CaC6Hl006·5H20)、MgC03
等组成。
饮用电解质饮料能够起到保持体液酸碱平衡和补
充人体所需元素的作用，从而有益于人体的健康。
(1)保持体液酸碱平衡。例如，NaHCO，在人体内
发生电离和水解：
NaHC03=Na++HC03-；
HC03-+H20；H2C03+OH一
从而形成H2C03和NaHC03缓冲溶液，以起到缓
冲外来少量的强酸或强碱的作用。在正常生理状态下''
人体血液的pH约为7．35彳．45，细胞内液的pH因细胞
代谢旺盛程度而有所不同，大约在6．0以4之间，平均
为7．0[21。当机体运动后产生的乳酸等酸性物质导致体
液中H+浓度增大时，人就会产生肌肉酸痛的感觉。饮
用电解质功能饮料，由电解质所形成的缓冲溶液就能
够增强机体的碱储备，提高机体缓冲酸性代谢产物的
能力，从而降低体液中H+的浓度，起到延缓疲劳、提
高运动能力的作用。
(2)补充人体所需元素。人体内K、Na、Mg、Ca这
四种金属元素均以离子的形式存在。Na+的主要功能是
调节渗透压，帮助体内代谢物的溶解和运输，能将氨基
酸、葡萄糖等营养物质输入细胞。此外，Na+还参与神
经信息的传递；K+是细胞内最重要的阳离子之·，它扩
散时通过脂质蛋白细胞的能力和水通过的能力相同。
因此可以迅速稳定细胞内部结构。例如，糖分解所必需
的丙酮酸激酶就需要高浓度的K+；Ca2+对神经传导、
肌肉收缩、正常心率的调节起重要作用；M92+对细胞的
新陈代谢起重要的结构作用和催化作用【3】。
运动时，人体会因为出汗流失水分和电解质，导致
体液酸碱失衡，此时饮用电解质饮料，可以帮助人体保
持体液平衡，迅速恢复体力。但是，正常人群过多饮用
就会破坏体液平衡。肾衰病人饮用此类饮料后电解质
会增加肾过滤的负担，从而加重肾病。糖尿病患者也不
宜饮用此类含糖饮料。
1．1．2营养素类功能饮料
这类饮料除了含有糖和碱性缓冲溶液外，还特别
添加了维生素、氨基酸。例如，“红牛”维生素功能饮料
的主要配料如表1：
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化学教学2011年第4期万方数据
裹1维生素类功能饮料的配料
饮料种类主要配料防腐剂
水，内砂糖．牛磺酸，赖氨酸，
维生素类功能饮料肌醇，烟酰胺．维生索B。，苯甲酸钠
维生素B。：，咖啡阂
饮料中的氨基酸有牛磺酸和赖氨酸，其中，牛磺酸
(C：H，NO，S)是一种人体必需的氨基酸，它能与胰岛素受
体结合而降低血糖浓度，从而促进肌细胞对葡萄糖和
氨基酸的吸收和利用。运动以后人体细胞内会产生氧
自由基O：一，02一及其引起的脂质过氧化反应可以攻击
细胞膜及线粒体等其他生物膜，造成离子、能量代谢紊
乱。从而导致运动疲劳[41。牛磺酸能够起到抗氧化的作
用，饮用含牛磺酸的饮料后，它能在人体内迅速消除这
些自由基，所以它是一种安全、有效的运动营养补剂【51。
而赖氨酸(H2NCH2CH2CH2CH2CH(NH2)COOH)是一种
碱性氨基酸，它可以起到调节机体氮平衡的作用。
总之，这两种氨基酸都能供给肌肉的需要，可以提
高肌肉的运动机能。
饮料中添加的维生素，常常有肌醇、烟酰胺、维生
素B。和维生素Bm它们同属于B族维生素。其中，烟
酰胺(c。H6N：o)和肌醇[(CHOH)。又称环己六醇】属于
营养强化剂，维生素B。和B。：除做营养强化剂以外，还
辅助肌醇和烟酰胺的快速吸收，能为运动后能量流失
的人尽快补充营养和能量。
该饮料还特别添加了咖啡因(C。H。。N。O：)，它可以
使交感神经兴奋，促进血液循环，从而达到缓解疲劳的
效果。值得说明的是，由于咖啡因属于兴奋剂，长期饮
用会对人体造成—定的危害。孕妇处于生理特殊时期更
应谨慎选用。
另外，该类饮料中含有防腐剂苯甲酸钠(C，H，Na02)，
这类防腐剂由于含苯基，所以，用量受到严格的控制。
英国规定每千克软饮料中苯甲酸钠的含量<5mg，美
国则规定为1mg。我国对其在饮料中的添加用量尚没
有明确的规定，由于苯甲酸钠与维生素c(c。H。06)在阳
光或高温条件下会生成有毒物质苯，所以消费者在购
买饮料时应注意饮料的配料说明。
营养素类运动饮料中的氨基酸和维生素类物质具
有广泛的生物学作用，能有效拮抗运动性损伤，延缓运
动性疲劳。它们对维持运动、恢复体力有很大作用，是
一种具有广阔前景的运动营养补剂。然而，正常人群如
果过多饮用维生素饮料，也会造成营养过剩，并有增加
肝脏负担的负面影响。
1．2保健类饮料
1．2．1茶饮料
不少专家预言，茶将成为21世纪世界饮料之王、
化学教学2011年第4期
21世纪的饮料将是茶的世界161。市场上几种常见的茶
饮料的配料如表2：
表2几种常见的茶饮料的配料
饮料种类配料防腐剂
水．n砂糖，红茶条叶．绿茶茶叶，D一抗坏IfIl酸钠，
茶类饮料维十素C，碳酸氧钠．蜂蜜(平均含量：六偏磷酸钠
0．005g-O．03g／100mL)
茶饮料的主要成分为红茶茶叶或绿茶茶,to它们
富含蛋白质维生素碳水化合物等营养物质以及茶氨酸、
茶多酚、茶多糖和咖啡因等药用物质。茶本身也含有丰
富的茶色素，根据颜色可分为茶黄素、茶红素、茶褐素
3类I”，其中茶黄素、茶红素具有抗氧化能力。目前茶
饮料常用的防腐剂有六偏磷酸钠(GB2760限量0．5g／L)
和D一抗坏血酸钠(用量无明确限制)。
茶叶中茶氨酸(C，H，。O，N：，又称谷氨酰乙胺)的含
量最高，它的主要生理作用是：①对咖啡因引起的兴奋
起镇定作用；②降血压作用；③提高记忆力；④保护神
经细胞，降低脑栓塞的发病率，预防血管性老年痴呆症；
⑤增强抗肿瘤药物的效果；⑥抑制肝癌细胞浸润；⑦改
善经期综合症；⑧减肥作用等。此外，研究还发现，茶
氨酸不仅对氨基半乳糖所引起的肝细胞坏死有抑制作
用，还能够起到抑制脂质过氧化的作用[Sl。
茶多糖是由糖类、蛋白质、果胶和灰分等物质组成
的高分子天然化合物，在茶新梢中含量较高[91。研究发
现茶多糖具有许多生物活性：①降血脂、降血糖和防治
糖尿病；②抗凝血和抗血栓；③提高免疫功能；④降血
压、耐缺氧和增加冠状动脉血流量作用；⑤防辐射的作
用。
茶多酚又名茶单宁、茶鞣质，是茶叶中所含的一类
多羟基酚类化合物的总称，简称为TP【10l。其主要成分
为儿茶素、黄酮及黄酮醇、花色素、酚酸及缩酚酸。它
是良好的天然抗氧化剂，且抗氧化能力比维生素C、E
都强。TP是一类酚类化合物，可以与氧自由基生成较
为稳定的酚氧自由基，从而清除体内的O：一、OH、O等
自由基，起到抗衰老的作用。TP中的儿茶素还具有沉
淀蛋白质和络合多种金属的作用，使之能抑制某些氧
化酶的活性，起到间接消除生物体内自由基的作用。研
究发现，TP的多元酚的羟基结构可能是辐射保护的结
构基础。此外，它还具有降血糖、血脂和胆同醇、减肥、
抗龋护齿、防治心血管病等一系列特殊的药理功能。
茶饮料中还添加了蜂蜜，它是一种营养丰富的天然
滋养食品，含有与人体血清浓度相近的多种无机盐和维
生素，还有Fe，Ca，Cu，Mn，K，P等多种微量元素和有
益于人体健康的有机酸。
茶饮料功效虽多，但不能过多的饮用，因为它含有
万方数据
咖啡因，过多摄入会导致神经过度兴奋，从而打乱人体
正常生物钟。此外，茶叶中的天然色素会导致牙齿变黄。
1．2．2苏打水饮料
目前市售苏打水饮料，主要配料有水、小苏打、安
赛蜜、维生素C、复合维生素B等。苏打水的主要成
分是小苏打(NaHCO，)，其水溶液呈碱性。苏打水是将
NaHCO，溶于处理后的水中并加入配料，过滤后再压入
处理过的C02气体(也有不含CO：的苏打水，叫“无气
苏打水”)。
苏打水呈弱碱性，人体正常环境也是pH为7．35～
7．45的弱碱性，Et常饮食中的许多食物都属于酸性食物，
如鱼类、肉类、蛋类等。所以，饮用苏打水可有效地平
衡体内的酸性物质，帮助人体恢复正常的弱碱性环境。
此外，它也可以缓解胃酸过多导致的消化不良，苏打水
中的Na+还有助于维持人体内钠的代谢平衡。
2酸性功能饮料
酸性功能饮料是指饮料中的成分在人体内代谢后
的产物呈酸性的饮料。“雪碧”、“可乐”以及大多数果
蔬类饮料都属于酸性饮料。
2．1碳酸类功能饮料
碳酸功能饮料是一类充有CO：的软饮料，“可乐”、
“雪碧”就属于碳酸饮料。例如，可乐的配料表如下：
表3可乐的配料表
饮料种类配料色素
可口可乐l水，白砂糖，CO：，磷酸。咖啡凶(12rag)I焦糖色
工业上将CO：压人饮料以后，部分CO：能与水反
应：C02+H20；一H2C03，生成的H2C03是一种弱酸，
它在饮料中可以缓冲体系的pH，使饮料的各种原料风
味协调。饮料中CO：的存在，使溶液的pH下降，除耐
酸菌外，其他微生物均难以生存。同时由于瓶内缺氧，
许多嗜氧眭细菌无法生存。另外，CO：使瓶内产生压力，
也能使微生物生长受阻和死亡。CO：溶解于饮料中能使
饮料具有充足、洁白、细腻而持久的泡沫，饮用后从人
体内排出时，体内的热量随之而排出，有益于人体的消
暑、泌汗、促进血液循环及兴奋中枢神经系统，给人以
清爽、刺激的清凉感【111。
碳酸类功能饮料适宜在炎热的夏季饮用，其弱酸
性可以促进消化、增进食欲。但因为含有CO：气体，所
以这类饮料不宜大量饮用。运动人群饮用碳酸类功能
饮料只会让碳酸在体内形成过多的酸性物质，从而加
速破坏人体正常的酸碱平衡。此外，可乐中的焦糖色素
会导致牙齿颜色变黄。
2．2果蔬类功能饮料
果蔬类饮料的主要成分是水果或蔬菜原汁，例如，
市售梅汁饮料和柠檬饮料的主要配料情况如下：
表4两种果蔬饮料的配料表
饮料种类主要dC料色素
水，自砂糖，浓缩柠檬汁，橙肉．
果蔬类饮料浓缩橙汁，蜂蜜c135mg／450mLI，B一胡萝h素食用盐c≥1800
mg／450mLI，柠檬酸，柠檬
酸钠，维生素C(4mg_43rag／100mLI
为了保证口感，大多数果蔬饮料添加了酸度调节
剂，柠檬酸钠(C。H50，Na，·2H：0)就是其中的一种，它
在果汁饮料中具有pH为3．0～6．6的缓冲作用，使饮料
中存在较多未解离的H+，游离的H+会刺激人的味蕾从
而产生酸味感。另外，一些饮料也会加入复合磷酸盐和
酒石酸(C。H。0。)，它们都能在一定浓度下电解出H+，
并且各种酸味剂的加入时间顺序不一样也会产生不同
的口感[121。
果蔬饮料的颜色亮丽，那是色素的功劳。果蔬饮料
中添加的人工色素有日落红、日落黄等；天然色素有胡
萝卜素、番茄红素等。其中胡萝卜素和番茄红素本身也
是强氧化性物质，能够起到消除体内自由基的作用。
果蔬饮料因含有大量蔬菜水果原汛所以富含维
生素A、维生素C和维生素E，有美容、抗衰老的作用，
适宜大多数人饮用。但是其中的酸性物质会损坏牙齿，
糖尿病人也不宜过多饮用，因为这类饮料含糖量较高。
3功能饮料的发展趋势
功能饮料己经被广大消费者认可，在体育科学方
面已经得到了很好的应用。纵观饮料市场的发展，其主
要趋势将是越来越趋于功能化，有针对性的开发满足
不同需要的功能性饮料。
3．1医疗领域
我国老年人糖尿病的总发病率约占20％，且呈逐
步增高的趋势，发病年龄也趋向年轻化。目前，市场上
的降“三高”药物效果虽明显，但对胃、肝的刺激比较大，
不适宜长期服用。因此，开发适宜这类人群饮用、能辅
助治疗疾病的功能饮料，具有巨大的市场潜力和社会
意义。例如，绿豆中含有的植物甾醇结构与胆固醇相似，
植物甾醇与胆固醇竞争酯化酶，使之不能酶化，从而能
减少肠道对胆固醇的吸收，起到降低胆固醇的作用113]。
因此，可以开发出具有降脂作用的绿豆饮料。
3．2保健领域
部分人群处于身体生长的特殊时期，需要补给营
养素。例如，儿童成长时期需要补充Zn、Ca，研究表明，
儿童易吸收离子形式的钙而不容易吸收分子形式的钙
“4l，当Ca“、Zn2+以有机盐的形式进入人体时形成的溶
液与人体的血清成分相似，易于被人体吸收也无毒副作
用。在饮料中添加葡萄糖酸锌(C，：H：：O，。Zn)、葡萄糖酸
钙(C。：H：：0。。ca)等，既可以满足儿童对饮料的VI感需
要，也可以提供孩子成长需要的营养物质。孕妇有对饮
化学教学2011年第4期万方数据
生铁在几种盐溶液中的电化学腐蚀
陆燕海’。姚红英2
(1．德清高级中学；2．德清县教育研训中心，浙江湖州313200)
摘要：通过一组实验探究了生铁在几种盐溶液中的电化学腐蚀的现象和原理。
关键词：电化学腐蚀；生铁；盐溶液
文章编号：1005—6629(2011)04—0073—03中图分类号：G632．479文献标识码：B
1问题背景
金属的电化学腐蚀是高中化学教学中的～个重点，
也是各级各类化学考试中的“明星”考查点。(2009年
全国高考上海化学卷第13题)引起了我们的注意和质
疑。
原题：下图1装置中，U形管内为红墨水，a、b试
管内分别盛有等物质的量浓度的食盐水和氯化铵溶液，
各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是
()
A．生铁块中的碳是原电池的正极
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中相同的电极反应式是：Fe-2e一_+Fe2+
食特殊的要求，且不能随便吃药。因此，有望开发出安
全、健康的饮料以补充孕妇所需的Ca、zn、Fe、Se、
Mg、K等元素。
3．3美容领域
健康和美丽是人们关注的热点话题。开发美容、
减肥的饮料将会受到广大消费者的喜爱。例如，维生素
A、维生素c和维生素E，可以清除体内自由基，对皮肤
的新陈代谢起促进作用。膳食纤维在人体内因为缺乏
纤维素酶而不会被人体吸收，但其吸水后的体积较大，
能使人产生饱腹感，减少进食量，起到减肥作用。同
时，纤维素能促进肠道的蠕动，包裹有害物质，加速肠
内容物的排空，减少了肠内微生物的产生或转变成致癌
物的机会[151。研制出富含维生素和纤维素的饮料，将帮
助消费者，在健康的同时拥有美丽。
进入二十一世纪后各种功能饮料的开发层出不穷，
饮料作为营养强化的载体已凸显出愈加重要的地位，
功能饮料也愈来愈广泛地应用在各种户外运动，以及
不同的职业需要中。在辅助治疗某些疾病时，功能饮料
也将发挥出更为积极的辅助作用。在对其有了科学的
认识后，功能饮料的神秘性也将逐步消失，消费者将能
够更加科学合理地选择各种有利于自身健康的功能饮
料。
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