一种增强耐力的运动固体饮料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种运动营养食品配方，具体为一种增强耐力的运动固体饮料及其制备方法。


背景技术：

2.补液是优化运动员运动表现和保证运动后安全方面的关键环节，故运动饮料一直是运动前中后最有效的运动营养品之一。对于运动员和一般健身人群来说，轻度脱水(水分流失大于体重的2％)即可对机体的生理功能和运动能力有一定的影响，并导致骨骼肌糖原消耗增加、疲劳和不适等问题。因此，及时补充水分，使机体水分达到平衡是防止运动性脱水的关键。运动性疲劳是由于运动本身引起的机体工作能力暂时降低，包括肌肉微损伤，糖原耗竭，乳酸等代谢物质的堆积等。可以通过合理的营养手段延缓疲劳。当进行大强度训练或大运动量时，必然会加速能量消耗，而体内的能量来源肌糖原和肝糖原在体内是很有限的，血糖则更为有限。当剧烈运动时，血液中的乳酸含量明显增高，此时血液中的乳酸运至肝脏进行糖异生，再生出葡萄糖入血，为肌肉提供能量。运动后的肌肉酸痛主要是乳酸堆积的结果，此时血中的乳酸含量会明显增高。运动会使体内自由基产生增加,自由基攻击生物膜上的多不饱和脂肪酸产生脂质过氧化,导致生物膜结构和功能改变,表现为生物膜通透性增加,细胞内物质逸出；线粒体膜流动性降低,功能紊乱,使atp生成下降,能量供应不足；肌浆网受损,不能正常摄取钙离子,生成胞浆钙离子堆积；溶酶体膜的破坏释放大量水解酶,从而加重了组织损伤,导致人体工作能力下降并产生疲劳。因此,加速自由基清除速度,提高抗氧化防御功能,对于增强耐力、延缓疲劳产生,提高运动能力有重要意义。
3.目前市售的运动饮料为了增强其功能性增加了多种配方，主要为糖电解质饮料，其已证明能够有效补充水分，能量以及电解质。主要为包括6
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8％的糖和一定量的钠和钾，但其在肌肉损伤，氧化应激方面几乎没有保护作用。目前也有在糖和电解质基础上添加氨基酸、多肽或蛋白质的运动饮料，但多为用量合理范围内的普通叠加，功能效果即没有得到验证，也没有给出对人体运动延缓疲劳、提升耐力有质的影响的配方及用量，对体力的恢复的安慰作用大于实际作用。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供一种增强耐力延缓疲劳的运动固体饮料及其制备方法，所述固体饮料在添加了复合糖类和电解质的基础上，增加了有效配比的牛磺酸和维生素，所述糖类、电解质、牛磺酸和维生素形成了协同体系，一边快速补水稳糖，维护机体细胞活性，保持代谢能力，一边高效降低运动诱导产生的自由基，清除自由基，提高抗氧化防御功能,延缓疲劳,增强运动中的耐力。所述运动固体饮料制备方法科学、简单，所得产品口感好，易于携带和冲泡饮用。
5.本发明的技术方案为：
6.一种增强耐力的运动固体饮料，包括以下重量份的组分：
7.糖类11份～18份、氯化钠0.05份～0.2份、氯化钾0.01份～0.05份、维生素b10.0001份～0.0003份、维生素c0.01份～0.025份、牛磺酸0.05份～0.15份。
8.优选的，所述糖类包括以下重量份的组分：蔗糖9份～10份、葡萄糖1份～4份、果糖1份～4份。
9.优选的，所述蔗糖、葡萄糖、果糖重量份比为3:1:1～4:1:1。
10.优选的，所述维生素c与牛磺酸的重量份比为2:5；所述氯化钠与牛磺酸的重量份比为7:5～20:5。
11.优选的，还包括以下重量份的组分：甜味剂0.05份～0.07份、酸味剂0.1份～0.3份、天然香精0.02份～0.03份。
12.一种增强耐力的运动固体饮料的制备方法，将所述糖类11份～18份、氯化钠0.05份～0.2份、氯化钾0.01份～0.05份、维生素b10.0001份～0.0003份、维生素c0.01份～0.025份、牛磺酸0.05份～0.15份混合制备成颗粒状；
13.所述制备过程中添加有重量份为0.4份～0.6份的粘合剂、0.2～0.4份的水。
14.优选的，所述粘合剂由以下质量浓度百分比的组分构成：2％～3％的羟丙基甲基纤维素、40％～60％的乙醇和余量的水。
15.优选的，所述一种增强耐力的运动固体饮料的制备方法，具体包括以下步骤：
16.1)按重量份，将氯化钾0.01份～0.05份、维生素cc0.01份～0.025份、维生素b10.0001份～0.0003份加水溶解得到混合溶液；
17.2)将糖类11份～18份、牛磺酸0.05份～0.15份置于混合器中混匀，加入步骤1)所述混合溶液后搅拌均匀，加入粘合剂，湿混后，通过16目筛制粒，然后于45℃
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50℃的温度下干燥，干燥后过12目筛制得颗粒；
18.3)取步骤2)制备中筛出的细粉，将所述细粉吸收天然香精后，加入到步骤2)制得的颗粒中，混合均匀，得到混合颗粒物；
19.4)将氯化钠、甜味剂和酸味剂置干混机中与步骤3)所述混合颗粒物混匀，再分装即可。
20.优选的，所述糖类包括以下重量份的组分：蔗糖9份～10份、葡萄糖1份～4份、果糖1份～4份。
21.优选的，所述甜味剂重量份0.05份～0.07份、酸味剂重量份0.1份～0.3份、天然香精重量份0.02份～0.03份。
22.已有研究表明,运动会使体内自由基产生增加,自由基攻击生物膜上的多不饱和脂肪酸产生脂质过氧化,导致生物膜结构和功能改变,表现为生物膜通透性增加,细胞内物质逸出；线粒体膜流动性降低,功能紊乱,使atp生成下降,能量供应不足；肌浆网受损,不能正常摄取钙离子,生成胞浆钙离子堆积；溶酶体膜的破坏释放大量水解酶,从而加重了组织损伤,导致人体工作能力下降并产生疲劳。因此,加速自由基清除速度,提高抗氧化防御功能,对于延缓疲劳产生,提高运动能力有重要意义。牛磺酸作为一种细胞保护剂,具有明显的抗氧化作用，牛磺酸减少运动中脂质过氧化产物,促进运动后机体抗氧化酶活力的增加，还可增强红细胞sod和se
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gpx活性，降低红细胞mda含量、抑制红细胞溶血，对红细胞膜有明显的稳定作用。运动员补充牛磺酸后能降低运动诱导产生的自由基，减少自由基的损伤，稳定生物膜，调节钙运转，从而对抗运动性疲劳，改善有氧代谢能力,提高有氧耐力水平；改善
肌肉肌细胞氧利用率,增强了其做功能力，还能显著促进运动后心率的恢复。
23.本发明所述运动固体饮料中还有一些维生素成分，如维生素b1和维生素c。维生素b1(硫胺素)在能量代谢(三羧酸循环)生成atp的过程中起重要作用，同时在糖及蛋白质代谢中起关键作用。维生素b1缺乏，其代谢物丙酮酸堆积，堆积的丙酮酸首先影响到神经系统；丙酮酸转化成乳酸，乳酸堆积会导致疲劳，损害有氧运动能力，影响正常的神经冲动和传导，并使消化功能和食欲受影响。此外，神经肌肉和神经冲动的正常传导都与维生素b1有关，因此，维生素b1被认为是可能限制运动能力的营养素。维生素b1缺乏的前驱症状可表现为下肢软弱、无力、沉重感，体重下降，消化不良和便秘等。
24.维生素c又称抗坏血酸，在组织中以两种形式存在：还原型抗坏血酸和氧化型抗坏血酸，前者占绝大多数。还原型抗坏血酸在抗自由基过程中起着重要作用，可提供氢原子，使氧自由基还原，直接清除自由基。除此之外，还原型抗坏血酸作为一个性质活泼的还原剂，通过提供氢原子，还原氧化型的抗氧化剂，在机体内间接起着清除自由基、抗氧化的作用，维生素b1对机体代谢能力的促进，与维生素c的自由基清除工作产生协同，可以更快速地清除自由基。运动员补充维生素c，可使运动后机体mda水平下降，减少脂质过氧化。维生素c更有助与牛磺酸对细胞的保护，清除自由基与保护细胞膜、促进抗氧化酶的过程双管齐下。
25.本发明的技术效果为：
26.本发明所述运动固体饮料以复合糖、牛磺酸和维生素为特点的运动饮料，限定了各个成分的比例，特别是牛磺酸与糖类物质、电解质、维生素之间的相应的重量份，糖类物质也由蔗糖、葡萄糖和果糖按照特定比例混合，糖类稳定血糖、电解质及时协助补水，维生素b1参与能量代谢，在此配比下，三者保持细胞活性和能量，提升机体代谢能力的同时，也辅助牛磺酸降低运动诱导产生自由基，特别是维生素c与牛磺酸的同时加入，维生素c与牛磺酸产生协同作用，抗氧化作用显著，有效增强运动耐力。
27.本发明所述运动固体饮料进行了效果实验，包括动物实验和人体试验；试验对照组为白水组和蔗糖组，观察指标主要包括运动前后的血细胞压积(hct)、血红蛋白(hb)、肝糖原、血糖、尿素氮、血乳酸以及运动力竭时间。实验结果证明，所述固体饮料冲服后可以维持和调节机体在运动时的上述指标，有效延缓疲劳、增强耐力。
具体实施方式
28.以下结合实施例对本发明做进一步说明。
29.实施例1
30.一种增强耐力的运动固体饮料，将蔗糖9g、葡萄糖2g、果糖2g、氯化钠0.2g、氯化钾0.04g、维生素b10.0002g、维生素c0.02g、牛磺酸0.05g、甜蜜素0.06g、柠檬酸0.2g、柠檬香精0.02g，加入水和粘合剂后，混合制备成颗粒状，饮用时，加入200ml水冲服。
31.实施例2
32.一种增强耐力的运动固体饮料，将蔗糖9.5g、葡萄糖3g、果糖3g、氯化钠0.14g、氯化钾0.05g、维生素b10.0003g、维生素c0.03g、牛磺酸0.10g、甜蜜素0.07g、柠檬酸0.3g、柠檬香精0.03g，加入水和粘合剂后，混合制备成颗粒状，饮用时，加入200ml水冲服。
33.实施例3
34.一种增强耐力的运动固体饮料，将蔗糖10g、葡萄糖4g、果糖4g、氯化钠0.15g、氯化钾0.03g、维生素b10.0001g、维生素c0.02g、牛磺酸0.05g、甜菊甙0.05g、苹果酸0.1g、芒果香精0.02g，加入水和粘合剂后，混合制备成颗粒状，饮用时，加入200ml水冲服。
35.以实施例1为基础进行放大实验生产，结果如下：
36.1、运动固体饮料生产配方
37.表1、生产配方
38.成分配方每袋含量(g)蔗糖9葡萄糖2果糖2氯化钠(nacl)0.2氯化钾(kcl)0.04维生素b10.0002维生素c0.02牛磺酸0.05柠檬酸0.2柠檬香精*0.02甜蜜素0.06制备中加入物质每袋制备加入量(g)水0.3粘合剂0.5
39.说明：*根据不同的口味添加不同香型，现场调试。
40.2、运动固体饮料生产工艺
41.一种增强耐力的运动固体饮料的制备方法，按表1所述的的配方比例和制备过程中粘合剂与水的比例，按照以下步骤制备：
42.1)将氯化钾、维生素c、维生素b1加水溶解得到混合溶液(留少量水冲洗容器，尽量减少物质损失)；
43.2)将蔗糖、葡萄糖、果糖、牛磺酸份置于混合器中混匀，加入步骤1)所述混合溶液后搅拌均匀，加入粘合剂，湿混后，通过16目筛制粒，然后于45℃
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50℃的温度下干燥，干燥后过12目筛制得颗粒；
44.3)取步骤2)制备中筛出的细粉，将所述细粉吸收柠檬香精后，加入到步骤2)制得的颗粒中，混合均匀，得到混合颗粒物；
45.4)将氯化钠、甜蜜素和柠檬酸置干混机中与步骤3)所述混合颗粒物混匀，再分装成12g每包的小包装即可。
46.上述实施例1
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3以及放大实验中，粘合剂为含有质量浓度2.5％的羟丙基甲基纤维素(hpmc)和质量浓度50％乙醇的水溶液；天然香精可以包括柠檬香精、芒果香精、橙香精等，甜味剂可以为甜蜜素、甜菊甙等。整个制备方法科学简单，产品易于冲泡饮用，口感好。
47.注意事项：
48.制得的运动固体饮料易吸潮，操作中应干透、密闭、防潮，水分应控制在2％以下。
49.包装：11
‑
18克/包，饮用时，加入200ml水冲服。
50.3、效果实验
51.将制得的运动固体饮料，按照每份11
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18g溶于200ml水的浓度准备，进行如下实验。
52.(1)本发明所述运动固体饮料动物试验
53.目的：观察本发明所述运动固体饮料是否具有增强耐力延缓疲劳的作用。
54.实验动物：采用icr雄性小鼠，每天灌胃四周后完成负重游泳至力竭。
55.受试物：北京大学第三医院运动医学研究所研制的运动固体饮料。
56.实验设计：随机对照研究
57.实验分组：
58.1.空白对照组：自来水
59.2.阳性对照组：10％的蔗糖水
60.3.低剂量组：相当于一个体重60kg的人一次饮用200ml饮料的5倍。
61.4.中剂量组：相当于一个体重60kg的人一次饮用200ml饮料的10倍。
62.5.高剂量组：相当于一个体重60kg的人一次饮用200ml饮料的15倍。
63.观察指标：小鼠体重、运动前后尿素氮、肝糖元、血乳酸及5％小鼠体重负重游泳至力竭的时间。
64.统计方法：所用数据均采用表示，用spss11.0进行统计分析，组间比较采用方差分析。p＜0.05为差异有统计学意义。
65.结果：
66.本发明所述运动固体饮料对小鼠体重的影响：试验期末，各组之间小鼠体重无显著性差异。(见表2)
67.本发明所述运动固体饮料对运动前后血清尿素氮的影响：运动后空白对照和阳性对照组血清尿素氮水平分别显著高于运动前，而三个剂量试验组分别与运动前比较，均没有显著差异。比较运动后各组血清尿素氮水平，阳性对照和空白对照之间没有显著差异，而三个剂量试验组均显著低于两个对照组(表3)。说明本发明所述运动固体饮料可以促进氨基酸利用和/或防止运动引起的蛋白质过度分解。
68.本发明所述运动固体饮料对肝糖元的影响：阳性对照和三个试验组的肝糖原均显著高于空白对照，三个实验组与阳性对照之间均无显著差异(表4)。
69.本发明所述运动固体饮料对血乳酸的影响：此项指标是通过计算安静、运动后即刻、负重游泳后三个时间点血乳酸曲线下面积来判定的。阳性对照与空白对照组之间血乳酸没有显著差异，低剂量试验组显著低于空白对照组，而中、高剂量两个试验组均分别显著低于空白对照和阳性对照组(表5)。
70.本发明所述运动固体饮料对小鼠负重游泳时间的影响：中、高剂量两个试验组的小鼠负重游泳时间均显著长于空白对照组，而两个对照组之间无显著差异(表6)。
71.结论：本发明所述运动固体饮料可以显著延长小鼠负重游泳时间，具有增强耐力、延缓运动疲劳的作用，其机制可能与其降低血清尿素氮和血乳酸水平，增加肝糖元有关。
72.表2本发明所述运动固体饮料对小鼠每周体重的影响
[0073][0074]
表3本发明所述运动固体饮料对小鼠运动前后血清尿素氮(mmol/l)的影响
[0075][0076][0077]
注：1.同列数据标有不同字母者，p≤0.05；标有相同字母者，p>0.05.2.*与运动前比较，p≤0.05
[0078]
表4本发明所述运动固体饮料对小鼠肝糖元(mg/g)的影响
[0079][0080]
注：同列数据标有不同字母者，p≤0.05；标有相同字母者，p>0.05.
[0081]
表5本发明所述运动固体饮料对小鼠血乳酸的影响
[0082][0083]
注：同列数据标有不同字母者，p≤0.05；标有相同字母者，p>0.05
[0084]
表6本发明所述运动固体饮料对小鼠负重游泳时间(s)的影响
[0085][0086]
注：同列数据标有不同字母者，p≤0.05；标有相同字母者，p>0.05
[0087]
(2)本发明所述运动固体饮料人体试验
[0088]
研究目的：观察本发明所述运动固体饮料对运动耐力的影响。
[0089]
研究对象：经常参加体育运动的大学生24名，男女各半。平均年龄为22.6
±
1.35岁，平均身高为166.9
±
6.90厘米，平均体重为60.2
±
8.16公斤。
[0090]
受试物：10％蔗糖水(渗透压为357mosm/l)，北京大学第三医院运动医学研究所研制的固体本发明所述运动固体饮料(溶解后液体渗透压为273－310mosm/l)。
[0091]
实验设计：双盲、随机对照
[0092]
实验分组：空白对照组：加甜味剂的蒸馏水
[0093]
糖水对照组：10％的蔗糖水
[0094]
运动饮料组：本发明所述运动固体饮料
[0095]
实验过程：采用monark 829型功率自行车进行实验，polar遥测心率表监测心率。以60％vo2max的运动强度运动至力竭。运动前和运动中每20分钟喝饮料150ml，分别于运动前、运动中每30分钟、运动后即刻采血1次，运动前和运动后称裸体重，收集运动后15分钟时的全尿。实验室温度：18.5－19.5℃，湿度：76－84％。
[0096]
观察指标：血球压积(hct)、血红蛋白(hb)、血糖、血乳酸，尿比重，运动力竭时间，出汗量。
[0097]
统计方法：所用数据均采用表示，用spss11.0进行统计分析，组间比较采用方差分析并通过t检验进行两两比较。p＜0.05为差异有统计学意义。
[0098]
实验结果：
[0099]
如表7所示，三组在运动过程中的液体摄入量、出汗量无显著差异，空白对照组的尿量较其他两组高，体现了糖水组和运动固体饮料组的对液体保留的效果。
[0100]
不同种类的饮料对hct和hb的影响：三个组受试者血液hct和hb之间在运动前、运动中(运动30分钟，运动60分钟)及运动后即刻均无显著性差异，表明三种不同饮料在稳定运动中血容量变化方面均有积极作用。(见表8)
[0101]
不同种类的饮料对血糖的影响：从表9可见，饮用本发明所述运动固体饮料组的血糖在运动中和运动后即刻均显著高于空白水对照组，但与糖水组之间无显著差异；糖水组血糖在运动中与空白对照组无显著性差异，但运动后即刻高于空白对照组。
[0102]
不同种类的饮料对血乳酸的影响：空白对照组血乳酸水平在整个运动中和运动后即刻均显著高于运动前，糖水组在运动30分钟和运动后即刻也显著高于运动前，而本发明所述运动固体饮料组在运动30分钟时高于运动前，随后显著下降，且在运动后即刻显著低于空白对照组。(表10)
[0103]
不同种类的饮料对耐力时间变化：表11显示，饮用本发明所述运动固体饮料的受试者运动至力竭的时间显著长于空白对照和糖水组。
[0104]
结论：本发明所述运动固体饮料可以显著延长耐力运动时间，这与本发明所述运动固体饮料可以防止血糖水平下降，持续维持运动时血糖稳定，降低血乳酸有关。
[0105]
表7不同饮料对受试者液体摄入量、出汗量、尿量和尿比重的影响
[0106][0107]
表8不同饮料对受试者运动不同时间hb和hct的影响
[0108][0109]
表9不同饮料对受试者运动不同时间血糖(mg/dl)的影响
[0110][0111]
注：1.同一列数据标有相同字母者,p>0.05无显著性差异，标有不同字母者，p≤0.05。2.*与运动前比较，p≤0.05。
[0112]
表10不同饮料对受试者运动不同时间血乳酸(mg/dl)的影响
[0113][0114][0115]
注：1.同一列数据标有相同字母者,p>0.05无显著性差异，标有不同字母者，p≤0.05。2.*与运动前比较，p≤0.05。
[0116]
表11不同饮料对受试者运动耐力时间的影响
[0117][0118]
注：同一列数据标有相同字母者,p>0.05无显著性差异，标有不同字母者，p≤0.05。
[0119]
(3)实验分析总结
[0120]
血细胞压积的测定可反映红细胞的增多或减少。如脱水状态时，hct可增高，反之则出现在各种贫血时，hct会下降；它的测定可反映全身血容量的变化。本发明所述运动固体饮料通过人体实验表明血细胞压积和血红蛋白在运动前、中，后均无明显差异，说明在运动前、中饮用本发明所述运动固体饮料有补水，防止脱水并在稳定运动中血容量方面有积极作用，而细胞的健康状态，可能与牛磺酸对细胞的抗氧化保护产生了协助。
[0121]
短时训练时，肌肉通过吸收血液里葡萄糖供能，随着运动时间增加，肌肉对血糖利用进一步增加，使得血糖浓度降低，这时就会动用肝糖原来提高血糖浓度。大运动量时，尤其在长时间的耐力运动中，内源性糖原可能很快被耗尽，而肌肉在缺氧收缩时产生大量乳酸，乳酸经血液运到肝脏，在肝脏中进行糖异生，再生出葡萄糖释入血液，可再回到肌肉，构成了乳酸循环。因此长时间耐力训练会使得骨骼肌的糖原耗尽、血糖浓度降低和乳酸堆积导致了运动疲劳。本发明所述饮料作为外源性的蔗糖、葡糖糖、果糖的混合补充，可以快速高效增加肌肉对糖的摄取利用，减少肝糖原的分解，从而节省肌糖原和肝糖原的利用。运动饮料中含糖不仅可为机体提供外源性能量，而且还有助于水的吸收，促进体液平衡。经动物实验表明，本发明所述运动固体饮料有升高肝糖原的作用，增加肝糖原储备；人体实验中与对照饮料相比较，本发明所述运动固体饮料在运动中血糖波动平稳，对血糖调节比较稳定，同时本发明所述运动固体饮料对糖分的快速及时补充，积极保持细胞活性，也为牛磺酸、维生素c在细胞保护、抗氧化问题上提供了辅助。
[0122]
运动后的肌肉酸痛主要是乳酸堆积的结果，此时血中的乳酸含量会明显增高，因此它反映了运动后疲劳恢复程度。本发明所述运动固体饮料经动物和人体实验表明，血乳酸水平明显低于对照组(白水组与蔗糖组)，且在运动后即刻，与对照饮料比较，乳酸水平显著下降，与运动前没有显著差异，在运动后15分钟时下降至运动前水平。这说明本发明所述运动固体饮料具有延缓疲劳，促进疲劳恢复的作用。
[0123]
尿素氮是蛋白质分解代谢的终产物，血尿素氮含量明显增高，说明体内蛋白质在快速分解代谢。所以测定血尿素氮可作为运动训练的疲劳监测和对运动员机能状态的参考指标。经动物和人体实验表明，本发明所述运动固体饮料在运动后，尿素氮水平与对照组(白水组与蔗糖组)相比明显降低，且在运动过程中与运动前比较无明显差异，说明本发明所述运动固体饮料具有减轻运动中的疲劳状态。
[0124]
运动力竭时间主要是反映耐力的指标。经动物和人体实验均表明，本发明所述运动固体饮料力竭时间均长于对照饮料组，说明此饮料具有提高运动耐力的作用。
[0125]
本发明所述运动固体饮料添加维生素b1、维生素c，具有减少运动员乳酸堆积，延缓运动疲劳，提高有氧运动的能力，在有有助于快速吸收的多种糖类供给、配比合适的电解质环境下，本发明所述运动固体饮料在所述组分环境中加入了牛磺酸成分，而从上述实验
结果和分析中可以看出，所述各个组分都对牛磺酸的抗氧化作用产生了协同帮助，本发明限所述的运动固体饮料产生了极好的增强耐力的效果。
[0126]
综上所述，本发明所述运动固体饮料能够补充运动时因出汗丢失的水分和电解质，改善有氧代谢能力,提升有氧耐力水平，缓解运动疲劳。本发明所述运动固体饮料制备方法科学、简单，所得产品易于携带冲泡饮用，口感好。
[0127]
当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。