普通法焦糖色-NaCl溶液體系的顏色特性*

周彥斌，郭峰，葉曉蕾，羅建勇，連曉東，程世杰

(廣州雙橋股份有限公司，廣東廣州，510280)

焦糖色是以碳水化合物，包括果糖、果葡糖漿、葡萄糖及母液、木糖及母液、蔗糖、麥芽糖、糖蜜、淀粉水解物等為主要原料［1］，制成的食品添加劑。焦糖色是現代食品工業中使用率最高的一類色素產品，全世界約有200多個品種［2］，按照生產工藝的不同，焦糖色分為普通法焦糖色(Ⅰ)、苛性亞硫酸鹽法焦糖色(Ⅱ)、氨法焦糖色(Ⅲ)、亞硫酸銨法焦糖色(Ⅳ)四類［3］。目前普通法焦糖色因其紅、黃色指數較高且具有較好的酒精穩定性主要用于酒類產品及含酒精飲料中;苛性亞硫酸鹽法焦糖色主要用于一些特殊要求的食品和藥品中，但此法焦糖色在我國暫未允許生產和使用［4］;氨法焦糖色由于具有較好的耐鹽性，主要用于醬油等調味品中;亞硫酸銨法焦糖色在酸性飲料中穩定性較高，故主要用于碳酸飲料中［5］。

氨法焦糖色、亞硫酸銨法焦糖色在生產中都使用了含氨(銨)的催化劑，產品中都存在一定量的4-甲基咪唑(4-MEI)［6］，人體若過量攝入4-MEI有引起驚厥甚至引發癌癥的風險［7］。隨著焦糖色安全性爭議的進一步發展，越來越多人對含焦糖色的食品心存擔憂。普通法焦糖色以碳水化合物為主要原料，加或不加酸或堿而制得，不使用銨基化合物和亞硫酸鹽，產品中不含4-MEI，安全性好，具有良好的推廣前景。

然而長期以來，普通法焦糖色的研究和應用集中在白蘭地、黃酒等酒類食品中，在調味品、碳酸飲料等食品中的應用則少有嘗試。本文以葡萄糖漿為主要原料實驗室自制的普通法焦糖色與NaCl組成焦糖色-NaCl溶液體系，研究不同焦糖色濃度、NaCl含量的溶液體系在不同條件下的色率和紅色指數等［8］，初步探討了普通法焦糖色-NaCl溶液體系中顏色特性及膠體性質的變化，以求為普通法焦糖色在含鹽食品中的研究和應用提供一定的參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 實驗材料及試劑

葡萄糖漿，廣州雙橋股份有限公司提供;NaCl、H3PO4均為分析純。

1.2 主要儀器

GSH-5磁力驅動高壓釜，威海化工機械有限公司;MP230型pH計，美國梅特勒;Lambda 35紫外-可見分光光度計，Perkin-Elmer;ML204/02精密天平，美國梅特勒;MB35水分分析儀，OHAUS;DU-20電熱恒溫油浴箱，上海一恒科學儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 普通法焦糖色樣品的制備

取5.0 kg 75%濃度的葡萄糖漿加入反應釜，加熱糖漿，150℃以上反應160 min，終止反應，降溫后即得焦糖色。

1.3.2 焦糖色-NaCl溶液體系的配制

將制備完成的普通法焦糖色用磷酸調節pH值至(4.90±0.01)，以體系總質量500.00 g計算，按配方加入NaCl和焦糖色，以蒸餾水補足質量，分別配制成質量分數為0%、5%、10%、15%、20%NaCl且焦糖色質量分數(以干基計)為20%、16%、12%、8%、4%的不同焦糖色-NaCl溶液體系。

1.3.3 保溫試驗

將配制好的焦糖色-NaCl溶液置于95℃水浴，每隔12 h取樣，取樣6次共72 h，分別以對應濃度的NaCl溶液做空白，測定色率、紅色指數、黃色指數。

1.3.4 色率的測定［9］

配制1 g/L溶液(以焦糖色計)，用分光光度計在610 nm波長下測定吸光值，重復3次測定，取其平均值A1，按下式計算色率:

色率/EBC=A1×20 000/0.076

注:色率的定義是0.1%焦糖色溶液在610 nm處吸光值為0.076時對應焦糖色的色率為20 000 EBC［5］。

1.3.5 紅色指數的測定［9］

將1 g/L溶液(以焦糖色計)用分光光度計在510 nm波長下測定吸光值，重復3次測定，取其平均值A2，按下式計算紅色指數:

紅色指數=10×lg(A2/A1)

1.3.6 數據分析

試驗數據均以x±s表示，采用SPSS 19.0軟件進行顯著性分析。

2 結果與討論

2.1 NaCl含量、焦糖色質量分數對焦糖色-NaCl溶液體系顏色指標的影響

如圖1所示，含有不同質量分數焦糖色的體系色率隨著NaCl含量的增加都明顯下降。經顯著性分析得知，相同NaCl含量的各組體系中，焦糖色質量分數為8%、12%、16%的色率無顯著性差異(P＞0.05)，焦糖色質量分數為4%、20%與8%、12%、16%的色率有極顯著差異(P＜0.01)，焦糖色質量分數為4%與20%的色率之間也有極顯著差異(P＜0.01)。

圖1 NaCl含量、焦糖色質量分數對焦糖色-NaCl溶液體系色率的影響Fig.1 Effects of content of sodium chloride and caramel on CI ofCNAS

如圖2所示，體系紅色指數隨著NaCl含量、焦糖色質量分數的變化均只呈現輕微波動，沒有顯著差異(P ＞0.05)。

圖2 NaCl含量、焦糖色質量分數對焦糖色-NaCl溶液體系紅色指數的影響Fig.2 Effects of content of sodium chloride and caramel on RI of CNAS

依據焦糖色色率、紅色指數的計算公式分析，色率實質是610 nm吸光值的擴大，紅色指數是510 nm吸光值與610 nm吸光值的比值，由此可知，NaCl的加入造成體系可見區吸光值都按照一定比例變化，導致色率降低而紅色指數基本不變。

2.2 保溫時間對不同焦糖色質量分數的焦糖色-NaCl溶液體系顏色指標的影響

2.2.1 保溫時間對不同焦糖色質量分數體系色率的影響

如圖3-a、圖3-b所示，不同焦糖色質量分數體系的色率隨著保溫時間延長都呈上升趨勢，保溫60 h到達拐點，繼續延長保溫時間至72 h，色率有所下降;隨著保溫時間延長，焦糖色質量分數越高的體系色率增長速度越慢;相同保溫時刻焦糖色質量分數越高的體系色率越低、紅色指數越高。

如圖3-c～圖3-e所示，隨著NaCl含量增加，樣品相繼出現絮凝現象，部分曲線數據點減少(見表1)，但絮凝前色率的變化規律與圖3-a、圖3-b基本一致。

經顯著性分析得知，保溫時間和焦糖色質量分數對體系的色率均有極顯著影響(P＜0.01)。

2.2.2 保溫時間對不同焦糖色質量分數體系紅色指數的影響

如圖4-a、圖4-b所示，各體系的紅色指數隨著保溫時間延長總體呈下降趨勢，不同焦糖色質量分數的體系變化情況有差異。焦糖色質量分數為20%和16%的體系中，紅色指數在保溫初期呈現一定增長，12 h時到達拐點，然后開始下降，但下降速度都低于焦糖色質量分數為4%、8%、12%的體系。

如圖4-c～圖4-e所示，隨著NaCl含量增加，樣品相繼出現絮凝現象，部分曲線數據點減少(見表1)，但絮凝前紅色指數的變化規律與圖4-a、圖4-b基本一致。

圖3 不同NaCl含量的焦糖色-NaCl溶液體系色率隨保溫時間的變化Fig.3 Variation of CI of CNAS containing different content of sodium chloride during heat treatment

由4-a～4-e得知，在相同保溫時刻，各體系中紅色指數隨焦糖色濃度從高到低的順序為:20%＞16%＞12% ＞8% ＞4%，可見體系中焦糖色濃度越高，紅色指數越高。

經顯著性分析得知，保溫時間和焦糖色濃度對體系的紅色指數均有極顯著影響(P＜0.01)。

圖4 不同NaCl含量的焦糖色-NaCl溶液體系紅色指數隨保溫時間的變化Fig.4 Variation of RI of CNAS containing different content of sodium chloride during heat treatment

2.3 保溫時間對不同NaCl含量的焦糖色-NaCl溶液體系顏色指標的影響

2.3.1 保溫時間對不同NaCl含量體系色率的影響

如圖5-a～圖5-e所示，保溫時間為0～60 h，不同NaCl含量的體系出現絮凝前的色率均呈上升趨勢，保溫60 h到達拐點，繼續延長保溫時間至72 h，無絮凝現象的體系的色率都有所下降;在相同保溫時刻，NaCl含量越高的體系色率越低。

經顯著性分析得知，保溫時間和NaCl含量均對體系色率有極顯著影響(P＜0.01)。

圖5 不同焦糖色質量分數的焦糖色-NaCl溶液體系色率隨保溫時間的變化Fig.5 Variation of CI of CNAS containing different content of caramel during heat treatment

2.3.2 保溫時間對不同NaCl含量體系紅色指數的影響

如圖6-a～圖6-e所示，各體系的紅色指數隨著保溫時間延長呈下降趨勢。在相同保溫時刻，不同NaCl含量的體系紅色指數都較為相近。

經顯著性分析得知，保溫時間對體系的紅色指數有極顯著影響(P＜0.01)，NaCl含量對體系的紅色指數沒有顯著影響(P＞0.05)。

圖6 不同焦糖色質量分數的焦糖色-NaCl溶液體系紅色指數隨保溫時間的變化Fig.6 Variation of RI of CNAS containing different content of caramel during heat treatment

2.4 焦糖色-NaCl溶液體系絮凝現象分析

焦糖色-NaCl溶液體系在95℃保溫過程中，部分樣品陸續出現絮凝現象，具體結果如表1所示。體系中焦糖色質量分數相同時，NaCl含量越高，出現絮凝的時間越早;體系中NaCl含量相同時，焦糖色質量分數越低，出現絮凝的時間越早;當體系中NaCl含量最高(20%)且焦糖色質量分數最低(4%)時，出現絮凝的時間最早(保溫12 h后)。可見，體系中NaCl含量越高、焦糖色質量分數越低，體系發生絮凝的時間越早。

觀察各絮凝樣品的性狀變化情況，樣品首先出現粘稠現象，然后呈現半凝膠狀態，最后轉化為沉淀，可知是由于強電解質NaCl影響了體系的膠體性質從而促使其絮凝。

表1 保溫過程中焦糖色-NaCl體系出現絮凝的時間Table 1 Flocculated time of CNAS in heat treatment

3 結論

(1)常溫條件下，焦糖色-NaCl溶液體系的NaCl含量增加，色率明顯下降，紅色指數基本不變;體系的焦糖色質量分數增加，對色率有影響，對紅色指數無明顯影響。

(2)在95℃保溫過程中，不同焦糖色質量分數的體系色率都呈上升趨勢，紅色指數總體呈下降趨勢，焦糖色質量分數越高的體系色率增長速度越慢，相同保溫時刻焦糖色質量分數越高的體系色率越低、紅色指數越高。

(3)在95℃保溫過程中，不同NaCl含量的體系色率均呈上升趨勢，紅色指數呈下降趨勢，相同保溫時刻NaCl含量越高的體系色率越低，紅色指數基本不變;

(4)在95℃保溫過程中，NaCl含量越高、焦糖色質量分數越低，體系發生絮凝現象的時間越早。

焦糖色作為食品添加劑，其使用方法是加入到預期用途產品中，預期用途產品自身存在的物質會對其產生影響。在中國，調味品尤其醬油是焦糖色應用的主要領域，醬油含有大量的NaCl，在烹飪過程難免要經過高溫處理，研究焦糖色-NaCl溶液體系色率、紅色指數和體系膠體性質的穩定性，對于焦糖色在含鹽食品如醬油中的應用以提高其預期用途質量有重要意義。

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