亞硫酸銨法焦糖色的色空間坐標初探

周彥斌，葉曉蕾，梁志華，郭峰，黃彩平

(廣州雙橋股份有限公司，廣州 510280)

亞硫酸銨法焦糖色是以碳水化合物為主要原料，在氨化合物和亞硫酸鹽同時存在時，加或不加酸(堿)制得的食品添加劑[1]。亞硫酸銨法焦糖色廣泛應用于醬油、食醋、軟飲料、酒類、糖果等食品中[2-4]，賦予產品所需的特有色澤。

L*、a*、b*色空間也稱為CIELAB，是當前最通用的測量物品顏色的色空間之一[5]，可廣泛應用于所有領域。在這一色空間中，L*是亮度，a*和b*是色度坐標。+L*為亮白方向，-L*為暗黑方向；+a*為紅色方向，-a*為綠色方向；+b*為黃色方向，-b*為藍色方向[6]。

目前我國調味品行業用來評定焦糖色品質的顏色指標主要是色率、紅色指數、黃色指數，對焦糖色的色空間坐標鮮有研究。本文通過研究亞硫酸銨法焦糖色制備用反應劑對焦糖色色空間坐標的影響，初步探討反應劑與焦糖色色空間坐標的關系，以期為進一步研究亞硫酸銨法焦糖色的顏色特性以及優化制備工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

葡萄糖漿：廣州雙橋股份有限公司；焦亞硫酸鈉：梅州聯進化工有限公司；氨水：江門市吉安順化工有限公司；氫氧化鈉溶液(31%，W/V)：萬華化學(寧波)氯堿有限公司；配制用水：自制超純水。

1.2 儀器與設備

GSH-5磁力驅動高壓釜 威海化工機械有限公司；CR-5色彩色差計 日本柯尼卡美能達公司。

1.3 方法

1.3.1 亞硫酸銨法焦糖色樣品的制備

將5.0 kg 75%(W/W)葡萄糖漿加入反應釜，升溫至80 ℃，加入亞硫酸鹽和氨化合物，攪拌均勻，升溫至130 ℃反應至所需色率(23000～28000 EBC)，加入堿攪拌均勻，快速降溫至100 ℃以下，即得亞硫酸銨法焦糖色。

1.3.2 樣品的測定

1.3.2.1 顏色指標(色率、紅色指數、黃色指數)

配制1 g/L焦糖色溶液，用分光光度計在610，510，460 nm波長下測定吸光值，分別按照式(1)、式(2)和式(3)計算色率、紅色指數、黃色指數[7]。

色率(EBC)=A610×20000/0.076。

(1)

紅色指數=10×lg(A510/A610)。

(2)

黃色指數=10×lg(A460/A610)。

(3)

1.3.2.2 色空間坐標

配制1 g/L焦糖色溶液，以標準白板及純水校正，用色彩色差計的液體測量模式測定溶液的L*、a*、b*值[8]。

1.3.3 顏色指標與色空間坐標的關系

按照1.3.1方法制備不同色率的焦糖色，其中亞硫酸鹽(以SO2計)用量為6.0%，氨化合物(以NH4計)用量為1.6%，堿用量為5.6%。對焦糖色樣品測定色率、紅色指數、黃色指數、L*、a*、b*，分析亞硫酸銨法焦糖色的顏色指標與色空間坐標的關系。

1.3.4 亞硫酸鹽用量對焦糖色色空間坐標的影響

按照1.3.1方法制備不同色率的焦糖色，亞硫酸鹽(以SO2計)用量分別為5.5%、6.0%、6.5%、7.0%、7.5%，氨用量為1.6%，堿用量為5.6%，測定樣品的L*、a*、b*值。

1.3.5 氨用量對焦糖色色空間坐標的影響

按照1.3.1方法制備不同色率的焦糖色，亞硫酸鹽(以SO2計)用量為6%，氨用量分別為1.4%、1.6%、1.8%、2.0%、2.2%，堿用量為5.6%，測定樣品的L*、a*、b*值。

1.3.6 堿用量對焦糖色色空間坐標的影響

按照1.3.1方法制備不同色率的焦糖色，亞硫酸鹽(以SO2計)用量為6%，氨用量為1.6%，堿用量分別為5.6%、5.8%、6.0%、6.2%、6.4%，測定樣品的L*、a*、b*值。

1.3.7 數據處理

本試驗控制焦糖色色率范圍在(23500±200)，(24500±200)，(25500±200)，(26500±200)，(27500±200)EBC，為便于歸類分析，將色率數據表述為23500，24500，25500，26500，27500 EBC。

試驗均設3次重復，測定結果取平均值，用SPSS軟件進行統計分析，顯著性水平P<0.05。

2 結果與分析

2.1 顏色指標與色空間坐標的對比

對焦糖色樣品同時測定色率、紅色指數、黃色指數、L*、a*、b*，結果見表1。

表1 亞硫酸銨法焦糖色的顏色指標和色空間坐標Table 1 The color index and color space coordinates of caramel color by ammonia sulfite method

由表1可知，當反應劑用量相同時，不同色率樣品的紅色指數、黃色指數非常接近，說明反應劑用量是影響紅色指數、黃色指數的重要因素；但同時各樣品的色空間坐標存在差異，而且呈一定變化趨勢，具體表現為：色率上升，L*值下降，a*值和b*值均上升。由此可知，紅色指數、黃色指數與a*(紅綠值)、b*(黃藍值)并非直接對應，紅色指數、黃色指數只是焦糖色中呈色物質在兩個波長下吸光度的比值[9]，而a*、b*值是焦糖色在色空間中的具體坐標，由L*、a*、b*能夠定位對應的顏色，比紅色指數、黃色指數能夠更精準地表征焦糖色的色澤。

2.2 亞硫酸鹽用量對焦糖色色空間坐標的影響

亞硫酸鹽用量對焦糖色色空間坐標的影響見圖1。同等色率的各組焦糖色，亞硫酸鹽用量增加，L*值上升，a*、b*值下降。相同亞硫酸鹽用量制得不同色率焦糖色，色率升高，L*值下降，a*、b*值上升。

圖1 亞硫酸鹽用量對焦糖色色空間坐標的影響Fig.1 The effect of sulfite amount on color space coordinates of caramel color

經顯著性分析得知：

(1)不同亞硫酸鹽用量制得同等色率焦糖色的L*值之間無顯著差異(P>0.05)；相同亞硫酸鹽用量制得的不同色率焦糖色，24500，25500 EBC的L*值之間無顯著差異(P>0.05)，23500，26500，27500 EBC的L*值之間有顯著差異(P<0.05)，24500 EBC或25500 EBC與23500，26500，27500 EBC的L*值之間均有顯著差異(P<0.05)。

(2)同等色率的各組焦糖色，亞硫酸鹽用量5.5%、7.0%、7.5%的a*值之間無顯著差異(P>0.05)，亞硫酸鹽用量6.0%、6.5%的a*值之間無顯著差異(P>0.05)，亞硫酸鹽用量6.0%或6.5%與5.5%、7.0%、7.5%的a*值均有顯著差異(P<0.05)；相同亞硫酸鹽用量制得27500 EBC焦糖色與其他色率焦糖色的a*值之間有極顯著差異(P<0.01)，23500，24500，25500，26500 EBC焦糖色的a*值之間無顯著差異(P>0.05)。

(3)不同亞硫酸鹽用量制得同等色率焦糖色的b*值之間無顯著差異(P>0.05)，相同亞硫酸鹽用量制得不同色率焦糖色的b*值之間無顯著差異(P>0.05)。

2.3 氨用量對焦糖色色空間坐標的影響

氨用量對焦糖色色空間坐標的影響見圖2。同等色率下，氨用量增加，焦糖色的L*值、a*值變化不大，b*值上升。相同氨用量制得不同色率焦糖色，色率升高，L*值略有下降，a*值、b*值上升。焦糖色色率越高，其b*值隨氨用量增多的變化越明顯，曲線坡度越陡峭。

圖2 氨用量對焦糖色色空間坐標的影響Fig.2 The effect of ammonia amount on color space coordinates of caramel color

經顯著性分析得知：

(1)不同氨用量制得同等色率焦糖色的L*值之間無顯著差異(P>0.05)，相同氨用量制得不同色率焦糖色的L*值之間無顯著差異(P>0.05)。

(2)不同氨用量制得同等色率焦糖色的a*值之間無顯著差異(P>0.05)；相同氨用量制得23500，24500，25500 EBC 焦糖色的a*值之間無顯著差異(P>0.05)，26500 EBC與27500 EBC焦糖色的a*值之間無顯著差異(P>0.05)，23500，24500，25500 EBC與26500，27500 EBC焦糖色的a*值之間有顯著差異(P<0.05)。

(3)不同氨用量制得同等色率焦糖色的b*值無顯著差異(P>0.05)，相同氨用量制得不同色率焦糖色的各組b*值之間均有顯著差異(P<0.05)。

2.4 堿用量對焦糖色色空間坐標的影響

堿用量對焦糖色色空間坐標的影響見圖3。同等色率下，堿用量增多，焦糖色的L*值無明顯變化，a*值略有波動但最大變化率不超過3%，b*值上升。相同堿用量制得不同色率焦糖色，色率升高，L*值略有下降，a*、b*值上升。焦糖色色率越低，其b*值隨堿用量增多的變化越明顯，曲線坡度也越陡峭。

圖3 堿用量對焦糖色色空間坐標的影響Fig.3 The effect of alkali amount on color space coordinates of caramel color

經顯著性分析得知：

(1)不同堿用量制得同等色率焦糖色的L*值之間無顯著差異(P>0.05)，相同堿用量制得不同色率焦糖色的L*值之間無顯著差異(P>0.05)。

(2)不同堿用量制得同等色率焦糖色的a*值之間無顯著差異(P>0.05)；相同堿用量制得27500 EBC焦糖色的a*值與其他色率焦糖色的a*值之間有極顯著差異(P<0.01)，23500，24500，25500，26500 EBC焦糖色的a*值之間無顯著差異(P>0.05)。

(3)同等色率焦糖色，堿用量5.6%與5.8%的b*值有顯著差異(P<0.05)，堿用量6.0%、6.2%、6.4%的b*值之間無顯著差異(P>0.05)，堿用量5.6%或5.8%與6.0%、6.2%、6.4%的b*值之間均有顯著差異(P<0.05)；相同堿用量的各組焦糖色，23500 EBC與26500 EBC焦糖色的b*值無顯著差異(P>0.05)，24500，25500，27500 EBC焦糖色的b*值之間無顯著差異(P>0.05)，23500，26500 EBC與24500，25500，27500 EBC焦糖色的b*值之間有顯著差異(P<0.05)。

3 結論

亞硫酸銨法焦糖色的紅色指數、黃色指數不與a*(紅綠值)、b*(黃藍值)直接對應。反應劑用量相同時，焦糖色的紅色指數、黃色指數不因色率而變化，但是色空間坐標隨著色率上升呈現出L*值下降、a*值和b*值均上升。

L*、a*、b*值能夠在色空間中精確定位對應的顏色，使用色空間坐標比紅色指數、黃色指數更精準地表征焦糖色的色澤。

亞硫酸鹽用量增多，焦糖色的L*值上升但差異不顯著，a*值下降，b*值下降但差異不顯著；相同亞硫酸鹽用量的焦糖色，色率升高，L*值下降，a*值上升，b*值上升但差異不顯著。

氨用量對焦糖色的L*、a*值無顯著影響，b*值上升但差異不顯著；相同氨用量的焦糖色，色率升高，L*值沒有顯著差異，b*值上升且幅度顯著增大。

堿用量對焦糖色的L*值、a*值無顯著影響，b*值上升。

除了本文研究的反應劑用量外，不同的反應劑、反應溫度、pH、反應釜壓力等因素也對亞硫酸銨法焦糖色的組成物質有影響，進而影響其色空間坐標特性，這些因素與焦糖色色空間坐標的關系尚待進一步研究。