普通法焦糖色-NaCl溶液体系的颜色特性*

周彦斌，郭峰，叶晓蕾，罗建勇，连晓东，程世杰

(广州双桥股份有限公司，广东广州，510280)

焦糖色是以碳水化合物，包括果糖、果葡糖浆、葡萄糖及母液、木糖及母液、蔗糖、麦芽糖、糖蜜、淀粉水解物等为主要原料［1］，制成的食品添加剂。焦糖色是现代食品工业中使用率最高的一类色素产品，全世界约有200多个品种［2］，按照生产工艺的不同，焦糖色分为普通法焦糖色(Ⅰ)、苛性亚硫酸盐法焦糖色(Ⅱ)、氨法焦糖色(Ⅲ)、亚硫酸铵法焦糖色(Ⅳ)四类［3］。目前普通法焦糖色因其红、黄色指数较高且具有较好的酒精稳定性主要用于酒类产品及含酒精饮料中;苛性亚硫酸盐法焦糖色主要用于一些特殊要求的食品和药品中，但此法焦糖色在我国暂未允许生产和使用［4］;氨法焦糖色由于具有较好的耐盐性，主要用于酱油等调味品中;亚硫酸铵法焦糖色在酸性饮料中稳定性较高，故主要用于碳酸饮料中［5］。

氨法焦糖色、亚硫酸铵法焦糖色在生产中都使用了含氨(铵)的催化剂，产品中都存在一定量的4-甲基咪唑(4-MEI)［6］，人体若过量摄入4-MEI有引起惊厥甚至引发癌症的风险［7］。随着焦糖色安全性争议的进一步发展，越来越多人对含焦糖色的食品心存担忧。普通法焦糖色以碳水化合物为主要原料，加或不加酸或碱而制得，不使用铵基化合物和亚硫酸盐，产品中不含4-MEI，安全性好，具有良好的推广前景。

然而长期以来，普通法焦糖色的研究和应用集中在白兰地、黄酒等酒类食品中，在调味品、碳酸饮料等食品中的应用则少有尝试。本文以葡萄糖浆为主要原料实验室自制的普通法焦糖色与NaCl组成焦糖色-NaCl溶液体系，研究不同焦糖色浓度、NaCl含量的溶液体系在不同条件下的色率和红色指数等［8］，初步探讨了普通法焦糖色-NaCl溶液体系中颜色特性及胶体性质的变化，以求为普通法焦糖色在含盐食品中的研究和应用提供一定的参考和借鉴。

1 材料与方法

1.1 实验材料及试剂

葡萄糖浆，广州双桥股份有限公司提供;NaCl、H3PO4均为分析纯。

1.2 主要仪器

GSH-5磁力驱动高压釜，威海化工机械有限公司;MP230型pH计，美国梅特勒;Lambda 35紫外-可见分光光度计，Perkin-Elmer;ML204/02精密天平，美国梅特勒;MB35水分分析仪，OHAUS;DU-20电热恒温油浴箱，上海一恒科学仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 普通法焦糖色样品的制备

取5.0 kg 75%浓度的葡萄糖浆加入反应釜，加热糖浆，150℃以上反应160 min，终止反应，降温后即得焦糖色。

1.3.2 焦糖色-NaCl溶液体系的配制

将制备完成的普通法焦糖色用磷酸调节pH值至(4.90±0.01)，以体系总质量500.00 g计算，按配方加入NaCl和焦糖色，以蒸馏水补足质量，分别配制成质量分数为0%、5%、10%、15%、20%NaCl且焦糖色质量分数(以干基计)为20%、16%、12%、8%、4%的不同焦糖色-NaCl溶液体系。

1.3.3 保温试验

将配制好的焦糖色-NaCl溶液置于95℃水浴，每隔12 h取样，取样6次共72 h，分别以对应浓度的NaCl溶液做空白，测定色率、红色指数、黄色指数。

1.3.4 色率的测定［9］

配制1 g/L溶液(以焦糖色计)，用分光光度计在610 nm波长下测定吸光值，重复3次测定，取其平均值A1，按下式计算色率:

色率/EBC=A1×20 000/0.076

注:色率的定义是0.1%焦糖色溶液在610 nm处吸光值为0.076时对应焦糖色的色率为20 000 EBC［5］。

1.3.5 红色指数的测定［9］

将1 g/L溶液(以焦糖色计)用分光光度计在510 nm波长下测定吸光值，重复3次测定，取其平均值A2，按下式计算红色指数:

红色指数=10×lg(A2/A1)

1.3.6 数据分析

试验数据均以x±s表示，采用SPSS 19.0软件进行显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 NaCl含量、焦糖色质量分数对焦糖色-NaCl溶液体系颜色指标的影响

如图1所示，含有不同质量分数焦糖色的体系色率随着NaCl含量的增加都明显下降。经显著性分析得知，相同NaCl含量的各组体系中，焦糖色质量分数为8%、12%、16%的色率无显著性差异(P＞0.05)，焦糖色质量分数为4%、20%与8%、12%、16%的色率有极显著差异(P＜0.01)，焦糖色质量分数为4%与20%的色率之间也有极显著差异(P＜0.01)。

图1 NaCl含量、焦糖色质量分数对焦糖色-NaCl溶液体系色率的影响Fig.1 Effects of content of sodium chloride and caramel on CI ofCNAS

如图2所示，体系红色指数随着NaCl含量、焦糖色质量分数的变化均只呈现轻微波动，没有显著差异(P ＞0.05)。

图2 NaCl含量、焦糖色质量分数对焦糖色-NaCl溶液体系红色指数的影响Fig.2 Effects of content of sodium chloride and caramel on RI of CNAS

依据焦糖色色率、红色指数的计算公式分析，色率实质是610 nm吸光值的扩大，红色指数是510 nm吸光值与610 nm吸光值的比值，由此可知，NaCl的加入造成体系可见区吸光值都按照一定比例变化，导致色率降低而红色指数基本不变。

2.2 保温时间对不同焦糖色质量分数的焦糖色-NaCl溶液体系颜色指标的影响

2.2.1 保温时间对不同焦糖色质量分数体系色率的影响

如图3-a、图3-b所示，不同焦糖色质量分数体系的色率随着保温时间延长都呈上升趋势，保温60 h到达拐点，继续延长保温时间至72 h，色率有所下降;随着保温时间延长，焦糖色质量分数越高的体系色率增长速度越慢;相同保温时刻焦糖色质量分数越高的体系色率越低、红色指数越高。

如图3-c～图3-e所示，随着NaCl含量增加，样品相继出现絮凝现象，部分曲线数据点减少(见表1)，但絮凝前色率的变化规律与图3-a、图3-b基本一致。

经显著性分析得知，保温时间和焦糖色质量分数对体系的色率均有极显著影响(P＜0.01)。

2.2.2 保温时间对不同焦糖色质量分数体系红色指数的影响

如图4-a、图4-b所示，各体系的红色指数随着保温时间延长总体呈下降趋势，不同焦糖色质量分数的体系变化情况有差异。焦糖色质量分数为20%和16%的体系中，红色指数在保温初期呈现一定增长，12 h时到达拐点，然后开始下降，但下降速度都低于焦糖色质量分数为4%、8%、12%的体系。

如图4-c～图4-e所示，随着NaCl含量增加，样品相继出现絮凝现象，部分曲线数据点减少(见表1)，但絮凝前红色指数的变化规律与图4-a、图4-b基本一致。

图3 不同NaCl含量的焦糖色-NaCl溶液体系色率随保温时间的变化Fig.3 Variation of CI of CNAS containing different content of sodium chloride during heat treatment

由4-a～4-e得知，在相同保温时刻，各体系中红色指数随焦糖色浓度从高到低的顺序为:20%＞16%＞12% ＞8% ＞4%，可见体系中焦糖色浓度越高，红色指数越高。

经显著性分析得知，保温时间和焦糖色浓度对体系的红色指数均有极显著影响(P＜0.01)。

图4 不同NaCl含量的焦糖色-NaCl溶液体系红色指数随保温时间的变化Fig.4 Variation of RI of CNAS containing different content of sodium chloride during heat treatment

2.3 保温时间对不同NaCl含量的焦糖色-NaCl溶液体系颜色指标的影响

2.3.1 保温时间对不同NaCl含量体系色率的影响

如图5-a～图5-e所示，保温时间为0～60 h，不同NaCl含量的体系出现絮凝前的色率均呈上升趋势，保温60 h到达拐点，继续延长保温时间至72 h，无絮凝现象的体系的色率都有所下降;在相同保温时刻，NaCl含量越高的体系色率越低。

经显著性分析得知，保温时间和NaCl含量均对体系色率有极显著影响(P＜0.01)。

图5 不同焦糖色质量分数的焦糖色-NaCl溶液体系色率随保温时间的变化Fig.5 Variation of CI of CNAS containing different content of caramel during heat treatment

2.3.2 保温时间对不同NaCl含量体系红色指数的影响

如图6-a～图6-e所示，各体系的红色指数随着保温时间延长呈下降趋势。在相同保温时刻，不同NaCl含量的体系红色指数都较为相近。

经显著性分析得知，保温时间对体系的红色指数有极显著影响(P＜0.01)，NaCl含量对体系的红色指数没有显著影响(P＞0.05)。

图6 不同焦糖色质量分数的焦糖色-NaCl溶液体系红色指数随保温时间的变化Fig.6 Variation of RI of CNAS containing different content of caramel during heat treatment

2.4 焦糖色-NaCl溶液体系絮凝现象分析

焦糖色-NaCl溶液体系在95℃保温过程中，部分样品陆续出现絮凝现象，具体结果如表1所示。体系中焦糖色质量分数相同时，NaCl含量越高，出现絮凝的时间越早;体系中NaCl含量相同时，焦糖色质量分数越低，出现絮凝的时间越早;当体系中NaCl含量最高(20%)且焦糖色质量分数最低(4%)时，出现絮凝的时间最早(保温12 h后)。可见，体系中NaCl含量越高、焦糖色质量分数越低，体系发生絮凝的时间越早。

观察各絮凝样品的性状变化情况，样品首先出现粘稠现象，然后呈现半凝胶状态，最后转化为沉淀，可知是由于强电解质NaCl影响了体系的胶体性质从而促使其絮凝。

表1 保温过程中焦糖色-NaCl体系出现絮凝的时间Table 1 Flocculated time of CNAS in heat treatment

3 结论

(1)常温条件下，焦糖色-NaCl溶液体系的NaCl含量增加，色率明显下降，红色指数基本不变;体系的焦糖色质量分数增加，对色率有影响，对红色指数无明显影响。

(2)在95℃保温过程中，不同焦糖色质量分数的体系色率都呈上升趋势，红色指数总体呈下降趋势，焦糖色质量分数越高的体系色率增长速度越慢，相同保温时刻焦糖色质量分数越高的体系色率越低、红色指数越高。

(3)在95℃保温过程中，不同NaCl含量的体系色率均呈上升趋势，红色指数呈下降趋势，相同保温时刻NaCl含量越高的体系色率越低，红色指数基本不变;

(4)在95℃保温过程中，NaCl含量越高、焦糖色质量分数越低，体系发生絮凝现象的时间越早。

焦糖色作为食品添加剂，其使用方法是加入到预期用途产品中，预期用途产品自身存在的物质会对其产生影响。在中国，调味品尤其酱油是焦糖色应用的主要领域，酱油含有大量的NaCl，在烹饪过程难免要经过高温处理，研究焦糖色-NaCl溶液体系色率、红色指数和体系胶体性质的稳定性，对于焦糖色在含盐食品如酱油中的应用以提高其预期用途质量有重要意义。

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