利用甘蔗糖蜜制備優(yōu)質(zhì)釀造型焦糖色素

　　焦糖色素簡稱焦糖，是食品工業(yè)中應(yīng)用范圍最廣的著色劑，在釀造、軟飲料、糖果等行業(yè)中使用量巨大。焦糖按生產(chǎn)工藝可分為[1]：普通焦糖、堿性亞硫酸鹽焦糖、銨（氨）法焦糖和亞硫酸法焦糖。其中，銨（氨）法焦糖適合在醬油等釀造行業(yè)中使用，故又稱釀造型焦糖。甘蔗廢糖蜜是制糖工業(yè)的廢料，一般用于酒精發(fā)酵。因其中約含50%的總糖，故可用糖蜜代替蔗糖、轉(zhuǎn)化糖漿等高價(jià)原料來生產(chǎn)焦糖。但焦糖生產(chǎn)是一種褐變反應(yīng)，其過程具有復(fù)雜性和難預(yù)測性，糖蜜焦糖成品往往紅色指數(shù)低，染色性差，用于醬油中則出現(xiàn)沉淀多、燒菜發(fā)烏等現(xiàn)象，因此，有必要對以糖蜜為原料生產(chǎn)焦糖色素的工藝、技術(shù)關(guān)鍵進(jìn)行研究，為低成本焦糖色素的生產(chǎn)和應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。
    關(guān)鍵詞：糖蜜；焦糖色素；紅色指數(shù)；色率；耐鹽性；染色性

　　1 材料與方法
　　1.1 材料
　　廢甘蔗糖蜜；硫酸、氫氧化鈉、尿素、硫酸銨：均為分析純。氨水、食鹽、消泡劑，食品級。

　　1.2 儀器
    721型可見分光光度計(jì)：上海光譜儀器公司；PHS-2酸度計(jì)：上海精析分析儀器有限公司；TDL-5低速大容量離心機(jī)：上海精密儀器儀表公司。

　　1.3 成品檢測方法
　　焦糖色素色率測定：按GB8817。焦糖色素紅色指數(shù)測定：分別測定0.1%的焦糖色素稀釋液在510 nm和610 nm處的吸光值，紅色指數(shù)=10×lg(A510/A610)。耐鹽性試驗(yàn)：取1.0 g焦糖色素加入20%（經(jīng)過濾）的食鹽水溶液中，充分?jǐn)嚢�，加熱至沸，�?jīng)24 h后觀察，若不出現(xiàn)混濁或沉淀，表示該焦糖色素耐鹽性好；反之，則表示耐鹽性差。

　　染著性試驗(yàn)[5]：取1.0 g焦糖色素于燒杯中加水稀釋，再加入2.0 cm3的白豆腐五塊，煮沸3 min。豆腐取出瀝水后置于白托盤中，觀察其顏色變化。若豆腐上色快，色澤穩(wěn)定性好，表示該焦糖色素染著性好；若上色慢，色澤不穩(wěn)定，表面發(fā)烏，則表明染著性差。

　　2 結(jié)果與分析
　　2.1 糖蜜預(yù)處理
　　甘蔗糖蜜中含有大量膠體和灰分。膠體的存在，會在加熱熬煮時(shí)產(chǎn)生樹脂化產(chǎn)物，影響焦糖色素的溶解性和耐鹽性；灰分的存在，會增加焦糖溶液的沉淀。因此，必須對原料糖蜜進(jìn)行預(yù)處理，通過離心或過濾加以澄清。糖蜜非常黏稠，需要適當(dāng)稀釋才能使雜質(zhì)易于沉降。但不能過稀，否則會增加焦糖化工序的能耗，并會使成品焦糖的耐鹽性降低。糖蜜中蔗糖含量占總糖的50%以上，必須酸解以生成還原性糖，提供焦糖化反應(yīng)所需的酮基或醛基。取原料糖蜜加水分別稀釋至40.0°Be’、36.0°Be’、32.0°Be’、28.0°Be’、24.0°Be’，用硫酸調(diào)pH值為2.5。90℃恒溫水浴4 h后，離心20 min，2 500 r/min，測定膠體沉淀量。結(jié)
果見表1。

　　從表1可以看出，糖蜜溶液稀釋度增大，有利于膠體和灰分沉淀。綜合考慮沉淀量和后序的焦糖化工藝，選定32.0°Be’為原料糖蜜的最佳稀釋度。

　　2.2 焦糖化反應(yīng)
　　2.2.1 加入催化劑的方式
　　用氫氧化鈉將糖蜜的pH值調(diào)至7.5，分別以氨水和硫酸銨為催化劑，添加量4%，110℃反應(yīng)，選用下列三種添加催化劑的方式進(jìn)行對比試驗(yàn)：①加熱前添加：加熱前加入催化劑，靜置1 h，然后升溫反應(yīng)；②分段添加：加熱前加入50%催化劑，緩慢升溫至100℃后加入剩余的50%催化劑，保持15 min，再升溫至預(yù)定溫度；③加熱后添加：加熱升溫至預(yù)定反應(yīng)溫
度后加入催化劑。結(jié)果見表2。

　　表2表明，在加熱前添加固體或液體催化劑，制備的焦糖色素均具有較高的紅色指數(shù)。用硫酸銨作催化劑時(shí)，三種方式紅色指數(shù)相差不大。而用后兩種方式添加氨水作催化劑時(shí)，紅色指數(shù)大幅下降，這可能由于高溫下氨水揮發(fā)，使實(shí)際用量減少之故。

　　2.2.2 反應(yīng)時(shí)間的確定
　　原料糖蜜在高溫下發(fā)生美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)生成焦糖色素，形成過程與產(chǎn)物組成相當(dāng)復(fù)雜，無法準(zhǔn)確得知。其中反應(yīng)時(shí)間是影響焦糖質(zhì)量的重要因素。反應(yīng)時(shí)間短，色率不足；反應(yīng)時(shí)間長，易引起焦糖樹脂化，造成紅色指數(shù)低、耐鹽性差。以氨水為催化劑，從恒溫后每隔0.5 h取樣測定色率與紅色指數(shù)，見圖1。

　　從圖1可以看出，在開始反應(yīng)階段，糖蜜中還原糖與催化劑發(fā)生羰氨縮合，此時(shí)反應(yīng)體系的紅色指數(shù)與色率均呈上升趨勢。150 min時(shí)，紅色指數(shù)達(dá)到最高值，之后急劇下降。而色率穩(wěn)步提高。這可能是反應(yīng)中間產(chǎn)物發(fā)生分子重排，生成在610 nm處吸光度很高的物質(zhì)。圖1表明不可能存在某一工藝使焦糖色素的色率與紅色指數(shù)同時(shí)都達(dá)到最佳。目前釀造業(yè)對焦糖色素的要求是在較高色率的基礎(chǔ)上追求高紅色指數(shù)，所以選定反應(yīng)時(shí)間為150 min。

　　2.2.3 主要工藝參數(shù)的確定
　　焦糖化反應(yīng)機(jī)理十分復(fù)雜，至今未有確鑿定論。影響成品焦糖色素的因素很多，經(jīng)過多次單因素試驗(yàn)后，安排正交試驗(yàn)，以期獲得最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)。取預(yù)處理后的糖蜜，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，加入催化劑和消泡劑，加熱升溫至預(yù)定溫度，保持恒定，生成焦糖色素。隨即降溫，測定焦糖色素的色率和紅色指數(shù)，結(jié)果見表3。

　　表3 表明： 影響焦糖色素紅色指數(shù)的因素排序?yàn)锽>C>A>D，影響焦糖色素色率的因素排序?yàn)镈>A>C>B。二者的影響因素順序相反，這和二者在數(shù)學(xué)公式上就體現(xiàn)出的負(fù)相關(guān)性一致。目前食品加工業(yè)更偏愛紅色指數(shù)高的焦糖色素，故選定焦糖生產(chǎn)工藝為A₃B₁C₂D₁，即進(jìn)樣糖蜜pH值8.0，氨水為催化劑，添加量4%，反應(yīng)溫度105℃。按照正交試驗(yàn)結(jié)果，采用該最佳工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見表4

　　表4表明，正交試驗(yàn)結(jié)果可信，能生產(chǎn)同時(shí)具有較高色率與紅色指數(shù)的焦糖色素。

　　2.3 成品質(zhì)量檢驗(yàn)
　　2.3.1 耐鹽性試驗(yàn)與染著性試驗(yàn)。

　　通過對比試驗(yàn)，可知本試驗(yàn)制備的焦糖色素商品性質(zhì)良好，與以葡萄糖母液、淀粉糖漿為原料生產(chǎn)的焦糖色素相近，適合于醬油生產(chǎn)。

　　2.3.2 理化指標(biāo)

　　3 結(jié)論與討論

　　3.1 利用甘蔗廢糖蜜生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦糖色素是綜合利用資源、降低成本的有效途徑。保證焦糖色素耐鹽性的關(guān)鍵技術(shù)在于控制原料的品質(zhì)：糖蜜必須經(jīng)稀釋、酸解、沉淀除雜；使用的氨水也需達(dá)到食品級。此外需嚴(yán)格控制焦糖化反應(yīng)的工藝參數(shù)。不適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度或反應(yīng)時(shí)間，均會使耐鹽性降低。
　　3.2 焦糖色素的紅色指數(shù)與色率在一定程度上呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，二者只有在某一時(shí)間區(qū)域內(nèi)可同時(shí)達(dá)到較高水平。提高紅色指數(shù)的工藝參數(shù)為：進(jìn)樣pH8.0，添加4%氨水，放置1 h后升溫至105℃，反應(yīng)150min。（本文搜集整理于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)之處，請聯(lián)系我們刪除。）