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(xiàn)代食品工業(yè)中使用率最高的一類色素產(chǎn)品，全世界約有200多個品種［2］，按照生產(chǎn)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(shù)較高且具有較好的酒精穩(wěn)定性主要用于酒類產(chǎn)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(chǎn)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(diào)味品中;亞硫酸銨法焦糖色在酸性飲料中穩(wěn)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(chǎn)中都使用了含氨(銨)的催化劑，產(chǎn)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(fā)癌癥的風(fēng)險［7］。隨著焦糖色安全性爭議的進(jìn)一步發(fā)展，越來越多人對含焦糖色的食品心存擔(dān)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(chǎn)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(yīng)用集中在白蘭地、黃酒等酒類食品中，在調(diào)味品、碳酸飲料等食品中的應(yīng)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(shù)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(zhì)的變化，以求為普通法焦糖色在含鹽食品中的研究和應(yīng)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(qū)動高壓釜，威?；C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(xué)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(yīng)釜，加熱糖漿，150℃以上反應(yīng)160 min，終止反應(yīng)，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(diào)節(jié)pH值至(4.90±0.01)，以體系總質(zhì)量500.00 g計算，按配方加入NaCl和焦糖色，以蒸餾水補足質(zhì)量，分別配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、5%、10%、15%、20%NaCl且焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)(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(yīng)濃度的NaCl溶液做空白，測定色率、紅色指數(shù)、黃色指數(shù)。

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(fù)3次測定，取其平均值A(chǔ)1，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(yīng)焦糖色的色率為20 000 EBC［5］。

1.3.5 紅色指數(shù)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(fù)3次測定，取其平均值A(chǔ)2，按下式計算紅色指數(shù):

紅色指數(shù)=10×lg(A2/A1)

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)均以x±s表示，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 NaCl含量、焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)對焦糖色-NaCl溶液體系顏色指標(biāo)的影響

如圖1所示，含有不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)焦糖色的體系色率隨著NaCl含量的增加都明顯下降。經(jīng)顯著性分析得知，相同NaCl含量的各組體系中，焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%、12%、16%的色率無顯著性差異(P＞0.05)，焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%、20%與8%、12%、16%的色率有極顯著差異(P＜0.01)，焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shù)隨著NaCl含量、焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化均只呈現(xiàn)輕微波動，沒有顯著差異(P ＞0.05)。

圖2 NaCl含量、焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)對焦糖色-NaCl溶液體系紅色指數(shù)的影響Fig.2 Effects of content of sodium chloride and caramel on RI of CNAS

依據(jù)焦糖色色率、紅色指數(shù)的計算公式分析，色率實質(zhì)是610 nm吸光值的擴(kuò)大，紅色指數(shù)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(qū)吸光值都按照一定比例變化，導(dǎo)致色率降低而紅色指數(shù)基本不變。

2.2 保溫時間對不同焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)的焦糖色-NaCl溶液體系顏色指標(biāo)的影響

2.2.1 保溫時間對不同焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)體系色率的影響

如圖3-a、圖3-b所示，不同焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(dá)拐點，繼續(xù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)越高的體系色率增長速度越慢;相同保溫時刻焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高的體系色率越低、紅色指數(shù)越高。

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

經(jīng)顯著性分析得知，保溫時間和焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)體系紅色指數(shù)的影響

如圖4-a、圖4-b所示，各體系的紅色指數(shù)隨著保溫時間延長總體呈下降趨勢，不同焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)的體系變化情況有差異。焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%和16%的體系中，紅色指數(shù)在保溫初期呈現(xiàn)一定增長，12 h時到達(dá)拐點，然后開始下降，但下降速度都低于焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(xiàn)絮凝現(xiàn)象，部分曲線數(shù)據(jù)點減少(見表1)，但絮凝前紅色指數(shù)的變化規(guī)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(shù)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(shù)越高。

經(jīng)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(shù)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(shù)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(biāo)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(xiàn)絮凝前的色率均呈上升趨勢，保溫60 h到達(dá)拐點，繼續(xù)延長保溫時間至72 h，無絮凝現(xiàn)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(jīng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shù)的影響

如圖6-a～圖6-e所示，各體系的紅色指數(shù)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(shù)都較為相近。

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

圖6 不同焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)的焦糖色-NaCl溶液體系紅色指數(shù)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(xiàn)象分析

焦糖色-NaCl溶液體系在95℃保溫過程中，部分樣品陸續(xù)出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象，具體結(jié)果如表1所示。體系中焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時，NaCl含量越高，出現(xiàn)絮凝的時間越早;體系中NaCl含量相同時，焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低，出現(xiàn)絮凝的時間越早;當(dāng)體系中NaCl含量最高(20%)且焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低(4%)時，出現(xiàn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)越低，體系發(fā)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(xiàn)粘稠現(xiàn)象，然后呈現(xiàn)半凝膠狀態(tài)，最后轉(zhuǎn)化為沉淀，可知是由于強電解質(zhì)NaCl影響了體系的膠體性質(zhì)從而促使其絮凝。

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

3 結(jié)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(shù)基本不變;體系的焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，對色率有影響，對紅色指數(shù)無明顯影響。

(2)在95℃保溫過程中，不同焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)的體系色率都呈上升趨勢，紅色指數(shù)總體呈下降趨勢，焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高的體系色率增長速度越慢，相同保溫時刻焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高的體系色率越低、紅色指數(shù)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(shù)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(shù)基本不變;

(4)在95℃保溫過程中，NaCl含量越高、焦糖色質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低，體系發(fā)生絮凝現(xiàn)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(yù)期用途產(chǎn)品中，預(yù)期用途產(chǎn)品自身存在的物質(zhì)會對其產(chǎn)生影響。在中國，調(diào)味品尤其醬油是焦糖色應(yīng)用的主要領(lǐng)域，醬油含有大量的NaCl，在烹飪過程難免要經(jīng)過高溫處理，研究焦糖色-NaCl溶液體系色率、紅色指數(shù)和體系膠體性質(zhì)的穩(wěn)定性，對于焦糖色在含鹽食品如醬油中的應(yīng)用以提高其預(yù)期用途質(zhì)量有重要意義。

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