亞硫酸銨法焦糖色的色空間坐標(biāo)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(shí)存在時(shí)，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(yīng)用于醬油、食醋、軟飲料、酒類、糖果等食品中[2-4]，賦予產(chǎn)品所需的特有色澤。

L*、a*、b*色空間也稱為CIELAB，是當(dāng)前最通用的測(cè)量物品顏色的色空間之一[5]，可廣泛應(yīng)用于所有領(lǐng)域。在這一色空間中，L*是亮度，a*和b*是色度坐標(biāo)。+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(lán)色方向[6]。

目前我國(guó)調(diào)味品行業(yè)用來(lái)評(píng)定焦糖色品質(zhì)的顏色指標(biāo)主要是色率、紅色指數(shù)、黃色指數(shù)，對(duì)焦糖色的色空間坐標(biāo)鮮有研究。本文通過(guò)研究亞硫酸銨法焦糖色制備用反應(yīng)劑對(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)的影響，初步探討反應(yīng)劑與焦糖色色空間坐標(biāo)的關(guān)系，以期為進(jìn)一步研究亞硫酸銨法焦糖色的顏色特性以及優(yōu)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(lián)進(jìn)化工有限公司；氨水：江門(mén)市吉安順化工有限公司；氫氧化鈉溶液(31%，W/V)：萬(wàn)華化學(xué)(寧波)氯堿有限公司；配制用水：自制超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

GSH-5磁力驅(qū)動(dòng)高壓釜 威?；C(jī)械有限公司；CR-5色彩色差計(jì) 日本柯尼卡美能達(dá)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(yīng)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(yīng)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(cè)定

1.3.2.1 顏色指標(biāo)(色率、紅色指數(shù)、黃色指數(shù))

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

色率(EBC)=A610×20000/0.076。

(1)

紅色指數(shù)=10×lg(A510/A610)。

(2)

黃色指數(shù)=10×lg(A460/A610)。

(3)

1.3.2.2 色空間坐標(biāo)

配制1 g/L焦糖色溶液，以標(biāo)準(zhǔn)白板及純水校正，用色彩色差計(jì)的液體測(cè)量模式測(cè)定溶液的L*、a*、b*值[8]。

1.3.3 顏色指標(biāo)與色空間坐標(biāo)的關(guān)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(jì))用量為6.0%，氨化合物(以NH4計(jì))用量為1.6%，堿用量為5.6%。對(duì)焦糖色樣品測(cè)定色率、紅色指數(shù)、黃色指數(shù)、L*、a*、b*，分析亞硫酸銨法焦糖色的顏色指標(biāo)與色空間坐標(biāo)的關(guān)系。

1.3.4 亞硫酸鹽用量對(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)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(jì))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(cè)定樣品的L*、a*、b*值。

1.3.5 氨用量對(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)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(jì))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(cè)定樣品的L*、a*、b*值。

1.3.6 堿用量對(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)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(jì))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(cè)定樣品的L*、a*、b*值。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)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(shù)據(jù)表述為23500，24500，25500，26500，27500 EBC。

試驗(yàn)均設(shè)3次重復(fù)，測(cè)定結(jié)果取平均值，用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯著性水平P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 顏色指標(biāo)與色空間坐標(biāo)的對(duì)比

對(duì)焦糖色樣品同時(shí)測(cè)定色率、紅色指數(shù)、黃色指數(shù)、L*、a*、b*，結(jié)果見(jiàn)表1。

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

由表1可知，當(dāng)反應(yīng)劑用量相同時(shí)，不同色率樣品的紅色指數(shù)、黃色指數(shù)非常接近，說(shuō)明反應(yīng)劑用量是影響紅色指數(shù)、黃色指數(shù)的重要因素；但同時(shí)各樣品的色空間坐標(biāo)存在差異，而且呈一定變化趨勢(shì)，具體表現(xiàn)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(shù)、黃色指數(shù)與a*(紅綠值)、b*(黃藍(lán)值)并非直接對(duì)應(yīng)，紅色指數(shù)、黃色指數(shù)只是焦糖色中呈色物質(zhì)在兩個(gè)波長(zhǎng)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(biāo)，由L*、a*、b*能夠定位對(duì)應(yīng)的顏色，比紅色指數(shù)、黃色指數(shù)能夠更精準(zhǔn)地表征焦糖色的色澤。

2.2 亞硫酸鹽用量對(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)的影響

亞硫酸鹽用量對(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)的影響見(jiàn)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(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)的影響Fig.1 The effect of sulfite amount on color space coordinates of caramel color

經(jīng)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(wú)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(wú)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(wú)顯著差異(P>0.05)，亞硫酸鹽用量6.0%、6.5%的a*值之間無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)顯著差異(P>0.05)。

2.3 氨用量對(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)的影響

氨用量對(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)的影響見(jiàn)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(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)的影響Fig.2 The effect of ammonia amount on color space coordinates of caramel color

經(jīng)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)顯著差異(P>0.05)，26500 EBC與27500 EBC焦糖色的a*值之間無(wú)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(wú)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(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)的影響

堿用量對(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)的影響見(jiàn)圖3。同等色率下，堿用量增多，焦糖色的L*值無(wú)明顯變化，a*值略有波動(dòng)但最大變化率不超過(guò)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(duì)焦糖色色空間坐標(biāo)的影響Fig.3 The effect of alkali amount on color space coordinates of caramel color

經(jīng)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)顯著差異(P>0.05)，24500，25500，27500 EBC焦糖色的b*值之間無(wú)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(jié)論

亞硫酸銨法焦糖色的紅色指數(shù)、黃色指數(shù)不與a*(紅綠值)、b*(黃藍(lán)值)直接對(duì)應(yīng)。反應(yīng)劑用量相同時(shí)，焦糖色的紅色指數(shù)、黃色指數(shù)不因色率而變化，但是色空間坐標(biāo)隨著色率上升呈現(xiàn)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(duì)應(yīng)的顏色，使用色空間坐標(biāo)比紅色指數(shù)、黃色指數(shù)更精準(zhǔn)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(duì)焦糖色的L*、a*值無(wú)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(méi)有顯著差異，b*值上升且幅度顯著增大。

堿用量對(duì)焦糖色的L*值、a*值無(wú)顯著影響，b*值上升。

除了本文研究的反應(yīng)劑用量外，不同的反應(yīng)劑、反應(yīng)溫度、pH、反應(yīng)釜壓力等因素也對(duì)亞硫酸銨法焦糖色的組成物質(zhì)有影響，進(jìn)而影響其色空間坐標(biāo)特性，這些因素與焦糖色色空間坐標(biāo)的關(guān)系尚待進(jìn)一步研究。